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ProjektverbundForCycle–RessourcenstrategiefürBayernunterbesondererBerücksichtigungvonSekundärrohstoffen
Abschlussbericht
ProduktgestaltungmitSekundärrohstoffeninderBaustoff‐undKeramikindustrie–BauKera
Laufzeit:01.03.2014–31.12.2016
ausgeführtdurch:
Prof.Dr.UlrichTeipel,
KevinHefele,M.Eng.
TechnischeHochschuleNürnberg,FakultätVerfahrenstechnik,
MechanischeVerfahrenstechnik/Partikeltechnologie,Wassertorstraße10,90489Nürnberg,
Tel.:0911‐5880‐1471,E‐Mail:Ulrich.Teipel@th‐nuernberg.de
FraunhoferInstitutfürChemischeTechnologie(ICT),
Joseph‐von‐FraunhoferStraße7,76327Pfinztal
Industriepartner:
PorzellanfabrikWalküreGmbH&Co.KG
Gravenreutherstr.5,95445Bayreuth
Nürnberg,Januar2017
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InhaltAbstract...................................................................................................................................................................31.
Aufgabenstellung.......................................................................................................................................42.
StandderTechnik.....................................................................................................................................43.
Arbeitsvorrausetzungen........................................................................................................................54.
PlanungundAblauf..................................................................................................................................65.
Gesamtprobelmatik..................................................................................................................................85.1.
UmweltverträglichkeitderRC–Baustoffe............................................................................85.2.
HerstellungvonZiegelbruch‐Keramik‐Agglomeraten.....................................................8
6.
Methoden...................................................................................................................................................116.1.
Partikelcharakterisierung..........................................................................................................116.1.1.
Bildanalysesensor„QICPIC“..............................................................................................116.1.2.
Laserbeugung.........................................................................................................................116.1.3.
WeitereMesssystemezurPartikelcharakterisierung...........................................12
6.2.
Granulierteller.................................................................................................................................136.3.
Intensivmischer..............................................................................................................................146.4.
ThermischeStabilisierung.........................................................................................................156.4.1.
HydrothermaleHärtung.....................................................................................................156.4.2.
Brennen.....................................................................................................................................15
6.5.
Druckfestigkeit................................................................................................................................166.6.
Wärmeleitung..................................................................................................................................166.7.
Thermogravimetrie.......................................................................................................................176.8.
SelektiveZerkleinerung..............................................................................................................186.9.
Schadstoffmessungen...................................................................................................................206.9.1.
DIN38414................................................................................................................................206.9.2.
DIN38405‐D5.........................................................................................................................226.9.3.
DIN19528................................................................................................................................23
7.
Fortschritte...............................................................................................................................................248.
ErgebnisseundAnwendbarkeit......................................................................................................258.1.
Schadstoffanalyse–Sulfatwerte..............................................................................................258.2.
HerstellungvonZiegelbruch‐Keramik‐Agglomeraten..................................................34
9.
Zusammenfassung.................................................................................................................................43
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10.
Ausblick..................................................................................................................................................44Literatur...............................................................................................................................................................45Abbildungen.......................................................................................................................................................47Tabellen................................................................................................................................................................49
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3
AbstractDurch das Projekt: „Produktgestaltung mit
Sekundärrohstoffen in der Baustoff‐
undKeramikindustrie“solltenneueWege
fürdasRecyclingvonAbfällenausderKeramik‐und Baustoffindustrie
gefunden werden. In der Bauindustrie wird bisher nur
eingeringerTeildermineralischenBestandteileeinemRecyclingzugeführt.GleichzeitigistesderIndustriezweigmitdemhöchstenAbfallaufkommeninBayern.ZieldesProjekteswar
es deshalb bisher nicht betrachtete Bauabfälle einem Recycling
zuzuführen.Zusammen mit dem Projektpartner Porzellanfabrik Walküre
sollte eine technischeGrundlage für ein kombiniertes Recycling von
Keramik‐ und Mauerziegelbruchgeschaffen werden. Hierzu konnte eine
Prozesskette, bestehend aus verschiedenenZerkleinerungsschritten,
einem Agglomerationsprozess und der
notwendigenthermischenStabilisierunggeschaffenwerden.FürdieStabilisierungwurdesowohleininderKeramikherstellungüblicherBrennprozess,alsauchalternativdiehydrothermaleHärtung,welchebeiderHerstellungvonKalksandsteinAnwendungfindet,untersucht.DurchMessungwichtigerProzessparameterwiederPartikelgrößeund–form,sowiederthermischen
und mechanischen Eigenschaften der erzeugten Granulate konnte
derProzess überprüft und optimiert werden. In Rücksprache mit
fränkischenRecyclingfirmenwurdeweiterhineinMesssystemzurAnalysevonSulfataufgebautundtypischeBaustoffeaufdiesen,
imRecyclinghinderlichenSchadstoffhingeprüft.FernerwurdenMöglichkeitenzurVerringerungdesSulfatsimRecyclingeruiert.
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1.
AufgabenstellungMineralischeBauabfälleundBödenstellenmiteinemGesamtaufkommenvonetwa192Mio.
t jährlich den größten Abfallstrom in Deutschland dar [5]. Allein
auf
BayernentfielendamitimJahrderDatenerhebung2012rund46Mio.t,wobeicirca8Mio.talsBauschutt
zu bewerten sind. Dieser besteht hauptsächlich aus Beton, Ziegel
undweiteren mineralischen Bestandteilen [3]. Während Recyclingbeton
inzwischenvermehrtAnwendunginderBauindustriefindet,werdenZiegelundweitereBauabfällewie
etwa Porenbeton oder Kalksandstein bisher kaum einem hochwertigen
Recyclingzugeführt.DieseAbfällewerdenaktuellmeistimStraßen‐oderErdbaueingesetztoderdeponiert.InHinblickaufdieVerknappungvonRessourcenundDeponieraummüssenneue
Wege im Umgang mit Bauabfällen gefunden werden. Die in den
mineralischenBauabfällen enthaltenen Schadstoffe, wie etwa Sulfat
erschweren das Recycling dabeizusätzlich. In diesem Vorhaben werden
deshalb Schadstoffuntersuchungen
vontypischenBaustoffenundWegederWiederverwendungdieservorgestellt.
2. StandderTechnikIm Jahr 2012 fielen in Bayern 45.579.000 t
Bauabfälle an, die aus Bodenaushub,Straßenaufbruch,
Baustellenabfällen und Abfällen auf Gipsbasis sowie zu
einemerheblichenAnteilvon20%ausBauschuttbestehen.DieserAnteilwurdezu61%vonBauschuttrecyclinganlagen
aufbereitet, wobei der überwiegende Teil der
ErzeugnisseimStraßen‐undWegebaueingesetztwurde[11].DamitistdasübergeordneteZielderKreislaufwirtschaftsgesetzgebungdergeschlossenenStoffkreisläufenichterreicht,dennder
Bauschutt aus dem Hochbau wird somit über das Recycling in den
Tiefbaueingebracht.Hinzukommt
indiesemFalleinSättigungseffekt,daderStraßenaufbruchbereits nahezu
vollständig direkt recycelt wird [2]. Demnach kann ein Einbau
imWesentlichen nur in neu angelegten Straßen erfolgen, wobei das
Aufkommen derErzeugnisse bei weitem den Materialbedarf übersteigt
[12]. Einer
höherwertigenstofflichenNutzungimSinneeinerWeiterverarbeitungwurden18,3%deretwa9Mio.tzugeführt,wobeiauchhiermitdemGroßteileinDowncyclingüberAsphaltmischanlagenbetriebenwird.273.000tunddamitnur3%des2012angefallenenBauschuttskonnteim
Sinne der Kreislaufwirtschaftsgesetzgebung als Betonzuschlag in den
Hochbauzurückgeführt werden [4]. Folgende Abbildung zeigt die
Zusammensetzung undVerwendungvonBauabfälleninBayern:
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Abbildung2‐1:BauabfälleinBayern2012(gesamt45.579.000t)[3].
DieDatenlagezeigtdengroßenHandlungsbedarf,derimBereichsekundärerBaustoffebesteht.
Durch neue Technologien und die Erschließung
verschiedenerAnwendungsfelder sollenProdukteaufBasis
sekundärerRohstoffe aufBauschuttbasisentstehen. Dabei
sindmesstechnische Qualitätssicherungsmaßnahmen im Sinne
einerklarenProduktpositionierungamMarktzudefinieren.AndieserStelleistaufgrunddesanzustrebendenmöglichsthohenUpcycling‐Niveaus(insbesondereRC‐MaterialfürdenHochbauwieBetonzuschlagstoffe)aufeinefrühzeitigeErkennungvonStörstoffenWertzu
legenumggf.mitderAbtrennungundparallelenAufbereitungvonProduktqualitätgefährdenden
Bestandteilen reagieren zu können. Dabei kann die
Produktgefährdungsowohl von der Kontamination mit Schadstoffen als
auch von Stoffen, die wichtigeGütekriterien wie Druck‐ oder
Abriebfestigkeit gefährden, ausgehen. Unter diesemGesichtspunkt
könnten auch Maßnahmen wie eine gezielte Anreicherung mit
demnachgefragten sortenreinen Betonbruch oder u. U. mit
Primärmaterialien erwägtwerden, um damit die erforderliche
Produktgüte bei gleichzeitiger Erhöhung
derUpcycling‐Quotezuerreichen.
3. ArbeitsvorrausetzungenDas Projekt wurde an der Technischen
Hochschule Nürnberg (THN), FakultätVerfahrenstechnik in der
Forschergruppe Partikeltechnologie, Rohstoffinnovationenund
Ressourceneffizienz in Kooperation mit dem Fraunhofer‐Institut für
ChemischeTechnologie (ICT) in Pfinztal und der Porzellanfabrik
Walküre GmbH & Co. KG inBayreuth durchgeführt. Die
Projektleitung oblag hierbei die THN. Das Projekt begannam
01.03.2014 und endet am 31.12.2016. Ein Arbeitsprogramm wurde zu
BeginnfestgelegtundistinklusivethematischbedingterÄnderungennachfolgendinTabelle4‐1ersichtlich.
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4. PlanungundAblaufDie Produktgestaltung in der
Partikeltechnologie hat zum Ziel, durch Änderung derMikrostruktur
eines Eduktes ein neues Eigenschaftsprofil des
Produktesherbeizuführen. Diese Änderung wird durch Prozesse und
Verfahren erzielt, dieentsprechend der vorgegebenen
Edukteigenschaften und der zu erzielendenDispersitätseigenschaften
zu wählen oder ggf. zu entwickeln sind. Dabei gilt es einegeeignete
Übertragungsfunktion, bestehend aus Prozess‐ und Materialfunktion,
zubestimmen. Die Parameter der Materialfunktion sind die
makroskopischenStoffeigenschaftenwieRohdichte,Porosität,ZusammensetzunggeradeauchimHinblickaufStör‐oderSchadstoffewieSulfat(BeeinflussungdesAushärteverhaltensvonBeton),Druck‐
und Granulatfestigkeit, Wasseraufnahmeverhalten wie auch
dieAgglomerationsstruktur sowie die mikroskopische
Stoffeigenschaften der Dispersionwie Partikelgröße und –verteilung,
Morphologie, Gefüge‐ und Kristallstruktur bzw.Oberflächenenergie.
Die Prozessfunktion wird durch den nötigenBeanspruchungszustand,
der durch die Prozessparameter wie Drehzahl,
Temperatur,Füllungsgrade,StrömungsgeschwindigkeitoderVerweilzeitbeeinflusstwird,bestimmt.Die
Beschaffenheit des Mauerwerkbruchs macht ein Pre‐Processing,
bestehend ausBrechen, Sortieren und Klassieren erforderlich. Für
das Ziel Produkte fürHochbauanwendungen mit poröser Struktur, wie
Zuschlagstoffe für Leichtbeton,Materialien zurWärmedämmung oder für
den Schallschutz oder auch Trägermaterialfür Pflanzennährstoffe
herzustellen wurde eine Prozesskette aus
Zerkleinerung,Homogenisierung, Formgebung und Thermischer
Stabilisierung identifiziert. Dazuwurden das Zerkleinerungs‐ und
das Benetzungsverhalten von
Mauerwerksbruch(MWB)untersucht.DesWeiteren ist
imProjektverlaufeineStörstoffproblematik
fürdenSulfatträgerGipsaufgetreten,diesowohl fürdenTiefbaualsauch
fürdenHochbaurelevant ist.FürdieProduktqualifizierung ist in beiden
Fällen die gesicherte Einhaltung vonSulfatgrenzwerten
sicherzustellen. Deshalb ist das Arbeitspaket Zerkleinerung
zurUntersuchung der selektiven Zerkleinerung im Sinne der
Produktqualifizierungerweitertworden.AlsKonsequenzdarausmussderKeramikprojektteilumeinQuartalzurückgestelltwerden.
