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Begriffsdefinition
Zusatzstoffe sind fein verteilte Stoffe, die dem Frischbeton zugemischt werden, um bestimmte Eigenschaften des Betons zu verändern oder zu erreichen. Sie werden dem Beton in größeren Mengen zugegeben und müssen daher in der Stoffraumrechnung berücksichtigt werden.
Zusatzstoffe dürfen das Erhärten des Zementes, die Festigkeit und die Dauerhaftigkeit des Betons nicht beeinträchtigen und den Korrosionsschutz der Bewehrung nicht gefährden. Deshalb dürfen nur genormte Betonzusatzstoffe oder Zusatzstoffe mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung verwendet werden.
Bezeichnung der Zusatzstoffarten:
- S Hüttensand
- D Mikrosilica (Silicastaub)
- P natürliches Puzzolan
- Q künstliches Puzzolan
- V silikatische (kieselsäurereiche oder siliziumreiche) Flugasche
- W kalkreiche (calciumreiche) Flugasche
- T gebrannter Schiefer
- L Kalkstein (TOC ≤ 0,50 % Masse)
- LL Kalkstein (TOC ≤ 0,20 % Masse)
Die im deutschsprachigen Raum vorwiegend eingesetzten genormten mineralischen Betonzusatzstoffe sind (in alphabetischer Reihenfolge):
- Flugasche (silikatisch / i.d.R. Steinkohleflugasche)
- Gesteinsmehl
- Hüttensand
- Pigmente
- Silicastaub
- Trass
Flugasche ist feinkörniger Staub, der hauptsächlich aus kugelförmigen, glasigen Partikeln besteht und bei der Verbrennung feingemahlener Kohle anfällt.
Kieselsäurereiche (auch: silikatische oder siliziumreiche) Flugasche (V) besteht überwiegend aus reaktionsfähigem SiO2 und Al2O3 und weist puzzolanische Eigenschaften auf.
Gesteinsmehle sind feingemahlene, natürliche Gesteine wie Quarz oder Kalkstein, die auch als Gesteinskörnung verwendet werden.
Hüttensand entsteht durch Granulation (schnelles Abkühlen mit Wasser) der heißen, flüssigen Schlacke, die beim Schmelzen von Eisenerz im Hochofen anfällt. Dabei entsteht ein glasartiges Material mit latent-hydraulischen Eigenschaften.
Pigmente werden zum Einfärben des Betons verwendet und sind nahezu inaktiv. Sie dürfen nur eingesetzt werden, wenn der Nachweis einer ordnungsgemäßen Überwachung der Herstellung und Verarbeitung des Betons erbracht ist.
Silicastaub (auch als Mikrosilika oder Silica fume bezeichnet) ist ein feinkörniger, weitgehend amorpher, mineralischer Stoff, der bei der Herstellung von Silicium und Siliciumlegierungen als Filterstaub entsteht.
Trass ist ein feingemahlenes eruptives Tuffgestein vulkanischen Ursprungs, das überwiegend aus Kieselsäure und Tonerde besteht.
Weitere, nicht genormte Betonzusatzstoffe, die hier nicht behandelt werden:
DIN EN 450 (Flugasche für Beton) gilt nicht für calciumreiche Flugaschen aus Hartbraunkohlen oder normalen Braunkohlen aus. Diese können in Deutschland deshalb nur mit gültiger allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung als Betonzusatzstoff verwendet werden.
Organische Zusatzstoffe wie z.B. Polymerdispersionen werden zum Beispiel Instandsetzungsmörteln zugesetzt. Für ihren Einsatz in Beton ist eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich. Da sie auch ungünstige Nebenwirkungen haben können, sind stets Erstprüfungen durchzuführen.
Bei fasermodifiziertem Beton werden Fasern (Stahl-, Glas oder Kunststofffasern) als Betonzusatzstoff zugemischt, um die Rissbildung zu verringern. Im Unterschied zu Faserbeton und àTextilbeton, übernehmen die Fasern keine statische Funktion.
