Statt Land unter – Elastocoast® (PUR) drüber
Elastocoast® ist ein neuartiges, intelligentes Polyurethan-System für den Küstenschutz. Es besteht aus zwei Komponenten zur Verklammerung von Deckwerken im Küsten- und Uferbereich. Elastocoast® ist so offenporig, dass es der Flut schon im Anlauf die Kraft der Zerstörung nimmt und für Schutz an Küsten und Flussufern sorgt.
Elastocoast® für Küstenschutz und Flussuferbefestigung
- Erhöht Sicherheit im Küstenbereich
- Offenporig und wasserdurchlässig
- Reduziert Baukosten und Wartung
- Absorbiert die Kraft auftretender Wellen
- Ökologisch unbedenklich
- Stabil und langjährig bewährt
Küsten- und Hochwasserschutz mit einem intelligenten PU-System
Experten prognostizieren, dass der Meeresspiegel durch die globale Erwärmung schon in den kommenden Jahren bis zu 50 Zentimeter ansteigen kann. Natürlich kann kein Wissenschaftler vorhersagen, wann, wo und wie dieser Anstieg tatsächlich eintreten wird. Und letztendlich auch nicht, mit welchen finalen Konsequenzen. Ein weiteres gefährliches Szenario ist die Überströmung der Deiche, denn die nachfolgende Erosion auf der Landseite hat unweigerlich das komplette Versagen des Deiches zur Folge.
Dementsprechend müssten alle Küsten- und Hochwasserschutzmaßnahmen verstärkt und insbesondere die Deiche erhöht werden. Auf Grund der finanziellen Investitionen und auch aus technischen Gründen wie Platzmangel, ist das nur schwer oder gar nicht realisierbar. Elastocoast® eröffnet hier eine völlig neue Dimension im Küstenschutz.
Elastocoast® ist einfach eine ganze Schicht sicherer
Deckwerke aus Elastocoast® sind ein neues, äußerst effizientes Küstenschutzsystem. Präzise gesagt die Verklammerung eines umweltverträglichen 2-Komponenten-Kunststoffs aus Polyurethan mit Schotter oder Steinen. Diese Mischung wird auf vorher präparierten Deichen, Böschungen, Molen und anderen Ufer- oder Strandabschnitten aufgetragen.
Das Ergebnis ist ein absolut dauerhaftes, resistentes und damit sicheres Bollwerk gegen Wellen und Überflutung. Elastocoast® macht bestehende Deiche sicherer, ohne sie immer höher bauen zu müssen.
Stattdessen verhindert eine offenporige Deckschicht, dass die Kraft der aufprallenden Wellen die Oberfläche angreift und zerstört. Die mit Elastocoast® geschützte Oberfläche erhöht den Sicherheitsstandard, da der Wellenauflauf durch die offene, energieabsorbierende Struktur erheblich reduziert wird. Die Wellenkraft wird auf eine größere Oberfläche verteilt, der punktuelle Druck auf die Oberfläche nimmt ab. Das bedeutet eine geringere Belastung für das gesamte Deckwerk.
So werden auch ältere Deiche – selbst im Falle einer kompletten Überflutung – sicher. Auch dann, wenn es durch langfristige Klimaänderungen und steigende Meeresspiegel zu erhöhten Anforderungen beim Küstenschutz kommt.
Mit dem PU-System lassen sich ältere Deiche problemlos reparieren, da man Elastocoast® direkt auf das bestehende Deckwerk aufbringen kann – ohne aufwändige Vorbehandlung und mit deutlich weniger Personaleinsatz.
Flussuferbefestigung und Hochwasserschutz
Was sich im Küstenschutz schon bewährt hat, kann ebenso für Flussufer und Kanäle zum Einsatz kommen. Ziel ist es auch hier, ein stabiles und naturnahes Deckwerk zu schaffen, um die Uferbereiche zu befestigen und gegen die Beanspruchung von Schiffsverkehr und – wie im Fall der Elbe- auch gegen Gezeiten zu stabilisieren.
