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Schallimpulszerkleinerung - ein Verfahren zur selektiven Zerkleinerung von Beton

Linß, E. / Scheibe, H.P. / Müller, A. / Wollenberg, G.

Beton ist ein Kompositwerkstoff mit näherungsweise isotropem Gefüge. Er besteht aus dem in der Korngröße abgestuftem Zuschlag (ca. 80 Masse-%) und dem Zementstein (ca. 20 Masse-%), der die Verbindung zwischen den Zuschlägen herstellt. Die Selektion der einzelnen Betonbestandteile kann aus zwei Aspekten von Bedeutung sein. Einerseits besteht in der Betonanalytik häufig die Notwendigkeit, die Eigenschaften der einzelnen Bestandteile von erhärtetem Beton nachträglich zu ermitteln, um Ursachen von Betonschädigungen feststellen zu können. Zum anderen ist es notwendig, effektive und gleichzeitig schonende Aufbereitungstechniken zu entwickeln, mit denen der Werkstoff Beton aufgeschlossen werden kann. Die konventionellen Zerkleinerungstechniken, beruhend auf punktueller mechanischer Beanspruchung sind hinsichtlich des erreichbaren Aufschlussgrades begrenzt. Durch die vorliegenden extremen Beanspruchungen wird außerdem eine starke Zerkleinerung und Schädigung der Zuschlagpartikel hervorgerufen. Sowohl Aufbereitungstechnik als auch Betonanalytik setzen aber eine schonende und effektive Trennung von Bindemittel und Zuschlag voraus. Bei der Zerkleinerung mittels Schallimpulsfolgen wird die Energie flächenhaft eingetragen und kann durch die Stellung der elektrischen Entladungsparameter so dimensioniert werden, dass der Zementstein ohne Zuschlagbeschädigung abgetrennt wird. Die Vorteile des Schallimpulsverfahrens gegenüber den herkömmlich angewendeten Zerkleinerungsverfahren wurden für unterschiedliche Betone nachgewiesen. Die hohe Qualität der Zerkleinerungsprodukte ist einerseits erkennbar an dem bis zu viermal höheren Zementstein-Anreicherungseffekt in der Sandfraktion und einer sehr guten Separation der Betonbestandteile. Andererseits bleiben die Zuschläge nahezu unbeschädigt. Der Anreicherungseffekt des Zementsteins kann für die Probenpräparation genutzt werden, um Zementart und -gehalt im Gegensatz zu den gängigen Betonanalyseverfahren (Lösungsverfahren) unabhängig von der mineralischen Zusammensetzung der Zuschläge zu bestimmen. Es sind mindestens 50 - 75 % zementsteinfreie Zuschläge > 4 mm herstellbar, was bedeutet, dass die Zuschläge in ihrer ursprünglichen Qualität wiedergewonnen und für die Betonherstellung eingesetzt werden können.