AK - Nachhaltigkeit im Bauwesen

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Kurzbeschreibung Der hohe Verbrauch von Portlandzement (Ordinary Portland Cement - OPC) in Hochleistungsbeton (High Performance Concrete - HPC) gepaart mit der Anhäufung von Bau- und Abrissschutt bringt eine Reihe an wirtschaftlichen und ökologischen Schwierigkeiten mit sich. Diese Studie befasst sich mit jener Problematik und stellt ein neuartiges nachhaltiges Bindemittel aus gemahlenem rezyklierten HPC (Milled Recycled HPC - mRHPC) vor. Es wurde eine Serie von HPC-Mischungen hergestellt, in denen OPC mit mRHPC aus gebrochenen, gemahlenen und gesiebten HPC-Resten aus unserem Labor bestehend, in verschiedenen Verhältnissen von 0-100% ersetzt wurde und schließlich die Eigenschaften der Mischungen im frischen und erhärtenden Zustand festgestellt wurden. Zunächst wurde durch Röntgendiffraktion und rheologisch-oszillatorische Messungen die Restreaktivität von mRHPC bestimmt. Der Gesamtbetrag an reaktiven Phasen (C3S, C2S und C4AF) wurde mit 6,5 M.% im mRHPC und mit 91,1 M.% im OPC gemessen. Der frische Bindemittelleim wurde mit oszillatorischer Rheologie charakterisiert und zeigte einen Anstieg im Speichermodul G‘ über einen einstündigen Zeitraum, wobei der mit mRHPC hergestellte Leim 1/3 des Wertes der OPC-Vergleichsmischung erreichte. Weiters zeigten Proben, in denen OPC mit bis zu 30% mRHPC ersetzt wurde, vergleichbare 28-Tage Druckfestigkeitswerte bei leicht verbesserten Frischbetoneigenschaften. Außerdem wurden Beton-auf-Beton Verbundplatten mit einem Unterbeton aus Normalbeton und einem Aufbeton aus HPC mit einem OPC-mRHPC-Bindemittelgemisch und Stahlfasern hergestellt, die zur Evaluation der strukturellen Leistung des nachhaltigeren Betons im Reparaturbereich dienen. In diesem Fall wurde die Verbundfestigkeit bei einem Ersatz von 30 % OPC durch mRHPC gemessen und es zeigte sich eine um den Faktor 2,4 gesteigerte Verbundzugfestigkeit. Die gemessene Verbesserung der Fließeigenschaften und Verringerung des Trocknungsschwinden können dieses bemerkenswerte Ergebnis erklären. Schließlich wurde der mRHPC thermisch behandelt, um seine Reaktionsfreudigkeit weiter zu steigern. Es wurden Vorteile in der Festigkeitsentwicklung festgestellt, die es erlauben, noch mehr OPC durch mRHPC zu ersetzen. Zusammenfassend zeigte diese Arbeit also eine Möglichkeit, rezyklierten HPC als Bindemittel zu verarbeiten und so einen Verwertungszweck für HPC-Abbruch im Sinne der Nachhaltigkeit. Zusätzlich erweitern rheologische Messmethoden die verbreitet anerkannte Kalorimetrie um die Restreaktivität, eine Kerneigenschaft in der Charakterisierung von rezyklierten Materialien in Bindemitteln, zu bestimmen. Dieser Ansatz könnte auch zur Charakterisierung anderer Arten von Baurestmassen, wie konventionellen Betonabbruch oder Ziegel, verwendet werden. Die thermische Behandlung zur Verbesserung der Festigkeitsentwicklung von mRHPC wird als zusätzliche Maßnahme vorgestellt. Dana Daneshvar, Teresa Liberto, Johannes Kirnbauer, Agathe Robisson Forschungsbereich Baustofflehre und Werkstofftechnologie, Institut für Werkstofftechnologie, Bauphysik und Bauökologie, Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwesen, Technische Universität Wien, TU Wien, Karlsplatz 13/207-01, A-1040 Wien.

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