Recyclingbeton Ökobeton oder Unsinn?

Transkript

1 Ökobeton oder Unsinn? SCHWENK Betonseminar, Heidenheim, 23. Januar 2018 Heiko Zimmermann

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 Rahmenbedingungen der derzeitigen Verwertung im Süden Ersatzbaustoffverordnung!? Seite 4

5 Ausgangssituation (Ein kontrollierter) Abriss hat enorme Vorteile Quelle: BTB Positionspapier Seite 5

6 Idee des Baustoffrecyclings Ziel: Möglichst sortenreine Aufbereitung 50% 50% Quelle: Seite 6

7 Stoffstrom der Aufbereitung für Beton Kornfraktionen bei der Aufbereitung 5,5 t Betonbruch sind notwendig um 1 t RC-Material 8/16 zu gewinnen Quelle: Dr. Angelika Mettke: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin" ; BTU Cottbus Seite 7

8 Normative Grundlagen für den Einsatz im Beton Anforderung an Beton DIN EN / DIN Anforderung an natürliche und rezyklierte 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 Anwendung der rezyklierten Gesteinskörnung in Beton Einstufung der rezyklierten Gesteinskörnung in Alkaliempfindlichkeitsklasse Umweltverträglichkeit der rezyklierten Gesteinskörnung 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 8

9 Anforderungen an die Gesteinskörnung Dr. Angelika Mettke: Abschlußbericht "Einsatz von RC-Beton beim Neubau eines Forschungsgebäudes der TU Berlin" BTU Cottbus Seite 9

10 Anforderungen an die Gesteinskörnung Zwei Kategorien RC Material für Beton nach DIN EN Typ 1: Betonsplitt Typ 2: Bauwerkssplitt Seite 10

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

12 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. Damit entfällt der bisherige Nachweis durch eine bauaufsichtl. Zulassung (baz) oder eine Zulassung im Einzelfall (ZiE) Nachweis durch eine freiwillige Herstellererklärung. Vereinfachung! Seite 12

13 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 13

14 Vorbeugende Maßnahmen gegen eine AKR im Beton In der Regel kein Problem! SCHWENK Zement KG Seite 14

15 Wichtige Punkte vor dem Einsatz (TBW, FTW, Baustellenmischanlage) 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 15

16 Anwendung im Beton Was muss beachtet werden? 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 16

17 Anwendung im Beton Was muss beachtet werden? 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 17

18 SCHWENK Laborprüfungen SCHWENK Prüfprogramm (Technologiezentrum) Herstellung eines C25/30, Konsistenz F4 Einsatz von RC-Gesteinskörnungen Typ1 und Typ2 Fließmittelbedarf Konsistenzverlauf (Ansteifen) Druckfestigkeit E-Modul Schwinden Seite 18

19 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 19

20 Rücksteifen [mm] Recyclingbeton SCHWENK Laborprüfungen Rücksteifen (Konsistenzverlauf) C25/ a=640mm, FM=0,80% a=650mm, FM=0,80% a=680mm, FM=0,80% 150 a=630mm, FM=0,70% 100 a=620mm, FM=0,55% 50 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 20

21 Druckfestigkeit [N/mm²] Recyclingbeton SCHWENK Laborprüfungen 50 Druckfestigkeit C25/30 [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 21

22 E-Modul [N/mm²] Recyclingbeton SCHWENK Laborprüfungen E-Modul C25/30 [N/mm²] Ecm C25/30 = 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 22

23 Schwindverformung in mm/m Recyclingbeton SCHWENK Laborprüfungen 0,00-0,05 Schwindverformung C25/30-0,10-0,15-0,20 7 Tage mit Folie abgedeckt -0,25-0,30 Original- Rundkorn RC-Splitt Typ 1 RC-Splitt Typ 2-0, Prüfzeit in Tagen Seite 23

24 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 24

25 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 25

26 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität 1. Bauabschnitt: Schlitzwände für die Trogbaugrube Betondaten Druckfestigkeitsklasse: C25/30 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 26

27 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 27

28 Leuchtturmobjekte Neubau des Forschungs- und Laborgebäudes Lebenswissenschaften der Humboldt-Universität 2. Bauabschnitt: Tragwerk für den Hochbau Betondaten Druckfestigkeitsklasse: C30/37 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 28

29 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 Hersteller: CEMEX Deutschland AG Bildquelle: Pressemitteilung vom , Cemex Deutschland AG Seite 29

30 Leuchtturmobjekte Seite 30

31 Leuchtturmobjekte Brücke Herrenkrug Magdeburg Umweltbundesamt in Dessau-Roßlau Umweltstation in Würzburg Seite 31

32 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, ein geringerer E-Modul und auf lange Sicht ein höheres Schwinden als bei natürlichen Gesteinskörnungen zu erwarten Die Verwertungsquote von mineralischen Bauabfällen ist in Deutschland bereits sehr hoch! Die Verwertung im Beton (einzelne Kornfraktionen) ist technisch möglich, allerdings fehlen diese Mengen an Gesteinskörnungen dann im Straßenbau und sie müssten durch andere ersetzt werden. Seite 32

33 Ein Dankeschön an das SCHWENK Technologiezentrum für die tatkräftige Unterstützung. Heiko Zimmermann SCHWENK Zement KG Mobil: