Bei der Errichtung von langen Tunnel fallen große Mengen an Tunnelausbruchmaterial an, welche bei entsprechender Aufbereitung einer Wiederverwertung zugeführt und für eine – zumindest teilweise – Eigenversorgung des Bauvorhabens mit aufbereiteten Gesteinskörnungen verwendet werden können. Diese Vorgangsweise birgt nicht nur ein Einsparungspotenzial hinsichtlich Anschaffung, Lagerung und Transport von Baustoffen, die ansonsten zugeführt werden müssten, sondern trägt neben einer Verringerung der Umweltbelastungen auch zur Reduzierung des benötigten Deponievolumens und damit zu einer Kostenersparnis bei. Die Strategie eines umfangreichen Materialrecyclings wurde bereits beim Bau des Lötschberg und Gotthard Basistunnels erfolgreich umgesetzt. Aus diesem Grund gibt es auch im Zuge der Errichtung des Brenner Basistunnels Bestrebungen, eine größtmögliche Wiederverwertung von ausgebrochenem Gesteinsmaterial zu erreichen. Hier erfolgt derzeit u. a. der Vortrieb des Zufahrtstunnels Wolf in Steinach am Brenner, bei welchem Gesteine der Bündnerschieferserie ausgebrochen werden. Aufbauend auf im Vorfeld getätigte Untersuchungen werden hier seit Herbst 2014 die höherwertigen Kalkschiefer der Bündnerschieferserie mittels dreistufigem Brechersystem und einer leistungsstarken Nassaufbereitung im Bereich der Deponie Padastertal aufbereitet und v. a. als Gesteinskörnung für Spritz‐ und Konstruktionsbeton sowie als Drainagekies für die Errichtung des Bauloses verwertet. Processing and recycling of tunnel excavation material at the Brenner Base Tunnel During the construction of major tunnels large quantities of excavation material are generated, that – if suitably treated and processed – can be recycled as aggregate and be used in the construction of the tunnel itself. This approach generates numerous benefits regarding the costs for material procurement, storage and transport. In addition, reduction of environmental impact and demand for landfill volume can be achieved. The strategy of an extensive material recycling has already been successfully implemented in the construction of the Swiss Lötschberg and Gotthard base tunnel. For this reason there are significant efforts to achieve an equal high level of recycling of tunnel excavation material in the course of the construction of the Brenner Base Tunnel. There, tunnel driving of the access tunnel Wolf in Steinach am Brenner is currently ongoing and rocks of the Bündner Schists are being excavated. Building on the results of previous studies, calcareous schists of higher quality from Wolf have been recycled since autumn 2014 using a three‐stage rock crushing system followed by a high performing wet‐processing of the aggregates at the area of the Padastertal landfill site. The processed material is used primarily as aggregate for shotcrete and structural concrete as well as draining gravel.

Bei Massenbetonbauteilen ist die Berechnung der Rissbildung und Rissbreiten umstritten. Auch die Ermittlung der Mindest bewehrung für Stahlbetonbauteile aus Massenbeton wird immer wieder kontrovers diskutiert. Sowohl die baupraktische Erfahrung als auch aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass die normgemäße Ermittlung der Mindestbewehrung nach EC2 bei Massenbeton nicht zielführend ist. Die Gefahr der Frührissbildung kann mithilfe nichtlinearer FE‐Berechnungen unter Berücksichtigung der zeitlichen Entwicklung der relevanten Materialparameter abgeschätzt werden. Versuchsergebnisse mit geeigneten Betonrezepturen sind eine solide Basis für FE‐Berechnungen zur Rissminimierung. Der vorliegende Artikel zeigt Versuchsergebnisse der zeitlichen Entwicklung von mechanischen Eigenschaften und der Hydratationswärmefreisetzung unterschiedlicher Bindemittel im Beton. Materialentwicklungsfunktionen werden anhand der Prüfergebnisse angepasst. Diese dienen als Grundlage für die Ermittlung der während der Hydratation im Beton auftretenden Spannungen und der daraus folgenden erforderlichen Mindestbewehrung. Dadurch soll ein Beitrag zur Reduktion der Mindestbewehrung geleistet werden.

In the construction of major tunnel structures, large quantities of rock material are generated by the excavation of, for example, tunnels or caverns out of the in situ rock mass. Excavated rock material was often considered as undesired by‐product and from a legal point of view as waste in the past. Nevertheless, there is the need for construction material at the tunnel construction site directly where the rock material is generated. Broad scientific research is conducted concerning the utilization possibilities and optimization of recycling implementation. This article deals with the recycling of tunnel excavation material substituting conventional aggregate for concrete by the example of the Brenner Base Tunnel in Austria. Concrete design, material processing, and concrete production were affected by challenging geological bedrock conditions. This article presents the scientific approach, experimental setup, verification, and the realization on the construction site. The way from preliminary mixing designs to the final product is illustrated for two main rock types: calcareous schists, which successfully were recycled and processed as aggregate for shotcrete, structural and inner lining concrete; and quartz phyllite with unsuitable rock properties for concrete production due to intense foliation and mica‐rich mineral composition. The results are demonstrating the need for detailed examination of rock and concrete properties regarding the usability of tunnel excavation material.

