Recyclingbeton Ökobeton oder Unsinn?

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1 Ökobeton oder Unsinn? SCHWENK Betonseminar, Schw einfurt, D i p l. I n g. Wo l f g a n g Hemrich S CHWENK Z e m ent KG

2 in 2014 erfasste Mengen mineralischer Bauabfälle Fraktionen Bauschutt und Straßenaufbruch: 68,2 Mio. t (2014) Quelle: Monitoringbericht 2016 der Innitiative Kreislaufwirtschaft Bau zum Aufkommen und Verbleib mineralischer Bauabfälle im Jahr 2014; Seite 2

3 in 2014 Anfall und Verbleib mineralischer Bauabfälle Bauschutt (54,6 Mio. t) Straßenaufbruch (13,6 Mio. t) Quelle: Monitoringbericht 2016 der Innitiative Kreislaufwirtschaft Bau zum Aufkommen und Verbleib mineralischer Bauabfälle im Jahr 2014; Seite 3

4 derzeitige Verwertung Rahmenbedingungen der derzeitigen Verwertung in Bayern Ziel: Schonung natürlicher Resourcen Recyclingquote 75% bei Bauschutt und Straßenaufbruch Einbau von Recyclingbaustoffen aus Bauschutt und Straßenaufbruch im Erd-, Straßen- und Wegebau Einsatz im Rahmen der TL Gestein-StB und TL SoB-StB Bewehrter Beton ist grundsätzlich soweit wirtschaftlich vertretbar einer geeigneten Aufbereitung zuzuführen Seite 4

5 derzeitige Verwertung Rahmenbedingungen der derzeitigen Verwertung in Bayern Unterteilung in RW 1 (Richtwerte 1 Material) RW 2 Material RW 1: Verwertung im Straßenbau Seite 5

6 derzeitige Verwertung Grenzwerte der derzeitigen Verwertung (RW 1 und RW 2) Grenzwerte für PAK Leitfähigkeit Arsen Cadmium.. Seite 6

7 Ausgangssituation (Ein kontrollierter) Abriss hat enorme Vorteile Quelle: BTB Positionspapier Seite 7

8 aufbereitetes RC-Material Quelle: Quelle: Quelle: Quelle: Quelle: Quelle: Seite 8

9 Stoffstrom der Aufbereitung für Beton Kornfraktionen bei der Aufbereitung 5,5 t Betonbruch sind notwendig um 1 t RC-Material 8/16 zu gewinnen Dr. Angelika Mettke: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin" ; BTU Cottbus Seite 9

10 Normative Grundlagen für den Einsatz im Beton Anforderung an Beton DIN EN / DIN Anforderung an natürliche und rezyklierte Gesteinskörnung Anwendung der rezyklierten Gesteinskörnung in Beton Einstufung der rezyklierten Gesteinskörnung in Alkaliempfindlichkeitsklasse Umweltverträglichkeit der rezyklierten Gesteinskörnung DIN EN / DIN (2002, zurück gezogen) DIN (neu!) Rezyklierte Gesteinskörnungen für Beton nach DIN EN Typen und geregelte gefährliche Substanzen (8/2017) DIN (neu!) Produktionskontrolle (noch nicht in den BL eingeführt) DAfStb-Richtlinie Beton nach DIN EN und DIN mit rezyklierten Gesteinskörnungen nach DIN EN (09/2010) DAfStb-Richtlinie Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton (10/2013) Allgemein bauaufsichtliche Zulassung oder Zustimmung im Einzelfall Herstellererklärung für gefährliche Substanzen Seite 10

11 Anforderungen an die Gesteinskörnung Dr. Angelika Mettke: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin" BTU Cottbus Seite 11

12 Anforderungen an die Gesteinskörnung Zwei Kategorien RC Material für Beton nach DIN EN Typ 1: Betonsplitt Typ 2: Bauwerkssplitt Seite 12

13 Anwendungsbereiche und entsprechende Anforderungen Dr. Angelika Mettke: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin" BTU Cottbus Seite 13

14 Anwendungsbereiche und Anforderungen nach DIN (neu) neu! Seite 14

15 Umweltverträglichkeitsnachweis Grundlage: ABuG (Anforderungen an bauliche Anlagen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Boden und Gewässer) (= LAGA Grenzwerte zwischen Z 1.2 und Z 2) Neu in DIN , Tab. 2 geregelt (noch nicht in den Bundesländern eingeführt). Damit entfällt der bisherige Nachweis durch eine bauaufsichtl. Zulassung (baz) oder eine Zulassung im Einzelfall (ZiE) Nachweis durch eine freiwillige Herstellererklärung. Vereinfachung! Seite 15

