Ersatz der natürlichen Leichtbetonzuschläge durch Recyclingmaterial

In der Eifel ist Bims seit Jahrzehnten eine „feste Größe“ bei der Herstellung von Leichtbetonsteinen. In jüngerer Zeit ist allerdings ein deutlicher Rückgang der hergestellten Mengen u. a. infolge des Rückgangs der verfügbaren Rohstoffe zu verzeichnen. Das macht es erforderlich, nach alternativen Rohstoffen Ausschau zu halten, was Gegenstand von Forschungsprojekten und Modellbetrachtungen war. Zum einen kann auf den im Bauwerksbestand vorhandenen Bimsbeton zurückgegriffen werden, indem Bimsbetone aus dem Rückbau so aufbereitet werden, dass sie erneut zur Herstellung von Leichtbetonsteinen eingesetzt werden können.
Eine zweite Möglichkeit ist die Verwertung von Bimsbetonabfällen aus dem Rückbau, aber auch aus der laufenden Produktion als Rohstoff für die Herstellung von leichten Gesteinskörnungen in einem thermischen Verfahren. Die dritte Möglichkeit besteht darin, andere Baustoffe mit geringer Rohdichte als leichte Gesteinskörnungen einzusetzen. Die Aufbereitung von möglichst sortenreinen Bimsbetonsteinen aus dem Rückbau erfolgt gegenwärtig in den für die Aufbereitung von Beton- und Mauerwerkbruch genutzten Anlagen. Im Unterschied zu Rezyklaten aus Normalbeton, deren Dichte durch die Zementsteinanhaftungen gegenüber der Dichte der ursprünglichen Gesteinskörnungen abnimmt, kommt es beim Leichtbeton infolge der Zerstörung zumindest der groben Poren zu einem Anstieg der Rohdichte. Bei der Betonsteinherstellung aus diesen Gesteinskörnungen der „zweiten Generation“ bewirkt das einen Anstieg der Rohdichte und der durch die Rohdichte maßgeblich beeinflussten Eigenschaften wie Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Die Verwertung von Bimsbetonabfällen als Rohstoff für die Herstellung
von leichten Gesteinskörnungen basiert auf einem thermischen Verfahren für die Verwertung von heterogenem Mauerwerkbruch [3]. In Anlehnung an die Blähtonherstellung wird das gebrochene und gemahlene sowie mit einem Blähmittel dotierte Ausgangsmaterial zunächst granuliert und dann bei Temperaturen um 1200 °C im Drehrohrofen thermisch behandelt. Das Produkt ist eine leichte Gesteinskörnung mit Rohdichten vergleichbar mit denen von Blähton. Im Technikumsmaßstab konnte nachgewiesen werden, dass anstelle von Mauerwerkbruch auch Bimsbetonabfälle als Rohstoff für die leichten Gesteinskörnungen gut geeignet sind. Für eine Steinherstellung bei einem Bimsbetonhersteller wurden etliche Kubikmeter solcher „Sekundärbimse“ im Technikumsmaßstab hergestellt und daraus „Sekundärleichtbetonsteine“ produziert. Im Vergleich zu den Leichtbetonsteinen, die aus 80 M.-% primären Bimskörnungen und 20 M.-% kommerziellen leichten Gesteinskörnungen hergestellt wurden, wiesen die zu 100  % aus Sekundärbimsen bestehenden Leichtbetonsteine geringere Rohdichten und Wärmeleitfähigkeiten auf. Sie entsprachen der Steinfestigkeitsklasse SFK 2 nach DIN 18152-100 [4].

Bezüglich des Einsatzes von mineralischen Bauabfällen mit geringer Rohdichte als leichte Gesteinskörnungen für die Bimsbetonherstellung wurden Abschätzungen für sortenreine Porenbetonabfälle vorgenommen,  da die Rohdichten von Porenbeton und Bims sehr ähnlich sind. So bewegt sich die Rohdichte von Porenbetonkörnungen zwischen 500 – 940 kg/m³ [2].
Bimse weisen Rohdichten im Bereich 400 – 1.400 kg/ m³ auf [5]. Zu berücksichtigen ist, dass Porenbeton sulfathaltig ist. Die Sulfatgehalte, gemessen an insgesamt 12 Werksprodukten, bewegen sich zwischen 1,95 – 3,42 M.-% [6]. Der empfohlene Maximalwert für säurelösliches Sulfat von natürlichen, leichten ebenso wie von rezyklierten Gesteinskörnungen für die Herstellung von Leichtbetonblöcken beträgt 0,8 M.-%. Somit beträgt die maximale Zumischung an Porenbeton, bei der das Gemisch diese Sulfatgrenze nicht überschreitet, 25 M.-%. Neben der „Streckung“ des Vorrats an Bimskörnungen würde sich daraus eine „materialgerechte“ Verwertungsmöglichkeit für Porenbetonabfälle ergeben.