Contract KAT2 of the approximately 33 km long, twin‐bore Koralm Tunnel will produce about 8.6 mio. t of excavated material. For this reason, the maximum degree of recycling of the material was intended right from the start of the design process. This was planned including consideration of the optimal cost‐effectiveness of overall materials management with minimal environmental impact through the minimisation of transport processes and land use as well as generally sparing use of resources. On contract KAT2, more than 50% of the material excavated from the tunnel can be recycled for technical use on site. The material is used as aggregates for concrete and as fill (anti‐capillary layers, frost protection layers, filter gravel, sealing layers) for the earthworks in the open air.One difficulty is the fact that according to the generally applicable legal situation under the federal waste management plan (BAWP 2011) and the landfill regulations (DVO 2008), material excavated from tunnels is considered to be waste. In order to ensure proper handling while considering the legal situation, the chemical composition of the waste has to be established and taken into account. On the other hand the technical requirements for construction are binding. This resulted in numerous potential conflicts in connection with the material produced from the tunnel, the chemical evaluation and the decision whether to reuse or recycle it starting with the design of the project up until the time the project was completed.Am Baulos KAT2 des rund 33 km langen, zweiröhrigen Koralmtunnels fallen insgesamt rund 8,6 Mio. t Tunnelausbruchmaterial an. Aus diesem Grund wurde bereits zu Beginn der Projektierung eine maximale Wiederverwertung des Ausbruchmaterials angestrebt. Dies erfolgte unter Berücksichtigung einer optimalen Wirtschaftlichkeit der gesamten Materialbewirtschaftung bei einer minimalen Umweltbelastung durch Minimierung von Transportvorgängen und Flächenverbrauch sowie weitgehende Ressourcenschonung. Im Baulos KAT2 werden über 50% des anfallenden Tunnelausbruchs genutzt, die somit vor Ort eine bautechnische Verwendung finden. Der Einsatz erfolgt als Gesteinskörnungen für Beton und als Schüttmaterial (kapillarbrechende Schichten, Frostkoffer, Filterkiese, Dichtschicht) für den Erdbau der freien Strecke.Erschwerend dabei ist die Tatsache, dass es sich gemäß derzeit gültiger Rechtslage nach dem Bundesabfallwirtschaftsplan (BAWP 2011) bzw. der Deponieverordnung (DVO 2008) bei Tunnelausbruchmaterial um Abfall handelt. Um eine ordnungsgemäße Abwicklung unter Berücksichtigung rechtlicher Rahmenbedingungen sicherzustellen, müssen einerseits die abfallchemischen Fragestellungen eruiert und berücksichtigt werden, andererseits sind die technischen Vorgaben an die Ausführung in geforderter Qualität bindend. Daraus folgend ergaben sich im Zeitraum von der Projektvorbereitung bis hin zur Projektumsetzung zahlreiche Spannungsfelder im Zusammenhang mit dem anfallenden Material, der geologischen Ansprache, der abfallchemischen Beurteilung und der Entscheidung über die weitere Verwendung bzw. Aufbereitung.

A 3D model for the prediction of the effective thermal conductivity of porous building blocks is introduced. Simulations are performed directly on the microstructure using voxel images and the finite element technique. Very good agreement with analytical solutions is achieved. The model is used to investigate the miscalculation effect of 2D simulations, clearly indicating the need for a 3D model. Furthermore, a method for incorporating radiative heat transfer at the microscale is implemented and applied on a synthetic sample, demonstrating the influence of thermal radiation on the effective thermal conductivity. Ein Vorhersagemodell für die Wärmeleitfähigkeit poröser Bausteine. Ein 3D‐Modell zur Vorhersage der effektiven Wärmeleitfähigkeit poröser Bausteine wird vorgestellt. Simulationen werden direkt in der Mikrostruktur mittels Voxel‐Bildern und Finite‐Elemente‐Methode durchgeführt. Sehr gute Übereinstimmungen mit analytischen Verfahren werden erreicht. Das Modell wird verwendet, um die Fehlberechnungswirkung von 2D‐Simulationen zu untersuchen, welche klar das Erfordernis eines 3D‐Modells zeigen. Zudem wird eine Methode zur Einbeziehung strahlungsgebundener Wärmeübertragung im Mikrobereich umgesetzt und auf einen synthetischen Prüfkörper angewandt. Dies zeigt den Einfluss von Wärmestrahlung auf die effektive Wärmeleitfähigkeit.

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