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Eignung von ziegelreichen Recycling-Baustoffen für Tragschichten ohne Bindemittel

Der Anteil an Ziegel in einem RC-Baustoff ist nach den TL RC-ToB 95 begrenzt. Die Trennung in hart- und weichgebrannte Ziegel - auch in Mischung mit weiteren Baustoffkomponenten z. B. Mörtel und Putz - sowie auch die Höhe der Grenzwerte sind noch nicht ausreichend abgesichert. Mit dieser Forschungsarbeit soll geklärt werden, inwieweit sich höhere Anteile an Ziegelbruch auf die Qualität einer ToB auswirken. In Laborversuchen werden getrennt die Eigenschaften der hart- und weichgebrannten Ziegel und auch des Mörtels und Putzes im Hinblick auf den Frostwiderstand, die Schlagfestigkeit sowie die Porosität ermittelt. In RC-Gemischen werden die Auswirkungen unterschiedlicher Anteile der Ziegel bzw. des Mörtel/Putzes, insbesondere die Frostempfindlichkeit, das Tragverhalten sowie die Wasserdurchlässigkeit untersucht. Im Rahmen der Arbeit sollen auch die bisherigen praktischen Erfahrungen mit ziegelreichen RC-Baustoffen erfasst werden. Als Ergebnis sind ggf. Vorschläge für modifizierte Anforderungen an die stoffliche Zusammenstellung für RC-Baustoffe zu erarbeiten.

Innovative Technologien zur Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs aus feinem Betonabbruch (Brechsand) - Ressourceneffizienz im Baustoffrecycling, Teilvorhaben: Reduktion des Klinkeranteils in Beton als Betonzusatzstoff und in Zement als Hauptbestandteil

Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Für die Betonherstellung streben wir einen reaktiven Betonzusatzstoff an, der Flugasche und andere Betonzusatzstoffe vollständig substituieren und ggf. übertreffen kann. Ziel ist ein k-Wert größer als 0,4. Bei Zement ist eine Hauptbestandteilreduktion des Klinkers von 35-50% Ziel des Forschungsprojektes. Hier soll ein CEM II/B und ein CEM II/C entwickelt werden.

Neue Verfahren zur Behandlung asbesthaltiger Abfaelle

Die von uns in Laborversuchen und grosstechnisch durchgefuehrte thermische Behandlung, bei der die Temperaturen innerhalb der Sintergrenze liegen, ist ein energiesparendes und kostenguenstiges Verfahren, bei dem die Asbestfasern voellig zerstoert werden. Als Endprodukt entstehen asbestfreie Oxide und Silikate, z.T. mit hydraulischen Eigenschaften, die als Zuschlaege fuer Baustoffe, feuerfestkeramische Massen u.a. wieder verwertet werden koennen. Eine Vermehrung durch Zugabe z.B. von Bindemitteln findet nicht statt, sondern generell eine Reduktion von Gewicht und Volumen. Es entstehen keine Sonderabfaelle oder andere zu deponierende Materialien, sondern z.T. hochwertige Sekundaerrohstoffe. Deponieraum und neue Altlasten werden vermieden. Ziel ist es, den zu entsorgenden Asbest restlos zu vernichten. Ansaetze, dies durch thermische Behandlung zu erreichen, beduerfen der Vervollkommnung und weiteren Erprobung im grosstechnischen Massstab.

Herstellung holzbasierter Schäume zur Substitution petrochemischer Rohstoffe + Messprogramm

