1. Einleitung
Aus einer Umfrage, durchgeführt vom Institut für Straßenwesen und Eisenbahnbau der Ruhr-Universität Bochum [1], die sich u. a. mit dem Anfall, der Aufbereitung und der Verwertung von Recycling-Baustoffen befaßte, ergab sich für das Jahr 1995 in der Bundesrepublik Deutschland ein jährliches Aufkommen an Bauschutt und Straßenaufbruch von über 70 Mio. t, von denen ein Teil aufbereitet und vorwiegend im Straßenbau sowie - wegen häufig minderer Qualität - für Verfüllungen wieder eingesetzt wird. In diesem Zusammenhang wird häufig von einem Down-Cycling gesprochen, also einem Einsatz auf niedrigerer Verwendungsebene. Im Sinne eines hochwertigen Recyclings muß jedoch das Ziel ein Einsatz dieser Baustoffe auf gleicher Verwendungsebene sein - also dort, wo die Stoffe ursprünglich eingesetzt waren, auch wieder ein zubauen, z. B. aufbereiteten Betonbruch auch als neuen Zuschlag für Beton zu verwenden.
Ein solch hochwertiger Einsatz von Recycling-Baustoffen setzt jedoch sowohl einen möglichst selektiven Rückbau mit entsprechender Aufbereitung als auch eine optimierte Aufbereitungstechnologie voraus, um auch stofflich heterogenere Materialien zu hochwertigen Baustoffen aufbereiten zu können.
Aus [1] ergab sich für das Jahr 1995 ein RC-Baustoffaufkommen von rund 97 Mio. t, von denen knapp 71 Mio. t verwertet wurden. was einer Verwertungsrate von rund 73 % entspricht. Die Ver wertungsrate für Bauschutt kann mit rund 66 % beziffert werden, was immerhin einer Menge von 30 Mio. t entspricht (Gesamtanfallmenge 46 Mio. t). Da es sich beim Bauschutt um den mengenmäßig größten Teil vom Gesamtaufkommen handelt, sollten auch hier besondere Anstrengungen vorgenommen werden, um die Verwertung weiter zu steigern. Auch im Sinne des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes [2] sollte ein möglichst großer Anteil des Bauschutts wieder im Bauwesen eingesetzt werden können. Dies setzt jedoch eine verbesserte Aufbereitung voraus.
Zur Zeit wird vorrangig die konventionelle Trockenaufbereitung von Bauschutt mit Hilfe verschiedener Windsichttechnologien in Kombination mit Überbandmagneten o. ä. durchgeführt. Dies liegt in erster Linie daran, daß kein Wasserkreislauf und somit auch keine Schlammaufbereitung erforderlich ist. Bei der Trockenaufbereitung ergeben sich allerdings z. T. Probleme, wenn die angesprochene hohe Qualität erreicht werden soll. So ist der Trennerfolg vor allem vom Feuchtigkeitsgehalt des Materials abhängig und der Anteil an Störstoffen liegt nach der Aufbereitung häufig noch in Größenordnungen vor, die einen hochwertigeren Einsatz weitgehend ausschließen. Zusätzlich stellt sich das Problem von z.T. unerwünschten Feinstkornanhaftungen.
Demgegenüber zeigen sich Vorteile bei der Naßaufbereitung. Sie bietet eine annähernd 100 %ige Störstoffentfernung, ist feuchtigkeitsunabhängig und es ergeben sich keine Probleme durch Feinstkornanhaftungen. Für die Naßaufbereitung seien der Aquamator, der Schnecken-Aufstromsortierer, die Waschtrommel und die Setzmaschine aufgeführt. Nachfolgend wird auf neue Erfahrungen mit der Setzmaschinentechnik eingegangen.