16 AKR Einstufung Einordnung der Gesteinskörnungen in eine Alkaliempfindlichkeitsklasse. Ein Problem? Die Herkunft der Gesteinskörnung im Altbeton ist bekannt und unbedenklich. Die Gesteinskörnung kann dann ebenfalls einer unbedenklichen Alkaliempfindlichkeitsklasse zugeordnet werden (E I). Rezyklierte Gesteinskörnungen deren Herkunft nicht bekannt ist müssen nach Alkalirichtlinie wie E III-S verwendet werden. Es sei denn durch ein Gutachten wurde die Zugehörigkeit in eine unbedenkliche Alkaliempfindlichkeitsklasse festgestellt. SCHWENK Zement KG Seite 16

17 Vorbeugende Maßnahmen gegen eine AKR im Beton In der Regel kein Problem! SCHWENK Zement KG Seite 17

18 Wichtige Punkte vor dem Einsatz für den TB Hersteller Sind die erforderlichen Mengen RC-Material regional und zeitlich verfügbar? Sind Lager- und Dosiermöglichkeiten an der Mischanlage gegeben? RC-Gesteinskörnung ist zusätzlich vorzuhalten RC-Material ist häufig teurer als natürlicher Kies bzw. Splitt Ist der AG bereit angemessen für den RC-Beton zu bezahlen? Will der Hersteller der RC-Gesteinskörnung den höheren Einsatz überhaupt betreiben? Seite 18

19 Anwendung im Beton Was muss der Transportbetonhersteller beachten? Erstprüfung nach DIN EN 206-1/ DIN Zusätzliche Prüfungen: Zeitabhängiger Konsistenzverlauf (a 10, a 45, a 90 ) Bestimmung des Feuchtegehalts (Kernfeuchte und Oberflächenfeuchte) der rezyklierten Gesteinskörnung Erstellung einer Dosieranweisung für die nachträgliche Zugabe von Fließmittel SCHWENK Zement KG Seite 19

20 Anwendung im Beton Was muss der Transportbetonhersteller beachten? Zusätzliche Kontrollen bei der Produktionskontrolle Prüfung Sichtprüfung der stofflichen Zusammensetzung der rezykl. Gk Ermittlung der Kornrohdichte Ermittlung der Wasseraufnahme der rezykl. Gk nach 10 Minuten Häufigkeit Bei jedem Lieferfahrzeug 1x je Produktionswoche 1x je Produktionswoche Auszug aus: DAfStb-Richtlinie Beton mit rezyklierter Gesteinskörnung, 2010, Abschnitt 5 RC Beton muss im Lieferverzeichnis als solcher gekennzeichnet werden! SCHWENK Zement KG Seite 20

21 Schwenk Laborprüfungen Schwenk Prüfprogramm (Technologiezentrum) Herstellung eines C25/30, Konsistenz F4 Einsatz von RC-Gesteinskörnungen Typ1 und Typ2 Fließmittelbedarf Konsistenzverlauf (Ansteifen) Druckfestigkeit E-Modul Seite 21

22 Schwenk Laborprüfungen Zusammensetzung der eingesetzten RC Gesteinskörnungen m RC in % m Ru in % m Rb in % m Ra in % m Rg in % m X in % Typ1 37,7 55,0 6,5 0,7 0,2 Typ2 33,7 52,7 12,9 0,8 0 Rc Ru Rb Ra Rg X Beton, Betonprodukte, Mörtel, Mauersteine aus Beton ungebundene GK, Naturstein, hydr. geb. GK Mauerziegel, Kalksandstein, nicht schwimmender Porenbeton bitumenhaltige Materialien Glas sonstige Materialien Typ 1 Typ 2 Seite 22

23 Schwenk Laborprüfungen Rücksteifen [mm] Rücksteifen (Konsistenzverlauf) C25/30 a=650mm, FM=0,80% a=640mm, FM=0,80% a=680mm, FM=0,80% a=630mm, FM=0,70% 100 a=620mm, FM=0,55% 50 0 Zeit [Min] % Kies 34% RC Splitt 2/16 Typ 1 34% RC Splitt 2/16 Typ 2 34% RC Splitt 2/16 Typ 1, 24h vorgenässt 8/16 100% KS Splitt, ohne RC Splitt Rezeptur: C25/ kg/m³ Zement CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N, 40 kg/m³ KS Mehl, w/z Wert 0,60, BASF Glenium Sky681, Temperatur 20 C Seite 23

