Beschreibung
Diese Arbeit befasst sich mit der Wiederverwertbarkeit einzelner Gesteinsarten, die im Zuge des Vortriebs des Brenner Basistunnels als Ausbruchmaterial anfallen. Die im Vorfeld der Bautätigkeit im Rahmen der Umweltverträglichkeitserklärung erarbeiteten Prognosen zur Wiederverwertung des ausgebrochenen Tunnelmaterials besagen, dass nur rund 6 % des Ausbruchs des Brenner Basistunnels als Gesteinskörnung für Beton und ca. 15 % als Schüttmaterial o. ä. geeignet erscheinen. Demnach wären ca. 79 % des Ausbruchmaterials – zumindest ohne weitere Behandlung – zu deponieren. Ziel muss es jedoch sein, durch optimierte Materialbewirtschaftung eine größtmögliche Wiederverwertbarkeit des Tunnelausbruchmaterials zu gewährleisten. Generell geht es darum, das ausgebrochene Material einer optimalen Verwertung zuzuführen, sei es als Gesteinskörnung für Beton, für gebundene und ungebundene Tragschichten oder als Damm- und Schüttmaterial. Hierzu muss das Gestein bestimmte Anforderungen erfüllen, um eine optimale Verarbeitung, Betriebstauglichkeit und Beständigkeit zu gewährleisten.
Aus diesem Grund sind in dieser Arbeit zunächst die geologischen Gegebenheiten im Bereich des Brennermassivs veranschaulicht. Dann wurde ein aktueller Stand im Hinblick auf die Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial unter Zuhilfenahme einschlägiger Literatur erarbeitet und die Thematik der Wiederverwertung an den Schweizer Vorreiterprojekten Lötschberg- und Gotthard-Basistunnel beleuchtet. Weiters wurden die rechtlichen Rahmenbedingungen betreffend der Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial ausführlich dargestellt. Anschließend wurde das Tunnelausbruchmaterial – betrachtet wurden Gesteine der drei Typlithologien Innsbrucker Quarzphyllit, Bündnerschiefer und Zentralgneis – hinsichtlich seiner Gesteinseigenschaften untersucht. Dabei wurden neben der Begutachtung mineralogischer und petrologischer Charakteristika auch die geometrischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften der unterschiedlichen Gesteinsarten im Detail überprüft. Anschließend erfolgte eine Bewertung hinsichtlich der Eignung für verschiedene Wiederverwertungsmöglichkeiten. Dabei wurde die Brauchbarkeit der Gesteine für die Verwertung bzw. bei der Herstellung von Dämmen und Schüttungen, ungebundenen und gebundenen Tragschichten, Dichtschichten sowie von Gesteinskörnung für Beton bei unterschiedlicher Aufbereitung überprüft. In diesem Zusammenhang wurden in letzterem Fall neben Standardversuchen auch detaillierte Untersuchungen hinsichtlich Zugverhalten und Arbeitsvermögen von Beton für verschiedenste Versuchsmischungen unter Zuhilfenahme diverser Betonchemie (Zusatzmittel und Zusatzstoffe) sowie Zugabe unterschiedlicher Fasertypen (Stahlfasern, PP-Fasern) durchgeführt.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Arbeit ist eine allgemeine Betrachtung der Ökobilanz bei der Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial mit Vorschlägen zu ihrer Verbesserung durch den Einsatz umweltfreundlicher und innovativer CEM V-Zemente sowie die Erarbeitung von Empfehlungen und Rahmenbedingungen hinsichtlich der Bewertung und der optimalen Wiederverwertung der Gesteine des Brenner Basistunnels.
Abschließend erfolgt eine kurze Beschreibung der Umsetzung der gewonnenen Erkenntnisse in die Praxis: Im Jahr 2014 wurde eine Aufbereitungsanlage beim Zugangstunnel Wolf des Brenner Basistunnels in Steinach am Brenner installiert. Hier erfolgt mittlerweile die Aufbereitung von Gesteinskörnungen aus dem Tunnelausbruchmaterial des Bündnerschiefers für die Herstellung von Spritz- und Konstruktionsbeton sowie als Drainagekies.