Beim Wasserstraßenbau gibt es zusätzlich die Möglichkeit des Unterwassereinbaus, bei dem die Stein PU Masse nach ausreichender Reaktionszeit in Ufernähe ins Wasser geschüttet und festgedrückt wird. Das Prinzip ist ebenso einfach wie beim Deichbau und verhindert, dass durch starke Strömungen die Uferränder brüchig und beschädigt werden.
Das entwickelte Verarbeitungsverfahren ist praxisnah, äußerst einfach und erfolgt an Ort und Stelle. Schotter kleiner Korngröße wird mit lediglich ca. 3 % des Volumens des kalt härtenden 2-Komponenten-PUR-Bindemittels in einem herkömmlichen Betonmischer gemischt und anschließend aufgetragen. Dieser Vorgang nimmt rund fünf Minuten in Anspruch. Das Polyurethan härtet aus und das Deckwerk ist bereits nach einem Tag belastbar.
Die eingesetzten Steine müssen vor der Verarbeitung sauber und sichttrocken sein, eine Voraussetzung die auf den ersten Blick schwierig zu realisieren scheint. Durchbestimmte einfache Maßnahmen bzgl. Handling und Logistik stellt diese wichtige Voraussetzung aber keine wesentliche Hürde dar, wie sich bei den vergangenen realisierten Projekten gezeigt hat. Der Werkstoff besteht zu ca. 50 % aus pflanzlichen Fettsäureestern, also nachwachsenden Rohstoffen. Durch die hohe Offenporigkeit entstehen außerdem große Hohlräume, die zusätzlichen Lebensraum für die Tier- und Pflanzenwelt bieten. Elastocoast®-Deckwerke fügen sich bestens in das Landschaftsbild ein. Durch die Transparenz des Werkstoffes sind sie von einer natürlichen Steinschüttung kaum zu unterscheiden.
Vor dem vollständigen Aushärten des Werkstoffes wird die Oberfläche mit trockenem Sand abgestreut, wodurch die Optik weiter angepasst und eine rutschfeste Oberfläche erzielt werden kann.
Resistent gegen Sturm – resistent gegen hohe Kosten
Die hohe Offenporigkeit und starke mechanische Belastbarkeit von Elastocoast® führen dazu, dass Deckwerke bis zu 50 % geringer in der Schichtstärke bemessen werden können. Bei Bitumen- oder Betonvergussdeckwerken müssen Wasserbausteine im Bereich 200-300 mm eingesetzt werden. Mit Elastocoast® kann Schotter kleiner Körnung (20-60 mm) eingesetzt und verfestigt werden. Da kommt es schnell zu erheblichen Kosteneinsparungen beim Baustoff, Transport und der Verarbeitung.
Der Gesamtvorteil liegt in der Größenordnung von 20-30 %. So führt der Einsatz von Elastocoast® zu mehr Sicherheit, flexibleren Einbaumöglichkeiten und einer deutlichen Entlastung der Budgets für Küsten- und Hochwasserschutz.
Die hohe Offenporigkeit hat noch einen weiteren Vorteil: Normalerweise saugen sich Deiche bei Hochwasser, Sturm und starkem Regenfall voll und stehen unter gefährlichem Überdruck. Wenn der Pegel dann sinkt, muss dieser Überdruck möglichst schnell abgebaut werden. Auch in diesem Fall ist die offenporige Elastocoast®-Schotter-Mischung anderen Systemen und Techniken weit voraus.
Biologische Untersuchungen der Universität Amsterdam haben ergeben, dass Deckwerke mit Elastocoast® in nur wenigen Wochen mit der für die jeweilige Region typischen Flora und Fauna wiederbesiedelt werden.
