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Untersuchungen zur Nassaufbereitung von Betonbrechsand unter Verwendung der Setzmaschinentechnik
Gegenwärtig wird Altbeton hauptsächlich durch Zerkleinerung und Klassierung zu rezyklierten Gesteinskörnungen verarbeitet. Dabei fällt bis zu 50 % des Ausgangsmaterials als Betonbrechsand an. Während gröbere Körnungen wieder in der Betonproduktion eingesetzt werden können, ist dieser Verwertungsweg für Betonbrechsande aufgrund ihrer vergleichsweise ungünstigeren Materialeigenschaften nicht möglich. Die schlechtere Baustoffqualität der feinen Körnungen beruht dabei maßgeblich auf ihrem höheren Altzementsteingehalt. In dieser Arbeit wurde die Verbesserung der Materialeigenschaften von Betonbrechsanden durch ein Nassaufbereitungsverfahren in Hinblick auf eine Wiederverwertung als Gesteinskörnung in der Betonproduktion untersucht. Das Verfahren beinhaltete eine Abrasionsbehandlung zur Abtrennung der Zementsteinmatrix vom Natursteinkorn, einen Klassierungsschritt zur Entfernung der Fraktion < 100 micro meter und als Hauptverfahrensstufe eine Dichtesortierung mittels Setzmaschinentechnik. Die Evaluierung der Baustoffeigenschaften von Ausgangsmaterial und aufbereiteten Körnungen erfolgte sowohl an den Gesteinskörnungen als auch an den daraus hergestellten Mörteln und Betonen. Dazu wurden verschiedene chemisch-physikalische und mikroskopische Untersuchungsmethoden eingesetzt. Die Analysenergebnisse zeigten, dass es möglich ist, maßgebliche Baustoffeigenschaften wie Porosität, Wasseraufnahme und Zementsteingehalt mit dem untersuchten Aufbereitungsverfahren deutlich zu verbessern. Die Untersuchungen der RC-Betone mit einem Anteil von bis zu 50 % Betonbrechsand an der gesamten Gesteinskörnung wiesen die positiven Auswirkungen der Nassaufbereitung eindeutig nach. Dies wurde besonders an den Messungen des dynamischen Elastizitätsmoduls und an den Schwindmessungen deutlich. Die Qualität von Natursanden konnte jedoch nicht erreicht werden. Für sämtliche durchgeführten Betonuntersuchungen konnten signifikante Korrelationen zum Altzementsteingehalt nachgewiesen werden. Dieser konnte als eindeutiger und die tatsächlichen Wirkmechanismen berücksichtigender Güteparameter für rezyklierte Gesteinskörnungen identifiziert werden. Auf dieser Basis wurde ein neuer Bemessungsansatz für Recyclingbeton unter Einbeziehung des Altzementsteingehaltes formuliert. Anhand einer Modellanlage im industriellen Maßstab wurden ergänzend eine ökobilanzielle Bewertung des Verfahrens und eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Die Bewertungen ergaben, dass das untersuchte Verfahren, in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen, sowohl ökologisch vorteilhaft als auch wirtschaftlich sinnvoll durchgeführt werden kann.
Currently, concrete rubble is mainly recycled by crushing and classification. During this treatment up to 50 % of the recycled concrete rubble becomes crushed fines. While the coarse recycled concrete aggregates can be used in concrete production, the crushed concrete fines cannot be recycled in this manner because of their inferior material properties. This is primarily due to the remaining old cement paste. In this dissertation a wet treatment to improve the material properties of crushed concrete fines was investigated. The process included the abrasion of the binder matrix in a stirring unit, a classifying step to remove abraded cement particles < 100 micro meter and a density separation in a jig. The building material properties of the input material and of the wet treated crushed concrete fines were tested on aggregates and on mortar and concrete specimen. Different physical and chemical analyses as well as microscopical investigations were used. The test results showed that the material qualities of the crushed concrete fines were improved by the wet treatment. The relevant building material properties, e. g. content of binder matrix, porosity and water absorption, changed significantly for the better. Concrete containing crushed concrete fines in a proportion of up to 50 % of the total amount of aggregates was tested. The tests, particularly the measurements of the modulus of elasticity and the shrinkage, clearly showed the positive impact of the wet treatment. The quality of natural sands, however, could not be reached. The results of all the investigations of the concrete showed significant correlations to the content of old cement paste. It is a clear and relevant quality parameter for recycled concrete aggregates. On the basis of the content of old cement paste an approach for the assessment of concrete with recycled concrete aggregates was developed. In addition, a life cycle analysis and an economic evaluation confirmed depending on the general paramaters the environmental compatibility and the commercial feasibility of the wet processing.
