Verbundforschungsvorhaben "Nachhaltig Bauen mit Beton"

Teilprojekt B: In der vorliegenden Studie wird der Beitrag des Sekundärstoffeinsatzes in der Zement- und Betonherstellung zur nachhaltigen Entwicklung beispielhaft herausgearbeitet. Das mehrstufige Bewertungsverfahren wird für den Einsatz eines neuen Sekundärstoffs in der Zementklinkerherstellung am Beispiel des Betonbrechsandes erprobt.

Die Untersuchungen an drei realen Zementwerken unter Berücksichtigung von dort regional verfügbaren Betonbrechsanden zeigen, dass Betonbrechsand in der Regel den technischen Grundanforderungen für einen Einsatz genügt. In einem Werksversuch konnte beispielhaft unter Einsatz von Betonbrechsand ein Klinker hoher Qualität hergestellt werden. Auf der Basis von rechnergestützten Modellen wurden der Einsatz von Betonbrechsanden in den Zementwerken simuliert und u. a. die Auswirkungen auf die Energiebilanz und die Kohlendioxid-emissionen ermittelt.

Die Ergebnisse und die darauf aufbauenden Ökobilanzen zeigen, dass unter bestimmten Voraussetzungen der Einsatz von Betonbrechsand für die Zementklinkerherstellung ökologisch vorteilhaft sein kann. Als Beispiele für die Verwertung von Sekundärstoffen als Gesteinskörnungen wurden Müllverbrennungsaschen und Kesselsande in die Untersuchungen einbezogen. Müllverbrennungsaschen erfüllen zunächst nicht die Anforderungen für die Verwendung als sekundäre Gesteinskörnungen im Betonbau, jedoch lässt eine weitere Aufbereitung ihren Einsatz technisch möglich erscheinen.

Die im Projekt betrachteten Aufbereitungsverfahren reichen noch nicht aus, um die Dauerhaftigkeit der mit den Müllverbrennungsaschen hergestellten Betone zu gewährleisten. Für die Baustoffe Zement, Beton und Betonstahl werden auf einheitlichen Regeln beruhende ökobilanzielle Baustoffprofile bereitgestellt. Diese bilden letztlich eine Basis für weitergehende Lebenszyklusbetrachtungen von Bauwerken aus Beton.

Teilprojekt E: Die Freisetzung umweltrelevanter Stoffe aus zementgebundenen Baustoffe ist in der Vergangenheit umfangreich untersucht worden. Die Auslaugversuche wurden jedoch im Labor durchgeführt. Auf Basis von numerischen Modellrechnungen des Schadstofftransports im Grundwasser wurde ein Bewertungskonzept entwickelt, das für den Laborversuch zulässige Freisetzungen definiert. Es war jedoch nicht geklärt, ob diese vereinfachten Simulationen die Gegebenheiten einer realen Baumaßnahme abbilden.

In diesem Forschungsprojekt sollte daher die Übereinstimmung zwischen Laborergebnissen und Modellierungen und realen Grundwasserkonzentrationen überprüft werden. Es wurden Schlitzwände errichtet, die in den Grundwasserleiter einbinden und umweltrelevante Parameter bestimmt.

Grundsätzlich hat dieses Forschungsvorhaben gezeigt, dass selbst bei Großbaustellen die Beeinflussung der Grundwasserqualität durch Beton sehr gering ist.