Wesentliche Bestandteile
Betonzusatzstoffe sind mineralische Stoffe, welche aus natürlichen Lagerstätten stammen oder als Nebenprodukte in industriellen Prozessen anfallen.
Charakteristik
Betonzusatzstoffe sind mehlfein.
DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 unterscheidet zwei Typen für die hydraulische Wirksamkeit (chemische Reaktionsfähigkeit) von Zusatzstoffen:
- Typ I: nahezu inaktive Zusatzstoffe
- Typ II: puzzolanische
oder latent hydraulische Zusatzstoffe
Maßgebend für die hydraulische Wirksamkeit sind die Anteile an reaktivem Calciumoxid (CaO), Siliciumdioxid (SiO2) und Aluminiumoxid, die in Gegenwart von Wasser erhärtungsfähige Calciumsilicathydrate (CSH) und Calciumaluminathydrate bilden.
Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz
Gesteinsmehle und Trass werden aus natürlichen mineralischen Rohstoffen gewonnen, die ausreichend verfügbar sind.
Flugasche, Hüttensandmehl und Silicastaub fallen als Nebenprodukte industrieller Prozesse an. Ihre Verfügbarkeit ist eng mit diesen Prozessen (Kohleverbrennung, Roheisenindustrie und Siliciumherstellung) verbunden.
Der Abkehr von der Kohleverbrennung und der damit einhergehende Wegfall von Flugasche wird eine Rohstoffverknappung nach sich ziehen.
Das feine Mahlen der Gesteinsmehle benötigt einen relativ hohen Energieaufwand, am meisten Energie ist für das Mahlen von Hüttensand erforderlich. Der Aufwand liegt jedoch weit unter dem Aufwand für die Zementklinkerherstellung, weshalb sich die Zugabe von Betonzusatzstoffen im Allgemeinen positiv auf die Ökobilanz des Bindemittels auswirkt.
Alle Betonzusatzstoffe besitzen eine hohe Mahlfeinheit. Auf die Entwicklung von Staub und das Tragen von Atemschutz ist daher besonders zu achten. Besonders problematisch sind alveolengängige kristalline Siliciumdioxidstäube (Quarzfeinstäube), da diese Stäube als krebserzeugend gelten.
Für bestimmte Betonzusatzstoffe (z.B. für Flugaschen) kann in Deutschland ein Nachweis der Umweltverträglichkeit gemäß MVV TB (Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen / A 3.2.3 in Verbindung mit Anhang 10 ABUG / Anforderungen an bauliche Anlagen bezüglich der Auswirkungen auf Boden und Gewässer) erforderlich sein [3]. Dabei müssen Obergrenzen für Gehalt und Freisetzung bestimmter gefährlicher Stoffe (z.B. Arsen, Schwermetalle, PAK, PCB) eingehalten werden. Der Nachweis zur Erfüllung kann anhand einer Leistungserklärung auf Basis einer ETA oder über eine abZ erbracht werden. In jedem Fall ist zu prüfen, ob die Einhaltung der Leistungen nach MVVTB / A.3.2.3 bzw. Anhang 10 ABUG bestätigt ist, eine alleinige Erklärung der Einhaltung der Anforderungen nach DIN-EN 450-1 genügt für den Einsatz in Deutschland nicht. Kein Nachweis ist z.B. erforderlich für Flugasche aus Wärmekraftwerken, in denen nur Kohle und keine Mitverbrennungsstoffe, mit Ausnahme von kommunalem Klärschlamm in einem Anteil von bis zu 5 M.-% mitverbrannt werden.
Betonzusatzstoffe beeinträchtigen die Recyclingfähigkeit und die Deponierbarkeit von Beton nicht. Eine Dokumentation der Rezeptur des im Beton eingesetzten Bindemittels und der Nachweise nach MWWTB kann die spätere Nachnutzung erleichtern.
Lieferzustand
- pulverförmig (Flugasche, Gesteinsmehle, anorganische Pigmente)
- flüssig (Silicastaub in wässriger Suspension)
- körnig (Hüttensandgranulat)
Anwendungsbereiche (Besonderheiten)
Beton
Betonzusatzstoffe beeinflussen vorrangig die Verarbeitbarkeit des Frischbetons und die Festigkeit und Dichtigkeit des Festbetons1).
Wirkung der Betonzusatzstoffe im Überblick:
Art | Typ | Wirkung |
Gesteinsmehle, Pigmente | Inaktive Zusatzstoffe | greifen nicht in die Hydratation ein, da sie nicht mit Zement und Wasser reagieren. Sie werden zementarmen Betonen bzw. feinteilarmen Sanden zugesetzt, um einen ausreichend hohen Mehlkorngehalt zu erreichen, der für die Verarbeitbarkeit und Dauerhaftigkeit des Betons notwendig ist. |
Hüttensand | Latent hydraulische Zusatzstoffe | überwiegend als Hauptbestandteil von Portlandhütten- und Hochofenzementen (CEM II/S und CEM III nach EN 197) verwendet. Aufgrund des Fehlens aktueller Erfahrungen mit Hüttensandmehl als Betonzusatzstoff ist in Deutschland dafür eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung erforderlich. |
Trass | (natürlicher) puzzolanischer Zusatzstoff | tragen zur Erhärtung bei und dienen aufgrund ihrer Korngröße, -zusammensetzung und -form der Verbesserung des Kornaufbaus im Mehlkornbereich1). Verbesserung des Wasserrückhaltevermögens (Verhinderung von Sedimentation und Bluten), der Wasserundurchlässigkeit, Verringerung der Gefahr von Rissbildungen, Förderung des Widerstandes gegen Säureangriff, geringe Wärmefreisetzung in den ersten Tagen mit guter Nacherhärtung Trass wird vornehmlich im Wasserbau und bei Massenbeton eingesetzt 1) |
Kieselsäurereiche Flugasche | (künstlicher) puzzolanischer Zusatzstoff | können leichtere Verformbarkeit, besseres Fließvermögen und verbesserte Verarbeitungseigenschaften (rheologische Wirkungen) sowie einen Beitrag zur Festigkeit und Widerstandsfähigkeit des Betons bewirken. Wie Gesteinsmehle verbessern sie den Kornaufbau im Mehlkornbereich (Füllerwirkung). |
Silicastaub | (künstlicher) puzzolanischer Zusatzstoff | Die hohe Feinheit von Silicastaub bedingt die Hohlraum füllende und puzzolanische Wirkung. Zudem verbessert Silikastaub im Beton den Verbund in der Kontaktzone zwischen Zementsteinmatrix und Gesteinskörnung bzw. Fasern. Silicastaub findet aus Kostengründen meist nur bei Hochleistungsbeton Verwendung. |
Puzzolanische oder latent hydraulische Zusatzstoffe (Zusatzstoff des Typs II) dürfen bei der Betonzusammensetzung auf den Zementgehalt und Wasserzementwert angerechnet werden. Die Wirksamkeit des Zusatzstoffes wird mit dem k-Wert-Ansatz berücksichtigt und der Wasser/Bindemittel-Wert (W/B-Wert) berechnet mit:
- „Wasser/Bindemittel = Wasser/(Zement + k * Zusatzstoff)“.
k-Wert Flugasche: 0,4; k-Wert Hüttensand: 0,8; k-Wert Silikastaub: 2,0
Das aus Zement und Zusatzstoff entstandene Bindemittel muss in der Zusammensetzung einem für den Anwendungsfall geeigneten Zement entsprechen.
Hinweise für die ökologische Produktauswahl
Da sich die Zugabe von Betonzusatzstoffen im Allgemeinen positiv auf die Ökobilanz des Bindemittels auswirkt, lohnt es sich, die Bindemittelrezeptur für den jeweiligen Einsatzzweck so zu optimieren, dass Betonzusatzstoffe eine möglichst große Menge an Portlandzementklinker ersetzen (à Zement).
Nach DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 gibt es zwei Arten von Zusatzstoffen:
Typ I: nahezu inerte Zusatzstoffe
Typ II: puzzolanische oder latent hydraulische Zusatzstoffe
Zusatzstoffe können aber auch in folgende Gruppen eingeordnet werden:
- Inaktive Zusatzstoffe (Quarz- und Kalksteinmehl, Pigmente)
- Puzzolanische Zusatzstoffe (Trass, Flugasche, Silicastaub)
- Latent hydraulische Zusatzstoffe (Hüttensand)
- Faserartige Zusatzstoffe (Stahl-, Glas oder Kunststofffasern)
- Organische Zusatzstoffe (Kunstharzdispersionen)
Quellen
1) Betonzusätze – Zusatzmittel und Zusatzstoffe. Zement-Merkblatt Betontechnik B3. 2.2014, Online-Quelle (abgerufen am 17.11.2020)
2) Beton.Wiki - Ein Lexikon der InformationsZentrum Beton GmbH, Online-Quelle (abgerufen am 17.11.2020)
3) Erläuterung des DAfStb zum aktuellen Regelungsstand der Umweltverträglichkeit von Beton, Stand September 2020
Umweltdeklarationen
Die folgende Tabelle liefert eine Übersicht zu Zeichen & Deklarationen, die für die Produktgruppe relevant sind. Neben Herstellererklärungen, Informationen in Sicherheitsdatenblättern (SDB) oder allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ) können diese den Nachweis für umwelt- und gesundheitsrelevante Kriterien in Planung und Ausschreibung (s. Reiter Planungsgrundlagen) ermöglichen. Detaillierte Informationen finden sich außerdem in den einzelnen Produktgruppen.
Übersicht Umweltdeklarationen: Beton, Betontrennmittel, Betonzusatzmittel, Betonzusatzstoffe
Stand 04/2022
| Betontrennmittel (keine eigene Produktgruppe in WECOBIS, → Frischbeton → Fertigteilbeton) | Betonzusatzstoffe | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Umweltzeichen | Umweltzeichen gehören zu den freiwilligen Produktkennzeichnungen. Sie bieten die Möglichkeit, Unterschiede von Produkten innerhalb einer Produktgruppe hinsichtlich ihrer Umwelt- und Gesundheitsrelevanz festzustellen, auch wenn sie keine allgemeinverbindlichen Gebote oder Verbote aufstellen können. Inhalt aufklappen | ||||
| Blauer Engel DE-UZ 178 / Biologisch abbaubare Schmierstoffe und Hydraulikflüssigkeiten (Ausgabe 2014) | ./. | + | ./. | ./. | |
Blauer Engel DE-UZ 216 / Umweltfreundliche Betonwaren mit rezyklierten Gesteinskörnungen für Bodenbelag im Freien | + (derzeit nur Bodenbelagsplatten) | ./. | ./. | ./. | |
| Österreichisches Umweltzeichen | - | - | - | - | |
| EU Ecolabel (Blume) / Schmierstoffe | ./. | + | ./. | ./. | |
| Nordic Swan Ecolabel | - | - | - | - | |
| natureplus Umweltzeichen | - | - | - | - | |
| eco-INSTITUT-Label | - | - | - | - | |
| Cradle to Cradle2 / Building supply & Materials (derzeit noch geringe Produktverfügbarkeit) | +2 | - | - | - | |
| GISBAU Klassifizierungs-system | Das GISBAU Klassifizierungssystem ermöglicht es durch den GISCODE oder GISBAU Produktcode, Produkte von denen die gleichen Gesundheitsgefahren ausgehen, in einer Gruppe zusammenzufassen. Die Klassifizierung ist auf den Arbeitsschutz ausgerichtet. Gemäß Minimierungs- und Substitutionsgebot der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) ist grundsätzlich das Produkt mit den geringstmöglichen Belastungen zu verwenden. (siehe unten: Ersatzproduktgruppe prüfen?) Inhalt aufklappen | ||||
|
| - | |||
GefStoffV: Prüfung von Alternativen erforderlich? (Minimierungsgebot) | - | ab BTM 30 erforderlich | bei BZM 50 erforderlich (enthält Formaldehyd) | - | |