Außerdem bieten die Hohlräume im Elastocoast®-Deckwerk im Gegensatz zu herkömmlich versiegelten Küstenschutzbauwerken einen zusätzlichen Lebensraum für die Tier- und Pflanzenwelt. Und durch die Transparenz des Werkstoffes ergibt sich eine deutlich bessere optische Einbindung in das Landschaftsbild der Umgebung.
Um den Umwelteinfluss und die ökologischen Vorteile der neuen Elastocoast®-Technologie darzustellen, wurde eine umfangreiche Ökoeffizienzanalyse durchgeführt. Hierbei werden verschiedene Produkte und Prozesse über ihren gesamten Lebenszyklus in Hinblick auf ihre Bedeutung für die Umwelt untersucht.
Die ökologische Bewertung basiert auf der DIN EN ISO 14040 und 14044 und wurde in ihrer Gesamtmethode durch den TÜV Berlin zertifiziert. Verglichen wurde Elastocoast® mit traditionellen Küstenschutzmethoden wie Beton und Mastixschotter (O.S.A.= open stone asphalt) auf einem Gebiet von 20.000 m2.
Auch die jüngste Untersuchung des Instituts für Umwelthygiene und Toxikologie in Gelsenkirchen( 2014) bestätigt eine toxikologische und umweltmedizinische Unbedenklichkeit des PU Systems im Küstenschutz.
Ein Langzeitmonitoring und Kontrollen über Standfestigkeit, Erosionsbeständigkeit, Witterungs- und Salzwasserbeständigkeit, Renaturierung und viele weitere Parameter ergab, dass Elastocoast®-Deckwerke schon jetzt bei den entscheidenden Kriterien Spitzenergebnisse erreichen.
An Wasserbaukonstruktionen werden Lebenszeiten von ca. 20 Jahren und mehr erwartet. Alle Baustoffe auf anorganischer (zementgebunden) oder organischer (Kunststoffe) Basis unterliegen in Außenanwendungen der Verwitterung. Hier sind insbesondere UV-, Salzwasser- und Frostangriffe zu benennen. PUR-Werkstoffe sind in Außenanwendungen, wie z. B. Beton- und Sportplatzbeschichtungen sowie bei Offshore-, Öl- und Gaspipelines etabliert und widerstehen selbst Salzwasserangriffen.
Die Salzwasserbeständigkeit von Elastocoast® wurde durch die sogenannte Arrhenius-Korrelation (EN ISO 2578) nachgewiesen. Hierbei wird der ansonsten sehr langsame Abbauprozess in Meerwasser durch Temperaturen bis 90ºC beschleunigt, um anschließend die Ergebnisse auf 20-30ºC zu extrapolieren. Die TUHH erbrachte in einem speziell entwickelten Prüfstand im Wasserübergangsbereich den Nachweis, dass eine ausreichende Beständigkeit bei UV-Strahlung vorliegt. Die Frostbeständigkeit wurde nach DIN EN 13383-2 getestet.
Abrasionstests zeigen, dass Elastocoast® deutlich erosionsstabiler ist als Mastixschotter bzw. Open-Stone-Asphalt. Diese Ergebnisse wurden an der TU Delft gewonnen, in dem in einer Trommel Probekörper über 48 Stunden einer Erosionsbelastung aus Geröll und Wasser ausgesetzt wurden.
Mechanische Untersuchungen und Korrelationen an der TUHH ergaben, dass Grenzbelastungen von 8 m Wellenhöhe und 10 m/s Strömungsgeschwindigkeit erreicht werden. Damit ist erwiesen, dass PUR-Deckwerke mindestens vergleichbare Festigkeitseigenschaften gegenüber konventionell verklammerten Deckwerken besitzen und somit die notwendigen Anforderungen erfüllen.