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Tabelle4‐1:Arbeitsprogramm/Zeitplan.Projektjahr1:Dauer1‐4,Projektjahr2:Dauer5‐8,Projektjahr3:Dauer
9‐12. TH Nürnberg (Blau), Fraunhofer ICT (Grün), Firma Walküre
(gelb). Schraffur‐
bzw.Rasterfüllungen:VerschiebungderAPwegenhinzugekommenemAP1.1
Arbeitsprogramm/ZeitplanProjektdauer/1(1M.) 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12
AP1 Zerkleinerung derBauschuttfraktionen AP1.1
Selektive Zerkleinerung(incl.Sulfatproblematik)
AP2 Charakterisierung derZerkleinerungsfraktionen AP3
Klassierung AP4 GranulatherstellungBaustoffe AP5
Granulatcharakterisierung AP6 Stabilisierung:Thermisch AP7
Stabilisierung:Hydrothermal AP8 Charakterisierung
derKeramikfraktionen AP9 MischungvonKeramikundBauschutt AP10
Schlickerherstellung AP11 Schlickercharakterisierung AP12
Formgebung undTrocknung AP13 Produktherstellung(Brennprozess) AP14
Berichte undPräsentationen AP15 Projektleitung
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5. GesamtprobelmatikUm ein hochwertiges und umfassendes
Recycling von Baustoffen gewährleisten zukönnen, ist neben der
Identifikation und Durchführung des Recyclingprozesses
aucheineUmweltverträglichkeitsprüfungdurchzuführen.FürdenProzesshatsichdabeivorallem
Sulfat als entscheidend herausgestellt. Sowohl der Prozess, als
auch
dieUmweltverträglichkeitsprüfungwerdendeshalbimFolgendengetrennterläutert.
5.1.
UmweltverträglichkeitderRC–BaustoffeUmeinedefinierteAussageüberdieUmweltverträglichkeitvonRC‐BaustoffenunddenBauschuttmachenzukönnen,sindBestimmungderKonzentrationenundInhaltsstoffeder
Eluate notwendig. Hier sind verschiedene Messmethoden und Normen
zuVersuchsdurchführung etc. verfügbar. Die im Rahmen dieses
Projektes verwendetenDIN Normenwerden im Folgenden vorgestellt. Zum
ersten die DIN 38414 „Schlammund Sedimente (Gruppe S) ‐ Bestimmung
der Eluierbarkeit mit Wasser (S4)“: Siebeschreibt dieElutionmit
einemÜberkopfschüttler. Sie zeigtÜbereinstimmungenmitdem Merkblatt
vom Bayrischen Landesamt für Umweltschutz
(Lfu‐Lfw‐Merkblatt:Untersuchung von Bodenproben für die
Wirkungspfade Boden‐Mensch und Boden‐Gewässer). Die
zweiteNormDIN38405‐D5 „Deutsche Einheitsverfahren
zurWasser‐,Abwasser‐ und Schlammuntersuchung Anionen (Gruppe D)
Bestimmung von Sulfat‐Ionen
(D5)“beschreibtdieVorgehensweiseSulfatnachzuweisenund ist auch
indemMerkblattdesBayrischenLandesamtfürUmweltschutzzufinden.DiedritteNormDIN19528„ElutionvonFeststoffen‐PerkolationsverfahrenzurgemeinsamenUntersuchungdes
Elutionsverhaltens von anorganischen und organischen Stoffen“. Hier
wird dieElutiondurchdie sehr
langsameDurchströmungderBaustoffschüttungmitWasser
inGlassäulenerreicht.DieNormenwerdeninKapitel6nähererläutert.
5.2. HerstellungvonZiegelbruch‐Keramik‐AgglomeratenIn
Zusammenarbeitmit dem Projektpartner PorzellanfabrikWalküre
GmbH& Co. KGentstand die Idee einen hybriden Wertstoff durch
Mischen von Ziegel‐ undKeramikbruch zu schaffen. Dieser soll zum
einen im Hochbau, als Zuschlagstoff
fürLeichtbeton,zurWärmedämmung,fürdenSchallschutzoderauchalsTrägermaterialfürPflanzennährstoffe
eingesetzt werden. Weiterhin soll durch Herstellung
einesgießfähigen Schlickers aus den beiden Abfallströmen ein
günstiges und
daherbesonderskonkurrenzfähigesKeramikproduktentstehen.AnderTH‐Nürnbergkonntedabei
die notwendige Prozesskette zur Herstellung eines Keramik‐
oderBaustoffproduktes entwickelt werden. Diese besteht aus
verschiedenenZerkleinerungsschritten des Ausgangsmaterials,
simultaner Partikelcharakterisierungund anschließender Formgebung
durch Agglomerieren der Stoffströme. Die
soentstandenGrüngranulatewurdenbei derPorzellanfabrikWalküre bei
verschiedenenTemperaturen thermisch Stabilisiert. Als Alternative
zum klassischen Brennen derGrünkörperwurde außerdem beim
Projektpartner Fraunhofer ICT das Verfahren der
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hydrothermalen Härtung, welches beispielsweise beim Herstellen
von
KalksandsteinAnwendungfindet,eingesetzt.DiesoerzeugtenGranulatewiesenbeibeidenVerfahrengutemechanischeEigenschaftenauf.ImFolgendenistderGesamtprozessdargestellt:
Abbildung5‐1:ProzesskettezurHerstellungvonHochbau‐undKeramikanwendungenausModellbaustoffenundKeramikbruch.
Zu Beginn des Prozesses müssen die Baustoffe sowie der
Keramikbruch auf einedefinierte Partikelgröße gebracht werden. Als
erster Prozessschritt ist deshalb eineGrobzerkleinerung im
Backenbrecher nötig. Brecher werden typischerweise bei
derAufbereitung mineralischer Rohstoffe und großvolumiger
Abfallstoffe eingesetzt.
ImBackenbrecherwirddasBrechgutpartikeldabeizwischeneinerfestsehendenundeinerhin‐
und herschwingenden Brechbacke gebrochen [17]. Die maximale Größe
desAufgabegutsbetrug imLaborversuch etwa5 cm,weshalb
größereBaustoffewie etwaganzeZiegel
oderPorenbetonplattenvorhermanuell
zerkleinertwerdenmussten.Beieiner großtechnischen Anwendung von
Backenbrechern könnte auf die manuelleVorzerkleinerung jedoch
verzichtet werden, da die zulässige Partikelgröße
desAufgabegutshiereinenMeterodermehrbetragendarf[17].DiemaximalePartikelgrößenachZerkleinerungimBrecheristabhängigvonderSpaltbreiteamAuslassundbetrugim
Versuch etwa 2 cm, die meisten Partikel wiesen jedoch eine deutlich
geringereKorngrößeauf.
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Für die gewünschte Granulat‐Erzeugung aus den Mischfraktionen
Ziegel‐
undKeramikbruch,sowiederSulfatwert‐BestimmungderModell‐BaustoffeimangestrebtenPartikelgrößenbereich
kleiner 1mm ist jedoch eine weitere Zerkleinerung der
Stoffenötig.FürdieuntersuchtenMaterialienerwiessichdabeibesondersdieHammermühlealsgeeignet.DiesebestehtauseinerRotortrommelmithorizontalerAchseundgelenkiggelagertenHämmern.DieAufgabeerfolgtvonoben.DurcheinekombiniertePrall‐undScherbeanspruchungkönnendabeiFeinheitenvonbiszu5µmentstehen[17].Das
Feingut soll sowohl eine geeignete Partikelgröße für die
fraktionierte Sulfatwert‐Bestimmung, als auch für
denAgglomerierprozess aufweisen. Es sollte einemöglichstbreite
Partikelgrößenverteilung erreicht werden, um ausreichend
Probenmaterial inden einzelnen Fraktionen der Siebung mittels
Siebturm anzureichern. Die gewähltenMaschenweiten der verwendeten
Siebe betrugen hierbei: w>0,71mm, w>0,56mm,w>0,224mm und
w<0,224mm. Partikel mit einem Durchmesser >1mm
wurdenabgetrennt, da die Sulfatanreicherung vor allem in den
Feinfraktionen der Baustoffevermutetwurde. Anschließendwurde eine
Sulfatwert‐Bestimmung,wie inKapitel 5.1beschrieben,durchgeführt.Für
die Aufbauagglomeration des Keramik‐ und Ziegelbruch Wertstoffs
imIntensivmischer wurde eine mittlere Partikelgröße von
x90,3<100 µm
angestrebt.BereitsinfrüherenForschungsarbeitenzurAufbereitungvonsekundärenBaurohstoffendurch
Agglomeration konnte gezeigt werden, dass eine mittlere
Partikelgröße
vonx90,3<100µmfürdenProzessbesondersgünstigist[16].Während bei
der Zerkleinerung der ungebrannten Keramik in der
HammermühlebereitsmittlerePartikelgrößenvonx90,3<100µmerzeugtwerdenkonnten,musstederZiegelbruchineinerKugelmühleNachzerkleinertwerden.Zunächst
wurde versucht Granulate aus der Ziegel‐Keramik‐Mischfraktion in
einemGranuliertellerderFirma:
„ErwekaAR400“miteinemDurchmesservon400mmundeiner Randhöhe von 100
mm zu erzeugen. Als Bindemittel kam dabei Wasser zumEinsatz. Dieses
wurde zunächst mittels einer druckluftbetriebenen 2‐Stoffdüse
zudosiert. Hierbei konnten jedoch keine Agglomerate erzeugt werden,
da durch denÜberdruckder 2‐Stoffdüse dasAufgabegut zu stark
verwirbeltwurde.Deshalbwurdedie Düse durch eine feinzerstäubende
1‐Stoff‐Axial‐Hohlkegeldüse getauscht. Die fürden Vorgang
relevanten Parameter,wie etwa Tellerneigung, ‐drehzahl und
ZugabeortdesBindemittelsundFeststoffessowieBindemittelmengewurdeentsprechendvariiertummöglichst
feste und gleichmäßig große Agglomerate zu erzeugen. Jedoch
konntenauch hiermit keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt
werden, weshalb dieGranulate im Folgenden mittels eines
Intensivmischers der Firma MaschinenfabrikGustav Eirich GmbH
hergestellt wurden. Dieser verfügt ein Rührwerk(Wirblerwerkzeug)
welches sich im, wahlweise gegen oder gleichläufig
rotierendem,Mischbehälter befindet. Die Wirblerdrehzahl kann
stufenlos bis 3500min‐1
verstelltwerden.DasFüllvolumendesMischersbeträgt5Liter[9].BeiderAgglomerationvon
reinemKeramikmehlmitWasserkames jedoch,
aufgrunddesscherverdickendenVerhaltensdesSchlickers
untermechanischerBeanspruchungzuBeschädigungenamWirblerwerkzeug.Diesesmusstegetauschtwerden,wodurchderMischer
einige Wochen nicht verwendet werden konnte. Das
BeschädigteWirblerwerkzug ist
imAnhangabgebildet.UmdasFließverhaltender zuerzeugendenSchlicker,
unterschiedlicher Keramik‐ und Ziegelbruch Konzentrationen besser
zu
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verstehenwurdenhierzuRheologischeUntersuchungendurchgeführt.Eskonnten,nachErhalt
eines neuen Wirblerwerkzeugs, jedoch ausreichend feste Agglomerate
imIntensivmischerhergestelltwerden,umdiesethermischzuhärtenundanschließendaufDruckfestigkeitundWärmeleitfähigkeithinzuuntersuchen.
6.
MethodenDieimProjektangewandtenwissenschaftlichenundtechnischenMethodenwerdenimFolgendennähererläutert.
6.1. PartikelcharakterisierungAls Grundlage der
Produktgestaltung mit Recyclingbaustoffen, sowie
derSchadstoffuntersuchungdereinzelnenAusgangsstoffedienteineCharakterisierungder,durch
die einzelnen Zerkleinerungsschritte erzeugten, Partikel. Um einen
definiertenund reproduzierbaren Recyclingprozess zu entwerfen,
müssen Aussagen über diePartikelform und –größe sowie die
Oberflächeneigenschaften und Dichten derhergestellten Haufwerke
getroffen werden. Die hierbei verwendeten
Messmethodenwerdennachfolgendvorgestellt.
6.1.1.
