Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Nach den Leitgedanken des Umweltschutzes sowie den Vorgaben des Kreislaufwirtschafts-\/Abfallgesetzes ist es notwendig, gerade im Bereich des Bauwesens nach hochwertigen Einsatzm\u00f6glich-keiten f\u00fcr gebrauchte Baustoffe zu suchen. Ziel des Vorhabens war es, mit einem gr\u00f6\u00dftm\u00f6glichen Anteil an Recycling-(RC-)Zuschl\u00e4gen einen Betonstein zu entwickeln, der in seinem Eigenschaftsbild einem herk\u00f6mmlichen Betonstein m\u00f6glichst nahe kommt. Der Einsatz insbesondere por\u00f6ser Recycling-Zuschl\u00e4ge in zementgebundenen Systemen erfordert f\u00fcr eine Optimierung der Qualit\u00e4tseigenschaften des Betons die grundlegende Kenntnis \u00fcber die festigkeitsbestimmenden Vorg\u00e4nge w\u00e4hrend des Erstar-rungs- und Erh\u00e4rtungsprozesses. Speziell in Betonen erdfeuchter Konsistenz (Betonsteine) werden diese im Grenzbereich Zuschlag \/ Zementmatrix in mikrokristallinen Gr\u00f6\u00dfenordnungen ablaufenden Reaktio-nen und ihre Abh\u00e4ngigkeit von Materialauswahl, Mischzeit oder Wasseraufnahme noch nicht vollst\u00e4ndig verstanden. Mit der Zielsetzung, Hochbaurestmassen, z.B. in Betonsteinen, auf hohem technischen Ni-veau zu verwerten, wurde ein wissenschaftlich kaum bearbeitetes Gebiet betreten, so dass neue beton-technologische Erkenntnisse und Produkte zu erwarten waren. Es war ein erster Schritt, durch den hochwertigen Einsatz von Bauschutt neue Absatzm\u00f6glichkeiten zu erschlie\u00dfen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Ausbildung der Grenzfl\u00e4che Zuschlag\/Zementmatrix muss in Betonen erdfeuchter Konsistenz beson-dere Beachtung finden, da es hier aufgrund unzureichender Kontakte des Zuschlags mit dem hochvisko-sen Zementleim zu Festigkeitseinbu\u00dfen kommen kann. Mit den Methoden der Licht- und Elektronenmik-roskopie, auch durch den Einsatz der Kryo-Pr\u00e4paration wurden die Stadien des Aush\u00e4rtens des Zemen-tes insbesondere an der Grenzfl\u00e4che zum por\u00f6sen Zuschlagkorn untersucht. Unter Einbezug der so ge-wonnenen Erkenntnisse erfolgten die Entwicklung und Optimierung von Verfahren unter gr\u00f6\u00dftm\u00f6glicher Verwendung von Hochbaurestmassen f\u00fcr einen hochwertigen Einsatz in neuen, unbewehrten Baustoffen auf Zementbasis erdfeuchter Konsistenz (Betonsteine). Die Frisch- und Festbeton-Proben wurden zu-n\u00e4chst nach den betontechnologischen Vorgaben z.B. auf Konsistenz, Druckfestigkeit und Rohdichte (sp\u00e4ter auch auf Frostbest\u00e4ndigkeit) untersucht. Ausgew\u00e4hlte Serien von Pr\u00fcfk\u00f6rpern, die ein charakte-ristisches Verhalten zeigten, wurden mit Hilfe mikroskopischer Methoden auf ihre kleinr\u00e4umigen Eigen-schaften hin untersucht. Ein Einsatz von Betonsteinen auf einer Versuchsfl\u00e4che war in Vorbereitung, war aber noch nicht realisiert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Hinblick auf eine m\u00f6glichst praxisnahe Entwicklung war das Projekt so konzipiert, dass die Herstellung der Betonsteine ausschlie\u00dflich auf der Produktionsanlage der Firma Manzke in L\u00fcneburg erfolgte.
\nDie erste Versuchsserie besch\u00e4ftigte sich mit der Charakterisierung der verschiedenen Ausgangsmaterialien. An mineralischem Bauschutt wurden Splitte der Abbruchmaterialien Ziegel, Beton, Porenbeton und Kalksandstein eingesetzt. Die station\u00e4re RC-Anlage der Firma Manzke zeichnet sich dadurch aus, dass dort RC-Zuschl\u00e4ge in gro\u00dfer Reinheit gewonnen werden k\u00f6nnen. Beim Beton wurde Produktionsbruch aus der Betonsteinfertigung eingesetzt.
