Forschungsvorhaben "Baustoffkreislauf im Massivbau"

Teilvorhaben 2 "Erprobung und Optimierung"
Teilprojekt B 05 "Spengtechnischer Abbruch" (FKZ 01-ZB-9506/B 05)

- Ergebnisbericht für das Statusseminar am 2. und 3. Juni 1997 in Darmstadt -

Dr. H.-U. Freund

Beim sprengtechnischen Abbruch werden zwei unterschiedliche Verfahren eingesetzt, die sich in der Vorgehensweise und damit auch hinsichtlich Erzeugung des Bruchmaterials grundsätzlich unterscheiden:

Die sprengtechnische Zerlegung von Beton und Mauerwerk geschieht in beiden Fällen mittels Bohrlochsprengladungen, das Trennen von Stahlträgern mittels aufgelegtem Sprengstoff durch Scherwirkung, seit einigen Jahren ebenfalls durch Schneidladungen (projektilbildende Sprengladungen).

Bei der Kippsprengung wird im Fundamentbereich oder in den untersten Geschossen durch gleichzeitiges Sprengen von Stützen der Kraftschluß an ausgewählten Stellen abrupt unterbrochen, um das Bauwerk in eine vorgegebene Richtung zum Kippen zu bringen. Dabei wird ein Keil, auch Sprengmaul genannt, in die untersten Etagen des Abbruchobjektes gesprengt. Hierdurch wird der verbleibende, geschwächte Querschnitt so stark auf Biegedruck und Biegezug beansprucht, so daß er versagt und das Bauwerk umstürzt.

Die Zertrümmerung der Baustruktur geschieht dabei - abgesehen von dem herausgesprengten Keil - durch die Fallenergie. Der Zertrümmerungsgrad hängt von der Bauhöhe ab.

Bei der Kollapssprengung wird das Bauwerk zum vertikalen Einsturz gebracht ("stehendes Haufwerk"). Um den Kollaps herbeizuführen, müssen tragende Stützen und Wände in mehreren Etagenebenen über 1-2 Geschosse zum richtigen Zeitpunkt sprengtechnisch getrennt bzw. ihre Verformungssteifigkeit stark geschwächt werden, damit das Bauwerk in sich zusammenfällt und nicht nach einer Seite überkippt.

Die Zertrümmerung der Baustruktur geschieht dabei, abgesehen von den gesprengten Etagen, durch die Fallenergie.

Das Verfahren, das technologisch aufwendiger als Kippsprengen ist, wurde in Deutschland bisher nur wenige Male angewandt.

Beim Teilabbruchsprengen wird das zur Zerlegung vorgesehene Bauwerk bzw. Bauwerkstück in Abschnitten gesprengt. Die jeweils eingesetzte Sprengstoffmenge wird durch die tolerierbare Umgebungsbelastung begrenzt.

In folgenden Fällen wird Teilabbruchsprengen als geeignetes Verfahren eingesetzt:

Die Stückigkeit des Bruchgutes wird beim Kipp- und Kollapssprengen und Teilabbruchsprengen durch unterschiedliche Einflußgrößen bestimmt. Untersuchungen hierzu werden gemeinsam mit den Teilvorhaben B/06 und B/07 durchgeführt.

Die Stückigkeit hängt, abgesehen vom angesprengten Sprengbereich, bei der Kippsprengung von der Struktursteifigkeit und der Fallhöhe ab, die Sprengparameter sind daher von untergeordnetem Einfluß. Nachzerkleinerung vor Ort, u.a. zur Materialtrennung Stahl/Beton, ist i.d.R. erforderlich.

Beim Teilabbruchsprengen wird der abzubrechende Bauwerksbereich wesentlich durch die Sprengeinwirkung zerkleinert. Der mittlere Zerkleinerungsgrad des Gesamtbereichs hängt von der spezifischen Beladung [Sprengstoffmasse pro Volumeneinheit] ab.

Die Größenverteilung ist ferner durch folgende Parameter mitbestimmt

Dies wird an den beiden derzeit einbezogenen Sprengobjekten untersucht. Erste Ergebnisse liegen vor.

Bei den derzeit untersuchten Teilabbruchsprengungen wird aus Gründen der Minimierung der Umgebungbelastung die spezifische Beladung so gering gewählt, daß der Baukörper teils zerlegt, teils als rissiger, zerrütteter Bereich stehenbleibt (sog. Lockerungssprengung). Der verfahrenstechnische Vorteil liegt im minimalen Auswurf. Ferner ist die Staubemission gering.

Das Ausbrechen aus dem ggf. vorhandenen Bewehrungsnetz läßt sich mit geringem Aufwand mittels Hydraulikmeißel oder Preßlufthammer erledigen.

Eine Nachzerkleinerung geschieht mit mobilem Crusher auf der Baustelle oder auf der Deponie.

Mit den beiden Partnerfirmen wurde je ein Sprengobjekt als geeignet ausgewählt. Der Abbruch, als gewerbliches Großprojekt, ist noch im Gange (Teilprojekt B/07) bzw. abgeschlossen (Teilprojekt B/06).

In den Teilberichten zu B/06 und B/07 wird eine kurze Beschreibung der Sprengobjekte und des Abbruchvorgehens gegeben.

Für die Auswahl der Objekte waren folgende Gesichtspunkte ausschlaggebend:

ferner objektbezogen:

und

Bewertung des Ausgangsmaterials

Die Betonstrukturen sind kontaminationsfrei, die Betonqualität (vor-Ort-Messungen der Druckfestigkeit) liegt bei 39 N/mm². Untersuchungen an Bohrkernproben werden gegenwärtig im Rahmen von B/02 durchgeführt.

Haufwerkstückigkeit: Einfluß der Sprengparameter

Im fundamentnahen Kernbereich des Bunkers wurde eine Versuchsserie mit geänderten Sprengparametern durchgeführt und die Haufwerkstückigkeit gemessen. Die Ergebnisse liegen vor, sie folgen dem Trend früherer F&E-Versuche an Betonplatten.

Bewertung des Ausgangsmaterials

Die Abbruch-Strukturen sind oberflächenkontaminiert, das Material besteht aus Beton, Stahlbeton und zu einem wechselnden aber geringen Anteil aus Ziegelmauerwerk.

Bewertung der Vorgehensweise

Der Ablauf wird diktiert durch die Folge von Sprengabbruch und zeitlich unmittelbar folgendem vorgefertigtem Neubau der Teilbereiche.

Die Bruchstückgrößenverteilung im grobstückigen Bereich wurde an vier Teilsprengungen untersucht. Die Zuordnung zu den variierenden Sprenglochrastern bei gleichbleibender spezifischer Beladung zeigt innerhalb der Streubreite keine signifikanten Abhängigkeiten.

Neben der engen Kooperation mit B/06 und B/07 ist mit dem Teilprojekt B/02 eine Kooperation zu folgenden Arbeitspunkten im Gange: