MPA Dresden

MPA Dresden
FuE-Vorhaben „Baustoffkreislauf im Massivbau“
Thema C/01:
Einflüsse der Aufbereitung von Bauschutt für eine
Verwendung als Betonzuschlag
Themenverantwortlicher: Prof. Reichel
Kurzbericht zum Arbeitsstand, Sept. 98
Zielstellung:
1.
Untersuchung des Einflusses einer Vorsortierung und einer Naßaufbereitung von Mischgranulat und Betongranulat auf die Eignung der Recyclinggranulate als Sekundärzuschlag für Beton
Versuchsvarianten (zu untersuchende Körnungen):
Proben A 1:
Proben A 2:
Proben A 3:
Anlage remex Dresden mit vierstufiger Windsichtung; Prallmühle
Anlage SBU Dresden mit zweistufiger Windsichtung; Prallmühle
Anlage remex Dresden, Naßaufbereitung im Vergleich zu A 1
A 1/1 Produktionsübliches Betongranulat (3 Proben für Erfassung der Produktionsstreuung
mit den Bezeichnungen A 1/1.1 ; A 1/1.2 und A 1/1.3)
A 1/2 Produktionsübliches Mischgranulat (3 Proben A 1/2.1 ; A 1/2.2 und A 1/2.3)
A 1/4 Betongranulat aus Altbeton höherer Festigkeit
A 1/5 Mischgranulat mit höherem Hartstoffanteil
A 2/7 Produktionsübliches Mischgranulat
A 2/8 Mischgranulat mit höherem Hartstoffanteil
A 3/1 bis 5
gleiche Proben wie A/1, aber bei A 1/1 und A 1/2 nur 1 Probe
2.
Kenngrößen
 Ermittlung der Zuschlagkenngrößen nach DIN 4226 und nach Vorschlag des AKPrüfverfahrens der AG 2: Stoffl. Zusammensetzung / Wasseraufnahme / Sulfat- und
Chloridgehalt / Schüttdichte / Kornfestigkeit im Drucktopf / Kornverteilung / Abschlämmbares / Kornform/ Kornrohdichte / Reindichte / Quellfähiges / NaOH / FTW / Widerstand
gegen Schlag.
 Erweiterung der Betonprüfung durch Mischungen mit wirksamen Wasserzementwerten
< 0,55, um einen Vergleich zum Nullbeton hinsichtlich Festigkeit und Zementaufwand für
gleiche Festigkeit und Konsistenz (a10 etwa 39 bis 40 cm) durch Interpolation ermöglichen
zu können.
3.
Stand der Untersuchungen
Die experimentellen Untersuchungen sind abgeschlossen. Die Bearbeitungszeit lief bis Juni
98. Der Abschlußbericht ist bis Ende Oktober 98 vorzulegen
1
4.
Ausgewählte Ergebnisse
In Abstimmung mit der Firma Deutag (remex Dresden) sollten folgende Sachverhalte und
Einflußfaktoren untersucht werden:
 Gleichmäßigkeit bei produktionsüblichen Betongranulaten und Mischgranulaten der Firma remex durch jeweils drei Probenahmen;
 Einfluß einer beabsichtigten Erhöhung des Hartstoffanteils (Summe der höherfesten
Bestandteile) bei jeweils einem Mischgranulat der Firmen remex und SBU;
 Einfluß einer Naßsiebung mit Besprüheinrichtung auf ausgewählte Beton- und Mischgranulate;

