10. Baustoff-Recycling-Tag

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1 10. Baustoff-Recycling-Tag Vergleich verschiedener Untersuchungsmethoden in Bezug auf die Inhaltsstoffe von en Probenvorbereitung und Ergebnisse am , Filharmonie in Filderstadt-Bernhausen Dr.-Ing. Klaus Mesters Folie 1 Tätigkeiten in Ausschüssen Ö.b.u.v. SV Dr.-Ing. K. Mesters (Ö.b.u.v. SV = Öffentlich bestellter und vereidigter ) Prüfstellenleiter einer RAP Stra-Püfstelle A, B, D, G, H und E sowie Betonprüfstelle W Mitglied des Forschungsbeirates Bundesverwertungsverordnung Bundesüberwachungs- und Zertifizierungsverband Nordrhein-Westfalen e.v. Bundesüberwachungsbeauftragter - Qualitätssicherung von Straßenbaustoffen Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV): U.a. Lenkungsausschuss 6.0 Gesteinskörnungen, Ungebundene Bauweisen Arbeitsausschuss 6.2 Industrielle Nebenprodukte und Recycling-Baustoffe Arbeitsausschuss 6.3 Schichten ohne Bindemittel Arbeitsausschuss 6.4 Umweltverträglichkeit von Mineralstoffen (Leiter) Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) Arbeitsgruppe Normierung von Auslaugungsverfahren für zementgebundene Baustoffe Technischer Ausschuss Umwelt Deutsches Institut für Bautechnik Arbeitsausschuss Umweltverträglichkeit von Beton Folie 2

2 Vergleich verschiedener Untersuchungsmethoden in Bezug auf die Inhaltsstoffe von en Probenvorbereitung und Ergebnisse Untersuchungsprogramm Untersuchungsmethoden Ergebnisse Korngrößenverteilung Stoffliche Zusammensetzung Inhaltsstoffe in Abhängigkeit vom Auslaugungsverfahren Ausblick Folie 3 Untersuchungsprogramm BRB/ 20 e (Stand ) 1. Probenahme gemäß DIN EN rd. 80 kg 2. Wassergehalt gemäß DIN EN Sieblinie (Nasssiebung) gemäß DIN EN Stoffliche Zusammensetzung gemäß M RC bestimmen 4. Proben nach Sieblinie zusammensetzen 5. Eluatherstellung TP Gestein-StB T (DIN 19529) mit W/F = 10:1 und 2:1 Säulenschnelltest gemäß DIN mit W/F = 2:1 6. Analyse auf ausgewählte Parameter Folie 4

3 Folie 5 70 [M.-%] Stoffliche Zusammensetzung - Anteil an Korn > 4 mm ,1 Felsgestein Kies Beton u. hydr.geb. Baustoffe Schlacke 62,3 65, ,8 12,2 11,9 2,9 21,8 4,7 25,3 41,5 10,5 2,4 2,7 8,3 13,1 3,5 31,1 8,4 3,7 7,5 3,3 23,2 6,2 35,7 9,9 18,8 14,6 43, Probe Nr ,6 0,7 7,1 6,7 2,2 3,4 6 33,2 5,4 15,2 7,4 0,4 Folie 6

4 45 [M.-%] Stoffliche Zusammensetzung - Anteil an Korn > 4 mm - Asphalt Klinker, Ziegel, Steinzeug 35 Kalksandstein, Putze u.ä. Miner. Leicht- und Dämmbaustoffe 30 29,6 29,3 Fremdstoffe 25 23,6 24, ,4 14,6 18,8 15,4 15,4 17, ,2 6,8 8,5 10,1 9, ,2 0 0,5 0 1,2 0,30,2 00,10,1 0,60,50 00,10 5,5 4,9 0,30,10,3 0,3 0,30,10 0 0, ,3 0 0,3 0 0,4 00 Probe Nr. Folie 7 Verfahren der FGSV TP Gestein-StB, Teil 7.1 Technische Prüfvorschriften für Gesteinskörnungen im Straßenbau, Herstellung eines Eluats, Ausgabe 2007 TP Gestein-StB, Teil TP Gestein-StB, Teil TP Gestein-StB, Teil TP Gestein-StB, Teil TP Gestein-StB, Teil Modifiziertes DEV-S4-Verfahren Trogverfahren Perkolationsverfahren ph4-stat-verfahren Schnellelution mit dem Ultraschallverfahren Folie 8