2.Dichtetrennung mit Hilfe der Setzmaschinentechnik
Schon seit Jahren bedient sich der Bergbau bei der Kohleaufbereitung des Setzmaschinen-Sortierverfahrens. wodurch der Kohleanteil maximiert und der Bergeanteil minimiert werden kann. Dieses Verfahren - d.h. die Dichtetrennung mit Hilfe einer Setzmaschine - kann in Verbindung mit dem Medium Wasser ein von der Dichte her heterogenes Material in mehrere homogenere Bestandteile trennen. Da die stoffliche und physikalische Ausgangssituation bei RC-Baustoffen mit den Bedingungen bei der Bergeabscheidung vergleichbar sind, wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens - teilgefördert durch den Deutschen Ausschuß für Stahlbeton zum Thema "Baustoffkreislauf im Massivbau" im Auftrag der Strabag-Deutag Bau-, Baustoff- und Umwelt-Technik GmbH - versucht, dieses Verfahren auf den Bereich des Baustoff Recyclings zu übertragen. Ein Teilvorhaben mit dem Titel "Groß technische Aufbereitung von RC-Baustoffen mit Hilfe der Dichtetrennung" [3] wurde von der K&M Beratungsgesellschaft für Straßenbau- und Umwelttechnik wissenschaftlich betreut. Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens lag in der Auftrennung eines stofflich heterogenen Bauschuttgemisches in mindestens zwei stofflich homogenere und damit hochwertigere Recycling-Baustoffe. Dadurch könnten materialtechnologisch sortenreinere Baustoffe gewonnen werden, für die sich weitere Absatzmärkte öffnen, die aufgrund mangelnder Qualität bisher vornehmlich natürlichen Baustoffen vorbehalten waren.
Bei der Technologie der Dichtetrennung wird das Rohmaterial gegebenenfalls nach einer vorab vorgenommenen Aufbereitung über Förderbänder in eine Setzmaschine aufgegeben. Durch pulsierendes Wasser werden die einzelnen Körner in Schwebe gebracht. Durch die unterschiedlichen Dichten des eingebrachten Materials erfolgt eine Materialschichtung. Die schweren Körner sinken in den unteren Bereich des Materialstroms ab und die leichteren Körner schwimmen in den oberen Bereich auf. Das aufschwimmende Material (Störstoffe wie Holz, Papier, Porenbeton u.ä.) kann unmittelbar an der Wasseroberfläche abgezogen werden, das schwere und leichte Material durch zwei untereinanderliegende Ausläufe nach schweren und leichten Fraktionen entsprechend getrennt werden.

3. Untersuchungen zur Dichtesortierung von RC-Baustoffen
In den nachfolgenden Ausführungen wird nicht mehr der Begriff Dichtetrennung verwendet, sondern korrekterweise Dichtesortierung, da es sich hier um eine Trennung bzw. Sortierung nach Stoffgruppen des RC-Baustoffs handelt.
Aufgrund des Umfangs der in [3] durchgeführten Untersuchungen wird hier nur auf eine von drei Versuchsreihen beispielhaft eingegangen.
In den Untersuchungen wurden insgesamt drei Versuchsreihen mit drei verschiedenen RC-Baustoffen (betonangereichertes und ziegelangereichertes deutsches RC-Material sowie ein holländisches RC-Material) durchgeführt. In den weiteren Ausführungen wird ausschließlich auf die Aufbereitung des betonangereicherten RC-Baustoffs (RCL_b) eingegangen und die wesentlichen Ergebnisse und Erkenntnisse dargestellt.
Es wurden an dem RCL_b der Körnung 0/45 mm drei Dichte- sortierungen mit Hilfe einer Setzmaschine vorgenommen. Die Dichtesortierungen wurden an den Körnungen 4/10 mm und 10/32 mm getrennt durchgeführt. Der anfallende Schlamm. der Sand und das Leichtgut nach der 1. Trennstufe wurden bautechnisch nicht näher betrachtet. In Bild 1 ist der Materialstrom der Dichtesortierung des betonangereicherten RC-Baustoffs in Form eines Flußdiagramms mit Angabe der gewichtsmäßigen Aufteilung der Einzelkomponenten dargestellt.
Die Trenndichte bei Aufgabe des Ausgangsmaterials der Kör nung 0/32 mm lag bei rund 1,8 g/cm³. Dabei wurde gleichzeitig das Korngemisch 4/32 mm durch Siebung in die Körnungen 4/10 mm und 10/32 mm getrennt. In der 2. Stufe wurde dann jeweils das nach der 1. Stufe anfallende Schwergut (4/10 mm und 10/32 mm) erneut aufgegeben. Die voreingestellte Dichte betrug für das Schwergut 1_{10/32 mm} rund 1,8 g/cm³ und für das Schwergut 1_{4 1Omm} rund 2,25 g/cm³.
Als Endprodukt fiel jeweils ein Schwergut 2_{10/32 mm} und Leichtgut 2_{10/32 mm} sowie ein Schwergut 2_{4/10 mm}an. Im Anschluß an die Dichtesortierung wurden an den so gewonnenen Materialien technologische Eigenschaften wie Korngrößenverteilung, Rohdichte, stoffliche Zusammensetzung. Kornform, der Schlag-Zertrümmerungswert und der Widerstand gegen Frost-Tau-Wechselbeanspruchung bestimmt.