\nErwartungsgem\u00e4\u00df konnte nach der ersten Serie festgestellt werden, dass nur mit einem Betonbruch allein bzw. unter Zumischung von Ziegelbruch ein RC-Stein mit hohen Druckfestigkeiten zu produzieren war. Insbesondere die mikroskopische Begleitung machte allerdings deutlich, dass nicht nur die Ausgangsmaterialien allein f\u00fcr die Eigenschaften des Endproduktes eine wichtige Rolle spielen. Vielmehr war auch der Wasserhaushalt des Gesamtsystems aus RC-Zuschl\u00e4gen, Zement und Wasser von erheblicher Bedeutung, der entscheidend durch die Wasseraufnahme und -abgabe der por\u00f6sen RC-Zuschl\u00e4ge beeinflusst wird. Gleichzeitig ist die Mischzeit von Bedeutung. Hierbei muss ein Kompromiss gefunden werden, der sich an der Benetzbarkeit der Materialien einerseits und an wirtschaftlichen \u00dcberlegungen andererseits orientieren muss. Die mikroskopischen Untersuchungen konzentrierten sich u. a. auf den Grenzbereich (Saum) zwischen Zement und RC-Zuschlag. Ein Mangel an Wasser f\u00fchrt zu einer unvoll-st\u00e4ndigen Hydratation, ein \u00dcberangebot im Grenzbereich hat zur Folge, dass sich um die Zuschl\u00e4ge Wassers\u00e4ume bilden, in denen die Zementhydratphasen nur grob kristallisieren. Ein Idealzustand wird erreicht, wenn sich die Hydratphasen nanometerfein dicht an das RC-Zuschlagkorn anschlie\u00dfen bzw. in dessen por\u00f6se Oberfl\u00e4che einwandern. Die Erzeugung m\u00f6glichst optimaler Grenzbereiche wiederum war stark von den Vorn\u00e4ssbedingungen und der Mischzeit abh\u00e4ngig.
\nAusgehend von Erfahrungen der Firma Manzke im Hinblick auch auf die eingesetzte CO2-Nachh\u00e4rtung wurde als Bindemittel ein Hochofenzement CEM III A 42,5 eingesetzt.
\nVersuche zur Festigkeitssteigerung durch Zugabe von H\u00fcttensand 0\/2 als Sandersatz brachten keinen Erfolg. Kornzertr\u00fcmmerungen beeinflussten die Mischungskonsistenz erheblich. Auch der Einsatz von Silicastaub in Form einer Suspension f\u00fchrte nicht zu Verbesserungen. Es gelang nicht, die Suspension homogen in der Mischung zu verteilen. Auch aus wirtschaftlichen \u00dcberlegungen wurde gegen Ende der Versuchsserien ein Teil des Zementes durch Steinkohlenflugasche ersetzt.
\nAls Quintessenz aus den zahlreichen Projektversuchen wurde ein Betonstein generiert, der nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit von 59 N\/mm2 aufwies. Der Stein bestand im Kernbeton in der Sandfraktion aus Natursand und im Splittbereich aus einem Gemisch von RC-Zuschl\u00e4gen mit 10% Ziegel- und 90% Betonbruch; den Vorsatz bildete Normalbeton. Das Bindemittel bestand aus 280 kg\/cbm Zement und 60 kg\/cbm Steinkohlenflugasche. Die Wasseraufnahme und die Mischdauer betrugen je 5 Minuten. Der Stein wies nach 56 Tagen eine Druckfestigkeit von 71 N\/mm2 auf. Die Frost-Tauwechselpr\u00fcfung in An-lehnung an die Normen DIN 4226 und 52104, Teil B, wurde bestanden.
\nDiskussion: Das Projekt hat gezeigt, dass es m\u00f6glich ist, mit RC-Zuschl\u00e4gen einen Betonstein zu produzieren, der in seinem Eigenschaftsbild – und hier insbesondere in seiner Druckfestigkeit – einem herk\u00f6mmlichen Betonstein aus Naturzuschl\u00e4gen sehr nahe kommt. Weiterhin konnte die nutzbringende Unterst\u00fctzung der Produktentwicklung durch die Baustoffmikroskopie wiederum unter Beweis gestellt werden.
\nInteresse an dem RC-Stein wird insbesondere von \u00f6ffentlichen Auftraggebern bekundet, die mit dem Einsatz f\u00fcr \u00f6ffentliche Fl\u00e4chen wie z. B. Fu\u00dfg\u00e4ngerzonen, Parkpl\u00e4tze etc. ihre Vorbildfunktion im Sinne einer praktizierten Kreislaufwirtschaft unter Beweis stellen wollen.
\nF\u00fcr eine weitergehende Produktentwicklung sehen die Projektteilnehmer sowohl limitierende Projekterkenntnisse als auch weitere Optimierungsm\u00f6glichkeiten. Hinsichtlich der RC-Zuschl\u00e4ge scheint eine Erh\u00f6hung des Ziegelsplittanteils m\u00f6glich, ohne das Eigenschaftsbild wesentlich zu verschlechtern. Bei Verwendung eines gemischten Betonsplitts z. B. aus einer Baustoffaufbereitungsanlage sind jedoch Festigkeitseinbu\u00dfen zu erwarten.
\nDer Einsatz von gemischtem Bauschutt oder minderfester Zuschl\u00e4ge erscheint aussichtslos, wenn das hohe Anforderungsprofil beibehalten werden soll. Auch die Verwendung von RC-Sand wird kaum zu vergleichbar guten Ergebnissen f\u00fchren.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ergebnisse des Vorhabens wurden in Form eines Posters auf dem RC-Symposium der Baustoffrecycling-Verb\u00e4nde im November 2001 in Berlin gezeigt. Der Bericht wurde auch auf den Websites der MPA Bremen und der RWB unter www.mpa-bremen.de und www.rwb-bremen.de ver\u00f6ffentlicht. Weitere Ver\u00f6ffentlichungen auch in Fachzeitschriften sind vorgesehen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch den Einsatz von hochwertigem Bauschutt in Form von Ziegel- und Betonsplitt und Einhaltung bestimmter Produktionsbedingungen unter der Kontrolle der analytischen Baustoffmikroskopie konnte ein Betonpflasterstein entwickelt werden, der in seinem Eigenschaftsbild mit einem herk\u00f6mmlichen Betonstein vergleichbar ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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