24 Schwenk Laborprüfungen 50 Druckfestigkeit C25/30 [N/mm²] Druckfestigkeit [N/mm²] d 7d 28d 100% Kies 34% RC Splitt 2/16 Typ 1 34% RC Splitt 2/16 Typ 2 34% RC Splitt 2/16 Typ 1, 24h vorgenässt 8/16 100% KS Splitt, ohne RC Splitt Tage Rezeptur: C25/30, 300 kg/m³ Zement CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N, 40 kg/m³ KS Mehl, w/z Wert 0,60, BASF Glenium Sky 681, Temperatur 20 C Seite 24

25 Schwenk Laborprüfungen E-Modul C25/30 [N/mm²] Ecm C25/30 = N/mm² E-Modul [N/mm²] E-Modul 100% Kies 34% RC Splitt 2/16 Typ 1 34% RC Splitt 2/16 Typ 2 8/16 100% KS Splitt, ohne RC Splitt Rezeptur: C25/30, 300 kg/m³ Zement CEM II/A-M (V-LL) 42,5 N, 40 kg/m³ KS Mehl, w/z Wert 0,60, BASF Glenium Sky 681, Temperatur 20 C Seite 25

26 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität (Bauherr Senat Berlin) Umweltbundesamt in Dessau Umweltstation Würzburg Brücke Herrenkrug, Magdeburg Seite 26

27 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität Pilotprojekt des Senats Berlin 2013/2014 Quelle: Pressemitteilung vom , Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin Seite 27

28 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität Wirtschaftliche Rahmenbedingungen: Umweltgutschrift in Höhe von 10 /t Gesteinskörnung eingeräumt durch den Senat Berlin Kurze Entfernung vom RC Material Hersteller zur Mischanlage Seite 28

29 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität 1. Bauabschnitt: Schlitzwände für die Trogbaugrube Betondaten Druckfestigkeitsklasse: C 25/30 Expositionsklassen: XC2, XA1 Feuchtigkeitsklasse: WF Konsistenz: F5 Bildquelle: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin, Dr. Angelika Mettke, BTU Cottbus 2015 Größtkorn: 16 mm Seite 29

30 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität 1. Bauabschnitt: Schlitzwände für die Trogbaugrube Betondaten Betonmenge: m³ Substitutionsanteil KG 8/16 Typ 1: 25 Vol.-% (wegen XA1) Bildquelle: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin, Dr. Angelika Mettke, BTU Cottbus 2015 Hersteller: = 667 t RC GK TRABET Transportbeton Berlin GmbH Seite 30

31 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität 2. Bauabschnitt: Tragwerk für den Hochbau Betondaten Druckfestigkeitsklasse: C 30/37 Expositionsklassen: XC3 Feuchtigkeitsklasse: WO Konsistenz: F3 Bildquelle: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin, Dr. Angelika Mettke, BTU Cottbus 2015 Größtkorn: 16 mm Seite 31

32 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität 2. Bauabschnitt: Tragwerk für den Hochbau Betondaten Betonmenge: m³ Substitutionsanteil KG 8/16 Typ 1: 40 Vol.-% = 2190 t RC GK Bildquelle: Pressemitteilung vom , Cemex Deutschland AG Hersteller: CEMEX Deutschland AG Seite 32

33 Leuchtturmobjekte Seite 33

34 Leuchtturmobjekte Brücke Herrenkrug Magdeburg Umweltbundesamt in Dessau-Roßlau Umweltstation in Würzburg Seite 34

35 Zusammenfassung Durch die Einführung der DIN (Grenzwerte für gefährliche Substanzen) wird der Einsatz von RC Gesteinskörnungen im Beton vereinfacht Die regionale Verfügbarkeit (Ballungszentren) und kurze Transportwege sind Voraussetzung für den sinnvollen Einsatz im Beton (ökologisch und wirtschaftlich) Betontechnologisch ist beim Einsatz von RC Gesteinskörnungen tendenziell ein höherer FM Bedarf, eine etwas geringere Druckfestigkeit und ein geringerer E-Modul als bei natürlichen Gesteinskörnungen zu erwarten Die Verwertungsquote von mineralischen Bauabfällen ist in Deutschland bereits sehr hoch! Die Verwertung im Beton ist technisch möglich, allerdings fehlen diese Mengen an Gesteinskörnungen dann im Straßenbau und sie müssten durch andere, natürliche, ersetzt werden. Seite 35

36 Vielen Dank!