Crushed sand as a main cement constituent - guidelines for future use in cement and concrete

摘要

The use of recycled crushed sands contributes to closing the material cycles in the building materials industries that process non-metallic minerals. The potential that arises from the processing of mineral demolition waste for the production of resource-conserving concretes was investigated in the "R-Beton" joint research project. Investigations by VDZ gGmbH showed that the production and use of clinker-efficient cements that contain finely ground crushed sand as a main cement constituent can represent an alternative recycling route. Crushed sand from railway sleepers, railway ballast, crushed concrete, bricks, tiles and masonry was used in the project. In Germany, the recycling of crushed sand in this way involves proof of usability in accordance with building regulations law. In addition to the environmental compatibility of the crushed sands and the technical performance of the cements containing crushed sand as specified in DIN EN 197-1 it is also necessary to comply with the approval-relevant durability for the concretes to be produced with these cements (so-called R-cements) and fulfil building inspectorate requirements. The investigations in the project have shown, for example, that concretes made with R-cements containing 10 or 30 mass % crushed masonry with a high clay brick content can pass all the durability tests safely, in contrast to cements made with crushed sand of different origin. When the results obtained in the project are considered as a whole it can be stated that R-cements made with up to 30 mass % crushed sand could, at least, be used for internal component concretes but external components in building construction also appear to be possible. The investigations carried out on crushed sands with respect to their effects on soil and water have shown that the environmental analysis requirements for solids and eluates as specified in DIN 4226-101 can be fulfilled. Brechsand als Zementhauptbestandteil - Leitlinien künftiger Anwendung im Zement und Beton Der Einsatz von Recyclingbrechsanden trägt dazu bei, Stoffkreisläufe der Steine und Erden verarbeitenden Baustoffindustrie weiter zu schließen. Die Potenziale, die sich aus der Aufbereitung mineralischer Bauabfälle bis hin zur Herstellung ressourcenschonender Betone ergeben, wurden im Verbundforschungsvorhaben „R-Beton" ausgelotet. Mit Untersuchungen der VDZ gGmbH wurde gezeigt, dass die Herstellung und die Anwendung klinkereffizienter Zemente, die fein gemahlenen Brechsand als Zementhauptbestandteil enthalten, einen alternativen Verwertungsweg darstellen können. Im Projekt kamen Brechsande aus Bahnschwellen, Gleisschotter, Beton-, Ziegel- und Mauerwerksbruch zur Anwendung. In Deutschland ist eine derartige Verwertung von Brechsanden an bauordnungsrechtliche Verwendbarkeitsnachweise geknüpft. Neben der Umweltverträglichkeit der Brechsande und der technischen Leistungsfähigkeit der brechsandhaltigen Zemente gemäß DIN EN 197-1 müssen insbesondere die mit diesen Zementen (so genannte R-Zemente) herzustellenden Betone zulassungsrelevante Dauerhaftigkeitskriterien einhalten und bauaufsichtliche Anforderungen erfüllen. Die Untersuchungen im Projekt haben gezeigt, dass beispielsweise Betone mit R-Zementen mit 10 bzw. 30 M.-% ziegelreichem Mauerwerksbruch im Vergleich zu Zementen mit Brechsanden anderer Herkunft alle Dauerhaftigkeitsprüfungen sicher bestehen können. Betrachtet man die im Projekt erzielten Ergebnisse insgesamt, ist festzustellen, dass R-Zemente mit bis zu 30 M.-% Brechsand mindestens in Innenbauteilbetonen eingesetzt werden könnten. Auch Außenbauteile des Hochbaus erscheinen möglich. Die Untersuchungen der Brechsande hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Boden und Gewässer haben gezeigt, dass die umweltanalytischen Anforderungen an Feststoffe und Eluate gemäß DIN 4226-101 erfüllt werden können.