Mastix-Schotter-Deckwerke, auch als Open-Stone-Asphalt (NL) bezeichnet, können in Bezug auf die zu erwartende Wellenhöhe und den hier mit verbundenen Wellendruckschlag, durch die so genannte mathematische GOLFKLAP-Simulation (TU Delft) berechnet werden. Durch Erfassung u. a. frequenzabhängiger mechanischer Daten von Elastocoast® wurde es möglich, die GOLFKLAP Simulation auf Elastocoast®-Deckwerke zu übertragen. Damit ist ein Berechnungsverfahren zugänglich, welches ein wesentliches Element zur sicheren Bemessung der Konstruktion von PUR-Deckwerken unter Berücksichtigung der zu erwartenden hydraulischen Belastung darstellt.
Die Berechnungen haben gezeigt, dass, bei gleicher vorausgesetzter hydraulischer Beanspruchung, Elastocoast®-Deckwerke bzgl. der Deckwerkstärke bis zu 50 % geringer bemessen werden können, was erhebliche Einsparungen bei den Baukosten zur Folge hat.
Dieses Bemessungsverfahren wurde durch die TU Delft auch für das Projekt Sylt-Hindenburgdamm (Morsum-Keitum) angewandt. Hier zeigt sich, dass bei einer Deckwerksstärke von 15 cm ein Elastocoast®-Deckwerk einer theoretischen Wellenhöhe von 5,2 m standhalten kann, im Vergleich zu einer maximalen Wellenhöhe von 2,0 m im Falle von Mastixschotterdeckwerken.
Das Überströmen eines Deiches mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten ist eine der gefährlichsten Szenarien, da dies Erosionen auf der Landseite des Deiches und als Folge das komplette Versagen des Deiches zur Folge haben kann. Wasserbauingenieure diskutieren, wie die Deichoberfläche landseitig vor Erosion bei Überflutung zu schützen ist.
Rijkswaterstaat führte Tests mit einem Überströmungs-Simulator sowohl auf einem Elastocoast®-Deckwerk, als auch auf anderen Konstruktionen wie Gras und Mastixschotter durch. In drei Testreihen setzte der Simulator 30, 75 und 125 Liter pro Meter und Sekunde frei, die wiederholt über einen Zeitraum von jeweils sechs Stunden auf das Elastocoast®-Deckwerk einwirkten.
Sogar bei der höchsten Fließrate von 125 l/m*s wurden keinerlei Schäden festgestellt, das Elastocoast-Deckwerk hat sich als stabilste Konstruktion erwiesen. Noch nie zuvor wurde ein Deckwerk mit solch hohen Strömungsgeschwindigkeiten belastet.
Laser Scanning Hamburger Hallig
Um den Nachweis der Stand- und Erosionsbeständigkeit zu erbringen, wurden an dem Pilotprojekt Hamburger Hallig (ca. 120 m² errichtet im Oktober 2004), durch die TUHH Laseroberflächenscans durchgeführt und vergleichend analysiert. Die Differenzbildung dieser Scans analysierte mögliche Veränderung des Deckwerkes, durch Senkungen, Hebungen oder oberflächliche Erosionen. Der Vergleich verdeutlichte, dass keine wesentlichen Veränderungen eingetreten sind, wodurch die Standfestigkeit dieses Elastocoast®-Deckwerkes bestätigt wird.
Wellen- und Windbeobachtungen
In den Niederlanden wurden bei Oosterschelde-Zuidbout und Petten zwei Pilotprojekte mit jeweils 10, 20 und 30 cm Schichtstärke gebaut. Detaillierte Daten aus Wind- und Wellenbeobachtungen in der Oosterschelde bildeten die Basis für den Zusammenhang zwischen Wellendruckschlag und der Stabilität des Elastocoast®-Deckwerks.
Folgende Schlüsse konnten gezogen werden:
- Die mikroskopischen Schäden an den Elastocoast®-Deckwerken bei Zuidbout und Petten waren vernachlässigbar gering.
- Es trat nur Oberflächenabrieb auf.
- Sogar bei 10 cm Schichtdicke erwies sich die Konstruktion als stabil.
Elastocoast® – schützt Küsten nachhaltig
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