Untersuchungen zur Nassaufbereitung von Betonbrechsand unter Verwendung der Setzmaschinentechnik
Gegenwärtig wird Altbeton hauptsächlich durch Zerkleinerung und Klassierung zu rezyklierten Gesteinskörnungen verarbeitet. Dabei fällt bis zu 50 % des Ausgangsmaterials als Betonbrechsand an. Während gröbere Körnungen wieder in der Betonproduktion eingesetzt werden können, ist dieser Verwertungsweg für Betonbrechsande aufgrund ihrer vergleichsweise ungünstigeren Materialeigenschaften nicht möglich. Die schlechtere Baustoffqualität der feinen Körnungen beruht dabei maßgeblich auf ihrem höheren Altzementsteingehalt. In dieser Arbeit wurde die Verbesserung der Materialeigenschaften von Betonbrechsanden durch ein Nassaufbereitungsverfahren in Hinblick auf eine Wiederverwertung als Gesteinskörnung in der Betonproduktion untersucht. Das Verfahren beinhaltete eine Abrasionsbehandlung zur Abtrennung der Zementsteinmatrix vom Natursteinkorn, einen Klassierungsschritt zur Entfernung der Fraktion < 100 micro meter und als Hauptverfahrensstufe eine Dichtesortierung mittels Setzmaschinentechnik. Die Evaluierung der Baustoffeigenschaften von Ausgangsmaterial und aufbereiteten Körnungen erfolgte sowohl an den Gesteinskörnungen als auch an den daraus hergestellten Mörteln und Betonen. Dazu wurden verschiedene chemisch-physikalische und mikroskopische Untersuchungsmethoden eingesetzt. Die Analysenergebnisse zeigten, dass es möglich ist, maßgebliche Baustoffeigenschaften wie Porosität, Wasseraufnahme und Zementsteingehalt mit dem untersuchten Aufbereitungsverfahren deutlich zu verbessern. Die Untersuchungen der RC-Betone mit einem Anteil von bis zu 50 % Betonbrechsand an der gesamten Gesteinskörnung wiesen die positiven Auswirkungen der Nassaufbereitung eindeutig nach. Dies wurde besonders an den Messungen des dynamischen Elastizitätsmoduls und an den Schwindmessungen deutlich. Die Qualität von Natursanden konnte jedoch nicht erreicht werden. Für sämtliche durchgeführten Betonuntersuchungen konnten signifikante Korrelationen zum Altzementsteingehalt nachgewiesen werden. Dieser konnte als eindeutiger und die tatsächlichen Wirkmechanismen berücksichtigender Güteparameter für rezyklierte Gesteinskörnungen identifiziert werden. Auf dieser Basis wurde ein neuer Bemessungsansatz für Recyclingbeton unter Einbeziehung des Altzementsteingehaltes formuliert. Anhand einer Modellanlage im industriellen Maßstab wurden ergänzend eine ökobilanzielle Bewertung des Verfahrens und eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Die Bewertungen ergaben, dass das untersuchte Verfahren, in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen, sowohl ökologisch vorteilhaft als auch wirtschaftlich sinnvoll durchgeführt werden kann.
Currently, concrete rubble is mainly recycled by crushing and classification. During this treatment up to 50 % of the recycled concrete rubble becomes crushed fines. While the coarse recycled concrete aggregates can be used in concrete production, the crushed concrete fines cannot be recycled in this manner because of their inferior material properties. This is primarily due to the remaining old cement paste. In this dissertation a wet treatment to improve the material properties of crushed concrete fines was investigated. The process included the abrasion of the binder matrix in a stirring unit, a classifying step to remove abraded cement particles < 100 micro meter and a density separation in a jig. The building material properties of the input material and of the wet treated crushed concrete fines were tested on aggregates and on mortar and concrete specimen. Different physical and chemical analyses as well as microscopical investigations were used. The test results showed that the material qualities of the crushed concrete fines were improved by the wet treatment. The relevant building material properties, e. g. content of binder matrix, porosity and water absorption, changed significantly for the better. Concrete containing crushed concrete fines in a proportion of up to 50 % of the total amount of aggregates was tested. The tests, particularly the measurements of the modulus of elasticity and the shrinkage, clearly showed the positive impact of the wet treatment. The quality of natural sands, however, could not be reached. The results of all the investigations of the concrete showed significant correlations to the content of old cement paste. It is a clear and relevant quality parameter for recycled concrete aggregates. On the basis of the content of old cement paste an approach for the assessment of concrete with recycled concrete aggregates was developed. In addition, a life cycle analysis and an economic evaluation confirmed depending on the general paramaters the environmental compatibility and the commercial feasibility of the wet processing.
Untersuchungen zur Nassaufbereitung von Betonbrechsand unter Verwendung der Setzmaschinentechnik
Weimann, Karin (author)
BAM-Dissertationsreihe ; 51 ; 1-249
2009
249 Seiten, Bilder, Tabellen, 232 Quellen
Theses
German
Beton , Nassaufbereiten , Setzmaschine (Setztechnik) , Setztechnik , Gestein , Körnung , Zement , Naturstein , Abrasion , Porosität , Wasseraufnahme
Untersuchungen zur Nassaufbereitung von Betonbrechsand unter Verwendung der Setzmaschinentechnik
UB Braunschweig | 2009
|Untersuchungen zur Nassaufbereitung von Betonbrechsand unter Verwendung der Setzmaschinentechnik
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TIBKAT | 2009
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