| geringstmögliche Belastung innerhalb der gleichen GISCODE-Produktgruppe (ggf. erst nach Prüfung von Alternativen) | - | BTM 01 Betontrennmittel-Emulsionen, kennzeichnungsfrei | BZM 10 Betonzusatzmittel, kennzeichnungsfrei | - | |
| Umweltprodukt-deklaration (EPD) | Die Umweltproduktdeklaration (EPD = Environmental Product Declaration) eines Produktes macht Aussagen zum Energie- und Ressourceneinsatz und in welchem Ausmaß ein Produkt zu Treibhauseffekt, Versauerung, Überdüngung, Zerstörung der Ozonschicht und Smogbildung beiträgt. Außerdem werden Angaben zu technischen Eigenschaften gemacht, die für die Einschätzung der Performance des Bauproduktes im Gebäude benötigt werden, wie Lebensdauer, Wärme- und Schallisolierung oder den Einfluss auf die Qualität der Innenraumluft.1 Inhalt aufklappen | ||||
| EPD1 | - | - | - | - | |
| Branchen-EPD1 | - | - | + (in Kategorie "Grundstoffe und Vorprodukte") | - | |
| Umweltindikatoren | Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren wie z.B Primärenergieaufwand, Abfall, Abiotischer Ressourcenverbrauch, Ozonabbaupotential, Treibhauspotential usw. liefert die Datenbank ÖKOBAUDAT des Informationsportals Nachhaltiges Bauen. Inhalt aufklappen | ||||
| ÖKOBAUDAT-Datensätze | 1.3.05. Betonfertigteile und Betonwaren | - | 1.4.06. Betonzusatzmittel | 1.2.08. Kraftwerksnebenprodukte Für die anderen Betonzusatzstoffe (Gesteinsmehl, Silicastaub, Trass) gibt es derzeit keinen eigenen Gliederungspunkt in ÖKOBAUDAT. | |
Hinweis: | |||||
| Sonstige freiwillige Produkt-Deklarationen | Die Plattform baubook beispielsweise bietet für Händler und Hersteller von Bauprodukten die Möglichkeit einer online-Deklaration anhand von Kriterien, die derzeit vor allem in Österreich für die ökologische Ausschreibung verwendet werden. Inhalt aufklappen | ||||
| baubook-Deklarationen | - | ||||
| + | Zeichen / Label bzw. Produktkennzeichnungen für diese Produktgruppe vorhanden |
| (+) | derzeit kein Produkt aus dieser Produktgruppe zertifiziert |
| - | Zeichen / Label bzw. Produktkennzeichnungen für diese Produktgruppe nicht vorhanden bzw. Produktgruppe nicht im Geltungsbereich |
| ./. | Zeichen / Label für diese Produktgruppe nicht relevant |
| x | Produkte aus dieser Produktgruppe können die Kriterien des Zeichens/Labels definitionsgemäß nicht erfüllen |
Bewertungssystem
Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)
| Wofür steht das Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)? Inhalt aufklappen | |
Mit dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen für Bundesgebäude (BNB) steht ein zum Leitfaden Nachhaltiges Bauen ergänzendes, ganzheitliches, quantitatives Bewertungsverfahren zur Verfügung. | |
| Welche Informationen liefert WECOBIS für BNB im Reiter BNB-Kriterien? Inhalt aufklappen | |
WECOBIS führt in den Datenblättern der Bauproduktgruppen umfangreiche Informationen zur Beantwortung der verschiedenen Fragestellungen im Hinblick auf Umwelt- und Gesundheitsaspekte. Im Reiter BNB-Kriterien bietet WECOBIS gezielt Antworten auf Fragestellungen baustoffrelevanter Steckbriefe. Durch die Bündelung von Aspekten z.B. bzgl. der Risiken für die lokale Umwelt, Fragen zur Innenraumhygiene und der Thematik Rückbau, Trennung, Verwertung gibt WECOBIS gezielte Hilfestellung bei der Einordnung einzelner Baustoffe. Tiefergehende Informationen finden sich über die Verknüpfungen in den jeweiligen Datenblättern. |