Bildanalysesensor„QICPIC“DasQICPICisteinPräzisionsmessgerätderFirmaSympatecGmbHzurBestimmungderPartikelgrößenverteilung
und Partikelform mittels Bildanalyse. Im Projekt wurde esverwendet
um die Sphärizität der erzeugten Partikel zu bestimmen. Diese
Datenkonnten sowohl alsGrundlageder Laserbeugungsmessungen, als
auch zurBewertungder Agglomerierbarkeit der Keramik‐ und
Ziegelbruch Hybridwertstoffe verwendetwerden. Das Gerät verwendet
zur Messung Licht aus einer Punktlichtquelle, welchesmittels
Strahlenaufweitung zu einemparallelen Lichtstrahl gestreutwird.Die
PartikelwerdendurchdieengeLichtebengeleitet, inder
siemitdemLichtstrahl
interagieren.DiePartikelwerdenvorhermittelsderTrockendispergiereinheit„RODOS/L“vereinzelt.MittelsOptikmodulenwirddasStreulichtdetektiertundvoneinemBildsensorandenPCübertragen.SomitkönnenauchAufnahmenvonEinzelpartikelnzurAnalysegemachtwerden.
Durch die Kombination dreier Linsen zur Strahlaufweitung liegt
derMessbereich bei 1µm bis 30mm. Die technisch maximal mögliche
Partikelgröße lagjedoch bei 2mm. Größere Partikel mussten abgesiebt
werden um ein verstopfen derDispergiereinheitzuvermeiden.[20]
6.1.2. LaserbeugungIm Projekt wurde die Partikelgrößenverteilung
mittels des
Laserbeugungsgeräts„HELOS/R“derFirmaSympatecGmbHbestimmt.DieBeugungdesLaserlichtsresultierthierbei
aus derWechselwirkung des Lichtsmit den Partikeln undwurde im
Versuch
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mathematischaufGrundlagederFraunhofer‐Theorieausgewertet.DieLaserbeugungistdas
führende Messprinzip in der Partikelgrößenanalyse und soll hier
nicht nähererläutert werden. Im Versuch konnte die
Partikelgrößenverteilung gegenüber demBildanalysesensor„QICPIC“
ineinemwesentlichgrößerenMessbereich,von0,1µmbis8,75mm gemessen
werden. Zur Vereinzelung der Partikel wurde
dieNassdispergiereinheit „QUIXEL“desselbenHerstellers
verwendet.DiesehataußerdemgegenüberderTrockendispergierungdenVorteil,dasskeinePartikelabgesiebtwerdenmussten.BedingtdurchdasMessprinzip,
ist jedocheineBestimmungderPartikelformnicht möglich. Aus diesem
Grund wurden beide Verfahren im Projekt
zurPartikelcharakterisierungverwendet.[19]FolgendeAbbildungzeigtdasverwendeteLaserbeugungsspektrometer:
Abbildung 6‐1: Zur Partikelcharakterisierung verwendete
Laserbeugungsspektrometer Helos KR
mitNassdispergiereinheitQUIXEL.
6.1.3. WeitereMesssystemezurPartikelcharakterisierung
Die Dichte der erzeugten Partikel wurde mittels eines
Gaspyknometers der FirmaMicromeritics Instrument Corporation
bestimmt. Die Gaspyknometrie ist einstandardisiertes Verfahren
undwird in DIN 66137‐2: „Bestimmung der Dichte festerStoffe ‐ Teil
2: Gaspyknometrie“ beschrieben. Die garantierte Messgenauigkeit
desverwendetenGeräteslagdabeibei±0,2%desMessbereichsvon0,5bis5g/cm³.[13]Zusätzlich
wurden die Morphologie der erzeugten Partikel mittels Lichtbild‐
undRasterelektronenmikroskopie betrachtet. Dies sollte Rückschlüsse
auf möglicheZerkleinerungseffekte und die Homogenität der Baustoffe
nach dem Zerkleinernermöglichen. Die Untersuchungen fanden an der
Fakultät „Allgemeinwissenschaften“der TH‐Nürnberg statt. Die zu
Untersuchenden Probenwurden auf einem leitfähigenProbenträger
aufgebracht und mit einer selbstklebenden Kupferfolie
fixiert.Anschließend wurden sie mittels „Sputter Coater“ mit Gold
beschichtet. DieseMessungenfandunterHochvakuumstatt.
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DieAgglomeratewurdenmittels dynamischerBildanalysemit dem
„CamsizerP4“derFirmaRetschTechnologyvermessen.HierbeihandeltessichebenfallsumeinoptischesVerfahren,
ähnlich dem Bildanalysesensor „QICOIC“, es können jedoch hiermit
auchAgglomerate mit bis zu 30mm zuverlässig auf Partikelform und
‐größe
analysiertwerden.FolgendeAbbildungzeigtdasBildanalysesystem:
Abbildung 6‐2: Zur Partikelgrößenanalyse verwendetes Messsystem
„Camsizer P4“ der Firma RetschTechnology.
6.2. Granulierteller
Verwendet wurde ein Granulierteller „Erweka AR 400“mit einer
variablen
Drehzahl.DieserhateinenTellerdurchmesservon400mmundeineTellerrandhöhevon100mm.ImVersuchsaufbaufürdenkontinuierlichenBetriebwurdenvordemTellereineAxial‐Hohlkegeldüse
mit einem angegebenen Volumenstrom von 0,021l/min und
eineVibrationsrinne, zur Schüttgutdosierung, mit einem
eingestellten Volumenstrom von4,97*10‐2kg/min aufgebaut. Der
Einstoffdüsewurde kontinuierlichWasser
zugeführt.ZweiSchaberhieltendieOberflächedesGranuliertellers
freivonAblagerungen.Durchdie konstanteDrehungwurdendieGranulate
ausgetragenund von einerMetallschaleaufgefangen. Im
diskontinuierlichen Versuchwurde die gewünschteMenge Pulver
imTellervorgelegtundanschließenddiebenötigteMengeWassermiteinerSprühflaschehinzugegeben,währendsichderTellerdrehte.FolgendeAbbildungzeigtdenAufbau:
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Abbildung6‐3:
ImVersuchverwendeterGranuliertellerzurAufbauagglomerationmitZiegelmaterial.ObenimBildsindzweiSchaber,linksdieWasserdüse,rechtsdieVibrationsrinneunduntenderAuffangbehälterzuerkennen.
6.3. Intensivmischer
Der zur Agglomeration verwendete Intensivmischer „Eirich R01“
hat einGesamtvolumen von 5 L. In diesem konnten die
Ausgangsmaterialien direkt zumhomogenisieren eingefüllt werden. Die
Drehzahl des Mischers ist stufenlos bis3500min‐1 einstellbar und
der Mischbehälter kann im Gleich‐ und Gegenlauf zumRührwerk
gefahren werden. Das Wasser wird hierbei, anders als bei
derkontinuierlichen Tellergranulation, chargenweise durch eine
Öffnung im
Deckelzugegeben.DerIntensivmischeristnachfolgendabgebildet:
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Abbildung6‐4:ImVersuchzurAufbauagglomerationverwendeterEirich‐Intensivmischer.
6.4. ThermischeStabilisierungDie Thermische Stabilisierung der
mittels Intensivmischer erzeugten Agglomerateerfolgte durch
hydrothermale Härtung am Fraunhofer ICT und durch Brennen
imTunnelofenbeiderPorzellanfabrikWalküre.
6.4.1.
HydrothermaleHärtungDiehydrothermaleHärtungwurdeineinem250mlAutoklavineinerTechnikumsanlagebeim
Projektpartner Fraunhofer ICT durchgeführt. Bei der Anlage handelt
es sich umeinen Eigenbau des Instituts. Zur Härtung wurden 7g
demineralisiertes Wasser imAutoklav vorgelegt und die Granulate in
einen Probenbehälter in den Autoklavengegeben. Nach Verschließen
des Autoklavs wurde dieser auf 200°C temperiert undsomit ein Druck
von 12 bar im Behälter erzeugt. Es wurde für jede Probe
zweiHaltezeiten von 90 Minuten und 120 Minuten untersucht und
anschließend derAutoklav bei einer Dauer von 12 Stunden auf
Zimmertemperatur abgekühlt.
DerPrüfberichtderHydrothermalenHärtungistimAnhangenthalten.
6.4.2.
BrennenDieHärtungmittelsBrennofenerfolgtebeiderPorzellanfabrikWalküreGmbHineinemDurchlaufofen.
Hierzu wurden zunächst Vorversuche bei verschiedenen, für
reinesPorzellan typischenTemperaturenvon900°C,1170
°Cund1400°Cdurchgeführt,umfür denHybridwertstoff eine
geeigneteBrenntemperatur zu finden.Hierzuwurde einTeil der Proben
in Porzellanschalen gegeben und während des normalen
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Betriebsablaufsmitgebrannt.AufgrundderErgebnissederVoruntersuchungenkonntediegeeigneteBrenntemperaturauf900°Cbestimmtwerden.DieNachfolgendeHärtungderProbenerfolgtebeidieserTemperatur.
6.5.
DruckfestigkeitDieDruckfestigkeitwurdemitderZug‐undDruck‐Universalprüfmaschine„81801“derFirma
„Karl Frank GmbH“ mit einer Maximalkraft von 10kN durchgeführt. Für
dieMessung wurden Agglomerate mit einem Durchmesser von 4mm
verwendet und jeProbe neun davon vermessen, um einzelne Messfehler
ausschließen zu können. Eswurden je fünf Proben der hydrothermalen
Härtung beider Haltezeiten (90min und120min), fünf Glühbrand‐Proben
mit einer Brenntemperatur von 900°C, sowie fünfungebrannte Proben
mit jeweils dem gleichen Mischungsverhältnis untersucht.Außerdem
konnten von der 90/10 Porzellan/Ziegel‐Mischung
einDruckfestigkeitsvergleich der drei Ofentemperaturen 900°C,
1170°C und 1400°Cdurchgeführt werden. Die Messung der
Druckfestigkeit erfolgte an der Fakultät fürWerkstofftechnik der
TH‐Nürnberg. Als Abbruchkriterium der Messung galt
einKraftabfallvon10N.BeidiesemWert
istdavonauszugehen,dassdasKornbricht.DieUniversalprüfmaschinezeigtAbbildung6‐5:
Abbildung6‐5:FrankUniversalprüfmaschinezurDruckfestigkeitsbestimmungdererzeugtenAggglomerate.
6.6. Wärmeleitung
-
17
Die Messung der Wärmeleitfähigkeit einer Schüttung erfolgte
mittelsWärmeleitfähigkeits‐Messgerät „Taurus‐Instruments TLP 300“
(Abbildung 6‐6). Diezuvor im Trockenschrank über Nacht getrocknete
Schüttung wird in einen 30
mmdickenStyroporrahmengegebenundanschließendvonhandelsüblicherAdhäsionsfolieumschlossen,
damit die Agglomerate nicht herausfallen können. Um
einaussagekräftigesErgebniszuerhaltenwurdejedeProbedreiMalindenRahmengefülltundvermessen.EbensowurdederleereStyroporrahmenmitKunststofffoliegemessen,um
diesen später von den Ergebnissen der Schüttungen abzuziehen und
somit dasErgebnis der reinen Schüttung zu erhalten. Es konnte
aufgrund der Messdauer
einereinzelnenProbe,sowiederzugeringenProbenmengeausderhydrothermalenHärtung,lediglich
zwei Proben aus der
900°CBrenntemperaturMessreiheuntersuchtwerden,die10/90Ma%unddie90/10Ma%Porzellan/Ziegel‐Mischung.DieMessungenfandenanderFakultätfürWerkstoffkundederTH‐Nürnbergstatt.
Abbildung6‐6:TaurusinstrumentsTLP300zurMessungderWärmeleitfähigkeit,StyroporrahmenmitProbeinProbenkammer.
6.7. Thermogravimetrie
Die Messung der Masseänderung in Abhängigkeit der Temperatur
wurde mit
einerThermo‐Mikrowaage„TG209F1Iris“derFirmaNetzschdurchgeführt.Hierzuwurden5Proben
imTemperaturbereich zwischen30 °C und1000 °C bei einerAufheizrate
von5K pro Minute gemessen. Die Untersuchungen fanden an der
Fakultät AngewandteChemiederTH‐Nürnberg
-
18
6.8. SelektiveZerkleinerung
Ziel der selektiven Zerkleinerung ist die reproduzierbare An‐
bzw. Abreicherung vonStörstoffen in bestimmten
Partikelgrößenfraktionen, die anschließend gezieltabgetrennt werden
können. Um die Machbarkeit in Bezug auf Gips und damitSulfathaltige
Bestandteile des Ziegelbruchs zu untersuchen sind die
ModellsystemeMauerziegel,KalksandziegelundPorenbeton
jeweilseinseitig10mmverputztundalsReferenzmaterial Gipsputzkugeln
hergestellt worden (siehe Abbildung 6‐7). Um einewohldefinierte
Beanspruchung sicherzustellen, ist in diesem ersten Schritt
derUntersuchung die Hammermühle ohne Siebeinsatz verwendet und
damit für alle dreiModellsysteme die qualitativ gleiche bimodale
Partikelgrößenverteilung wie
inAbbildung6‐8dargestellterzieltworden.
Abbildung6‐7:ModellsystemeGipsputzkugel,gipsputzverputzterPorenbeton,TonziegelundKalksandstein(vonlinksnachrechts)
-
19
Abbildung6‐8:PartikelgrößenverteilungTonziegel(Raute),Kalksandstein(Dreieck)undPorenbeton(Quadrat)jeweilsverputzt
Dabei konnte mithilfe von IR‐Spektroskopie die Anreicherung des
Gipsputzes in denFeinfraktionen,wie inAbbildung 6‐9 beispielhaft
für dasModellsystemKalksandsteingezeigt, beobachtet werden. Die
Ausprägung der für den Gipsputz charakteristischenReflexe bei 650,
850, 1100, 1600, 3500 cm‐1 wird mit zunehmender Feinheit
derPartikel stärker. Umgekehrt nimmt das Spektrum mit abnehmender
Feinheit immerstärker die Charakteristik des Siliciumdioxides als
ein Hauptbestandteil desKalksandsteinsan.
-
20
Abbildung6‐9:IR‐SpektrumderFeinkornanteiledesModellsystemsKalksandstein
Eine genauere auch quantitative Analyse ist durch die
nachfolgend beschriebeneSulfatmessung entstanden. Diese liefert
auch die Grundlage für eine
sinnvolleAbtrennungderstörstoffenthaltendenFraktionen.
6.9. SchadstoffmessungenIm Folgendenwerden die Normen, auf deren
Basis die Sulfatwerte, der
untersuchtenBaustoffegemessenwurden,nähererläutert.
6.9.1. DIN 38414 (Schlamm und Sedimente (Gruppe S) – Bestimmung
mitWasser(S4))
DieDIN38414beschreibteinVerfahrenzurUntersuchungvonMaterialien,hinsichtlichihrer
Lösung von Stoffen in Wasser. Es wird angewendet um auf
Gefährdungen vonGewässern,durchArtundMengedes sich lösendenStoffes,
zuschließen.Angewendetwirdesauffeste,pastöseundschlammigeMaterialien.[6]Probenvorbereitung:
Es wird dem zu untersuchenden Material eine
repräsentativeTeilprobeentnommen.DasMaterialsollinunverändertemZustanduntersuchtwerden.Erst
wenn seine Partikelgröße größer als 10 mm ist, wird der Anteil über
10
mmzerkleinertundderProbewiederbeigemischt.DieEinwaagederProbezurElutionwirdsobemessen,dassinihr100gTrockenmasseenthaltenist.Versuchsdurchführung:100gderProbewerdenineineWeithalsflasche,Nennvolumen2000ml,eingefülltundmit1000gWasserversetzt(Wasser/Feststoffverhältnis10/1).DieFlaschewirdverschlossenundindenÜberkopfschüttlereingespanntunddannfür24
Stunden bei Raumtemperaturmit 5 bis 10 Umdrehungen proMinute
gedreht um
-
21
Abrieb möglichst zu vermeiden. Nach Ablauf der Elutionsdauer
wird das Eluatdekantiert, Leitfähigkeit und pH‐Wert werden
bestimmt. Bei Bedarf wird
demRückstandinderWeithalsflascheerneut1LiterWasserzugesetztunddieElutionwirdwiederholt.DasenthalteneEluatwirddurcheinenMembranfilter,Porenweite0,45µmfiltriert.
Die Konzentrationen der gelösten Stoffe werden nach den Verfahren
derWasseranalytikbestimmt.Auswertung: Der auf die Originalschüttung
bezogene Massenanteil eines
eluiertenStoffeswESwirdnachGleichung(1)berechnet.
(1)Hierinsind:
wes Massenanteil eines aus der wasserhaltigen Schlammprobe
eluiertenStoffes,inmg/kg
ß MassenkonzentrationdeseluiertenStoffesimEluat,inmg/lVE
VolumendesfiltriertenEluats,inlmS Masse
BeziehtmandenMassenanteil
aufdenTrockenrückstandderProbekommtGleichung(2)zumEinsatz.
(2)Hierinsind:
wET Massenanteil des eluierten Stoffes im getrockneten Rückstand
deruntersuchtenProbe,inmg/kg
wT TrockenrückstandderuntersuchtenProbe,in%f
FaktorzurUmrechnung:f=100%
FürdasVerhältnisvomeluierbarenTeildesStoffeszumGesamtgehaltdiesesStoffesimTrockenrückstandgiltGleichung(3).
(3)Hierinsind:
wR
MassenanteildeseluierbarenStoffes,bezogenaufdessenGesamtanteilimTrockenrückstandderProbe,in%
wGT
GesamtmassenanteildesStoffesimnichteluiertenTrockenrückstandderProbe,inmg/kg;eristdurchgetrennteUntersuchungzubestimmen
-
22
Außerdem ist die Art der Probenvorbehandlung, die Zahl der
Elutionen,Elutionstemperatur,pH‐WertundelektrischeLeitfähigkeitdesEluatszubestimmen.
6.9.2. DIN38405‐D5
(DeutscheEinheitsverfahrenzurWasser‐,Abwasser‐undSchlammuntersuchung
Anionen (Gruppe D) Bestimmung von Sulfat‐Ionen(D5))
DieDIN 38405‐5 beschreibt zwei Verfahren für die Bestimmung von
Sulfat‐Ionen. Imersten Teil werden die Sulfat‐Ionen mittels
komplexometrischer Titration nachKationen‐Austauscher bestimmt, was
bei Konzentrationen von 20 bis 300 mg/langewendetwird. Im
zweitenTeil kommtdie gravimetrischeBestimmung von Sulfat‐Ionen
zumEinsatz,welches fürKonzentrationender Sulfat‐Ionen>100mg/l
geeignetist. ImWeitern wird auf die Gravimetrische Bestimmung
eingegangen, da die
Sulfat‐IonenKonzentrationunsererEluateüber300mg/lliegt.[7]Gravimetrische
Bestimmung von Sulfat‐Ionen DIN 38405‐D5‐2: Das Verfahren
eignetsich
fürWässerundAbwässerdieeineSulfat‐IonenKonzentrationvonüber100mg/laufweisen.DieGrundideedergravimetrischenBestimmungbasiertaufderFällungvonBariumsulfat.DabeiwirdBariumchloridmitSalzsäureangesäuert,indasEluatgegebenund
Sulfat als Bariumsulfat gefällt. Störungen bei der Bestimmung
können
durchKieselsäure>25mg/l,OrganischeStoffeCSB>30mg/lundEisen(III)‐Ionen>10mg/lauftreten.
Verwendet werden Chemikalien mit dem Reinheitsgrade „zu Analyse“
unddestilliertesWasseroderWassermitgleichemReinheitsgrades.Versuchsdurchführung:
Es werden 100 ml des Eluats neutralisiert und mit 1 mLSalzsäure
angesäuert. Anschließend wird die Lösung zum Sieden erhitzt und
unterUmrühren mit 25 mL Bariumchlorid‐Lösung versetzt. Das Eluat
wird einige Minutengekocht und dann 15 Minuten heiß gehalten. Nach
2 Stunden durch einenausgewaschenen Papierfilter abfiltrieren. Den
Filterrückstand solang mit
Wasserwaschen,biskeineChlorid‐IonenimFiltratvorhandensind.AlsletzterSchrittwirdderNiederschlagineinemPlatin‐oderPorzellantiegelbei700°Cgeglüht.Auswertung:DieMasseanSulfat‐IonenimEluatwirdmitderGleichung(4)berechnet.
(4)Hierinsind:
ß MassenkonzentrationderWasserprobeanSulfat‐Ionen,inmg/lm
MasseanBariumsulfat,inmgf Äquivalenzfaktor:/=0,4115Vp
angewandtesVolumenderWasserprobe,inl
-
23
6.9.3. DIN 19528 (Elution von Feststoffen ‐
Perkolationsverfahren
zurgemeinsamenUntersuchungdesElutionsverhaltensvonanorganischenundorganischenStoffen)
DasVerfahrenderPerkolationvonWasser,beschrieben
inderDIN19528,eignetsichfürallewasserdurchlässigenFeststoffeundfürdieBestimmungvonanorganischesowieorganische
Stoffe im Eluat. Dabei wird Wasser im Aufwärtsstrom durch eine
mitFeststoff gefüllte Säule, mit einer bestimmten Kontaktzeit,
geschickt.
DasFreisetzungsverhaltenderorganischenundanorganischenStoffewird
in3Kategorienunterteilt: „Grundlegende Charakterisierung“,
„Verfahren zurÜbereinstimmungsuntersuchung“und
„VerifizierungvorOrt“. InderNormDIN19528wird auf die „Grundlegende
Charakterisierung“, sowie auf das „Verfahren
zurÜbereinstimmungsuntersuchung“eingegangen.[8]Probennahme: Für die
Herstellung einer Probe ist auf die jeweiligen
geeignetenstoffspezifischen Verfahren zurück zu greifen. Die Probe
muss im Originalzustanduntersucht und darf alleine für die
Notwendigkeit bei der
ProbenvorbereitungLuftgetrocknet(<40°C)werden.ZuuntersuchendeFeststoffemitPartikelnx>32mmistdieserAnteilabzutrennenundzuzerkleinern.DaszerkleinerteGutmussfraktioniertund
Partikel mit einer Körnung 16‐32 mm abgetrennt werden. Das
erhaltenePartikelkollektivwirdMengenanteiligdemAusgangsstoffzugeführt.EineTeilmengewirfürdieBestimmungdesWassergehaltesentnommenundbei105°C(±5°C)getrocknet.DerWassergehaltwirdnachGleichung(5)bestimmt.
(5)Hierinsind:w derWassergehalt,dimensionslosMF
dieMassederungetrocknetenProbeinGrammMT
dieTrockenmasseinGrammVersuchsaufbau:1Vorratsgefäß2Eluent3Pumpe(variabeleinstellbar)4Quarzsandbett5SäulemitzuuntersuchendemFeststoff6Säulenverschlusskappe7Leitungen8Entlüftungskanüle9Schraubverschluss10Eluat11Sammelgefäß
Abbildung6‐10:SchematischeDarstellungdesSäulenversuchsausDIN19528
-
24
Versuchsdurchführung: Der Versuch ist in drei Schritte
unterteilt: Packung der Säule,Aufsättigung und Perkolation: Die
Packung der Säule (5) wird gegen die
spätereAnströmrichtungdesEluentenaufgebaut.EswirdempfohlendieGlassäule(5)aneinemStativzumontieren,welchesesermöglichtsieum180°Gradzudrehen.MitmontierterSäulenverschlusskappe
(6)undnachuntenweisendenProbenauslass, ist
zuerstetwasQuarzwolleunddanneine2cmhoheQuarzsandschichteinzufüllen(±0,5cm).DanachfolgtdasLagenweise(jeweils5cmSchichten)einfüllen,
leichteverdichtenundglättendes Feststoffes. Das restliche Volumen
der Säule (5) wird mit Quarzsand
aufgefüllt,leichtverdichtetundgeglättet.Anschließend
istdieSäulezuverschließenum180°zudrehen und Leitungen zu montieren.
Nach der Packung der Säule, beginnt
dieAufsättigungdesFeststoffesmitWasser.DasWasserwirdvonuntennachoben
indieSäule gedrückt. Die Dauer des Sättigungsvorganges beträgt 2
Stunden, woraus
derDurchflussqentsprechendGleichung(6)berechnetwird.
(6)
q derDurchflussinMilliliterjeMinuter
derInnenradiusderSäuleinZentimeterl die Länge des mit dem zu
untersuchenden Feststoff befüllten
SäulenabschnittesinZentimetern derPorenanteil
(bzw.diePorosität)des zuuntersuchendenFeststoffs in
derSäule,dimensionslost dieSättigungsdauer
(2h)bzw.KontaktzeitwährendderElution (5h) in
StundenAls letzter Schritt ist die Perkolation durchzuführen.
Sie beginnt genau nach derAufsättigungundbeträgt5
Stunden.DieAbweichungdesDurchflussesdarfhöchstens10% betragen. Das
Eluat ist zu entnehmen wenn das gewünschte
Wasser/Feststoff(W/F)Verhältniserreichtist.BerechnetwerdenDurchfluss,Wasser/Feststoffverhältnisund
die Kontaktzeit. Die gesamt Eluat‐Menge bis zum W/F‐Verhältnis 2,0
wirdaufgefangenundmitdeneinzelnenFraktionenverglichen.