Die ermittelten technologischen Eigenschaften sollten Aufschluß über die Qualität und somit über mögliche neue Einsatzgebiete des aufbereiteten Materials geben, also ob die Einzelkomponenten mit höherer Dichte als Zuschlag für Beton geeignet sind und das ziegelangereicherte Gut anderweitig oder als Beton Leichtzuschlag qualitativ hochwertig eingesetzt werden kann.
Bild 1 ist zu entnehmen, daß von dem Ausgangsmaterial rund 70 % aufzubereitendes Material nach der ersten Trennstufe anfallen und rund 30 % Material, bei dem im Rahmen dieser Untersuchung keine weitere Aufbereitung vorgenommen wurde (Schlamm, Sand und Leichtgut). Die Rohdichten sowie die stoffliche Zusammensetzung des weiter aufbereiteten Materials sind Tabelle 1 zu entnehmen. Darüber hinaus ist die stoffliche Zusammensetzung in Bild 2 und Bild 3 in Abhängigkeit von der Körnung graphisch dargestellt.
Die Leichtgutanteile14_{/32 mm} sowie die Schwergutanteile 2_{10/32 mm} sind in den Bildern 4 und 5 dargestellt.
Die Schlag-Zertrümmerungswerte - ein Maß für die Kornfestigkeit eines Baustoffs - sowie die Absplitterungen an der Kornklasse 8/16 mm nach 10maliger Frost-Tau-Wechselbeanspruchung - ein Maß für die Frostbeständigkeit eines Baustoffs - sind in Tabelle 2 aufgeführt.

4. Schlußfolgerungen und Erkenntnisse
Es konnte bei dem betonangereicherten RC-Baustoff durch eine Differenzierung zwischen den Körnungen 4/10 mm und 10/32 mm ein zufriedenstellender Trennerfolg erzielt werden. Im Original lag der Betonanteil mit knapp 68 Gew.-% im Korngemisch vor. Durch zwei Dichtetrennstufen konnte der Anteil an Beton bis zu 89 Gew.- % in der Körnung 4/32 mm erhöht werden, was einer Verbesserung dieser Stoffgruppe von etwa 30 % entspricht.
Die Grenzwerte für den Widerstand gegen Frost-Tau-Wechselbeanspruchung gemäß DIN 4226 Teil 1 [4] wurden von den Einzelkomponenten des RC-Baustoffs überschritten. Die geringsten gemessenen Absplitterungen beim Schwergut 2 (nach der 2. Trennstufe) lagen mit 4.3 Gew.-% (Kornanteil <4 mm) allerdings nur geringfügig über dem Grenzwert gemäß [4] von 4.0 Gew.-%. An dieser Stelle sei jedoch darauf hingewiesen. daß es sich bei der Uberprüfung des Widerstandes gegen Frost-Tau-Wechselbeanspruchung um ein Prüfverfahren handelt, daß normalerweise bei Naturstein - also Gesteinskörnungen - Anwendung findet und auch für diese entwickelt wurde. Bei Betrachtung der Einzelkörner in solchen Baustoffgemischen handelt es sich jedoch im allgemeinen um Konglomerate, die aus Zementleim, Fein- und Grobzuschlägen bestehen. Werden diese Konglomerate einer Frost Tau-Wechselbeanspruchung unterzogen, so liegt die Verwitterungsunbeständigkeit nicht in der in dem Konglomerat vorhandenen Natursteinkörnung, sondern in dem Abplatzen der Fein- zuschläge und des Zementleims begründet, die dann Absplitterungen in der hier gemessenen Größenordnung verursachen können. Somit ist zu erwarten, daß selbst bei einem theoretischen Fall, bei der der Betonanteil annähernd 100 Gew.-% beträgt, die Absplitterung nach Frost-Tau-Wechselbeanspruchung den Grenzwert von 4.0 Gew.% überschreitet. Hier müßten für den Einsatz solcher RC-Baustoffe als Zuschlag für Beton neue oder zusätzliche Konventionen getroffen werden.