5 Zukünftige Auslaugungsverfahren DIN ( ) Entwurf Perkolationsverfahren Elution von Feststoffen Perkolationsverfahren zur gemeinsamen Untersuchung des Elutionsverhaltens von organischen und anorganischen Stoffen für Materialien mit einer Korngröße bis 32 mm Grundlegende Charakterisierung mit einem ausführlichen Säulenversuch und Übereinstimmungsuntersuchung mit einem Säulenschnelltest DIN ( ) Entwurf Schüttelverfahren Elution von Feststoffen Schüttelverfahren mit einem Wasser-/Feststoffverhältnis von 2 l/kg zur Untersuchung der Elution von anorganischen Stoffen für Materialien mit einer Korngröße bis 32 mm Übereinstimmungsuntersuchung Folie 9 TP Gestein-StB, Teil Modifiziertes DEV-S4-Verfahren/ DIN Schüttelverfahren Probenmenge Größtkorn < 2 mm rd. 100 g 2 mm 11,2 mm rd. 200 g 11,2 mm 22,4 mm rd g > 22,4 mm rd g Auslaugungsdauer 24 h mit deionisiertem Wasser auslaugen W/F-Verhältnis = 10 :1 Schwingtisch Schüttelgerät Folie 10

6 DIN ( ) Entwurf Perkolationsverfahren Säulenschnelltest Einwaage = f(säulenvolumen/einbaudichte) W/F = 2:1 Durchflussrate q = l 2 π r t 60 n q = Durchflussrate [ml/min] r = Innenradius der Säule [cm] l = Länge des mit dem Untersuchungsmaterial befüllten Säulenabschnitt [cm] n = Porenanteil (bzw. Porosität) des Untersuchungsmaterials in der Säule [-] t = Sättigungsdauer (2 h) bzw. Kontaktzeit während der Elution (5 h) [h] Folie 11 Randbedingungen der Auslaugung Aufsättigung der Säule innerhalb von 2 h von unten nach oben Säulendurchmesser 6 cm, Länge 24 cm, n = 0,3 bis 0,37 Aufsättigung 2 h/perkolation 5 h; q s = 5,65 x n q s = 1,7 ml/min 2,1 ml/min q v = 2,26 x n q v = 0,7 ml/min 0,8 ml/min Einwaagen zwischen g bis 1190 g Säulendurchmesser 8 cm, Länge 50 cm, n = 0,28 bis 0,35 q s = 20,9 x n q s = 4,2 ml/min 5,2 ml/min q v = 8,38 x n q v = 2,3 ml/min 3,0 ml/min Einwaagen zwischen g bis 4400 g Folie 12

7 Perkolationsapparatur Folie Folie Bestimmung der Parameter im Eluat: ph-wert, elektr. Leitfähigkeit, Sulfat und Chlorid Schwermetalle: Blei, Antimon, Cadmium, Cobalt, Chrom, Kupfer, Nickel, Molybdän, Vanadium, Zink und Arsen Parameter As Pb Cd Ni Zn Co W/F = 10:1 < 10 µg/l < 10 µg/l < 1 µg/l < 10 µg/l < 40 µg/l < 5 µg/l W/F = 2:1 < 10 µg/l < 10 µg/l < 1 µg/l < 10 µg/l < 40 µg/l < 5 µg/l Folie 14 14

8 13,0 12,0 ph-wert [-] 11,0 1 9,0 8,0 Folie Elektrische Leitf. [µs/cm] Folie 16 16

9 15 Chlorid [mg/l] 10 5 Folie Sulfat [mg/l] Folie 18

10 20 15 Chrom [µg/l] 10 5 Folie Kupfer [µg/l] 10 5 Folie 20

11 15 Molybdän [µg/l] 10 5 Folie ,0 Vanadium [µg/l] 5 25,0 Folie 22

12 Sulfat [mg/l] Frachtenbetrachtung Sulfat [mg/kg] Folie 23 - Sulfat Säulenverfahren W/F = 2: y = 5,7244x - 34,589 R 2 = 0,9625 W/F = 2:1 W/F = 10:1 W/F 2:1/10:1 Linear (W/F 2:1/10:1) Linear (W/F = 2:1) Linear (W/F = 10:1) y = 1,0845x + 2,5315 R 2 = 0,9624 y = 0,184x + 8,1888 R 2 = 0, Schüttelverfahren W/F = 10: Schüttelverfahren W/F = 2:1 Folie 24

13 Ausblick Präzision des Säulenverfahrens scheinbar schlechter als bei den Schüttelverfahren (bisherige Untersuchungsergebnisse, N = 11) Schüttelverfahren 2:1 ermöglicht eine bessere Differenzierung der e untereinander (beschränkt auf Schwermetallmobilität) Langjährige Erfahrungen mit bestehenden Verfahren zur Bestimmung der Mobilität von Inhaltsstoffen sollten mit einbezogen werden Hauptanwendungsgebiet Straßen- und Erdbau Brauchen wir neuen Verfahren? Dies ist zu hinterfragen, wenn Umrechnung der Ergebnisse aus den verschiedenen Verfahren möglich Ersatz bisheriger Konvention durch neue Konvention? Folie 25