Die Länderarbeitsgemeinschaften Bodenschutz (LABO), Abfall (LAGA) und Wasser (LAWA) haben im September 2005 das Bundesumweltministerium gebeten, bundeseinheitliche, rechtsverbindliche Anforderungen an die Verwertung von mineralischen Abfällen in technischen Bauwerken und in bodenähnlichen Anwendungen zu regeln. Die Umweltministerien der Länder haben in ihren Stellungnahmen zum 2. Arbeitsentwurf der Mantelverordnung Forderungen gestellt, bei deren Umsetzung der Einsatz von mineralischen Ersatzbaustoffen im Verkehrswegebau stark eingeschränkt und unwirtschaftlich würde. Der Wille zur Schonung natürlicher Ressourcen ist nicht erkennbar. Anforderungen an Straßenbauwerke, an den Umweltschutz und an die Kreislaufwirtschaft konkurrieren in vielen Bereichen miteinander. Im Gesetzgebungsverfahren sind bisher trotz Gesprächen zwischen den Ressorts auf Arbeitsebene in grundlegenden Aspekten keine Einigung oder von Allen tragbare Kompromisse erzielt worden. Der Verkehrswegebau ist Hauptabnehmer der Ersatzbaustoffe, geht mit großen Mengen des Primärbaustoffs ,,Boden" um, ist aber auch ,,Abfallerzeuger". In der Mantelverordnung werden Regelungen getroffen, die stark in die Belange des Straßenbaus eingreifen. Aus diesem Grund ist die Beteiligung der Straßenbauverwaltung erforderlich, um die bautechnische und bauvertragliche Kompetenz sicher zu stellen, das Potenzial für Boden und Grundwasserschutz auszuschöpfen und natürliche Ressourcen zu schonen. Die wichtigsten Aspekte zum umweltgerechten Einsatz von Boden und Ersatzbaustoffen aus der Sicht des Straßenbaus werden vorgestellt.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1 Einleitung

Die Länderarbeitsgemeinschaften Bodenschutz (LABO), Abfall (LAGA) und Wasser (LAWA) haben im September 2005 das Bundesumweltministerium gebeten, bundeseinheitliche, rechtsverbindliche Anforderungen an die Verwertung von mineralischen Abfällen in technischen Bauwerken und in bodenähnlichen Anwendungen zu regeln1). An einer ,,Verordnung über Anforderungen an den Einbau von mineralischen Ersatzbaustoffen in technischen Bauwerken" wird unter Federführung des Bundesumweltministeriums seit nunmehr 10 Jahren gearbeitet. Die Umweltministerien der Länder haben in ihren Stellungnahmen zum 2. Arbeitsentwurf der Mantelverordnung Forderungen gestellt, bei deren Umsetzung der Einsatz von mineralischen Ersatzbaustoffen im Verkehrswegebau stark eingeschränkt und unwirtschaftlich werden würde. Der Wille zur Schonung natürlicher Ressourcen ist nicht erkennbar. Das BMUB sollte sich deshalb bei der Abfassung der Mantelverordnung mehr am BMVI orientieren.

Anforderungen an Straßenbauwerke, an den Umweltschutz und an die Kreislaufwirtschaft konkurrieren in vielen Bereichen miteinander. Im Gesetzgebungsverfahren sind bisher trotz Gesprächen zwischen den Ressorts auf Arbeitsebene in grundlegenden Aspekten keine für Alle tragbaren Kompromisse oder gar eine Einigung erzielt worden. Der Verkehrswegebau ist Hauptabnehmer der Ersatzbaustoffe, geht mit großen Mengen des Primärbaustoffs ,,Boden" um, ist aber auch ,,Abfallerzeuger". In der Mantelverordnung werden Regelungen getroffen, die stark in die Belange des Straßenbaus eingreifen. Aus diesem Grund ist die Beteiligung der Straßenbauverwaltung erforderlich, um die bautechnische und bauvertragliche Kompetenz sicherzustellen, das Potenzial für Boden- und Grundwasserschutz auszuschöpfen und natürliche Ressourcen zu schonen.

2 Boden versus Abfall

Mit dem Gesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen und zur Sanierung von Altlasten (BBodSchG (1998)) soll die Funktionen des Bodens nachhaltig gesichert oder wiederhergestellt werden. Ziele sind u. a.:

–­ schädliche Bodenveränderungen abzuwehren,

–­ eingetretene schädliche Bodenveränderungen zu sanieren,

–­ vorsorgende Maßnahmen zum Schutz des Bodens in allen seinen Funktionen zu treffen.

Bodenfunktionen im Sinne des Gesetzes sind:

1. natürliche Funktionen als

–­ Lebensgrundlage und Lebensraum für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenorganismen, ­

– Bestandteil des Naturhaushalts, insbesondere mit seinen Wasser- und Nährstoffkreisläufen,

–­ natürliche Funktionen als Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen aufgrund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers,

2. Funktionen als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte sowie

3. Nutzungsfunktionen als

–­ Rohstofflagerstätte,

­– Fläche für Siedlung und Erholung,

­– Standort für die land- und forstwirtschaftliche Nutzung,

­– Standort für sonstige wirtschaftliche und öffentliche Nutzungen, Verkehr, Ver- und Entsorgung.

Aus Sicht des Straßenbaus ist in Bezug auf Boden an die Nutzungsfunktionen als Rohstofflagerstätte sowie als Standort für wirtschaftliche und öffentliche Nutzungen und Verkehr anzuknüpfen. Das BBodSchG stellt eine eigenständige Rechtsvorschrift dar, so dass davon auszugehen ist, dass das ,,Italienurteil" (EUGH (2007)) hier nicht greift. Daraus wird abgeleitet, dass anthropogen unbelasteter Boden als Primärbaustoff betrachtet werden kann, auch wenn er auf einer Baustelle gelöst und dem Auftragnehmer zur weiteren Verwendung überlassen wird. Dementsprechend sind im Entwurf der ZTV E-StB 17 für Boden und Fels, Boden mit Fremdbestandteilen und Bodenmaterial die Begriffsbestimmungen neu formuliert worden. Die Abgrenzung Boden und Fels als Baustoff gegenüber Bodenmaterial als Bauprodukt mit einer Zuordnung zu den maßgeblichen Rechtsbereichen bei Vorhandensein von umweltrelevanten Inhaltsstoffen ist in Tabelle 1 zusammengestellt.

Zitat aus ZTV E-StB 17, Entwurfsfassung zur Länderstellungnahme, Stand: 6. Mai 2016:

"1.4.2 Boden und Fels sind Primärbaustoffe, wenn keine Anhaltspunkte auf anthropogene Belastungen vorliegen oder der Verdacht auf umweltrelevante Inhaltsstoffe ausgeräumt wurde. In Primärbaustoffen dürfen keine Fremdbestandteile (siehe Abschnitt 1.4 .4) oder Fremdstoffe (nichtmineralische Bestandteile) organoleptisch erkennbar sein.

Boden und Fels mit geogenen Belastungen sind gesondert zu betrachten.

1.4.3 Boden und Fels mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen sind Baustoffe, soweit der Gehalt an Inhaltsstoffen nach umweltrechtlichen Vorgaben nicht überschritten wird und Fremdbestandteile oder Fremdstoffe organoleptisch nicht erkennbar sind.

1.4.4 Boden mit Fremdbestandteilen ist ein Baustoff mit bis zu 50 M.-% Fremdbestandteilen, die mineralischen Ursprungs sind. Fremdbestandteile sind z. B. hydraulisch oder mit Bitumen gebundene Stoffe sowie Ziegelreste. Boden mit Fremdbestandteilen kann umweltrelevante Inhaltsstoffe enthalten. Der Gehalt an umweltrelevanten Inhaltsstoffen darf umweltrechtliche Vorgaben nicht überschreiten.

1.4.5 Bodenmaterial ist Material aus Boden, Fels oder Boden mit Fremdbestandteilen gleicher oder unterschiedlicher Herkunft, das von einem Verarbeitungsbetrieb gesammelt und aufbereitet wurde (siehe Abschnitt 3.2). Bodenmaterial kann umweltrelevante Inhaltsstoffe enthalten. Der Gehalt an umweltrelevanten Inhaltsstoffen darf umweltrechtliche Vorgaben nicht überschreiten."

(Zitat Ende)

Boden und Fels als Primärbaustoff sind aus Straßenbausicht weder in der europäischen Abfallrahmenrichtlinie (EU (2008)), noch im Kreislaufwirtschaftgesetz (BMUB (2016)) und auch nicht in der Ersatzbaustoffverordnung (BMUB (2015)) zu regeln. Das europäische Abfallverzeichnis ist anzupassen (BMUB (2001)). Mit den derzeitigen Regelungen der Ersatzbaustoffverordnung werden auch für unbelasteten Boden umfangreiche Nachweis-, Untersuchungs- und Dokumentationspflichten ausgelöst. Wird der Boden dagegen in einem Gewinnungsbetrieb abgebaut, kann er ohne diese Verpflichtungen als Baustoff vermarktet werden. Konsequenzen sind u. a., dass im Grundwasser nur noch mit Baustoffen aus Gewinnungsbetrieben gebaut werden darf. Außerdem würden erhebliche Mengen an Böden, die als Baustoffe eingesetzt werden könnten, in Verfüllungen verbracht werden. Organische und organogene Böden sind Böden mit höheren natürlichen Gehalten an humosen Anteilen. Sie werden bei Baumaßnahmen häufig auch im Untergrund angetroffen. Nach Boden- und Deponierecht sind die TOC-Gehalte auf 1 M.-% begrenzt, so dass eine Deponierung oder bodenähnliche Anwendung nicht zulässig ist. Nach dem Entwurf der Mantelverordnung dürfen in Bauwerken nur Böden mit einem TOC-Gehalt bis 5 M.-% eingebaut werden. Geschätzt 2 Mio. m³/a gelöster Boden überschreiten diesen Gehalt zum Teil deutlich. Aus bautechnischer Sicht könnten diese Böden ggf. nach entsprechender Behandlung als Baustoff oder für Landschaftsbauarbeiten eingesetzt werden (Henzinger, Koukoulidou et al. (2015); Heyer, Henzinger (2016)). Mit den geplanten Regelungen wären weder eine Entsorgung noch eine Verwendung außerhalb der Baumaßnahme möglich.