7. FortschritteDer Ansatz der selektiven Zerkleinerung konnte
auch für das Projekt Recycling vonMetall‐Kunststoffverbunden und
Hybridwerkstoffen genutzt werden. Hier ist in derZusammenarbeit mit
der von Herrn Dr. Schlummer (Fraunhofer IVV)
geleitetenProjektgruppe die Machbarkeit der Anreicherung von
Galvanikschichtmaterial imFeinkorn während der Zerkleinerung von
verchromten ABS Ausschussteilen gezeigtworden. Dieser viel
versprechende Ansatz soll zur Rückgewinnung des ABSMatrixmaterials
und Abtrennung der Galvanikschichtbestandteile weiter
verfolgtwerden. Untersuchungen zum Verhalten des feinzerkleinerten
Bauschutts
inExtraktionslösungenwerdenaktuellmitdemvonHerrnProf.Zollfrank
(TUMünchen)und Herrn Prof. Kunz (Uni Regensburg) geleiteten
Projekts „Neuartige biogene
-
25
Hybridpolymere aus Cellulose und Chitin“ sowie dem von Herrn
Prof. König (UniRegensburg) geleiteten Projekts „Niedrig
schmelzende Zucker‐Harnstoff Gemische
zurExtraktionvonMetallenundanderenWertstoffen“durchgeführt.In einem
Workshop am 16.07.14 in Nürnberg mit Teilnehmern aus dem
VerbandBaustoffrecycling Bayern konnte die Einbeziehung der
Teilnehmer, Die Grünen EngelAufbereitungszentrumNürnberg,
BGGöhlbau, EZF EntsorgungszentrumFranken, FBRFranken Recycling und
Firma Schickert, ins Projekt vereinbart werden.
DieQualitätssicherungderRC‐Baustoffprodukteist
fürdieMarktakzeptanzenormwichtig.Dabei ist
insbesonderedieEinhaltungderZuordnungswertenachLAGAMitteilung20,speziell
für Sulfat sicherzustellen.Demwird imweiterenProjektverlauf
durchAufbauvon Messtechnik nach den Technischen Regeln
(Eluatverfahren) an der TH und derBestimmung von Einflussfaktoren
und Erarbeitung von Lösungsansätzen
Rechnunggetragen.DesWeiterenwurdedasProjektaufdem10thEuropeanCongressofChemicalEngineeringinNizza/FrankreichimSeptmeber2015vorgestellt.
8. ErgebnisseundAnwendbarkeitNachfolgend werden alle im Projekt
erzielten, relevanten Ergebnisse dargestellt
undihrepraktischeAnwendbarkeiterläutert.FernerwirdindiesemZusammenhangaufdieUnternehmenskooperationimProjekteingegangen.
8.1. Schadstoffanalyse–SulfatwerteIn diesem Abschnitt werden
die, auf Grundlage der erläuterten Normen,
ermitteltenSulfatwertederBaustoffe:Kalksandstein,PorenbetonundMauerziegeldargestellt.DieModellbaustoffe
wurden wie beschrieben verputzt und unverputzt durch
selektiveZerkleinerungindieFraktionen:>0,71mm,>0,56mm,>0,224mmund<0,224mmaufgeteilt
und mittels zweier Elutionsverfahren auf ihre Sulfatwerte hin
untersucht.Aufgrund der Vielzahl und der damit verbundenen
zeitlichen Dauer der Messungenwurden zu
jedemMesspunktnurEinzelmessungendurchgeführt.UmbeideVerfahrender
normgerechten Eluaterzeugung vergleichen zu können, wurde
zusätzlich eineElementaranalyse der Baustoffe durchgeführt. Der
Wert des Sulfatgehalts wurde ausdem Schwefelgehalt der Analyse
hochgerechnet. Die Elementaranalyse wurde
vomProjektpartnerFraunhoferICTdurchgeführt.DieErgebnissesindimAnhangenthalten.DieSulfatwertederElementaranalysewurdenmittelsdes,imVersuchgleichbleibendenWasser‐Feststoffverhältnisses
bei der Elution in Masse‐Sulfat pro Volumen Eluatumgerechnet und
sind in den nachfolgenden Abbildungen jeweils als
Grenzwerteenthalten.Die Normenwurden zur besseren Vergleichbarkeit,
sowie aufgrund von
gewonnenenErkenntnissen,welchenocherläutertwerden,indenUntersuchungenleichtmodifiziert.AlleVeränderungengegenüberderNormsindinTabelle8‐1dargestellt:
-
26
Tabelle8‐1:VeränderungeninderderDurchführungderElutionimVersuchgegenüberderVorschriftenderNorm.DarstellungderVeränderungeninderrechtenSpaltegegenüberderNormvorschrifteninderLinken.
DIN38414 Anwendung/Umsetzung
Teilprobe unverändert bis 10
mmKorngröße,zerkleinertbeiüber10mm
Selektive Zerkleinerung desMaterials in5Fraktionen:>1mm,
>0,71mm, >0,56mm,>0,224mm,<0,224mm
Probennahmenach24h Probennahmenach1,5,8,24h.Danachalle 24 h bis
SulfatkonzentrationunterhalbMessgenauigkeit
DIN19528 Anwendung/Umsetzung
Teilprobe unverändert bis 32
mmKorngröße,zerkleinertbeiüber32mm
Selektive Zerkleinerung desMaterials
in5Fraktionen:>1mm,>0,71mm,>0,56mm,>0,224mm,
-
27
Abbildung 8‐1:Darstellung der gemessenen
Sulfationenkonzentration im Eluat bei derUntersuchung vonPorenbeton
mit Putz im Überkopfschüttler über dem benötigten Eluatvolumen zum
Messzeitpunkt.AbbildungdereinzelnenSiebfraktionen(<0,224mm,>0,224mm,>0,56mm,>0,71mm),sowiedermittelsElementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.
Wie in der Abbildung zu erkennen ist, ist in den Fraktionen mit
den größerenPartikeldurchmessern (> 0,71 mm, > 0,56 mm und
> 0,224 mm) jeweils ab einemauswaschenmitetwa8 lEluat
imVersuchnachDIN38414 „Überkopfschüttler“keineÄnderung der
Sulfatkonzentration mehr festzustellen. In der
Feinkornfraktion(<0,224mm) sind hingegen etwa 15 l Eluat zum
auswaschen des Sulfats notwendig.Betrachtet man ferner die beiden,
mittels Elementaranalyse bestimmten Grenzwerte,des in der
Gesamtprobe enthaltenen Sulfats („Grenzwert_Sulfat“) und des
ebenfallsanalysiertenSulfatgehaltsinderkleinstenFraktion(„Grenzwert_Sulfat_Boden“),sofälltauf,dasssichder
fürdiekleinsteFeinkornfraktiongefundeneWertgenaudazwischenbefindet.Diesbedeutet,dass,wievermutet,einedeutlicheAnreicherungdesSulfats
inder Feinkornfraktion stattfindet. Insgesamt konnten im Versuch
20,008 g/l aus derkleinsten Fraktion des Porenbetons mit Putz
herausgelöst werden. Der
mittelsElementaranalyseermittelteSulfatwertfürdieseFraktionliegthingegenbei23,263g/l.Dies
lässtvermuten,dass sichnichtdasGesamte, imBaustoff
gebundeneSulfatdurchAuswaschen in das Eluat überführen lässt und
ein geringer Teil des Schadstoffesunlösbar im Baustoff verbleibt.
Jedoch wurde der Wert des im Gesamten, nichtfraktionierten Baustoff
erhaltenen Sulfats („Grenzwert_Sulfat“) mit 20,008
g/lgegenüber14,162g/ldeutlichüberschritten.BetrachtetmandierestlichenFraktionen,
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Sulfa
t‐Ione
n / g/l
Eluatvolumen / l
0,224
> 0,56
> 0,71
Grenzwert_Sulfat
Grenzwert_Sulfat_Boden
-
28
so stellten sich bei diesen im Versuch durchweg gegenüber dem
Erwartungswert(„Grenzwert_Sulfat“)geringereSulfatwerteein.FürdieFraktion>0,224mmbetrugderEndwertderSulfatkonzentration9,986g/l,für>0,56mm6,664g/lundfürdiegrößteFraktion
mit einer Partikelgröße zwischen 0,71mm und 1mm 4,682 g/l. Dies
zeigtdeutlich, dass eine Anreicherung des Sulfats bei verputztem
Porenbeton über
dieschwindendeKorngrößeindenFraktionenstattfindet.Die so gewonnen
Daten können mit denen aus dem Messverfahren nach DIN
19528„Perkolation“verglichenwerden:
Abbildung 8‐2:Darstellung der gemessenen
Sulfationenkonzentration im Eluat bei derUntersuchung
vonPorenbetonmit Putz in den Perkolationssäulen über dem benötigten
Eluatvolumen
zumMesszeitpunkt.AbbildungdereinzelnenSiebfraktionen(<0,224mm,>0,224mm,>0,56mm,>0,71mm),sowiedermittelsElementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.
VergleichtmanAbbildung8‐1mitAbbildung8‐2fälltauf,dassmittelsderPerkolationähnlich
viel Sulfat aus den Baustoffen gelöst und ins Eluat überführt
werden kann,jedoch hierfür deutlichmehr Eluatvolumen notwendig ist.
Bei den Fraktionen größer0,224 mm Partikeldurchmesser und mehr
unterscheidet sich das notwendigeEluatvolumenmit etwa11l
gegenüber8l imÜberkopfschüttlernurmarginal.
FürdiesulfatreicheFeinfraktion(<0,224mm)istdasnotwendigeEluatvolumenmitetwa61lgegenüber
20l aus dem Versuch Überkopfschüttler um den Faktor 3 erhöht. Dies
istvermutlichdurchdieschlechtereDurchmischunginderstatischenSäulegegenüberdemintensiven
Kontakt der Probemit dem Eluat im Überkopfschüttler bedingt. Sollte
einAuswaschen des Sulfats zur Reduzierung des Sulfatgehalts in
Recyclingbaustoffen
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Sulfa
t‐Ione
n / g/l
Eluatvolumen / l
0,224
> 0,56
> 0,71
Grenzwert_Sulfat
Grenzwert_Sulfat_Boden
-
29
angestrebtwerden, sowäreeineMethodemit
intensivemLösemittelkontakt, imSinnedes geringen
Lösemittelverbrauchs vorzuziehen. Alternativ wäre in solch
einemVerfahren eine Eluatrückführung zur optimalen Nutzung des
Lösemittels denkbar.Aufgrund der unterschiedlichen Intervalle der
Probenahme, welche in Tabelle 8‐1dargestellt sind, ergibt sich
jedoch eine ähnliche Gesamtversuchsdauer für beideVerfahren. Diese
betrug für den Versuch im Überkopfschüttler 288h und
diePerkolation256h.DieDarstellungderbeidenVersucheüberdieVersuchsdauer
ist
imAnhangenthalten.ImFolgendensinddiegemessenenWertefürPorenbetonohnePutzdargestellt.
Abbildung 8‐3:Darstellung der gemessenen
Sulfationenkonzentration im Eluat bei derUntersuchung vonPorenbeton
ohne Putz im Überkopfschüttler über dem benötigten Eluatvolumen zum
Messzeitpunkt.AbbildungdereinzelnenSiebfraktionen(<0,224mm,>0,224mm,>0,56mm,>0,71mm),sowiedermittelsElementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.
WieinobigerDarstellungzuerkennenist,trittbeisortenreinemPorenbeton,ohnedenHauptsulfatträger
Gips ebenfalls eine Anreicherung des Sulfats in
denFeinkornfraktionen auf. Vergleicht man die hier dargestellten
Werten mit denen ausAbbildung 8‐1 (Porenbeton mit Putz im
Überkopfschüttler), so sind dieseerwartungsgemäß aufgrund des
fehlenden Hauptsulfatträgers deutlich geringer.
DerhöchstegemesseneWertbeiPorenbetonmitPutzgegenüberPorenbetonohnePutzistjeweilsinderFeinkornfraktionaufgetretenundbeträgt20,008g/lgegenüber1,282g/l.Der
geringste gemessene Wert analog dazu circa 4,682 g/l gegenüber 1,08
g/l.
EinemöglicheUrsache,fürdieSulfatanreicherunginderFeinkornfraktionbeisortenreinem
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 1 2 3 4 5 6
Sulfa
t‐Ione
n / g/l
Eluatvolumen / l
0,224
> 0,56
> 0,71
Grenzwert_Sulfat
-
30
PorenbetonkönntediehöhereOberflächedesFein‐gegenüberdemGrobkornunddiedamitverbundenebessereBenetzungderProbemitLösemittelsein.BetrachtetmandieDifferenzderSulfationenkonzentrationzwischendenMesspunkten
füralleFraktionenüberdenVersuchhinweg,sofälltauf,dassdieseannäherndkonstantwar.