Die neu gegründete Butterweck Holzstoffe GmbH & Co. KG ist über die Gesellschafterstruktur mit der Butterweck Rundholzlogistik GmbH & Co. KG verbunden. Das mittlerweile in zweiter Generation geführte Familienunternehmen in Lehe/Ems ist als Dienstleister in der Forstwirtschaft tätig und bietet Beratung bei der Waldbepflanzung sowie der Waldbetreuung, -pflege und -vermessung an, unterstützt bei der bestandschonenden Holzernte und der Transportlogistik und vertreibt darüber hinaus Brenn- und Rundholz sowie Hackschnitzel und Rindenmulch. Die Butterweck Holzstoffe GmbH & Co. KG plant die erstmalige großtechnische Realisierung einer Anlage zur Herstellung von Holzschaumplatten ohne Verwendung von synthetischen Bindemitteln. Die vom Wilhelm-Klauditz-Institut in Braunschweig entwickelten holzbasierten Schäume sind ein neuer Werkstoff und werden in Deutschland noch nicht großtechnisch hergestellt. Sie sollen Verwendung als Dämmplatten, Möbel- und Sandwichelemente oder als Torfsodenersatz finden. Die Holzschaumplatten sollen konventionelle Holzfaserplatten, erdölbasierte Schäume sowie Verbunddämmmaterialien ersetzen, deren Herstellung mit schädlichen Umweltauswirkungen verbunden sind. So werden Holzfaserplatten in Deutschland üblicherweise mit synthetischen Bindemitteln, wie pMDI oder Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, hergestellt. Die Bindemittel führen während und vor allem nach der Herstellung z.B. zu Formaldehydemissionen. Die Herstellung der Holzschaumplatten kommt hingegen ohne die Verwendung synthetischer Bindemittel aus. Insbesondere soll bei der Herstellung dieses neuartigen Werkstoffes die Ressourceneffizienz gegenüber der Herstellung konventioneller Produkte gesteigert und der Chemikalieneinsatz reduziert werden. Zur Herstellung des Holzschaums werden Holzhackschnitzel in verschiedenen Verfahrensschritten zellular aufgeschlossen. Die dadurch entstandene wässrige Suspension wird unter Zugabe eines Treibmittels im Intensivmischer aufgeschäumt. Ferner werden Proteine eingesetzt, die den Schäumungsprozess unterstützen und dabei denaturieren. Abhängig vom geplanten Anwendungsbereich der Platten werden ggf. auch Graphite als Flammschutzmittel und/oder Wachse als Hydrophobierungsmittel zugegeben. Auf synthetische Bindemittel kann vollständig verzichtet werden. Der Holzschaum wird anschließend auf ein spezielles Förderband in Plattenform aufgebracht und mittels einer innovativen elektromagnetischen Trocknungsanlage auf die erforderliche Endfeuchte getrocknet. Diese Trocknung zeichnet sich durch einen sehr schnellen Wärmeeintrag und einen hohen Wirkungsgrad aus. Je nach Mahlgrad, eingesetzter Faser- und Additivmenge können unterschiedliche Plattenrohdichten für unterschiedlichste Anwendungen erzeugt werden. Die so hergestellten Holzschaumplatten können wie konventionelle Holzwerkstoffplatten nachbearbeitet werden, z.B. durch Sägen, Schleifen und Beschichten. Fehlerhafte Platten können in den Produktionsprozess zurückgeführt oder zu Torfsodenersatz weiterverarbeitet werden. Die Umweltentlastungen des Vorhabens beruhen auf der umweltschonenderen Herstellung der Holzschaumplatten im Vergleich zur Herstellung von konventionellen Werkstoffen. Die Herstellung der Holzschaumplatten besitzt eine höhere Materialeffizienz als die Herstellung vergleichbarer Holzfaserplatten. Die konkrete Holzeinsparung ist abhängig vom Referenzprodukt. Ausgehend vom geplanten Produktportfolio nach Inbetriebnahme werden Holzeinsparungen in Höhe von 14.813 Tonnen pro Jahr erwartet, was rund 68 Prozent pro Jahr entspricht. Als Rohstoff für die Holzschaumplatten kommt sämtliche hölzerne Biomasse in Betracht (z.B. Nadel- & Laubholz, Altholz, Sägerestholz, Flachs oder Maisspindeln), wodurch die Kaskadennutzung unterstützt wird. Auch die Laubholznutzung wird dadurch gefördert. Für Holzfaserdämmplatten wird zurzeit ausschließlich Nadelrundholz eingesetzt. (Text gekürzt)

Verminderung geruchsintensiver und alkoholhaltiger Abgasemissionen aus der Herstellung von Keramikformen einer Feingiesserei durch Biofilter

Bei der Herstellung keramischer Formen werden beim Tauchen der Modelle zur Aushaertung alkoholhaltige Bindemittel eingesetzt, die im Verlauf des Haerteprozesses verdampfen. Die dabei entstehende Abluft enthaelt Ethanolkonzentrationen. Weitere organische Abgasbestandteile fuehren zur Geruchsbelastung. In einem Biofilter, der als Etagenfilter in Modulbauweise 166 m3= 3000 m3 Luft/h dividiert durch 180 m3 Filtermaterial errichtet und fuer eine spezifische Belastung von m3 Abgas pro Stunde und m3 Filtervolumen ausgelegt wird, sollen 30.000 m3 Abluft pro Stunde gereinigt werden. Das Filtermaterial besteht aus einem biologisch aktivem Kompost-Gemisch.

Formaldehydfreie Bindemittel auf Basis biobasierter Ligninpolymere, Teilvorhaben B

Entwicklung eines kompostierbaren, hochfesten organischen Klebers und dessen Anwendung zur Bindung von Makropartikeln aus der Blattmasse von Rohrkolben

Der Ausgangspunkt zur Entwicklung eines neuartigen Klebers ist das Typhaboard, das derzeit mittels des anorganischen Bindemittels Magnesit zum Baustoff gefertigt wird. Um die vorhandenen Schwachstellen des Materials Magnesitboard (vor allem die Absenkung der Wärmeleitfähigkeit und die Erhöhung der Festigkeit ist wünschenswert) zu überwinden, ist es ein Schwerpunktziel des Projektes ein neues Klebersystem für Rohrkolben (lat. Typha) zur Herstellung Natur basierender Baustoffe zu entwickeln. Ganz wesentlich für die Entwicklung des neuartigen nachhaltigen Klebers ist die Berücksichtigung der ganz speziellen Eigenschaften des Blattmaterials Typha. Wichtig ist dabei auch, dass mit dem neu entwickelten Klebstoff ein Material entwickelt werden kann, das den speziellen bauphysikalischen Anforderungen für einen Einsatz im Baubereich genügt. Oberstes Kriterium bei der Bindemittelentwicklung ist die Rückführbarkeit in den Stoffkreislauf. Weitere Aspekte für die Wahl und Optimierung des Klebstoffes sind Brandschutz, Schimmelpilzresistenz und Festigkeitseigenschaften.