Tabelle 1: Abgrenzung Boden und Fels als Baustoff gegenüber Bodenmaterial als Bauprodukt

Die derzeitigen Länderregelungen und die geplante Mantelverordnung führen dazu, bei Überschussmassen Möglichkeiten der Verwendung vor Ort zu kreieren, da die Abgabe von ausgehobenen oder abgetragenen Böden für den Auftraggeber mit unkalkulierbaren Risiken beim Bauen verbunden ist. Möglichkeiten der Verwendung vor Ort können Schutzwälle, Geländeprofilierungen oder ähnliches sein, die für die Genehmigung der Bauplanung eigentlich nicht zwingend erforderlich sind. Aus den Rückmeldungen der Straßenbauverwaltungen der Länder kann man den Eindruck gewinnen, dass die derzeitigen Länderregelungen im Abfallrecht von manchen Auftragnehmern bei ,,unauskömmlichen" Angeboten als einkalkuliertes Preiskorrektiv genutzt werden. Mit dem Entwurf der Mantelverordnung wird sich an dieser Situation kaum etwas ändern. Die Unausgewogenheit der Abfall- und Umweltregelungen führen also dazu, dass mit natürlichen Ressourcen nicht schonend umgegangen, Flächen anderen Nutzungen entzogen und Steuergelder verschwendet werden.

3 Ende der Abfalleigenschaft und Einstufung als Nebenprodukt

Mit dem Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen (Kreislaufwirtschaftsgesetz ­ KrWG (BMUB (2016))) sollen natürliche Ressourcen geschont sowie Mensch und Umwelt bei der Erzeugung und Bewirtschaftung von Abfällen geschützt werden . Das KrWG sieht Maßnahmen der Vermeidung und der Bewirtschaftung von Abfällen in einer fünfstufigen Abfallhierarchie vor (§ 6):

1. die Vermeidung von Abfällen,

2. Vorbereitung zur Wiederverwendung,

3. die Verwertung (Recycling) von Abfällen,

4. die sonstige Verwertung von Abfällen, insbesondere energetische Verwertung und Verfüllung,

5. die Beseitigung von Abfällen.

Ausgehend von der Rangfolge soll diejenige Maßnahme Vorrang haben, die den Schutz von Mensch und Umwelt bei der Erzeugung und Bewirtschaftung von Abfällen unter Berücksichtigung des Vorsorge- und Nachhaltigkeitsprinzips am besten gewährleisten. Für die Betrachtung der Auswirkungen auf Mensch und Umwelt ist der gesamte Lebenszyklus des Abfalls zugrunde zu legen. Hierbei sind insbesondere zu berücksichtigen:

1. die zu erwartenden Emissionen,

2. das Maß der Schonung der natürlichen Ressourcen,

3. die einzusetzende oder zu gewinnende Energie,

4. die Anreicherung von Schadstoffen in Erzeugnissen, in Abfällen zur Verwertung oder in daraus gewonnenen Erzeugnissen.

Die technische Möglichkeit, die wirtschaftliche Zumutbarkeit und die sozialen Folgen der Maßnahme sind zu beachten.

Im § 4 KrW G ist die Abgrenzung der Nebenprodukte von Abfällen geregelt. Danach handelt es sich bei einem Stoff um ein Nebenprodukt, wenn der hauptsächliche Zweck des Herstellungsverfahrens nicht auf die Produktion dieses Stoffes gerichtet, aber integraler Bestandteil des Herstellungsprozesses ist. Dabei muss sichergestellt sein, dass der Stoff weiter verwendet wird, eine weitere Vorbehandlung dafür nicht erforderlich und die weitere Verwendung rechtmäßig ist. Dies ist der Fall, wenn der Stoff alle seine für die Verwendung anzuwendenden Produkt-, Umwelt- und Gesundheitskriterien erfüllt. Die Bundesregierung ist ermächtigt, durch Rechtsverordnung Kriterien zu bestimmen, nach denen bestimmte Stoffe als Nebenprodukte anzusehen sind, und Anforderungen zum Schutz von Mensch und Umwelt festzulegen.