DafürjedeFraktion jeweils dieselbe Proben‐ und Lösemittelmasse
verwendet wurde, wäre zuerwarten, dass aufgrund der höheren
Kontaktoberfläche der Feinkornfraktion dasenthaltene Sulfat
schneller ausgewaschenwerdenwürde.DieVersuche zeigen jedoch,dass
erst beim fünften Messdurchgang (entspricht 5 l Eluatvolumen) das
gesamtewasserlösliche Sulfat in allen Fraktionen ausgewaschenwurde.
In einem
VorversuchwurdefernereineKalksandsteinprobemehrfachzerkleinertundjeweilsmitderselbenMethodeaufdenSulfatgehaltuntersucht.Hierbei
konnte
festgestelltwerden,dassmitzunehmenderFeinheitdesKornskeineerhöhteSulfatkonzentrationgemessenwerdenkonnte
[1]. Es ist daher anzunehmen, dass auch bei sortenreinem Porenbeton
einegewisse Anreicherung des Sulfats in den Feinkornfraktionen
stattfindet. Dies könntedurch eine Inhomogenität des
untersuchtenMaterials verursachtworden sein. Durchdie
fraktionierteZerkleinerungkönnteeineAufteilungderverschiedenenBestandteiledes
Porenbetons stattgefunden haben. Betrachtet man jedoch den,
mittelsElementaranalyseermitteltenErwartungs‐bzw.GrenzwertdesSulfatsimuntersuchtenPorenbeton,
so ist dieser deutlich höher als der im Eluat gemesseneWert. Dies
lässtdarauf schließen, dass nicht das Gesamte Sulfat im Baustoff
durch Auswaschen mitWasser gelöst werden kann. Folgende Abbildung
zeigt die mittels PerkolationermitteltenSulfatwerte:
-
31
Abbildung 8‐4:Darstellung der gemessenen
Sulfationenkonzentration im Eluat bei derUntersuchung vonPorenbeton
ohnePutz in denPerkolationssäulen über dem benötigten Eluatvolumen
zumMesszeitpunkt.AbbildungdereinzelnenSiebfraktionen(<0,224mm,>0,224mm,>0,56mm,>0,71mm),sowiedermittelsElementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.
VergleichtmandiehiergezeigtenWertemitdenenausAbbildung8‐3fälltauf,dasauchbei
der Perkolation eine Anreicherung des Sulfats in den
Feinfraktionenmessbar ist.Lediglich dieWerte für die Fraktionmit
einer Korngröße >0,71mm sind größer, alserwartet. Bei dieser
Messung war der Pumpendurchlauf durch technische
Problemedeutlichverringert,waseineerhöhteMesszeitunddamiteine
längereKontaktzeitdesLösemittels mit den Porenbeton Proben
bedeutet. Ferner trat, aufgrund vonUndichtigkeiten
inderPerkolationssäule (AufbausieheAbbildung6‐10),währendderMessung
Eluat aus, was einen Probenverlust zur Folge hatte. Dies könnte
eineVerzerrung der Messwerte gegenüber dem tatsächlichen Sulfatwert
in der Fraktionbedeuten.Beim Mauerziegelbruch mit Putz konnte im
Überkopfschüttler erneut eine deutlicheAnreicherung des Sulfats in
der Feinkornfraktion festgestellt werden. So betrug
derSulfatwertinderFeinstfraktion(<0,224mm)zumEndederMessung6,124g/l.DamitliegtdasErgebnissowohlüberdemderElementaranalyse(3,385g/l)alsauchdeutlichüberdemdernächstgrößerenFraktion(>0,224mm)mit3,322g/l.BeiderPerkolationkonnte
der Grenzwert aus der Elementaranalyse nicht erreichtwerden. Es
fand
zwarebenfallseinedeutlicheAnreicherungdesSulfatsmitabnehmenderKorngröße
indenFraktionenstatt,derEndwertderFeinstkornfraktionbetrugjedochnur3,603g/l.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Sulfa
t‐Ione
n / g/l
Eluatvolumen / l
0,224
> 0,56
> 0,71
Grenzwert_Sulfat
-
32
FürMauerziegelbruch ohnePutzkonnte ebenfalls eineAnreicherungdes
Sulfats beimÜberkopfschüttler in der kleinsten Fraktion beobachtet
werden. BeimPerkolationsversuch konnte hingegen keine eindeutige
Verteilung des Sulfats in denFraktionen desMauerziegelbruchs
festgestellt werden. Einemögliche Ursache könntehier die
schlechtere Durchmischung der Probe mit dem Eluent, gegenüber
demSchüttelverfahren sein. Generell enthielten die untersuchten
Ziegelbruchprobendeutlichweniger Sulfat.Dies liegt zumeinendaran,
dass sowohlderMauerziegel
lautdenErgebnissenderElementaranalysewenigerSulfatenthält(Porenbeton19,17mg/ggegenüberZiegelbruchmit6,95mg/g),alsauchanderanteilighöherenPutzschichtaufdenBaustoffen.DiePutzschichthattebeimverputztenPorenbetoneinenMassenanteilvon28,56%,beimZiegelbruchjedochnur7,36%.DiesliegtvorallemandergeringenDichte
des Porenbetons. Kalksandstein enthielt am wenigsten Sulfat im
Baustoff,
mit0,69mg/glautElementaranalyse,alsauchaufgrundseinerhohenDichtedengeringstenPutzanteil
mit 3,27 Ma%. Entsprechend waren auch die mittels Elution
gemessenenWert hier am geringsten. Sowohl im Überkopfschüttler, als
auch in der Perkolationkonnte für Kalksandstein mit Putz eine
Anreicherung des Sulfats in dieFeinkornfraktionen festgestellt
werden. Da jedoch der Sulfatgehalt im Kalksandsteinsehr gering ist,
enthielten alle putzhaltigen Fraktionen mehr Sulfat, als für
dassortenreine Material mittels Elementaranalyse ermittelt wurde.
DieSulfatkonzentrationen beider Verfahren unterschieden sich in den
Fraktionen
jedochnurgeringvoneinander.DieSulfatwert‐BestimmungdesunverputztenMaterialserwiessich
indes aufgrund des geringen Sulfatanteils als schwer. Alle
Messergebnisse
vonKalksandsteinundMauerziegelbruchsindinDiagrammformimAnhangenthalten.Zur
besseren Übersicht sind alle Endwerte der Sulfatmessungen
nachfolgend in derTabelleaufgelistet:
-
33
Tabelle8‐2:ZusammenfassungundVergleichderbestimmtenAnalysewertedesSulfatgehalts
ing/l fürdieBaustoffe Kalksandstein, Ziegelbruch und Porenbeton.
Alle Probenwurden verputzt und unverputzt
imÜberkopfschüttler(SV)undmittelsPerkolation(PK)untersucht.DarstellungderEndwerte
jedesVersuchs,bei dem kein Sulfatmehr aus den Proben gelöstwurde.
Auflistung über alle Korngrößenfraktionen
undVergleichderWertemitdenenausderElementarnalyse.
Vergleicht man die oben dargestellten Werte mit denen, aus der
Mitteilung 20, derLänderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA), welche
in leicht aktualisierter Form inBayern gilt, so sind die Messwerte
meist deutlich über den Grenzwerten. Je
nachZuordnungswertbetragendieseinderMitteilungzwischen50mg/l(Z0)und150mg/l(Z2)bis600mg/l(inAusnahmefälleninZ2).[15]EineÜbersichtüberdieverschiedenenZuordnungswerteliefertfolgendeAbbildung:
Abbildung8‐5:ZusammenhangzwischenZuordnungswertundEinbauklasseinderLAGAM20.[10]
SV PK SV PK SV PK SV PK SV PK SV PK
< 0,224 mm 4,678 4,694 0,048 0,058 6,124 3,603 0,406 0,296
20,008 21,154 1,282 1,438
> 0,224 mm 3,852 3,626 0,056 0,060 3,322 2,224 0,316 0,368
9,986 9,950 1,152 1,342
> 0,56 mm 3,086 2,808 0,068 - 1,692 1,292 0,308 0,308 6,664
5,768 1,136 1,224
> 0,71 mm 2,560 - 0,066 - 1,556 0,944 0,318 0,416 4,628 4,862
1,080 1,452
Elemen-tar-
analyse
Porenbetonmit Putz ohne Putz
Partikel-größen-fraktion
1,472 0,070 14,162 1,9203,849 0,695
Kalksandsteinmit Putz ohne Putz
Ziegelbruchmit Putz ohne Putz
-
34
Betrachtet man nun die Sulfatwerte aus Tabelle 8‐2 wird
ersichtlich, dass
lediglichunverputzterKalksandsteineinemeingeschränktenEinbaunachZ1.2zugeführtwerdendarf.
Hierzu ist jedoch zu erwähnen, dass die Messungen gegenüber dem
genormtenMessverfahren (Tabelle 8‐1) so verändert wurden, dass
möglichst das Gesamte imBaustoff enthaltene Sulfat
gemessenwerdenkann. Ziel derUntersuchungwar es
eineBewertungsgrundlagehinsichtlichderLeistungsfähigkeitderbeidenMessverfahrenundder
Umweltgefährdung beim Recycling von Baustoffen zu schaffen. Die
Ergebnissezeigen, welche der drei typischen Baustoffe im Hochbau
welche Sulfatbelastunginnehalten und wie verlässlich die mittels
Perkolation und Überkopfschüttler,
alstypischePrüfverfahren,gewonnenenDatensind.
8.2. HerstellungvonZiegelbruch‐Keramik‐AgglomeratenBei der
Herstellung der Ziegelbruch‐Keramik‐Agglomerate wurde eine
Partikelgrößevonx90,3<100µmangestrebt.Hierbeikonnten
inVorversuchendiebestenErgebnissederAgglomerationerzieltwerden.FürdieungebrannteKeramikwurdederangestrebtePartikelgrößenbereichbereitsmitderZerkleinerunginderHammermühleerreicht.FürdenZiegelbruchwareineNachzerkleinerunginderBondmühlenotwendig.DiemittelsLaserbeugung
gemessenen Partikelgrößen nach der Zerkleinerung sind im
Anhangdargestellt.Bei derAufbauagglomeration imTeller konntenkeine
gutenResultate erzieltwerden.Für den Einsatz der Granulate im
Hochbau, als Zuschlagstoff für Leichtbeton, zurWärmedämmung, für
den Schallschutz oder auch als Trägermaterial fürPflanzennährstoffe
ist ein Durchmesser von 4 bis 8mm ideal. Bei der
AgglomerationmittelsTellerwurdejedocheinebreiteGrößenverteilungmitAgglomeratenvonbiszu4cm
Größe erreicht. Das Verfahren konnte daher zur
Granulaterzeugungausgeschlossenwerden.Eszeigtesichjedochbereitshier,dassderProzesssehrsensibelauf
das Wasser‐/Feststoff‐Verhältnis reagiert. Mit der bestehenden
Anlage
konntejedochwederderFeststoffMassenstrommittelsVibrationsrinne,nochderWasserstrommittels
Einstoff‐Düse ausreichend genau eingestellt werden um gute
Resultate
zuerzielen.FolgendeAbbildungzeigt,diemittelsAufbauagglomerationimTellererzeugtenAgglomerate:
-
35
Abbildung8‐6:AgglomerateausreinemPorzellanpulver,hergestelltmittelAufbauagglomerationimTeller.
Die Herstellung der Agglomerate erfolgte deshalb im
Eirich‐Intensivmischer. Hierkonnten 10 verschiedene Granulate
verschiedener Keramik‐ZiegelbruchZusammensetzunghergestelltwerden.
FolgendeTabelle gibt
einenÜberblicküberdieHergestelltenAgglomerate:Tabelle8‐3:Übersichtstabelleüberdie
im IntensivmischerhergestelltenAgglomerate
inklusiveermittelterFeuchtigkeitsgehaltenachdemAgglomerierenunddermittelsCamsizergemessenenDurchmesser.