BNB-Kriterium BN_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Neubau)
| Welche Ziele werden mit BNB-Kriterium BN_1.1.6 verfolgt? Inhalt aufklappen | |
BNB-Kriterium BN_1.1.6 zielt auf die Reduzierung bzw. Vermeidung von Stoffen und Produkten beim Neubau, die aufgrund ihrer stofflichen Eigenschaften oder Rezepturbestandteile ein Risikopotenzial für Grundwasser, Oberflächenwasser, Boden und Luft (auch Innenraumluft) enthalten. Das Kriterium teilt die Anforderungen in 5 Qualitätsniveaus ein. Die Einordnung orientiert sich an Aufwand und Schwierigkeitsgrad der praktischen Umsetzung sowie an der ökologischen Bedeutung der Substitution eines Stoffes. Für den Umgang mit Materialien im Bestand und deren Einordnung ist Kriteriensteckbrief BK_1.1.6. heranzuziehen. |
Einordnung Massivbaustoffe (einschl. Beton)
Stand 05/2021 (Steckbriefversion V 2015)
Für Massivbaustoffe (Beton, Mauersteine, Lehmbaustoffe) gelten zur Zeit keine spezifischen Anforderungen hinsichtlich BNB-Kriterium 1.1.6. Es empfiehlt sich aber auch hier mindestens die gemäß Qualitätsniveau 1 geforderte Dokumentation der eingesetzten Produkte (s.u. Link zu Textbausteinen).
Die vollständige Dokumentation der verbauten Materialien ist ein wichtiger Baustein des kreislauffähigen Bauens. In BNB_5.2.2 "Qualitässicherung der Bauausführung" wird damit das höchste Anforderungsniveau erfüllt.
Für Schalöle gelten die Anforderungen für "Betontrennmittel" (s.u.).
→ Planungs- und Ausschreibungshilfen mit Textbausteinen
Tabellarische Übersichten mit allen Einzelanforderungen sind im WECOBIS Modul Planung & Ausschreibung (P&A) zu finden. Man findet dort auch detaillierte Informationen zu den Nachweismöglichkeiten (z.B. über andere Produktkennzeichnungen) und damit zur Prüfung der angebotenen Produkte, außerdem ausführliche Erläuterungen zu den Anforderungen und die zugehörigen Textbausteine (auch als PDF-Download):
→ QN1 Produktdokumentation als übergeordnete Anforderung
→ Betontrennmittel
BNB-Kriterium BK_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Komplettmodernisierung)
| Welche Ziele werden mit BNB-Kriterium BK_1.1.6 verfolgt? Inhalt aufklappen | |
Im Falle einer Sanierungsmaßnahme wird BN_1.1.6 ergänzt durch das BNB-Kriterium BK_1.1.6. Dieses zielt auf die Adressierung und Ausschleusung von Materialien in der bestehenden Bausubstanz, die ein Risikopotenzial für Mensch und Umwelt darstellen. Die Bewertung erfolgt anhand einer Einstufung der Baumaterialien in ein vorgegebenes Schadstoffkataster mit 14 Schadstoffgruppen aufgrund ihres Schädigungspotentials und der jeweiligen Sanierungsmaßnahmen. Das Kriterium teilt die Anforderungen in 4 Qualitätsniveaus ein. Die Einordnung orientiert sich an Aufwand und Schwierigkeitsgrad der praktischen Umsetzung sowie an der ökologischen Bedeutung er Substitution eines Stoffes. Weitere Informationen zu den Einzelkriterien im Bestand siehe BK_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Komplettmodernisierung). Für den Einbau von neuen Materialien gilt BN_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Neubau). |
Die in den WECOBIS-Baustoffinformationen beschriebenen Produktgruppen behandeln nur aktuell am Markt befindliche Baustoffe. Dabei handelt es sich in aller Regel nicht mehr um dieselben Produkte, die z.B. einem Schadstoffkataster gemäß BNB-Kriteriensteckbrief BK_1.1.6 zugeordnet werden müssen.