Im § 5 KrW G ist geregelt, unter welchen Bedingungen die Abfalleigenschaft eines Stoffes endet. Der Stoff muss ein Verwertungsverfahren durchlaufen und so beschaffen sein, dass

­– er üblicherweise für bestimmte Zwecke verwendet wird, ­

– ein Markt für ihn oder eine Nachfrage nach ihm besteht, ­

– er alle für seine jeweilige Zweckbestimmung geltenden technischen Anforderungen sowie alle Rechtsvorschriften und anwendbaren Normen für Erzeugnisse erfüllt, ­

– seine Verwendung insgesamt nicht zu schädlichen Auswirkungen auf Mensch oder Umwelt führt.

Die Bundesregierung ist ermächtigt durch Rechtsverordnung die Bedingungen näher zu bestimmen, unter denen für bestimmte Stoffe die Abfalleigenschaft endet und Anforderungen zum Schutz von Mensch und Umwelt, insbesondere durch Grenzwerte für Schadstoffe, festzulegen. Diese und die o. g. Ermächtigung sollen in der Mantelverordnung (BMUB (2015)) umgesetzt werden. Danach können Stahlwerksschlacke der Klasse 1 (SWS-1), Edelstahlschlacke der Klasse 1 (EDS-1), Kupferhüttenmaterial der Klasse 1 (CUM-1) und Hüttensand (HS) als Nebenprodukte angesehen werden. Soweit die unten aufgezählten mineralischen Ersatzbaustoffe nach den Maßgaben der Mantelverordnung hergestellt sind, endet ihre Abfalleigenschaft mit der Aufbereitung:

­– Recycling-Baustoff der Klasse 1 (RC-1),

­– Bodenmaterial der Klasse 0 (BM-0), ­

– Bodenmaterial der Klasse 1 (BM-1),

­– Gleisschotter der Klasse 0 (GS-0), ­

– Gleisschotter der Klasse 1 (GS-1) und ­

– Schmelzkammergranulat (SKG).

Diese Festlegungen bedeuten, dass für die Mehrzahl der auf dem Markt befindlichen industriellen Nebenprodukte, RC-Baustoffe und für Bodenmaterial zukünftig der Status ,,Abfall" auch nach Herstellungsprozess, Güteüberwachung und deren Dokumentation nicht endet bzw. der Status ,,Nebenprodukt" nicht erreicht wird. Mit der geplanten Mantelverordnung würden demnach güteüberwachte Abfälle hergestellt werden, für die es aber keine Abnehmer geben wird.

Der ehemalige Bundesumweltminister Prof. Dr. Klaus Töpfer hat gesagt: ,,Wie kriegen wir denn Kreisläufe geschlossen? Was ist das, wenn wir noch davon sprechen, dass wir Abfall haben? Wir müssen zu einer Schließung dieser Kreisläufe kommen." Bei der Wiederverwendung von Asphalt ist der geschlossene Kreislauf im Sinne von Prof. Dr. Klaus Töpfer keine Vision mehr. Es existiert ein geschlossener Kreislauf. Im Zusammenhang von Ausbauasphalt und Asphaltgranulat musste auch nicht von Abfällen gesprochen werden, um das oberste Ziel der Kreislaufwirtschaft, die Abfallvermeidung, zu erfüllen (Hillmann (2016)). Das Verständnis der Straßenbauer über eine geschlossene Kreislaufwirtschaft am Beispiel von Bau- und Abbruchabfällen (Abfallschlüssel 17) ist im Bild 1 dargestellt. Die Abfalleigenschaft der Stoffe muss mit deren Aufbereitung enden. Aufgrund des Schadstoffpotenzials gegebenenfalls notwendige Einbaubeschränkungen, z. B. eine Begrenzung auf die Verwertung in ungebundenen Schichten unter wasserundurchlässigem Oberbau, können über den Lieferschein erfolgen.

Neben den umfangreichen chemischen Analysen zum Schadstoffpotenzial an den Ersatzbaustoffen ist der Einbau und der Verbleib gegenüber der Umweltbehörde nachzuweisen und dauerhaft zu dokumentieren. Sind für den Einsatz der Ersatzbaustoffe technische Sicherungsmaßnahmen erforderlich, werden in der Mantelverordnung an deren Lebensdauer und laufende Überwachung einschließlich materieller Prüfungen Anforderungen wie im Deponiebau gestellt. Damit würden Straßen quasi zu Liniendeponien. Wenn durch das Schadstoffpotenzial der Ersatzbaustoffe diese Anforderungen gerechtfertigt sein sollten, dürfen diese Abfälle nicht im Straßenbau eingesetzt werden. Ansonsten würden die Kosten für die Deponierung vom Abfallerzeuger auf den Straßenbau und damit auf den Steuerzahler verlagert werden.