Porzellan/Ziegel‐
Mischung
0/100 10/90 20/80 30/70 40/60 50/50 60/40 70/30 80/20 90/10
MassenanteilWasser/%
19,92 21,16 20,83 21,20 21,15 20,81 19,76 20,38 20,67 21,09
x10,3/mm 3,070 4,815 5,065 4,866 4,070 2,917 2,754 2,833 2,971
2,908
x90,3/mm 6,892 7,508 8,606 8,622 9,862 6,615 7,087 8,198 8,049
8,524
Die Herstellung von Agglomeraten aus reinem Keramikpulver war
nicht möglich.Aufgrund des scherverdickenden Verhaltens der
Keramik‐Wasser‐Mischung(Massenanteil Wasser ähnlich der Agglomerate
in obiger Tabelle) kam es
zuBeschädigungendesRührersimEirich‐Intensivmischer.FernerbliebendieAgglomerateaufgrund
des rheologischen Verhaltens nur unter mechanischer
BeanspruchungFormstabilundzerflossenanschließend.AusdenübrigenKeramik‐Ziegel‐MischungenkonntenAgglomeratehergestelltwerden.FolgendeAbbildungzeigteinigedererzeugtenGranulate:
-
36
Abbildung8‐7:AbbildungeinigermittelsIntensivmischerhergestelltenAgglomerate,nachdemTrocknenbei105°C
im Trockenschrank. Massenanteil Keramik/Ziegelbruch in Prozent von
links nach rechts: 90/10,80/20,70/30,60/40,50/50.
Um Aussagen über den Abrieb der erzeugten Granulate beim
Transport, sowie zuerwartender Beschädigungen durch die thermische
Härtung der Agglomerate
zuerhalten,wurdendiesesowohlvorderLieferungzumProjektpartner
imungehärtetenZustand,alsauchnachderRücklieferungimCamsizeranalysiert.FolgendeTabellezeigtdieErgebnissederMessungderPartikeldurchmesser:Tabelle
8‐4: Vergleich der Partikelgröße der erzeugten Agglomerate vor und
nach dem Transport undBrennenbei900°C.
Porzellan/Ziegel‐
Mischung
20/80
ungebrannt
20/80
gebrannt
40/60
ungebrannt
40/60
gebrannt
20/80
Abweichung/%
40/60
Abweichung/%
x10,3/mm 5,065 4,470 4,070 4,238 13 4
x90,3/mm 8,606 7,868 9,862 9,249 9 7
Wie zu erkennen ist, änderte sich die Partikelgröße der
gehärteten Agglomerategegenüber den Grünkörpern bei den hier
gezeigten Proben kaum. Dies konnte
auchoptischbeiderBegutachtungderProbenbeobachtetwerden.FürdenProzessbedeutetdies,dassdieGrünkörperbereitsnachdemAgglomerierenausreichendfestsind,umineinem
Nachgeschalteten Härtungsvorgang verwendet werden zu können. Mit
einemallzu großen Verlust ist also selbst bei einem örtlich
getrennten Agglomerier‐ undBrennprozess nicht zu rechnen. Die
Beobachtete Änderung der Partikelgröße istgrößtenteils durch
denWasserverlust im Brennprozess bedingt. Bei der Analyse
derrestlichenProbenwarenähnlicheVeränderungenderPartikelgrößezubeobachten.Um
diemechanischen Eigenschaften der erzeugten Agglomerate besser
beurteilen
zukönnen,wurdenweiterhinDruckfestigkeitsmessungendurchgeführt.Gemessenwurdenje
Agglomerate mit einem Partikeldurchmessern von etwa 4mm
unterschiedlicherKeramik‐/Ziegel‐Zusammensetzung, sowohl im
ungebrannten Zustand, nach dem
-
37
Brennenbei900°CimTunnelofenundnachderhydrothermalenHärtung(Haltezeit90und240Minuten).
Abbildung8‐8:DarstellungderDruckfestigkeitüberderdenZiegelmassenanteildererzeugtenAgglomerate.Werte
der ungebrannten Granulate als Dreiecke (Dunkelgrau), der bei 900
°C gebrannten als
Vierecke(Hellgrau),derhydrothermalGehärtetenbei90MinutenHaltezeitalsKreis(Hellbraun)undbei240MinutenHaltezeitalsRaute(Dunkebraun).
Die geringsteDruckfestigkeit konnte bei allen Zusammensetzungen
erwartungsgemäßbei den ungebrannten Agglomeraten beobachtetwerden.
Bei hohen Ziegelanteilen
istdiegewünschte,hoheDruckfestigkeitvorallembeidenProbenausderhydrothermalenHärtung
zu erkennen. Für geringe Ziegelanteile zeigten hingegen die bei 900
°Cgebrannten Granulate die höchste Druckfestigkeit. Ist also ein
hoher Anteil anZiegelbruch fürdenRecyclingprozessvorgesehen, so ist
eineHärtungderGrünkörperfür den späteren Einsatz als Schüttung von
Vorteil. Für Anwendungen mit hohenKeramikanteilen(90Ma%undmehr)ist
jedochein, inderKeramikindustrietypischesVerfahren, wie das Brennen
(hier bei 900°C) für möglichst feste Agglomerate vonVorteil. Ferner
kann beobachtet werden, dass mit höherem Ziegelanteil in
dengehärteten Proben höhere Druckfestigkeiten erreicht werden. Bei
den ungehärtetenProben nimmt die Druckfestigkeit der Agglomerate
jedoch für reinen Ziegelbruchgegenüber demHybridwertstoffmit
90%Massenanteil an Ziegel ab. Generell ist
einhoherZiegelanteilindenAgglomeratenalsovonVorteil.DieAbnahmederFestigkeitbeiungebrannten
Agglomeraten mit reinem Ziegelbruch kann durch die größere
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Druckfestig
keit / Nmm
‐2
wZiegel / %
-
38
PartikelgrößedesZiegelpulvers gegenüberdemKeramikpulverbedingt
sein.Es ist
zuvermuten,dasssichbeiderMischungvonZiegel‐undKeramikpulvereindichteresunddamitfesteresAgglomeratdurchdieunterschiedlichenPartikelgrößenderbeidenStoffeausbildet.Die
erzeugten Agglomerate unterschiedlicher Zusammensetzung wurden in
einemVorversuchbei900°C,1170°Cund1400°Cgebrannt.BeihöherenBrenntemperaturenverflüssigten
sich die Agglomerate jedoch, was vermutlich durch den
enthaltenenZiegelbruch bedingt war. Lediglich bei der Probe mit
einem Keramikanteil von 90%konnten feste Granulate erzeugt werden.
Aus diesem Grund wurde
eineBrenntemperaturvon900°CfürdieVersuchefestgelegt.
Abbildung8‐9:GebrannteAgglomerateausKeramik‐undZiegelbruch.AbbildungderZusammensetzungenmit
von links nach rechts zunehmendem Keramikanteil. Von rechts: 90 %,
80%, 70%, 60%, 50
%MassenanteilKeramikbruch,reinerZiegelbruch.AbnahmederBrenntemperaturvonobennachunten.Vonoben:1400°CimTunnelofen,1170°CimDrehrohrofen,900°CimGlühofen.
Die Druckfestigkeit der 90/10 Porzellan/Ziegel Mischung konnte
dennoch auf dieDruckfestigkeit, in Abhängigkeit von der
Brenntemperatur untersucht werden. DieAgglomerate bei einer
Brenntemperatur von 900°C hatten dabei
eineDruckfestigkeitvon4,08N/mm,bei1170°CeineDruckfestigkeitvon33,79N/mmundbei1400°CeineDruckfestigkeitvon198,91N/mm.VergleichtmandieseWertemitdenenausAbbildung8‐8,fälltauf,dassdieDruckfestigkeitbei1170°Cund1400°CdeutlichüberdenWertenbei900°C
liegt.SollalsoeinAgglomeratmithohemKeramikanteilhergestelltwerden,ist
unbedingt die richtige Brenntemperatur zuwählen. Diese sollte
abhängig von dergewünschten Zusammensetzung gewählt werden. Bei der
untersuchtenZusammensetzungvon90/10MassenanteilKeramik/ZiegelbruchistdemnacheineumetwadenFaktor50größereDruckfestigkeitfeststellbar.Unter
dem REM wurde die Oberfläche der 90/10 Massenanteil
Porzellan/Ziegel‐Mischung nach dem Brennen bei den drei
verschiedenen Temperaturen
(900°C,1170°Cund1400°C)untersucht.Außerdemwurdendieungebranntenundbei105°CgetrocknetenAgglomeratebetrachtet:
-
39
90/10Porzellan/Ziegel‐Mischungungebrannt,200‐fachvergrößert
90/10Porzellan/Ziegel‐Mischung900°C,200‐fachvergrößert
90/10Porzellan/Ziegel‐Mischung1170°C,200‐fachvergrößert
90/10Porzellan/Ziegel‐Mischung1400°C,200‐fachvergrößert
Abbildung 8‐10: Rasterelektronenmikroskop Aufnahmen der
Agglomeratemit 90/10 Porzellan/Ziegel Mischung
beiunterschiedlichenBrenntemperaturen,sowiealsungebrannteGrünkörper
-
40
Hierbei sind keine Unterschiede der Oberfläche zwischen den
ungebrannten und bei900 °C im Glühofen gebrannten Agglomeraten zu
erkennen. Die Oberfläche ist beibeiden Proben nicht glatt und
besteht ausschließlich aus einzelnen
agglomeriertenPartikeln,dahersindteilweiseAufladungenderProbe,alsBildartefaktezubeobachten.Bei
1170°C ist bereits eine Matrix entstanden. Es sind weniger einzelne
Partikel
zuerkennen.Bei1400°CbestehtdasAgglomeratbereitsvollständigauseinerTonMatrix.Auch
einzelne Partikel die noch zu erkennen sind, sind fest in diese
Matrix
gebettet.AußerdemkönnenMullit‐NadelnunterdemREMbeobachtetwerden.Die
Agglomerate unter dem Lichtmikroskop bei 50‐facher Vergrößerung
lassen dieunterschiedlicheZusammensetzungerkennen:
Abbildung8‐11:AufnahmenmitdemLichtmikroskop,links10/90Porzellan/Ziegel‐Mischung900°C50‐fachvergrößert,rechts90/10Porzellan/Ziegel‐Mischung900°C50‐fachvergrößert
DieFarbederAgglomeratemithohemPorzellananteilwirdvorallemdurchdieweißenPulver
Kaolin und Feldspat bestimmt. Die Quarzkristalle sind transparent
undreflektieren daher das Licht im Mikroskop. Die rote Färbung
beziehungsweise
dierostbraunenFleckenentstehendurchdieFe2O3‐haltigenTonmineraledesZiegels.Um
den Massenverlust beim Brennen der Partikel genauer zu untersuchen
wurdenthermogravimetrische Analysen durchgeführt. Diese sind in
Folgender Abbildungdargestellt:
-
41
Abbildung 8‐12: Darstellung des Massenanteils w in Prozent über
die Temperatur bei
derthermogravimetrischenAnalysederungebranntenAgglomerate,
reinerZiegelmischung (hellbraun),
reinerKeramik(Dunkelgrau)undeiner50/50Porzellan/ZiegelMischung.
Für das reine Porzellanpulver wurde ein Massenverlust von 2,6%
und bei reinemZiegelpulver von 8,3% gemessen. Dazwischen liegt der
Masseverlust von 3,9%
der50/50Porzellan/ZiegelMischung.MitzunehmendemZiegelgehaltsteigtsomitauchdieAbnahmederMassebis1000°C.DerMasseverlustvonPorzellanverhältsichsehrlinearund
lässt sich ausschließlich auf geringe Mengen austretendesWasser
zurückführen.Der Masseverlust der Ziegelproben lässt sich im
Anfangsbereich bis etwa 200°C aufentweichendesHüllen‐ und
Porenwasser der Tonminerale zurückführen. Der
größereSprungzwischen600°Cund750°C
lässtsichdurchdasAustretenvonKristallwasserder Tonminerale
begründen. Eine Messung bis 1400 °C war mit dem
verfügbarenMessgerät nicht möglich. Hiermit hätten die Effekte,
welche beim Schmelzen
desStoffgemisches,bzw.desenthaltenenZiegelsauftretenuntersuchtwerdenkönnen.DadieAgglomerateauchalsMaterialienzurWärmedämmungeingesetztwerdensollen,wurde
die Wärmeleitfähigkeit λ einiger Agglomerate bestimmt. Um bestimmen
zukönnen, wie sich ein hoher Keramik‐ oder Ziegelanteil auf
dieWärmedämmeigenschaften der Agglomerate auswirkt, wurden 10/90
und 90/10Porzellan‐/Ziegel‐Massenanteil Agglomerate gemessen,
dasMittel aus dreiMessungengebildet und nach DIN EN 12667 für
diemittlere Prüftemperatur (25°C) angegeben.[14]
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
30 110 190 270 350 430 510 590 670 750 830 910 990
Massena
nteil w
/ %
Temperatur λ / °C
-
42
InTabelle8‐5sinddieWärmeleitfähigkeitendereinzelnenMessungendargestellt.DieentsprechendenMessprotokollesindimAnhangdargestellt.Tabelle
8‐5: Auflistung der gemessenen Wärmeleitfähigkeiten λ der
Agglomerate
unterschiedlicherZusammensetzungbei25°CunddesBlindwertsohneAgglomeratesowiedeserrechnetenMittelwerts.
