Baustoffkreislauf im Massivbau (BiM)
Statusseminar 28./29.09.1998

Betonwaren mit Recyclingzuschlägen

BiM-Projekt-Nr. E/05

Dipl.-Ing. Ch. Müller
Dipl.-Ing. U. Wiens

1. Rezyklierter Zuschlag

Im zweiten Teil der Untersuchungen wurden wiederum rezyklierte Zuschläge in den Korngruppen 2/8 mm und 8/16 mm eingesetzt. Die Ergebnisse des ersten Teils wurden bereits in /6/ dokumentiert, sie sind jedoch z. T. in diesem Bericht zum Vergleich nochmals enthalten.

Wesentliche Kenngrößen der Zuschläge > 2 mm sind in Tabelle A1 im Vergleich zu den im ersten Teil verwendeten Zuschlägen zusammengestellt. Größere Mengen an Zuschlägen mit, wie ursprünglich vorgesehen, höheren Gehalten an Mauerwerkabbruch (hier: Mauerziegel), konnten im Berichtszeitraum in der beprobten Aufbereitungsanlage nicht zur Verfügung gestellt werden. Eine andere Anlage wäre lediglich in der Lage gewesen, Material in der Kormgruppe 0/45 mm zur Verfügung zu stellen. Dieses Material hätte dann im Labormaßstab klassiert werden müssen. Bei den für die Betonpflastersteinproduktion notwendigen Zuschlagmengen war diese Vorgehensweise nicht praktikabel. Neben diesen Zuschlägen wurde im ersten Teil ein Recyclingzuschlag der Korngruppe 0/2a (Anteil Natursand rd. 80 M.-%) für Mörtel und Beton nach DIN 1045, der bis einschließlich B 25 bauaufsichtlich zugelassen und gegen Frost bei mäßiger Durchfeuchtung nach DIN 4226-1, Abschnitt 7.5.2 beständig ist /4, 3/ sowohl im Kernbeton als auch im Vorsatzbeton (Serie V) eingesetzt.

Die rezyklierten Zuschläge wurden in verschiedenen Anteilen im Austausch gegen den bei der Produktion der Fa. Klausmann in Krefeld üblicherweise eingesetzten Naturzuschlag im Kernbeton der Pflastersteine verwendet.

2. Mischungszusammensetzung

Die rezyklierten Zuschläge wurden in verschiedenen Anteilen im Austausch gegen den bei der Produktion der Fa. Klausmann in Krefeld üblicherweise eingesetzten Naturzuschlag im Kernbeton der Pflastersteine verwendet. Zum direkten Vergleich wurden unter den gleichen Randbedingungen Pflastersteine üblicher Zusammensetzung als Referenzsteine hergestellt (Serie N = Referenz für Serien A, B, C, D; Serie N2 = Referenz für Serien E, F, G, H; Serie N3 = Referenz für Serien E2, F2). Der Vorsatzbeton wurde bei allen Serien außer der Serie V in einer Standardzusammensetzung der Fa. Klausmann mit Diabas (Korngruppe 1/3 mm) und Natursand hergestellt. Bei Serie V wurde der in Abschnitt 1 erwähnte Recyclingzuschlag der Korngruppe 0/2a im Vorsatzbeton verwendet.

Die in Tabelle A2 angegebene Zusammensetzung der Pflastersteine bezieht sich auf den Kernbeton. Als Zement wurde ein Portlandzement CEM I 42,5 R eingesetzt.

3. Prüfungen und Ergebnisse

3.1 Beschaffenheit der Steine

Die Kanten der Nutzflächen der untersuchten Steine hatten eine Fase. Die Nutzflächen wiesen ein geschlossenes Gefüge auf und waren frei von Rissen. Zwischen dem Kern- und dem Vorsatzbeton bestand eine feste Verbindung. Die Steine waren nicht profiliert. Weitere Auffälligkeiten waren bei der äußeren Betrachtung nicht zu erkennen.

3.2 Druckfestigkeit

Die Prüfung der Druckfestigkeit erfolgte im Alter von 8, 28 und 90 Tagen nach DIN 18 501 /1/ unter Verwendung von Druckplatten mit den Abmessungen 30/80/160 mm. Die ermittelten Druckfestigkeiten der untersuchten Pflastersteine sind in den Tabellen A3 bis A6 zusammengestellt. Bild 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der Druckfestigkeit und der Rohdichte der Pflastersteine zum Zeitpunkt der Druckfestigkeitsprüfung sowie den Einfluß der mittleren Kornrohdichte der verwendeten Zuschläge bei Verwendung von Zuschlag 2.

Nach /1/ ist die Druckfestigkeit an Betonpflastersteinen im Alter von 28 Tagen zu ermitteln. Die geforderten Sollwerte der Einzelwerte sowie die den arithmetischen Mittelwert betreffenden Mindestwerte wurden von den Mischungen N, N2, N3 (Referenzsteine) sowie C, D, V erreicht . Mit den im zweiten Teil der Untersuchungen verwendeten Zuschlägen konnten die Anforderungen der DIN 18 501 bzgl. der Druckfestigkeit mit keiner der untersuchten Mischungen erreicht werden.