Nachhaltige Erzeugung und Verwertung von Rohrkolben auf Niedermoorstandorten in Niedersachsen, Teilvorhaben 4: Entwicklung, Prüfung und Herstellung sowie Materialeigenschaften Typha-basierter Bauprodukte

Ziel des Vorhabens ist die Transformation der Bewirtschaftung von entwässerten, landwirtschaftlich genutzten Niedermoorböden hin zu einer klimaschonenden, moorbodenkonservierenden Nassbewirtschaftung durch den Anbau von Rohrkolben. Hierzu soll in zwei Modellregionen mit unterschiedlicher landwirtschaftlicher Struktur (Emsland/ Cuxhaven) die großflächige, qualitätsoptimierte Erzeugung von Rohrkolben (T. angustifolia/T. latifolia) und die Verwertung der Biomasse als Baustoff und als Gartenbausubstrat (Torfersatz) entwickelt, demonstriert und für die Vermarktung vorbereitet werden. Das Teilvorhaben 4 beinhaltet alle Tätigkeiten, die den Baustoff Magnesitgebundenes Typhaboard betreffen. Ein wesentlicher Teil ist dabei der Aufbau einer rationell arbeitenden Anlage, bei der über ein spezielles Förderband die mit Bindemittel beaufschlagten Partikel einer kontinuierlichen Verdichtung zugeführt und dabei das Plattenmaterial zur schnellen Aushärtung mit Heißdampf durchströmt wird. Das WKI wird bei der Entwicklung neuartiger Bauprodukte unterstützt, bei denen Typhapartikel geschäumt werden, Typhapartikelschaum als Bindemittel eingesetzt wird und ein Typha-/Holzschaum-Sandwich hergestellt wird. Typha Technik unterstützt dabei im Unterauftrag des IBP den Aufbau einer Demonstrationsanlage und die Weiterentwicklung von Produkten aus Typha. Zur Kontrolle der Eignung des Produktes dieser Anlage und der neu entwickelten Baustoffe dienen die hygrothermischen Materialkennwertbestimmungen sowie die rechnerische Überprüfung der Funktionstauglichkeit für verschiedene Anwendungsbereiche.

Innovative Technologien zur Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs aus feinem Betonabbruch (Brechsand) - Ressourceneffizienz im Baustoffrecycling, Teilvorhaben: Materialanalyse und Umweltauswirkungen

Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Im Teilprojekt 'Materialanalyse und Umweltauswirkungen' werden zunächst durch das KIT-Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) relevante Stoffströme aufgezeigt. Am KIT-Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB/MPA/CMM) finden vertiefende Untersuchungen an den hergestellten Bindemitteln und den hergestellten Betonen statt, um sie ausführlich hinsichtlich ihres Kurz- und Langzeitverhaltens zu charakterisieren. Aufbauend auf den Arbeitspaketen aller Projektpartner führt das IIP eine begleitende Ökobilanzierung und Systemanalyse durch, um die Potentiale des neuartigen Betonzusatzstoffs fundiert aufzuzeigen. Hierbei wird der Antragsteller durch den Zement- und Transportbetonhersteller TBS, das Mineral- und Betonlabor mbl sowie das Recyclingunternehmen Scherer+Kohl, die Rudolf Peter GmbH & Co. KG und das Aufbereitungstechnikunternehmen Gebr. Pfeiffer (assoziierte Industriepartner) unterstützt.

Innovative Technologien zur Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs aus feinem Betonabbruch (Brechsand) - Ressourceneffizienz im Baustoffrecycling

Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Im Teilprojekt 'Materialanalyse und Umweltauswirkungen' werden zunächst durch das KIT-Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) relevante Stoffströme aufgezeigt. Am KIT-Institut für Massivbau und Baustofftechnologie (IMB/MPA/CMM) finden vertiefende Untersuchungen an den hergestellten Bindemitteln und den hergestellten Betonen statt, um sie ausführlich hinsichtlich ihres Kurz- und Langzeitverhaltens zu charakterisieren. Aufbauend auf den Arbeitspaketen aller Projektpartner führt das IIP eine begleitende Ökobilanzierung und Systemanalyse durch, um die Potentiale des neuartigen Betonzusatzstoffs fundiert aufzuzeigen. Hierbei wird der Antragsteller durch den Zement- und Transportbetonhersteller TBS, das Mineral- und Betonlabor mbl sowie das Recyclingunternehmen Scherer+Kohl, die Rudolf Peter GmbH & Co. KG und das Aufbereitungstechnikunternehmen Gebr. Pfeiffer (assoziierte Industriepartner) unterstützt.

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