Bild 1: Geschlossene Kreislaufwirtschaft mit Ende der Abfalleigenschaft nach der Aufbereitung

Auch die industriellen Nebenprodukte können nur als Ersatzbaustoffe in technische Bauwerke eingebaut werden, wenn sie Nebenprodukte im Sinne des KrWG und keine Abfälle sind. In der Lebenszyklusbetrachtung kommen sie nach der Nutzung im Bauwerk als ,,Anfall mineralischer Abfälle" (siehe Bild 1) in den oben dargestellten Kreislauf, könnten aber durch kein Recyclingverfahren so aufgearbeitet werden, dass sie ihre Abfalleigenschaft verlieren. Gäbe es ein solches Verfahren, hätte man es schon vor dem erstmaligen Inverkehrbringen anwenden können und müssen, damit die Abfalleigenschaft entfällt.

Öffentliche Ausschreibungen müssen produktneutral nach VOB und den zugehörigen ATV erfolgen. Dabei werden in Planung und Ausschreibung für die Herstellung von Verkehrswegen oder Schutzwälle keine Bauweisen mit technischen Sicherungsmaßnahmen, wie beispielsweise mineralische Abdichtungssysteme, vorgesehen, da sie unzumutbaren Aufwand bedeuten würden. Die Erfahrungen aus dem Deponiebau zeigen auch, dass trotz des hohen Aufwandes Sickerwasser nicht vollständig zu verhindern ist. Die wirtschaftliche Zumutbarkeit für die Herstellung der Abdichtungssysteme ist nicht gegeben . Insofern besteht für alle Ersatzbaustoffe, die ihre Abfalleigenschaft nach der Aufbereitung nicht verlieren, kein Markt.

Denkbar wäre, dass ein Auftragnehmer im Rahmen seines Angebotes den Einsatz derartiger Ersatzbaustoffe in Verbindung mit der Herstellung der Abdichtungssysteme anbietet . Es erscheint aber zweifelhaft, dass er damit einen Preisvorteil erreicht. Bei der Gleichwertigkeitsprüfung wird der Auftraggeber berücksichtigen müssen, dass er auch nach der Abnahme der Bauleistung mit diesem Angebot dauerhaft zusätzliche Überprüfungs- und Nachweispflichten übernimmt.

4 Beprobung, Analyse und Dokumentation

Der Mantelverordnung fehlt ein durchgängiges und harmonisiertes Konzept für die Beprobung, Analyse und Dokumentation von Ausbaustoffen. Der Entwurf geht von den falschen Annahmen aus, dass die Beprobung erst beim Bauen stattfindet und die abzugebenden Stoffe dafür in einem Zwischenlager aufgehaldet werden sowie dass zum Zeitpunkt der Beprobung der neue Ort der Verwendung bekannt ist.

Im Straßenbau werden die Bestandsaufnahmen sowie die geotechnischen und umweltrelevanten Untersuchungen bereits in der Planungsphase zur Genehmigung einer Baumaßnahme durchgeführt . In dieser Phase sind konkrete Verwendungsmöglichkeiten von Überschussmassen aber i. d. R. nicht bekannt. Die abzugebenden Stoffe müssten deshalb im Falle der Abgabe an eine Aufbereitungsanlage als Input dort nach Abfallregularien und den Vorgaben der Anlagenzulassung untersucht werden. In der Regel beziehen sich die Anlagenzulassungen auf die LAGA M 20, nach der die Eluate nach dem DEV-S4-Verfahren mit einem Wasser-Feststoffverhältnis von 10:1 hergestellt werden. Besteht bei der Anlieferung von Bau- und Abbruchabfällen in eine Aufbereitungsanlage zur Herstellung von Recycling-Baustoffen aufgrund der Herkunft, der Nutzung des ehemaligen Bauwerks, der Verschmutzung, des Geruchs oder der Zusammensetzung der Abfälle der Verdacht, dass die Materialwerte für Recycling-Baustoffe der Klasse 3 (RC-3) oder die entsprechenden Feststoffwerte für Bodenmaterial der Klasse 3 (BM-3) überschritten werden könnten, sind diese Bau- und Abbruchabfälle zusätzlich nach Ersatzbaustoffverordnung mit den dort verankerten Säulentests mit einem Wasser-Feststoffverhältnis von 2:1 zu beproben. Die aus diesen Abfällen hergestellten mineralischen Ersatzbaustoffe sind im Rahmen der Güteüberwachung ebenfalls mittels Säulenlang und -kurztest zu untersuchen.

Für bodenähnliche Anwendungen und Verfüllungen nach der geplanten BBodSchV müssten die Ausbaustoffe nach den Säulentests mit einem Wasser-Feststoffverhältnis von 2:1 untersucht werden.

