Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Nachhaltige Baustoffverwendung durch den Einsatz von Eisenhüttenschlacken im Erdbau - Großmaßstäbliche Technikumsversuche und numerische Modellierungen.

 

Die M TS E Bauweisen sind dafür prädestiniert, Baustoffgemische mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen einer sinnvollen und ressourceneffizienten Verwendung zuführen zu können, sodass ihre Deponierung vermieden werden kann. Der Problematik umweltrelevanter Inhaltsstoffe wird sich derart gewidmet, dass die Wasserdurchlässigkeit der verwendeten Baustoffgemische so gering sein muss, dass diese Inhaltsstoffe quasi im M TS E Baukörper eingekapselt vorliegen und das Grundwasser nicht beeinflussen können.

Im AiF-Forschungsvorhaben 18746 N wurde der theoretische Nachweis erbracht, dass Stahlwerksschlacken, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften einer Deponierung zugeführt werden müssten, durch die Maßnahme einer granulometrischen Modifikation in Form einer Feinkornzugabe den Anforderungen des M TS E Merkblattes entsprechen können.

Dieser Nachweis konnte auf Laborebene für einige Sekundärrohstoffe erbracht werden. Entsprechend besteht die reelle Möglichkeit, dass die M TS E Bauweise E eine Verwendungsmöglichkeit für Baustoffgemische mit nicht allgemein konformen Materialeigenschaften darbietet. Diese Erkenntnisse gilt es, über quasi reale Bauwerke (Technikumsversuche) zu verifizieren und durch numerische Modellierungen weiterzuentwickeln und wissenschaftlich zu untermauern. Entsprechend könnten Eisenhüttenschlacken, die bisher der Deponierung zugeführt wurden, als Baustoffe im Erdbau zum Einsatz kommen und der Anteil der verwendbaren SWS erhöht werden.

Da die Herstellung, Verarbeitung und Vermarktung von industriellen Nebenprodukten hauptsächlich von klein- und mittelständischen Unternehmen betrieben wird, ist ein alternatives Nutzungsgebiet bzw. eine neue Absatzmöglichkeit von großer Bedeutung für die KMU. Entsprechend kann die Umsetzung des Forschungsziels in die Praxis zur wirtschaftlichen Sicherung der kleinen und mittelständischen Unternehmen beitragen.

Ergebniszusammenfassung:

Das Forschungsvorhaben sollte auf Basis des Vorgängervorhabens: IGF 18746 N den ausbauenden Nachweis erbringen, dass Stahlwerksschlacken ihre Eignung für die M TS E Bauweise E auch im Technikumsmaßstab sowie numerischer Modelle darlegen. Hierfür wurden Hallenlysimeterversuche an granulometrisch modifizierten Stahlwerksschlacken durchgeführt, deren Ergebnisse mit numerischen Modellen nachgebildet und numerisch auf reale Bauwerke (Straßendamm und Lärmschutzwall) übertragen.

Die Versuche und Modelle legten dar, dass die Sickerwassermengen vom erzielbaren Verdichtungsgrad beeinflusst wurden und diese maßgeblich durch die suboptimale Mischbarkeit einiger Materialmischungen aus Schlacke, Kaolin und Wasser beeinflusst wurde. Als Folge zeigte sich, dass granulometrisch modifizierte Stahlwerksschlacken die nur auf einen Verdichtungsgrad von ca. 80 % verdichtet werden konnten, Sickerwassermengen aufweisen, die granulometrisch nicht optimierten Stahlwerksschlacken entsprechen. Da eine Feinkornanreicherung die Durchlässigkeit und somit die Sickerwassermengen senken sollte (s. IGF 18746 N) stellt sich die Frage, wie granulometrisch modifizierte Stahlwerksschlacken in großem Mengenmaßstab optimal gemischt werden können und ein gut verdichtbares Baustoffgemisch ergeben.

Mit dem Forschungsvorhaben wurde dargelegt, wie der Nachweis der M TS E- Eignung von granulometrisch modifizierten Stahlwerksschlacken auf Basis von Technikumsversuchen und numerischen Modellen erfolgen kann. Die schlechte Mischbarkeit der Ausgangskomponenten bedarf jedoch weiterführender Untersuchungen, die technische und physikalische Aspekte der Mischbarkeit von Baumaterialien beinhalten sollten.

Da die Ressourcen- und Umweltschonung einen immer größeren Stellenwert einnehmen wird und Eisenhüttenschlacken in der M TS E-Bauweise weiterhin einen Beitrag zu diesem Ziel beitragen können, wird die Beantwortung dieser Fragestellung als wichtig und notwendig angesehen.