Probe 10/90Porzellan/Ziegel‐Mischung
90/10Porzellan/Ziegel‐Mischung Blindwert
Messung1λ25/Wm‐1K‐1
0,145 0,126 0,145
Messung2λ25/Wm‐1K‐1
0,147 0,127 0,148Messung3λ25/Wm‐1K‐1
0,147 0,127 0,149Mittelwertλ25/Wm‐1K‐1
0,146 0,127
0,147UmdengenauenWertderWärmeleitfähigkeitzuermitteln,müssendieSchüttungenumdenBlindwertbereinigtwerden.InletzteremsinddieWärmeleitzahlderAdhäsionsfolieund
der Luft imAufbau enthalten.Wie zu erkennen ist,wurde für den
Blindwert einhöhere Wärmeleitzahl, als für die Schüttungen
gemessen. Hierbei ist ein
Messfehleraufgetreten,weshalbdieWertederSchüttungenwiegemessenangegebenwerden.EineWiederholung
der Messung war nicht möglich. Der erwartete Wert des
Blindwertessollte etwas über dem Wärmeleitfähigkeitswert der Luft
liegen, da die dünneAdhäsionsfolie dieWärmeleitfähigkeit nur
geringfügig erhöht.
DieWärmeleitfähigkeitderLuftbei25°Cbeträgt0,026Wm‐1K‐1.[18]DieWärmeleitfähigkeitλ25der10/90Porzellan/Ziegel‐Mischungbeträgt0,146Wm‐1K‐1und
die der 90/10 Mischung 0,127Wm‐1K‐1. Es ist zu erkennen, dass die
Probe mithöherem Ziegelanteil einen um 0,019 Wm‐1K‐1 höheren
Wärmeleitfähigkeitswertbesitzt.Diesbedeutet,dassdurchdenEinsatzvonKeramikinAgglomerat‐SchüttungeneinebessereWärmedämmungerreichtwerdenkann.InderLiteraturwirdeintypischerHochloch‐ZiegelmiteinemWärmeleitfähigkeitswertvon
etwa 0,5Wm‐1K‐1 angegeben [18]. Die Schüttung erreicht hierbeimit
0,146,
bzw.0,127Wm‐1K‐1einewesentlichgeringereWärmeleitzahl.Dieszeigt,dassdieerzeugtenAgglomerate
als Schüttung im Hochbau aufgrund ihrer guten
WärmedämmendenEigenschaftenverwendetwerdenkönnen.
-
43
9. ZusammenfassungIm Projekt: „Produktgestaltung mit
Sekundärrohstoffen in der Baustoff‐
undKeramikindustrie“konntenerfolgreichneueRecyclingmöglichkeitenfürAbfälleausderKeramik‐undBaustoffindustriegefundenwerden.DieswurdedurchdasHerstellenvonAgglomeraten
fürHochbauanwendungenmitporöserStruktur,wieZuschlagstoffe
fürLeichtbeton, Materialien zur Wärmedämmung, für den Schallschutz
oder auchTrägermaterialfürPflanzennährstoffegeschafft.Die erzeugten
Granulatewiesen gute thermische undmechanische Eigenschaften
auf.Durch Untersuchungen von Agglomeraten unterschiedlicher
Zusammensetzung anKeramik und Ziegelmaterial konnte eine breite
Bewertungsgrundlage für den
Einsatz,bzw.dasRecyclingderStoffegefundenwerden.DerhierfürnotwendigeGesamtprozess,bestehend
aus verschiedenen Zerkleinerungsprozessen, der Agglomeration
imIntensivmischer sowieder thermischenStabilisierung,konnte
identifiziertundmittelsPartikelcharakterisierungoptimiertwerden.DurchdenVergleicheineskonventionellenBrennverfahrensfürKeramikmitder,inderHerstellung
von Kalksandstein üblichen, hydrothermalen Härtung wurden
zweigeeigneteVerfahrenzurHärtungderAgglomerategefunden,welche,wiegezeigtwerdenkonnte,
abhängig von der Zusammensetzung der Agglomerate spezifische Vor‐,
bzw.Nachteile bieten. Auf dieser Grundlage kann abhängig von der
Zusammensetzung desAbfallstroms das geeignete Verfahren ausgewählt
und aufbauend auf den im
ProjektvorgestelltenErgebnissendurchgeführtwerden.Zusammen mit dem
Projektpartner Porzellanfabrik Walküre konnte der Einsatz
vonZiegelbruch in der Keramikindustrie erprobt und als
vielversprechend
herausgestelltwerden.DurchdieselektiveZerkleinerungwurdeaußerdemeineMöglichkeitgeschaffen,dasinden
typischen Baustoffen Hochlochziegel, Porenbeton und Kalksandstein
enthaltene,schädlicheSulfatauszuwaschenoderausdemProzessauszuschleusen.DievorgestelltenSulfatwerte
der Baustoffe können Recyclingfirmen eine Auskunft über den
zuerwartenden Sulfatgehalt geben. Durch eine Zerkleinerung der
Baustoffe, bzw. demEntfernen der enthaltenen Feinfraktionen im
Bauschutt kann somit eine
deutlicheReduzierungdesSulfatgehaltserreichtwerden.
-
44
10. AusblickDas vorliegende Projekt und die Diskussion haben
gezeigt, dass mit
Recyclingfirmennochweitere,imRecyclingrelevanteSchadstoffediskutiertundintypischenBaustoffenoder
mineralischen Bauschutt mit den, an der TH‐Nürnberg bestehenden
Anlagengemessenwerdensollten.IndenZuordnungswertenderLAGAMitteilung20,welcheinBayern
in leicht abgeändert Form Anwendung findet, sind noch weitere
Schadstoffeenthalten,diefüreineSchadstoffanalaysederBaustoffebedeutsamsind.HierwäredasMessenvonbeispielsweisePolycyclischenaromatischenKohlenwasserstoffe(PAK)oderChlorid
sinnvoll um für die Schadstoffproblematik im Recycling noch ein
weiterespositivesFundamentzuschaffen.Im Bereich des Produktdesigns,
als wichtiges Element des Recyclings wären weitereEinsatzzwecke für
Recyclingmaterial aus Produktionsausschuss im Baustoffgewerbeoder
von Bauabfällen zu eruieren. Denkbar wäre hier neben dem Herstellen
vonGranulaten aus Ziegel‐ und Keramikbruch als Zuschlagstoff für
Leichtbeton, zurWärmedämmung, für den Schallschutz oder als
Trägermaterial für Pflanzennährstoffeauch das Fertigen von
Recyclingprodukten für andere Bereiche mit Bedarf anmineralischen
oder keramischen Materialien, wie der Fliesenherstellung oder
derFertigung von Sanitärkeramik denkbar. Sinnvoll wäre es, einen
vorsortierenBaustellenabfall,welcherhauptsächlichausmineralischenBestandteilenbestehtfürdieHerstellungeinesProduktesimBaubereich,wiederZiegelherstellungzuverwenden.Für
denEinsatz alsWärmedämmmaterial sindAgglomeratemit poröser Struktur
vonVorteil. Hierzu könnte ein Porosiermittel,wie Aluminiumpaste bei
der Agglomerationzugegeben werden, welches beim Brennen der
Grünkörper Poren in den Granulatenentstehen lässt. Die so
entstandenen Hohlräume könnten
dieWärmedämmeigenschaftenderAgglomeratenochmalsdeutlichverbessern.Im
Projekt konnte ein gießfähiger Schlicker aus dem Hybridwertstoff
Keramik‐ undZiegelbruch hergestellt werden. Bei der anschließenden
Formgebung und dem damitverbundenen Trocknen kam es jedoch aufgrund
des enthaltenen Ziegelbruchs immerwieder zu Problemen, sodass kein
stabiles Keramikprodukt entstehen konnte. DieserSchritt ist jedoch
essentiell bei der Herstellung von Recyclingkeramik. Hier
bestehtdringendweiterer Forschungs‐ und Entwicklungsbedarf. Es
könnte beispielsweise
einZiegelherstellerindasVorhabenmiteinbezogenwerden,sodassgemeinsammitdiesemeineMöglichkeitzumTrocknenundggf.HärtenderFormteilegefundenwerdenkann.
-
45
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mineralischen Sekundärrohstoffen
durch Zerkleinerung. Abschlussarbeit zur Erlangung des
akademischen GradesBachelorof Science (B.Sc.).
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[2] Bauabfälle.
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mineralischerBauabfälleimJahr2008.
[5] Bundesverband Baustoffe – Steine und Erden e.V. Mineralische
BauabfälleMonitoring 2012. Bericht zum Aufkommen und zum Verbleib
mineralischerBauabfälleimJahr2012,Berlin.
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-
47
AbbildungenAbbildung2‐1:BauabfälleinBayern2012(gesamt45.579.000t)[3].......................................5Abbildung5‐1:ProzesskettezurHerstellungvonHochbau‐undKeramikanwendungenausModellbaustoffenundKeramikbruch................................................................................................9Abbildung6‐1:ZurPartikelcharakterisierungverwendeteLaserbeugungsspektrometerHelosKRmitNassdispergiereinheitQUIXEL......................................................................................12Abbildung6‐2:ZurPartikelgrößenanalyseverwendetesMesssystem„CamsizerP4“derFirmaRetschTechnology.............................................................................................................................13Abbildung
6‐3: Im Versuch verwendeter Granulierteller zur
AufbauagglomerationmitZiegelmaterial. Oben im Bild sind zwei
Schaber, links die Wasserdüse, rechts
dieVibrationsrinneunduntenderAuffangbehälterzuerkennen....................................................14Abbildung
6‐4: Im Versuch zur Aufbauagglomeration verwendeter
Eirich‐Intensivmischer................................................................................................................................................15Abbildung
6‐5: Frank Universalprüfmaschine zur Druckfestigkeitsbestimmung
dererzeugtenAggglomerate...............................................................................................................................16Abbildung
6‐6: Taurus instruments TLP 300 zur Messung der
Wärmeleitfähigkeit,StyroporrahmenmitProbeinProbenkammer...................................................................................17Abbildung
6‐7: Modellsysteme Gipsputzkugel, gipsputzverputzter
Porenbeton,TonziegelundKalksandstein(vonlinksnachrechts).....................................................................18Abbildung
6‐8: Partikelgrößenverteilung Tonziegel (Raute), Kalksandstein
(Dreieck)undPorenbeton(Quadrat)jeweilsverputzt........................................................................................19Abbildung6‐9:IR‐SpektrumderFeinkornanteiledesModellsystemsKalksandstein......20Abbildung6‐10:SchematischeDarstellungdesSäulenversuchsausDIN19528...............23Abbildung8‐1:DarstellungdergemessenenSulfationenkonzentration
imEluatbeiderUntersuchung von Porenbeton mit Putz im
Überkopfschüttler über dem benötigtenEluatvolumen zum
Messzeitpunkt. Abbildung der einzelnen Siebfraktionen (<
0,224mm, > 0,224 mm, > 0,56 mm, > 0,71 mm), sowie der
mittels
Elementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.......................................................................................27Abbildung8‐2:DarstellungdergemessenenSulfationenkonzentration
imEluatbeiderUntersuchungvonPorenbetonmitPutzindenPerkolationssäulenüberdembenötigtenEluatvolumen
zum Messzeitpunkt. Abbildung der einzelnen Siebfraktionen (<
0,224mm, > 0,224 mm, > 0,56 mm, > 0,71 mm), sowie der
mittels
Elementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.......................................................................................28Abbildung8‐3:DarstellungdergemessenenSulfationenkonzentration
imEluatbeiderUntersuchung von Porenbeton ohne Putz im
Überkopfschüttler über dem benötigtenEluatvolumen zum
Messzeitpunkt. Abbildung der einzelnen Siebfraktionen (<
0,224mm, > 0,224 mm, > 0,56 mm, > 0,71 mm), sowie der
mittels
Elementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.......................................................................................29Abbildung8‐4:DarstellungdergemessenenSulfationenkonzentration
imEluatbeiderUntersuchung von Porenbeton ohne Putz in den
Perkolationssäulen über dembenötigten Eluatvolumen
zumMesszeitpunkt. Abbildung der einzelnen
Siebfraktionen(<0,224mm,>0,224mm,>0,56mm,>0,71mm),sowiedermittelsElementaranalysebestimmten„Grenzwerte“desSulfatgehalts.......................................................................................31Abbildung
8‐5: Zusammenhang zwischen Zuordnungswert und Einbauklasse in
derL