Bedingt durch die im Vergleich zu den Naturzuschlägen geringeren Kornrohdichten der rezyklierten Zuschläge verringern sich die Rohdichten der Pflastersteine. Bei den hier untersuchten Pflastersteinen werden die Druckfestigkeiten offensichtlich durch die verwendeten Zuschläge begrenzt. Unter den bei der Herstellung der hier untersuchten Betonpflastersteine im Herstellwerk der Firma Klausmann in Krefeld gegebenen Randbedingungen konnten die Festigkeitsanforderungen der DIN 18 501 zielsicher bei einer mittleren Kornrohdichte des verwendeten Zuschlaggemisches aus rezyklierten Zuschlägen und natürlichen Zuschlägen > 2500 kg/m³ eingehalten werden.

3.3 Wasseraufnahme

Die Wasseraufnahme der Pflastersteine (Kernbeton) wurde nach DIN 52 103 unter Atmosphärendruck (W_v,a) sowie bei 15 Mpa (W_{v,15 MPa}) ermittelt. Die Wasseraufnahme bei 15 MPa ist gleichzeitig ein Maß für die Gesamtporosität der Pflastersteine. Die Ergebnisse sind in den Tabellen A7 bis A11 zusammengestellt.

Bild 2: Wasseraufnahme der untersuchten Kernbetone unter Atmosphärendruck  (Wv,a) und bei 15 MPa (Wv,15 MPa) in Abhängigkeit von der rechnerischen mittleren Kornrohdichte der verwendeten Zuschläge

Auch hier ist der Einfluß der rezyklierten Zuschläge erkennbar (Bild 2). Während allerdings bei Verwendung von Zuschlag 1 die Erhöhung der Porosität unmittelbar durch die erhöhte Wasseraufnahme unter Atmosphärendruck zum Ausdruck kommt und die Wasseraufnahme bei 15 MPa zu dieser affin ist, ist bei Verwendung von Zuschlag 2 keine weitere Erhöhung der Wasseraufnahme unter Atmosphärendruck, wohl aber eine Erhöhung der Wasseraufnahme bei 15 MPa feststellbar. Dies deutet darauf hin, daß Zuschlag 2 einen entsprechenden Porositätsanteil aufweist, der in nur geringem Maße kapillar wirksam ist.

3.4 Verschleißwiderstand

Der Verschleißwiderstand der Serien N und V wurde mit dem in DIN 52 108 /2/ beschriebenen Verfahren geprüft. Die Ergebnisse sind in den Tabellen A12 und A13 zusammengestellt. Eine graphische Darstellung der Ergebnisse enthält Bild 3.

Bild 3: Prüfung des Verschleißwiderstandes nach DIN 52 108 (Schleifscheibe nach Böhme); Dickenverlust in Abgängigkeit von der Anzahl der Prüfperioden - jeweils Mittelwerte aus 9 Meßstellen

Es wird deutlich, daß der Einsatz des Recyclingzuschlags der Korngruppe 0/2a im Vorsatzbeton praktisch keinen Einfluß auf den Verschleißwiderstand hat.

3.5 Frost-Tausalz-Widerstand

Der Frost-Tausalzwiderstand der Pflastersteine wurde mit dem CDF-Verfahren /5/ untersucht.

Frost-Tausalz-Versuche mit Zuschlag 1 wurden bereits in /6/ dokumentiert.

Bild 4 zeigt die ermittelten Abwitterungen in Abhängigkeit von der Anzahl der Frost-Tausalz-Wechsel (FTW) bei Prüfung des Kernbetons der Serien N2, E, F und G.

	Bild 4: Frost-Tausalz-Widerstand von Pflastersteinen in Abhängigkeit von der Anzahl der FTW, Prüfung des Kernbetons
1) Serie G: zwei Probekörper zerstört; Mittelwert aus 3 Probekörpern; Versuch abgebrochen

Während der Richtwert für das eingesetzte Prüfverfahren (CDF-Test; Kriterium: Abwitterung 1500 g/m² nach 28 FTW) vom Referenzstein N2 eingehalten wurde, waren die Pflastersteine mit rezyklierten Zuschlägen bereits nach 14 FTW zerstört (bei Serie G waren nach 14 Tagen zwei Probekörper völlig zerstört, 3 waren noch prüfbar).

In Bild 5 sind die ermittelten Abwitterungen in Abhängigkeit von der Anzahl der Frost-Tausalz-Wechsel bei Prüfung des Vorsatzbetons der Serien N2 und E dargestellt.

Bild 5: Frost-Tausalz-Widerstand von Pflastersteinen in Abhängigkeit von der Anzahl der FTW, Prüfung des Vorsatzbetons

Es zeigte sich, daß infolge der „Abschirmwirkung" des Kernbetons durch den Vorsatzbeton eine ausreichende Frost-Tausalzbeständigkeit der untersuchten Betonpflastersteine der Serie E gegeben ist. Auch bei Serie N2 wurden bei Prüfung des Vorsatzbetons deutlich geringere Abwitterungen ermittelt. Die Versuche werden bis zu 56 FTW fortgeführt.

4. Literatur