Die Ergebnisse haben weiterhin gezeigt, daß eine Differenzierung zwischen der Körnung 4/10 mm und 10/32 mm auf jedem Fall sinnvoll ist, da hierdurch vor allem der Anteil an Beton im Gesamtkorngemisch optimiert werden kann.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die Dichtesortierung von RC-Baustoffen mit Hilfe der Setzmaschinentechnik stofflich sehr heterogene RC-Baustoffe in deutlich homogenere RC-Baustoffe sortiert werden können, die dann Eigenschaften auf weisen, die einen höherwertigen Einsatz zulassen.

Schrifttum/References

1. Introduction
From a survey conducted by the Institute for Road and Railway Construction of the Ruhr-University of Bochum [1]. which also dealt with the occurrence, recycling and use of recycled building materials, an annual volume of over 70 million tonnes of rubble from demolition and road breaking was ascertained for 1995 forthe Federal Republic of Germany. A share of this was processed and primarily used in road construction as weIl as for backfilling - since frequently of inferior quality. In this connection. this is frequently referred to as "downcycling", i.e. an application at a downgraded level. Within the scope of high-grade recycling, however, the objective of an application of these building materials must be at an equal level - i.e. to reuse the materials where they were originally used, e.g. to also use reprocessed concrete rubble as new aggregate material for concrete.
Such a high-level application of recycled building materials, however, will require both an extremely selective demolition with corresponding processing techniques and an optimised mineral processing technology to also enable more heterogeneous materials to be reprocessed to obtain high-grade building materials.
As can be taken from [1], a recycled building material volume of about 97 million tonnes occurred for 1995 of which only just 71 million tonnes were recycled, which corresponds to a recycling rate of about 73 %. The recycling rate for building rubble can be set at about 66%, which still corresponds to a quantity of 30 million tonnes (total quantity of 46 million t). Since building rubble accounts for the major share of the total quantity, particular efforts should also be undertaken here to increase the recycling rate even further. Also within the scope of recycling and waste legislation [2], the maximum share of building rubble should be recycled as building material. However, this requires improved processing techniques.
At this time preference is given to conventional dry processing of building rubble by means of various air classifier technologies in combination with overhead magnets etc. This can primarily be led back to the fact that no water circuit is necessary and thus no slurry processing. With drv processing, however, problems are currently encountered when the high quality referred to is to be achieved. Here the actual efficiency of separation is primarily related to the moisture content of the material and the content of undesired substances after processing is frequently of such an order so as to exclude a high-grade application. In addition, the problem of undesirable adhering fine particles is frequently the case.
In comparison. wet processing features advantages in this respect. lt provides almost a 100 % removal of interfering materials, is not affected by moisture content and there are no problems of adhering fines. Equipment suitable for wet processing includes the Aquamator. spiral upcurrent separator, washing drum and jig. In the following, new experience gained on jig technologv will be discussed.

2. Density separation by means of jig technology
For many years, raw coal preparation has made use of Separation by means of jig technology: this enables the coal content to be maximised and the content of refuse to be minimised. With the aid of the water as medium. this process of density separation using a jig can separate a heterogeneous material (same density) into several homogeneous materials. Since the initial material and physical situation for RC building materials is comparable with the conditions for preconcentration in coal processing, an attempt was made as part of a research project with partial financial support by the German Committee for Reinforced Concrete on the subject "Building Material Recycling in solid building" on behalf of Strabag-Deutag Bau-, Baustoff- und Umwelt-Technik GmbH to apply this process to building material recycling. A partial project with the title "Large-scale technical processing of RC building materials by means of density separation" [3] received scientific support from K&M Beratungsgesellschaft für Straßenbau- und Umwelttechnik. The objective of this research project was the separation of a heterogeneous building rubble mixture into at least two more homogeneous and thus upgraded recycling building materials. This enabled building materials to be obtained better segregated into material types for which access could be gained for other markets which had previously been reserved primarily for natural building materials due to the lacking quality of recycled materials.
When applying density separation, the raw material is fed by belt conveyors to a jig, if required, after a preceding processing stage. The pulsating water brings the particles into a floating state. The different densities of the material entering the jig leads to a formation of material layers. Heavy particles sink to a lower zone of the material flow and the lighter particles rise to an upper zone. The floating material (interfering materials such as wood, paper, foamed concrete etc.) can be discharged direct at the surface, accordingly the heavy and light material are separated into heavy and light fractions via two discharge outlets: one below the other.

3. Investigations into density separation of RC building materials
In the following elucidation, the term density ,,separation" is no longer used, but the more correct term density "sorting", since this deals with a separation or sorting according to material groups of RC building material.