Einfluß der Verwendung eines Ausgangsbetons mit höherer Festigkeit bei einem Betongranulat.
Es sollte versucht werden, die Erhöhung des Hartstoffanteils lediglich durch entsprechende
Lagerung und Auswahl des Aufgabegutes zu erreichen. An der eigentlichen Aufbereitungstechnologie wurden keine Änderungen vorgenommen. Die Naßsiebung erfolgte nicht auf der
stationären Siebanlage, sondern auf einer dafür gesondert eingesetzten mobilen Siebanlage
mit Bebrausungseinrichtung. Bei den Betongranulaten mußten die Einzelkörnungen durch
kleintechnische Siebung aus der im Werk verfügbaren Körnung 0/45 gewonnen werden.
4.1
Stoffliche Zusammensetzung
Bei den Betongranulaten (remex) aus drei Probenahmen bewegte sich die Summe der Hartstoffanteile bei 7 von 9 untersuchten Körnungen (4/8; 8/16 und 16/32) zwischen
79 %
und 92 %, sie fiel aber bei zwei Körnungen einer Probenahme (4/8 und 8/16) auf nur 32 %
bzw. 66 % ab bei entsprechend höherem Anteil an niedrigfesten Bestandteilen. Auch beim
Betongranulat aus Altbeton höherer Festigkeit lag der Hartstoffanteil zwischen 84 % und 91
%.
Bei den Mischgranulaten der Firmen remex und SBU aus der laufenden Produktion
schwankten die Hartstoffanteile in einem zu breiten Bereich zwischen 55 % und 91 %.
Der Versuch, durch gesonderte Vorauswahl Mischgranulate mit erhöhtem Hartstoffanteil
gewinnen zu wollen, führte nicht zum gewünschten Erfolg. Bild 1 zeigt, daß das Mischgranulat remex aus der laufenden Produktion (A1/2.2) sogar höhere Hartstoffanteile aufwies als
die Variante A1/5 (remex) mit „erhöhtem“ Hartstoffanteil. Bei dem Mischgranulat A2/8 (SBU)
ist der Hartstoffanteil nur geringfügig höher als bei der Variante aus der laufenden Produktion (A2/7). Es sind deshalb bei den Mischgranulaten mit „erhöhtem“ Hartstoffanteilen auch
keine höheren Festigkeiten zu erwarten als bei den Granulaten aus der laufenden Produktion. Für eine beabsichtigte Anreicherung des Ziegel- bzw. Hartstoffanteils ist offensichtlich
ein höherer technologischer Aufwand, z. B. durch Handsortierung, erforderlich.
4.2
Einfluß der Naßsiebung
Eine Naßsiebung könnte bedingt durch eine sauberere Kornoberfläche und die damit verbesserte Haftung zur Matrix eine höhere Betonfestigkeit bewirken. Es konnte zwar nachgewiesen werden, daß sich der Anteil der abschlämmbaren Bestandteile durch das Bebrausen
beim Sieben verringert, z.B.von 2,15 % (Mittelwert der Korngruppen) beim Mischgranulat
remex A1/2.3 (aus der laufenden Produktion) auf 1,4 % bei der gewaschenen Variante
A3/2.3, aber die Festigkeiten der RC-Betone mit beiden Varianten weisen etwa die gleiche
Größenordnung auf, wie aus Bild 2 hervorgeht.. Eine Festigkeitserhöhung wurde demnach
nicht erreicht. Die Naßsiebung erwies sich damit als nicht effektiv. Der im Vergleich zum
Nullbeton deutliche Festigkeitsverlust der RC-Betone (Bild 2) ist auf die geringere Kornfestigkeit des RC-Zuschlags zurückzuführen.
2
Stoffliche Zusammensetzung
100
90
Anteil [M.-%]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
4/8
8/16
A1/2.2
16/32
4/8
8/16
A1/5
16/32
4/8
8/16
A2/7
16/32
4/8
8/16
A2/8
16/32
Variante und Korngruppe
höherfeste Bestandteile
niedrigfeste Bestandteile
Bild 1. Vergleich der stofflichen Zusammensetzung von Varianten aus der laufenden Produktion und Varianten mit „erhöhtem“ Hartstoffanteil
A1/2.2: Mischgranulat remex aus der laufenden Produktion; A1/5: Mischgranulat remex mit „erhöhtem“ Hartstoffanteil; A2/7: produktionsübliches Mischgranulat SBU; A2/8: Mischgranulat SBU mit
erhöhtem Hartstoffanteil.
Druckfestigkeit [N/mm²]
Druckfestigkeit nach 28 Tagen
55
50
Nullprobe
45
A 1 / 2.3
40
A 3 / 2.3
35
30
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
0,550
0,600
0,650
0,700
Wasserzementwert
Bild 2. Druckfestigkeit von RC-Betonen mit produktionsüblichem Mischgranulat remex im
Vergleich zum Nullbeton bei gleicher Konsistenz (a10 = 39 bis 40 cm)
A1/2.3: ohne Naßaufbereitung; A3/2.3: mit Naßsiebung durch Bebrausen
3
4.3
Einfluß von Betongranulat höherer Festigkeit
Aus Bild 3 wird deutlich, daß das höherfeste Betongranulat A3/4 (durch Naßsiebung gewonnene Probe) mit einer Kornfestigkeit von 46 kN eine deutliche höhere Betonfestigkeit im
Bereich des Nullbetons erreicht als die Varianten A1/1.3 (aus der laufenden Produktion) und
A1/4 (aus „höherfestem“ Altbeton), deren Kornfestigkeit mit entsprechend 30,6 kN und 28,5
kN ebenfalls wesentlich kleiner ausfiel. Damit wird auch deutlich, daß das Ausgangsmaterial
der Variante A1/4 nicht tatsächlich aus Altbeton von höherer Festigkeit hergestellt wurde.
Offensichtlich wies die größere Ausgangsmenge an Altbeton „höherer“ Festigkeit, die durch
Prüfung mit dem Rückprallhammer als Bk 35 eingestuft und gesondert großtechnisch gebrochen wurde, in sich größere Unterschiede auf. Damit entfällt auch die Möglichkeit, den Einfluß der Naßaufbereitung auf die Festigkeit einschätzen zu können. Es ist aber analog zu dem
Ergebnis bei den Mischgranulaten anzunehmen, daß die Naßaufbereitung auch hier keine Festigkeitssteigerung ergibt.
Zwischen der Kornfestigkeit der RC-Zuschläge und der Betondruckfestigkeit der RC-Betone
ergab sich für den gleichen wirksamen Wasserzementwert von 0,55 eine befriedigende Korrelation.
Druckfestigkeit nach 28 Tagen
Druckfestigkeit [N/mm²]
55
Nullprobe
50
A 1/1.3
45
A 1/4
40
A 1/4 FM
35
A 3/4
30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
Wasserzementwert
Bild 3. Druckfestigkeit von RC-Betonen mit Betongranulaten remex im Vergleich zum Nullbeton bei gleicher Konsistenz (a10 : 39 bis 40 cm)
A1/1.3: produktionsüblich; A1/4 und A3/4: Ausgangsbeton höherer Festigkeit, entsprechend ohne und
mit Naßsiebung; A1/4 FM: mit Fließmittel
4.4
Zementbedarf für gleiche Konsistenz und Festigkeit
Im Bild 4 ist der Zementbedarf am Beispiel von RC-Betonen mit Mischgranulaten remex in
Abhängigkeit vom wirksamen Wasserzementwert dargestellt. Aus Bild 2 läßt sich entnehmen, daß im Vergleich zum Nullbeton bei Betonen aus Mischgranulaten wegen der geringeren Kornfestigkeit der Mischgranulate der wirksame Wasserzementwert um etwa 0,06 bis
0,07 abgesenkt werden muß. Das entspricht nach Bild 4 einem Zementmehraufwand von
etwa 60 bis 70 kg/m³. Dieser Mehraufwand läßt sich aber durch Einsatz von Fließmitteln
vermeiden, wie hier nicht näher erläuterte Parallelversuche zeigten.
4
Zementbedarf
Zementgehalt [kg/m³]
600
550
y = 2407x 2 - 3423,3x + 1488
R2 = 0,9315
500
450
400
350
300
250
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
Wasserzementwert
Bild 4. Zementbedarf für gleiche Konsistenz (a10: 39 bis 40 cm) bei Mischgranulaten remex
in Abhängigkeit vom wirksamen Wasserzementwert
5.
Zusammenfassung
Es lassen sich folgende Ergebnisse ableiten:

Zwischen der zweistufigen und der vierstufigen Windsichtung sind keine deutlichen Unterschiede hinsichtlich der Zuschlag- und Betoneigenschaften zu erkennen.

Das gewählte Verfahren einer Naßaufbereitung durch Bebrausen beim Siebvorgang erwies sich nicht als besonders wirksam.

Die gezielte Auswahl des Aufgabegutes brachte keine zuverlässige Erhöhung des anteils
an höherfesten Anteilen.

Die Auswahll eines Altbetons höherer Festigkeit ist unter den Bedingungen eines gemischten Ausgangsmaterials kaum zu verwirklichen.

Zwischen der Kornfestigkeit des RC-Zuschlags und der Druckfestigkeit der RC-Betone
besteht eine befriedigende Korrelation.

Bei gleicher Betonkonsistenz muß die geringere Kornfestigkeit z.B. bei Mischgranulaten
durch einen um etwa 0,06 bis 0,07 verringerten Wasserzementwert bzw. durch einen
Zementmehraufwand von etwa 60 bis 70 kg/m³ ausgeglichen werden. Bei Fließmitteleinsatz läßt sich ein Zementmehraufwand vermeiden.
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