Technische Universität Darmstadt
Institut für Massivbau
Baustoffe, Bauphysik, Bauchemie

Zwischenbericht Teilprojekt E/03

Der Einfluß von Recyclingzuschlägen aus Bauschutt auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften und die Bewertung hinsichtlich der Eignung für Baustellen- und Transportbeton nach DIN 1045

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. P. Grübl
Dipl.-Ing. M. Rühl

Die Inhomogenität von aus Bauschutt gewonnenem Zuschlag für die Herstellung von Beton macht es erforderlich, über Höchstwerte für einzelne mineralische Bestandteile im Stoffgemisch nachzudenken. Es muß geklärt werden, wie groß der Gehalt verschiedener mineralischer Bestandteile im Zuschlag sein darf, damit sich bei der Verwendung dieser Materialien die Frisch- und Festbetoneigenschaften eines daraus hergestellten Betons nicht verschlechtern.

Um die Auswirkungen von verschiedenen mineralischen Anteilen im Zuschlag auf die Festbetoneigenschaften (Elastizitätsmodul und Spaltzugfestigkeit) untersuchen zu können, wurden labormäßig zusammengesetzte Zuschlaggemische hergestellt. Die Laborgemische bestanden aus folgenden mineralischen Stoffen:

Naturzuschlag, NZ
Betonbruch, BB
Ziegelbruch, ZI

Folgende Betonrezeptur wurde bei allen Versuchen beibehalten, damit die Auswirkungen verschiedener Zuschlagzusammensetzungen ermittelt werden konnte.

Zement:	CEM I 32,5 R
Wasser:	176 ltr
w/z eff:	0,55
Zuschlag 0/4:	Naturzuschlag
Zuschlag 4/8:	Naturzuschlag, Betonbruch, Ziegelbruch; je nach Variation
Zuschlag 8/16:	Naturzuschlag, Betonbruch, Ziegelbruch; je nach Variation
Sieblinie:	AB 16

Bearbeitungsschwerpunkte im Berichtszeitraum bildeten die Untersuchungen des Einflusses des variierten Zuschlags auf die Druckfestigkeit, den Elastizitätsmodul sowie die Spaltzugfestigkeit des damit hergestellten Betons.

Anhand eines Referenzbetons, der nur unter Verwendung von Naturzuschlag hergestellt wurde, wurden Referenzwerte für den E-Modul, die Druckfestigkeit und die Spaltzugfestigkeit ermittelt, um eine Vergleichsbasis zu besitzen.

Der für die Herstellung des Betons verwendete Zuschlag bestand aus den Korngruppen 0/4, 4/8 und 8/16 mm. Für die Korngruppe 0/4 mm wurde in allen Fällen Naturzuschlag verwendet. In den Korngruppen 4/8 und 8/16 mm wurden Naturzuschlag, Betonbruch und Ziegelbruch durch schrittweisen Austausch (Variation in 25 % - Schritten) variiert.

Die Druckfestigkeit eines mit dem variierten Zuschlag hergestellten Betons, wurde gemäß DIN 1048 Teil 5 ermittelt. Im Diagramm 1 ist die Druckfestigkeit des hergestellten Betons in Abhängigkeit von der Rohdichte des verwendeten Zuschlags dargestellt.

Die Korngruppe 0/4 mm des verwendeten Zuschlags bestand immer aus Naturzuschlag. Der Druckfestigkeitswert für den Referenzbeton (Verwendung von 100 % Naturzuschlag) ist als horizontale Linie in das Diagramm eingezeichnet und beträgt 48 N/mm² bei einer Rohdichte des Zuschlags von 2,56 kg/dm³.

Der Wert für den Elastizitätsmodul eines mit dem variierten Zuschlag hergestellten Betons, wurde gemäß DIN 1048 Teil 5 ermittelt. In den Diagrammen 2, 3 und 4 sind die Ergebnisse dieser Untersuchungen dargestellt. Der Wert, für den an der Referenzprobe ermittelten Elastizitätsmodul, ist durch eine horizontale Linie in den Diagrammen 2 und 3 gekennzeichnet.

Deutlich ist in den Diagrammen 2 und 3 die Abnahme des Wertes für den E-Modul bei zunehmendem Gehalt an Betonbruch bzw. Ziegelbruch im Zuschlag zu erkennen. Diese Abnahme beträgt bei vollständigem Austausch durch Betonbruch etwa 20 %, bei vollständigem Austausch durch Ziegel etwa 50 %.

Diagramm 4 zeigt die ermittelten Werte, wenn nur Betonbruch und Ziegelmaterial variiert werden. Keiner der hergestellten Betone erreichte die Größe des Wertes, der am Referenzbeton ermittelt wurde.

Der Wert für die Spaltzugfestigkeit eines mit dem variierten Zuschlag hergestellten Betons, wurde gemäß DIN 1048 Teil 5 ermittelt. Im Diagramm 5 sind die Ergebnisse dieser Untersuchungen im Verhältnis zur Druckfestigkeit des Betons dargestellt. Der Verhältniswert ß_sz/ß_w,28 des Referenzbetons, ist durch eine horizontale Linie im Diagramm gekennzeichnet.

Die auf der Abszisse aufgetragenen Probenbezeichnungen erläutern die Zusammensetzung des verwendeten Zuschlags. So bedeutet die erste Zahl den Anteil Naturzugschlag im Stoffgemisch, die zweite Zahl den Anteil an Betonbruch im Stoffgemisch und die dritte Zahl den Anteil an Ziegelmaterial im Gemisch. Die Anteile beziehen sich auf Gewichts-Prozent (Gew.-%). Der Zuschlag der Probe mit der Bezeichnung 25 50 25 setzt sich somit aus 25 Gew.-% Naturzuschlag, 50 Gew.-% Betonbruch und 25 Gew.-% Ziegelmaterial zusammen. Der aus 100 % Naturzuschlag hergestellte Beton besitzt in den durchgeführten Versuchen den größten Wert.

Anhand der bislang durchgeführten Untersuchungen zur Auswirkung labormäßig zusammengesetzten Zuschlags auf die Festbetoneigenschaften, konnte der unterschiedliche Einfluß von mineralischen Hauptbestandteilen im Zuschlag auf die hier untersuchten Festbetoneigenschaften (Druckfestigkeit, E-Modul, Spaltzugfestigkeit) untersucht und transparent gemacht werden. Die Abhängigkeiten weiterer Eigenschaften des Festbetons (Kriechen, Schwinden, Frost-Tau-Beanspruchungen, Dauerhaftigkeit) vom Zuschlag und deren Beeinflussung durch die Zusammensetzung des Zuschlags, werden mit der oben beschriebenen Methode der Variation der Zuschlagzusammensetzung noch ermittelt werden. Die ermittelten Ergebnisse liefern bei einer Festsetzung von Mindestwerten für bestimmte Festbetoneigenschaften z.B. für E-Moduli und Spaltzugfestigkeiten, unmittelbar maximale Gehalte für die mineralischen Bestandteile im Zuschlaggemisch.