Müssen die Ausbaustoffe mangels Verwertungsmöglichkeiten oder wegen der Schadstoffbelastung auf eine Deponie verbracht werden, sind die Eluate wiederum nach dem DEV-S4-Verfahren mit einem Wasser-Feststoffverhältnis von 10:1 herzustellen.

Neben den verschiedenen Verfahren zur Herstellung der Eluate sind auch die Parameterlisten der zu untersuchenden Stoffe in den drei Rechtsbereichen Verwertung, bodenähnliche Anwendung und Deponierung nicht einheitlich. Als Konsequenz aus den nicht harmonisierten Vorschriften ergibt sich ein mehrfacher Beprobungs- und Analyseaufwand, Unwägbarkeiten im Planungsprozess, Nachforderungen im laufenden Bauprozess und allgemeine Verunsicherung in der Baupraxis bei allen Beteiligten.

5 Erkenntnisse aus der Straßenbauforschung

Im Erdbau und für ungebundene Schichten des Oberbaus müssen bei der grundhaften Erneuerung sowie dem Aus- und Neubau große Massenströme bewegt werden. Natürliche Ressourcen werden geschont, wenn anstehende Böden und alternative Baustoffe verwendet werden .

Die wissenschaftlichen Grundlagen und das Fachkonzept der geplanten Umweltregelwerke (Susset, Funkel (2015)) bilden das komplexe Mehrschichtensystem ,,Straßenbauwerk" zu unrealistisch ab. Den Gegebenheiten im Straßenbau für die Anwendung alternativer Baustoffe muss besser Rechnung getragen werden, damit unter Beachtung des Boden- und Gewässerschutzes der Auftrag der Straßenbaulastträger erfüllbar bleibt. Dazu werden von verschiedenen Seiten Grundlagen für ein Ressourcenmanagement im Sinne der Kreislaufwirtschaft geschaffen. Dazu gehören

–  ­ eine optimale Vorerkundung und Vorplanung, ­

– die Nutzung anstehender, auch wenig geeigneter Böden als Baustoff in Bauwerken mit geringeren bautechnischen Anforderungen,

– ­ eine weitgehende Wiederverwendung von auf der Baustelle anfallenden Ausbaustoffen,

­– der Einsatz von alternativen Baustoffen bei Massendefiziten und ­

– die Erarbeitung von Konzepten zur Entsorgung bei Massenüberschüssen.

Zur Schaffung dieser Grundlagen sind von der BASt in den letzten Jahren eine Vielzahl von FEP-rojekten selbst durchgeführt oder vergeben worden. Bei den Untersuchungen zur Durchsickerung von Straßenböschungen sind die Projektansätze großmaßstäbliche Untersuchungen, Modellrechnung und Validierung verfolgt worden (Bild 2). Damit sind Instrumente entwickelt worden, mit denen die Wirksamkeit von Bauweisen für technische Sicherungsmaßnahmen im Hinblick auf den Boden- und Grundwasserschutz beim Einsatz von Ersatzbaustoffen nachgewiesen werden kann. Um die Wirksamkeit dieser Bauweisen bewerten zu können, sind belastbare Daten zur Durchsickerung von Straßenböschungen generiert worden.

Im Umgang mit großmaßstäblichen Untersuchungen haben die BASt und ihre Forschungsnehmer mit den Freilandlysimetern in Augsburg (Brand, Tiffert et al . (2016)) und mit den Lysimetern in der BASt-Versuchshalle (Kellermann-Kinner, Bürger et al. (2016), Kellermann-Kinner, Marks (2015), (2016)) inzwischen Routine erlangt. Außerdem sind Grundlagen für die Modellierung der Durchsickerung von Straßenböschungen geschaffen worden, um diese hinsichtlich Bauwerkart und Regen-Trockenereignissen realitätsnah abbilden zu können (Birle (2015), Michaelidis, Koukoulidou et al. (2013), Schweller, Birle et al. (2009)). Dazu gehörte auch die Ermittlung der Wassergehalts-Saugspannungsbeziehungen von RC-Baustoffen und industriellen Nebenprodukten (Durner, Scharnagl (2015), (2016)). Die Validierung in einem Pilotprojekt ist bislang daran gescheitert, eine geeignete Baumaßnahme zu finden. Die Mittel dafür wird das BMVI bereitstellen .

Bild 2: Unterschiedliche Projektansätze Durchsickerungsprojekte

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der Schadstoffaustrag ganz wesentlich von der Sickerwassermenge abhängt. Im Bild 3 sind beispielhaft für die umfangreichen Ergebnisse die verschiedenen Wassermengen aller Versuchsreihen in der BASt-Versuchshalle (,,Hallenlysimeter") dargestellt. Sie sind nach abfallenden Sickerwassermengen (braun) sortiert. Der Oberflächenabfluss ist grün und die Verdunstung blau gekennzeichnet.

Die Verdunstung liegt bei etwa 1/6 der aufgebrachten Regenwassermenge. Diese Menge entspricht etwa der Hälfte der üblicherweise für die Evapotranspiration angesetzten Wassermenge von 1/3 des Jahresniederschlages. Der für die Versickerung verfügbare Wasseranteil bei den Hallenlysimetern ist also größer als in der Realität.

Der Vergleich von kiesigem Boden und bindigem Boden in den Böschungen zeigt, dass der Sickerwasseranteil im bindigen Boden wegen der geringeren Durchlässigkeit nur etwa die Hälfte des Sickerwassers im gut durchlässigen, kiesigen Boden beträgt. Bei den ähnlich dem kiesigen Boden zusammengesetzten Baustoffen sind die Unterschiede bei den Sickerwassermengen nicht sehr ausgeprägt. Ohne technische Sicherungsmaßnahmen versickern bei SKA, RC, HMVA und GRS zwischen 73 % und 83 % der aufgebrachten Regenmengen. Die Unterschiede sind insbesondere durch das von natürlichen Mineralstoffen abweichende stoffliche Verhalten der Bestandteile der Baustoffe bedingt.

Bild 3: Vergleich der Wassermengen aller Hallenlysimeteruntersuchungen

Die Wirkung der Anspritzung mit Bitumenemulsion auf dem kiesigen Boden ist sehr gering und führt kaum zu einer Reduzierung der Sickerwassermenge. Auf bindigem Boden ist die Anspritzung mit Bitumenemulsion sogar kontraproduktiv, die Sickerwassermenge nimmt zu. Diese Erkenntnis deckt sich mit den Messungen an den Lysimetern in Augsburg.

Die Wirkung von Dränmatten stellt sich je nach Bodenart und Baustoff sehr differenziert dar. Es wurden bis zu drei verschiedene Dränmatten verglichen. Beim kiesigen Boden mit Dränmatte 1 versickern infolge des Kapillarsperreneffektes nur 4 % des aufgebrachten Niederschlages. Keine andere Bauweise führt zu einer derart großen Reduzierung der Sickerwassermenge. Beim bindigen Boden bewirkt die Dränmatte 1 eine Reduzierung der Sickerwassermenge auf etwa 14 % des aufgebrachten Niederschlages. Die drei unterschiedlichen Dränmatten auf HMVA bewirken eine sehr deutliche Reduzierung der Sickerwassermengen auf Werte zwischen 25 % und 11 %. Bei diesem Baustoff nimmt die Wirksamkeit der Dränmatten in der Reihenfolge 2/3/1 zu. Ohne technische Sicherungsmaßnahmen ist der Versickerungsanteil bei dem RC-Baustoff etwas geringer als der bei der HMVA. Die Wirksamkeit der Dränmatten ist auf dem RC-Baustoff aber geringer als auf der HMVA. Die beiden auf dem RC-Baustoff verwendeten Dränmatten bewirken eine Reduzierung der Sickerwassermengen immerhin auf Werte von 40 % bzw. 28 %. Bei diesem Baustoff nimmt die Wirksamkeit der Dränmatten anders als bei der HMVA ­ in der Reihenfolge 1/3 zu.

Die Kesselasche aus der Steinkohlenfeuerung ist ohne technische Sicherungsmaßnahme und in Kombination mit der Dränmatte 3 untersucht worden. Während ohne technische Sicherungsmaßnahme über 80 % versickern, verringert sich die Versickerung durch die Anordnung der Dränmatte immerhin auf knapp 50 % der verregneten Wassermenge.

Aus den bisherigen Untersuchungen ergeben sich folgende Erkenntnisse: ­

– Der Schadstoffaustrag hängt wesentlich von der Sickerwassermenge ab. ­

– Die Modellierungen haben gezeigt, dass sich der Sickerwasseranteil gegenüber dem in der Ersatzbaustoffverordnung angesetztem ,,durchschnittlichen Dauerregen um etwa 60 % reduziert, wenn die Berechnungen mit realitätsnahen Regenereignissen durchgeführt werden. ­

– Die Zusammensetzung und die stofflichen Eigenschaften der Böden und Baustoffe haben großen Einfluss auf die Sickerwassermengen. Das ergaben sowohl die Lysimeteruntersuchungen als auch die ermittelten Wassergehalts-Saugspannungsfunktionen von Ersatzbaustoffen. ­

Die Bauweise mit Anspritzung einer Bitumenemulsion als technische Sicherungsmaßnahme ist je nach Bodenart kaum wirksam oder sogar kontraproduktiv. ­ Die Bauweise mit Dränmatten als technische Sicherungsmaßnahme führt zu deutlichen Reduktionen der Sickerwassermengen. Bei günstiger Kombination von gut durchlässigem Boden bzw. Baustoff und Dränmatte tritt ein Kapillarsperreneffekt ein, bei dem fast keine Versickerung mehr stattfindet. ­

Für eine wirkungsvolle Reduzierung der Sickerwassermenge kommt es bei der Bauweise mit Dränmatte auf die hydraulischen Eigenschaften der Dränmatte in Kombination mit

· der Art und Zusammensetzung des Baustoffes (stofflich, Kornverteilung, kapillare Saugspannung) sowie

· den Einbaubedingungen (Verdichtungsgrad, Wasserdurchlässigkeit) an.

