Umwandlung von Bauschutt in neues Baumaterial
Das Bauwesen hat einen großen ökologischen Fußabdruck. Nicht nur verbrauchen die beim Bau eines Gebäudes verwendeten Materialien große Mengen natürlicher Ressourcen, auch nach dem Abriss fällt eine erhebliche Menge Abfall an, der auf Deponien landet. Was aber wäre, wenn das nicht so sein müsste? Was wäre, wenn Bauen zum Kreislauf würde? Laut dem EU-finanzierten Projekt RECOMPOSE kann sie das. „Die Wiederverwertung von Bauschutt zu recycelten Baumaterialien ist ein praktikabler und wirtschaftlicher Weg, um den Baukreislauf zu schließen“, sagt Qiuni Fu(öffnet in neuem Fenster), ein Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) Stipendiat an der Universität Luxemburg(öffnet in neuem Fenster), dem koordinierenden Partner des Projekts.
Förderung des Einsatzes von Beton mit recycelten Zuschlagstoffen
Durch seine Forschungsarbeiten hat das Projekt die großflächige Nutzung von Beton mit recycelter Gesteinskörnung (RAC) vorangetrieben. „RAC wird durch die Zerkleinerung von altem Beton zu neuem Zuschlagstoff hergestellt und bietet zahlreiche Umweltvorteile, darunter die Schonung natürlicher Ressourcen und die Verringerung von Deponieabfällen“, erklärt Fu. „Aufgrund von Eigenschaften wie der höheren Wasseraufnahme und der geringeren Dichte ist die Verwendung von RAC jedoch auf nicht-strukturelle Konstruktionen, wie zum Beispiel Pflasterungen, beschränkt.“ „Um die Verbreitung von RAC zu fördern, schlug Fu zusammen mit ihrem Betreuer Markus Schäfer(öffnet in neuem Fenster) vor, das recycelte Material zur Herstellung einer Stahl-Beton-Verbunddecke zu verwenden.“ Dazu untersuchten sie das Tragverhalten von RAC-Kopfbolzen-Schubverbindungen, erstellten eine Datenbank mit stochastischen Reaktionen und entwickelten darauf basierend ein Bemessungsmodell für diese Verbindungen. Stahl-Beton-Verbundbau ist eine konstruktive Methode, bei der Stahl und Beton zu einer einzigen, stärkeren Einheit verbunden werden, indem die beiden Materialien physisch gekoppelt und ihre jeweiligen Stärken optimal genutzt werden.
Eine neue Platte aus 100 % recyceltem Gesteinskorn.
Auf der Grundlage ihrer Arbeit lieferte das Projektteam einige wichtige Ergebnisse. „Wir haben erstmals die Tragfähigkeit von Kopfbolzenverbindern in einem RAC-Verbundbodensystem mit 100 % recycelten Zuschlagstoffen nachgewiesen“, erklärt Fu. Das Projekt hat zudem das Problem der Lastrelaxation in Kopfbolzen-Schubverbindern bei der Verwendung von 100 % RAC, einschließlich der Feinanteile, aufgezeigt. „Diese Ergebnisse bieten eine wertvolle Grundlage für Folgeuntersuchungen mit unterschiedlichen Geometrien und Betonzusammensetzungen bis hin zum Langzeitverhalten von Verbundstrukturen, insbesondere im Hinblick auf RAC-bedingte Relaxation und Kriecheffekte“, ergänzt Schäfer. Als Ordinarius für Bauingenieurwesen und Verbundwerkstoffe an der Universität Luxemburg war Schäfer an der Entwicklung der zweiten Generation des European Design Code for composite structures(öffnet in neuem Fenster) beteiligt. Im Rahmen des Projekts wurde ein Berechnungsmodell zur Vorhersage der Widerstandsfähigkeit von Kopfbolzenverbindungen entwickelt sowie ein modifiziertes Bemessungsmodell vorgeschlagen, um die Anforderungen an die strukturelle Zuverlässigkeit von Eurocode-Norm EN 1990(öffnet in neuem Fenster) zu erfüllen. Das RECOMPOSE-Projekt hat dazu beigetragen, eine zentrale Lücke in der Entwicklung von Stahl-RAC-Verbundstrukturen zu schließen. Die Forschungsarbeiten werden weitere Studien zur Leistungsfähigkeit von Stahl-RAC-Verbundstrukturen unter verschiedenen Belastungen anregen und letztlich die Daten liefern, die für das Verständnis des mechanischen Verhaltens dieses vielseitigen Materials erforderlich sind. „Indem RECOMPOSE die Standardisierung von Stahl-RAC-Verbundanwendungen vorantreibt, stellt das Projekt einen wichtigen Schritt in Richtung des großflächigen Recyclings von Betonabfällen und der Etablierung einer Kreislaufwirtschaft im Bauwesen dar“, fasst Fu zusammen.
Auf dem Weg zu einer Kreislaufwirtschaft im Bauwesen
Das RECOMPOSE-Projekt hat dazu beigetragen, eine zentrale Lücke in der Entwicklung von Stahl-RAC-Verbundstrukturen zu schließen. Die Forschungsarbeiten werden weitere Studien zur Leistungsfähigkeit von Stahl-RAC-Verbundstrukturen unter verschiedenen Belastungen anregen und letztlich die Daten liefern, die für das Verständnis des mechanischen Verhaltens dieses vielseitigen Materials erforderlich sind. „Indem RECOMPOSE die Standardisierung von Stahl-RAC-Verbundanwendungen vorantreibt, stellt das Projekt einen wichtigen Schritt in Richtung des großflächigen Recyclings von Betonabfällen und der Etablierung einer Kreislaufwirtschaft im Bauwesen dar“, fasst Fu zusammen.
