Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verwendung von Feinanteilen aus dem Betonrecycling als Zementhauptbestandteil

In den Mitgliedsländern der EU werden im Schnitt rd. 46% der mineralischen Bau- und Abbruchabfälle recycelt, wobei die Unterschiede in den einzelnen Ländern zum Teil deutlich sind. Die Abfallrahmenrichtlinie (2008/98/EG) fordert bis 2020 eine Recyclingquote von 70%.

In den letzten Jahrzehnten wurden umfangreiche Forschungsarbeiten zu recycelten Gesteinskörnungen durchgeführt, die in nationalen und internationalen Normen umgesetzt wurden. Bisher ist die Verwendung der feinen recyclierten Gesteinskörnungen (Feinfraktion 0-2 mm) im Beton gemäß EN 206 nicht erlaubt, sodass diese Anteile (bis zu 50 % der aufbereiteten Recyclingkörnung) in der Praxis überwiegend deponiert werden. Die Verwendung dieser Feinanteile als Zementbestandteil ist derzeit nur unzureichend untersucht und bedarf weiterer Forschung.

Das vorliegende Projekt fördert die Kreislaufwirtschaft und bietet den europäischen Ländern die Möglichkeit, die Recyclingquote bei Bau- und Abbruchabfällen durch einen neuen Verwertungsweg für Feinanteile signifikant zu erhöhen. Grundvoraussetzung für die Verwertung der Feinanteile aus Betonrecyclinganlagen als Zementhauptbestandteil wird sein, die Materialeigenschaften möglichst schnell und umfassend charakterisieren zu können und für einen konstanten Stoffstrom zu sorgen. Ein wesentlicher Bestandteil des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung einer schnellen Testmethode, mit der die Eigenschaften von Feinteilen unter anderem durch Messungen der Restaktivität abgeschätzt werden können. Des Weiteren muss der Gehalt an kritischen Substanzen, z.B. Sulfat und Chlorid, sowie der Einfluss auf Frischbetoneigenschaften, Druckfestigkeit und Dauerhaftigkeit untersucht werden.

Die Sektoren, die von diesem Verwertungsweg profitieren werden, sind neben den Herstellern von Zement und Beton insbesondere die Betreiber von Recyclinganlagen. Sowohl Recyclinganlagen als auch die Transportbetonindustrie sind in Deutschland und Europa KMU geprägt.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsvorhaben „LeptoCalc“ haben die Projektpartner SMG (Österreich), CRIC (Belgien) und VDZ rezyklierte Betonfeinstoffe aus dem Labor und aus Betonrecyclinganlagen untersucht. Die Praxisgemische bestanden überwiegend aus Betonbruch der Fraktionen 0/2 bzw. 0/4 mm. Die rezyklierten Feinstoffe enthielten Zementstein, feine Gesteinskörnung und in einigen Fällen geringe Anteile an Ziegelbruch. Nach einer Mahlung auf Feinheiten von rd. 4500 cm²/g nach Blaine wurden z. B. CEM II/A-F - und CEM II/B-F – Zemente in Zusammen-setzungen gemäß Entwurf EN 197-6 hergestellt. Es wurden die Hydratationswärmeentwicklung, die Fes-tigkeitsentwicklung im Mörtel, die Frischbetoneigenschaften, mechanische Eigenschaften sowie Dauerhaftigkeitsparameter von Betonen vergleichend zu CEM I, CEM II/A-LL und CEM II/B-LL untersucht.

Karbonatisierungstiefen, Abwitterungen in Frostversuchen und Chlorideindringtiefen der Mörtel bzw. Betone mit CEM II/A-F und CEM II/B-F lagen jeweils zwischen den Werten mit CEM I und CEM II/B-LL. Untersuchungen zum Auslaugverhalten zeigten ebenfalls keine Auffälligkeiten.

Die Anwendung von Zementen mit rezyklierten Betonfeinstoffen „F“ sollte daher in vielen Fällen analog zu den Anwendungsregeln von Portlandkalksteinzementen möglich sein. Das Forschungsvorhaben unterstützt daher die Entwicklung und in jedem Fall auch in Deutschland die Beantragung bauaufsichtlicher Zulassungen für Zemente mit dem Hauptbestandteil „F“. Dies ist insbesondere auch für kleine und mittlere Zementunternehmen (KMU) von Interesse, da diese in der Regel nicht auf eigene F&E-Abteilungen zurückgreifen können.