Mit den Forschungsergebnissen wird gezeigt, dass der Grad der Reduzierung des Sickerwassers wesentlich von der Art und Zusammensetzung der Böden und Baustoffe abhängt. Diese müssten deshalb differenzierter betrachtet werden. Der Ansatz des auf 365 Tage verteilten mittleren Jahresniederschlags führt zu überschätzten Sickerwassermengen und damit auch zu einer Überschätzung des Austrags umweltrelevanter Inhaltsstoffe. Auch einfache technische Sicherungsmaßnahmen, wie der Einsatz von Dränmatten, bewirken eine deutliche Reduzierung der Sickerwassermengen, insbesondere durch den Kapillarsperreneffekt.

Zusammenfassung und Ausblick

Das der Mantelverordnung zugrunde liegende Fachkonzept gibt die tatsächlichen Verhältnisse im Straßenbau nur sehr unzureichend wieder. Durch eine bessere Berücksichtigung der tatsächlichen Gegebenheiten in einem technischen Bauwerk und der Bauweisen mit einfachen technischen Sicherungsmaßnahmen könnten die Sickerwassermengen realistischer ermittelt werden. Bei den gegenüber dem Fachkonzept tatsächlich geringeren Sickerwassermengen könnte man Ersatzbaustoffe mit entsprechend höheren Schadstoffkonzentrationen als Nebenprodukte einstufen, ohne das Ziel des Boden- und Wasserschutzes zu vernachlässigen. Dies wäre ein Beitrag für mehr Ressourcenschonung.

Die Balance zwischen den konkurrierenden Anforderungen von Umweltschutz, Kreislaufwirtschaft und Straßenbau beim Einsatz von Boden und Ersatzbaustoffen muss noch gefunden und die jeweiligen Anforderungen besser aufeinander abgestimmt werden, um Nachhaltigkeit auch in diesem Bereich des Straßenbaus zu realisieren. Die Diskussion über die Frage, ob Boden Primärbaustoff oder Abfall ist, wird in dem ,,Themen-Netzwerk-Boden" (TNB) der Ressortforschungseinrichtungen des Bundes mit dem Ziel aufgegriffen, eine fachliche Position ressortübergreifend zu entwickeln. Diese Fachmeinung soll als Information und ggf. als Empfehlung in den politischen Raum gegeben werden. Mit Spannung wird das Ergebnis des Notifizierungsverfahrens für die ZTV E-StB 17 in Bezug auf den Primärbaustoff Boden erwartet.

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K e l l e r m a n n - K i n n e r, C.; M a r k s, T. (2015): Was macht die Straßenböschung in der Halle? . Straße und Autobahn, 10 (2015), Kirschbaum Verlag, Bonn, S. 705­-712

K e l l e r m a n n - K i n n e r, C., M a r k s, T. (2016): Effizienz technischer Sicherungsmaßnahmen im Erdbau ­ Lysimeteruntersuchungen unter Laborbedingungen; Teil: Recycling-Baustoff und industrielle Nebenprodukte. BASt, Schlussbericht in Erarbeitung

M i c h a e l i d e s, G.; K o u k o u l i d o u, A.; B i r l e, E.; H e y e r, D. (2013): Strömungsmodelle zur Simulation der Durchsickerung von Straßenbauwerken mit Implementierung hydrologischer Parameter. Schlussbericht zum FE 84.0105/2009, Veröffentlichung in Vorbereitung

S c h a r n a g l, B.; D u r n e r, W. (2015): Bestimmung von Wassergehalts-Saugspannungsfunktionen für Böden, RC-Baustoffe und HMVA . Schlussbericht zum FE 05.0162/2011/LRB, Veröffentlichung in Vorbereitung

S c h w e l l e r, G.; B i r l e, E.; H e y e r, D. (2009): Geohydraulische Bewertung technischer Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen im Erdbau. Schlussbericht zum FE 05.147/2007/CGB, Veröffentlichung in Vorbereitung

S u s s e t, B.; F u n k e l, M. (2015): Fachkonzept der geplanten ErsatzbaustoffV (Artikel 2 der geplanten Mantelverordnung). Straße und Autobahn, 10 (2015), Kirschbaum Verlag, Bonn, S. 690­-703