Eignung frostempfindlicher Böden für die Behandlung mit Kalk

Die Behandlung von feuchten Böden durch Zumischung von Kalk zielt im Straßenbau i. Allg. allein auf die Optimierung baubetrieblicher Belange. Dagegen wird häufig nicht berücksichtigt, dass die Tragfähigkeit und die Frostbeständigkeit fein und gemischtkörniger Böden durch die Zugabe von Kalk nachhaltig verbessert werden können. Aktuell wird in unterschiedlichen Forschungsarbeiten der Frage nachgegangen, unter welchen Bedingungen ein mit Kalk behandeltes Planum auf die Dicke des frostsicheren Oberbaus angerechnet werden kann. Der vorliegende Bericht behandelt einen Teilaspekt dieser Fragestellung. Zielstellung ist die Erarbeitung und Evaluierung von Schnellprüfverfahren zur Bestimmung der Reaktionsfähigkeit von fein und gemischtkörnigen Böden mit Kalk.

Die Forschungsaufgabe wurde anhand von Laboruntersuchungen in der Fachhochschule Darmstadt und der Baustoff und Bodenprüfstelle Wetzlar bearbeitet. Für die Arbeiten wurden 5 Böden ausgesucht. Es handelt sich nach DIN 18196 um Böden der Gruppen UL; TM; TL und SE/SU. Die Böden wurden mit 3 unterschiedlichen Kalken und Kalkgehalten beaufschlagt. Der Einfluss der Kalkzugabe auf die Festigkeit nach Wasserlagerung und Frost Tau Wechselbeanspruchung wurde systematisch mit modifizierten CBR Tests und einaxialen Druckversuchen geprüft. Die Labortests wurden nach unterschiedlichen Einwirkungsdauern der Kalkbehandlung sowie bei unterschiedlichen Lagerungstemperaturen ausgeführt. Parallel zu den Festigkeitsprüfungen wurden folgende bodenchemischen Prüfungen an den Böden vorgenommen: Schnelltest nach der "Franke Methode", Messung der zeitlichen Entwicklung des pH Wertes und Messung des pH Wertes in einer Boden Bindemittel Suspension.

Alle Böden haben sich als empfindlich gegen Wasserlagerung und Frost Tau Wechselbeanspruchung erwiesen. Während eine Verringerung der Wasserempfindlichkeit bereits nach kurzer Einwirkungsdauer eintritt, ist für eine Verringerung der Frostempfindlichkeit eine Einwirkungsdauer der Kalkbehandlung von mehreren Monaten zu ermöglichen. Die Kalksorte beeinflusst die Ergebnisse nicht signifikant. Die Kalkdosierung hat auf die Festigkeit relativ tonarmer Schluffe sowohl nach Wasserlagerung als auch bei Frost Tau Wechselbeanspruchung eine eher geringe Bedeutung. Dagegen war bei dem untersuchten Ton der Gruppe TM eine verhältnismäßig hohe Dosierung erforderlich, um eine merkliche Verbesserung des Bodens zu bewirken. Die positiven Auswirkungen der Kalkbehandlung lassen sich mit der "Franke Methode" und der Messung des pH Wertes in der BodenBindemittel Suspension qualitativ erfassen. Die Messung der zeitlichen Entwicklung des pH Wertes nach Kalkbehandlung ist als Schnellmethode dagegen nicht geeignet. Erfolg versprechend scheint jedoch die Erarbeitung eines Zusammenhangs zwischen Festigkeitsverhalten nach FrostTau Wechselbeanspruchung und Tonanteil der Böden zu sein. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Behandlung mit Kalk erst über Langzeitreaktionen zu einer deutlichen Verbesserung der Frostbeständigkeit führt. Dieses Verhalten ist mit bodenchemischen Schnelltests nur bedingt zu erfassen. Für weitere Forschungsarbeiten wird empfohlen, bei der Bewertung zwischen den Bindemittelgehalten zu unterscheiden, die für eine Kurzzeitbzw. für eine Langzeitreaktion benötigt werden.

Der Originalbericht enthält als Anlagen grafische Auswertungen der Proctorversuche und tabellarische Zusammenstellungen der Ergebnisse der modifizierten CBR Versuche, der einaxialen Druckversuche sowie der pH Tests. Auf den Abdruck dieser Anlagen wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Hinweise auf die Anlagen im Berichtstext wurden zur Information des Lesers beibehalten.