In view of the extent of investigations conducted in [3]. only one of the three test series will be dealt with here for exemplary purposes.
In the investigations. three test series were conducted in total with three different RC building materials (German RC material with high concrete content and tile content as well as a Dutch RC material). In the following, only the processing of RC building material (RCL_b) with high concrete content is dealt with and significant results and knowledge are presented.
The RCL_b of the size fraction 0/45 mm was subjected to three density separation steps with the aid of a jig. These density separation steps were conducted separately on the size fraction 4/10 mm and 10/32 mm. The sludge, sand and light material obtained after the 1st separation stage were not considered in detail with regard to building characteristics, Fig. 1 shows the material flows of density separation of the RC building material with high concrete content in form of a flow chart with indication of the proportion of the respective components according to weight.
The density of separation of the feed material (initial) of the size fraction 0/32 was about 1.8 g/cm³. Simultaneously the particle mix 4/32 mm was screened into the fractions 4/10 mm and 10/32 mm. The heavy product (4/10 mm and 10/32 mm) obtained after the 1st stage was then fed into the 2nd stage. The preset density for the heavy product 1_{10/32 mm} was about 1.8 g/cm³ and for the heavy product 1_{4/10 mm} about 2.25 g/cm³.
As end product, respectively a heavy product 2_{10/32 mm} and light product 2_{10/32 mm} were obtained as well as a heavy product 2_{4/10 mm}. Following density separation, technological characteristics of materials obtained such as partiece size distribution, apparent density, material composition, particle shape, impact fragmentation value and resistance to action of frost/thawing were determined.
The technological characteristics determined were to provide information on quality and thus on possible new applications of the processed material, i. e. whether the individual components of high er density are suitable as aggregate for concrete and if those with concentrated tile content can be used otherwise for qualitatively high-grade application.
In Fig. 1 can be seen that, from the initial material, about 70% material is obtained for processing after the first separating stage and about 30% material for which a further process is of little pur pose (sludge, sand and light product). Table 1 contains the apparent densities as well as material composition of the material subjected to further processing. In addition, the material composition is represented in Fig. 2 and Fig. 3 as a function of the respective size fraction.
As an example. the light product 1_{4/32 mm} (Fig. 4) and also the heavy product 2_{10/32 mm} (Fig. 5) is documented in the photo.
The impact fragmentation values - a measure for the particle strength of a building material - as well as the chipping off at the fraction 8/16 mm after subjecting to an alternating stress of 10-fold frost-thaw action - a measure for the frost resistance of a building material are listed in Tab. 2.

4. Conclusions and findings
For RC building material with concentrated concrete content, a satisfactory efficiency of separation was able to be achieved by a differentiation between the fractions 4/10 mm and 10/32 mm. In the original material, the concrete content of the mix was just 68 wt%. The two density separation stages increases the concrete content up to 89 wt% in the fraction 4/32 mm, which corresponds to an improvement of this material group of about.30%.
The limits for the resistance against alternating stress frost-thaw of actions according to DIN 4226 Part 1 [4] were exceeded by the individual components of the RC building material. The lowest chipping measured on Heavy product 2 (after the 2nd separation stage), was 4.3 wt% (fraction <4 mm) and were only insignificantly above the limit of 4.0 wt% according to [4]. At this point. however, it must be pointed out that this procedure for resistance against alternating stress frost-thaw actions concerns a test procedure that is normally applied for quarry stone - i. e. rock partieles - and was also developed for these. The consideration of individual grains in such building material mixtures, however, are generally concerned with conglomerates which consist of dried cement-water paste, fine and coarse aggregate material. When these conglomerates are subjected to an alternating frost-thaw stress, then this instability to weathering is not due to the quarry stone particles in the conglomerate, but results from fine aggregate material and dried cement-water paste chipping; these can then cause the chipping in the order measured here. Thus it is to be expected that even for a theoretical case where the concrete content is roughly 100 wt%, the chipping after alternating stress frost-thaw actions would exceed the limit of 4.0 wt%. For using such RC building materials as aggregate for concrete, new or additional conventions would have to be developed.
The results also show that a differentiation between the fractions 4/10 mm and 10/32 mm is useful in any case since this would enable particularly the content of concrete in the total particle mixture to be optimised.
Summing up, it is to be ascertained that a density separation of RC building materials by means of jig technology enables a separation of extremely heterogeneous RC building materials into clearly more homogeneous RC building materials which will then have characteristics enabling an upgrade application.