Eine Einordnung hinsichtlich BK_1.1.6 erfolgt daher in WECOBIS in eigenen Datenblättern zum Bestand. Dort findet man Informationen zu Materialien, die in der Regel nicht mehr auf dem Markt sind, jedoch bei Umbau- oder Renovierungsmaßnahmen als Rückbaumaterial anfallen können.
Einordnung Massivbaustoffe im Bestand (einschl. Beton)
Für Massivbaustoffe findet man die entsprechenden Informationen gesammelt für die ganze Obergruppe unter Massivbaustoffe im Bestand.
BNB-Kriterium BN_3.1.3 - Innenraumhygiene
| Welche Ziele werden mit BNB-Kriterium BN_3.1.3 verfolgt? Inhalt aufklappen | |
Ziel des BNB-Kriteriums 3.1.3 ist die Sicherstellung der Luftqualität im Innenraum unter hygienischen Gesichtspunkten, die zu keinen negativen Effekten hinsichtlich der Befindlichkeit der Raumnutzer führt, die hygienische Sicherheit garantiert und somit möglichst auch eine empfundene hohe olfaktorische Luftqualität gewährleistet. |
An dieser Stelle findet man eine grobe Übersicht zu den in BNB_BN_3.1.3 adressierten Emissionen. Sofern relevant, finden sich ausführlichere Informationen in anderen WECOBIS-Reitern:
→ Reiter Planungsgrundlagen / ggf. Infos zu Alternativen hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz
→ Reiter Verarbeitung, Nutzung, Nachnutzung / lebenszyklusspezifische Informationen
Hinweis:
Neben der inhaltlichen Zusammensetzung kann für die Wirkung eines Baustoffes immer auch die Einbausituation vor Ort (eingebaute Menge, Raumgröße, Klima, Temperaturen etc.), sowie die Verarbeitung und Wechselwirkung mit anderen Materialien entscheidend sein.
Einordnung Massivbaustoffe (einschl. Beton)
Aus den Massivbaustoffen selbst ist produktionsbedingt keine relevante VOC- / Formaldehyd-Abgabe zu erwarten. Das gleiche gilt für mineralische Mörtel. Dies sind in der Regel Mörtel, Kleber, Spachtelmassen etc. die trocken, in Pulverform konfektioniert sind und mit Wasser angerührt werden.
Es müssen aber auch die Hilfsstoffe, der gesamte Wandaufbau und alle unter diese Gruppe fallenden Produkte betrachtet werden.
Insbesondere pasteuse Mörtel, Kleber, Spachtelmassen, staubbindende Anstriche und Imprägnierungen enthalten in der Regel Kunstharzbindemittel. Hier kann die VOC- / Formaldehyd-Emission sehr unterschiedlich ausfallen.
| Produktgruppe | Zu erwartende VOC-Emissionen | Zu erwartende Formaldehyd-Emissionen |
| Beton (Frischbeton, Betonfertigteile) | keine | keine |
| Betonzusatzmittel | keine | keine |
| Betonzusatzstoffe | keine | keine |
| Kalksandsteine | keine | keine |
| Lehmbaustoffe | keine | keine |
| Lehmbaustoffe | keine | keine |
| Porenbeton | keine | keine |
| Ziegel (Klinker, porosierte Ziegel) | keine | keine |
| Mauersteine mit integrierter Wärmedämmung | keine | keine |
| Tabelle 1.5.8: Übersicht möglicher VOC- und Formaldehyd-Emissionen | |
| keine | Die Produktgruppe enthält kein Formaldehyd oder keine VOC. |
| möglich | Die Produkte der Produktgruppe unterscheiden sich bezüglich der zu erwartenden VOC- oder Formaldehyd-Emissionen. |
| hoch | Die Produktgruppe verursacht grundsätzlich hohe VOC-Emissionen oder Formaldehyd-Emissionen. Alternativen sind vorzugsweise in der Wahl funktional gleichwertiger Baustoffe anderer Produktgruppen oder anderer Konstruktionen zu suchen. |
BNB-Kriterium BN_4.1.4 - Rückbau, Trennung, Verwertung
| Welche Ziele werden mit BNB-Kriterium BN_4.1.4 verfolgt? Inhalt aufklappen | |
Im BNB Kriteriensteckbrief 4.1.4 werden Konstruktionen nach ihrer Rückbaubarkeit, Trennbarkeit und Verwertbarkeit eingestuft. |
Für die Bewertung der Rückbaubarkeit wirkt sich der Einsatz abfallarmer Konstruktionen, die die Möglichkeit eines sortenreines Rückbaus erlauben, günstig aus. Die Rückbaubarkeit beschreibt den Aufwand, der für Demontage oder Abbruch eines Bauteils aus dem Gebäudeverband nötig ist. Die Sortenreinheit beschreibt den Aufwand, der für die sortenreine Trennung mehrschichtiger und / oder inhomogener Bauteile anfällt.
Für die Bewertung der Verwertbarkeit der Baustofffraktionen gelten die zur Zeit der Bewertung am Markt aktuell verfügbaren technischen Verfahren. Eine bessere Verwertbarkeit / höherwertige Verwertung führt tendenziell zu einer Aufwertung. Eine theoretische aber nicht realisierte Verwertbarkeit führt tendenziell zu einer Abwertung. Alternativ können bei Bauteilen mit langer zu erwartender Nutzungsdauer Forschungsvorhaben, die praktikable Lösungsmöglichkeiten in absehbarer Zeit zur Verfügung stellen können, positiv bewertet werden.
Weitere Informationen z.B. zu den Verwertungsmöglichkeiten, Deponieverhalten, Abfallschlüssel → Reiter Nachnutzung
Einordnung Massivbaustoffe (einschl. Beton)
Rückbaubarkeit und Sortenreinheit
Für die Bewertung der Rückbaubarkeit wirkt sich der Einsatz abfallarmer Konstruktionen, die die Möglichkeit eines sortenreines Rückbaus erlauben, günstig aus. Die Rückbaubarkeit beschreibt den Aufwand, der für Demontage oder Abbruch eines Bauteils aus dem Gebäudeverband nötig ist.
Die Sortenreinheit beschreibt den Aufwand, der für die sortenreine Trennung mehrschichtiger und / oder inhomogener Bauteile anfällt.
Die Einordnung der Massivbaustoffe erfolgt hier zunächst anhand der Bauelemente entsprechend BNB-Kriterium 4.1.4. Es wird dargestellt, welche Einflussfaktoren sich wie auf die Bewertung auswirken können.
| Produktgruppe | Bauelement | Einflussfaktoren auf die Bewertung |
| Beton (Frischbeton, Betonfertigteile) | Gründungen |
|
| Gründungen von Bauwerken werden überwiegend aus den Baustoffen Beton oder Stahlbeton hergestellt. Für den Rückbauaufwand ist in erster Linie die Verzahnung mit dem Baugrund maßgeblich. Je tiefer das Fundament in den Baugrund eingreift, desto aufwendiger ist der Rückbau. Für die Recyclingqualität von (Flach-)gründungen ist außerdem von Bedeutung, ob auf dem Beton eine Bitumenbeschichtung oder Kunststoffbahnbeschichtung aufgeklebt wurde oder nicht. Mit Bitumen oder Kunststoffbahnen verunreinigter Betonabbruch wird in der Regel wenn überhaupt nur für mindere Verwertungszwecke (Verfüllungen im Außenraum) eingesetzt. Bei wärmegedämmten Flachgründungen hängt die Verwertbarkeit der Bodenplatte und des Dämmstoffs auch davon ab, ob die beiden miteinander verbunden (verklebt oder verzahnt sind) und ob der Dämmstoff ober- oder unterhalb der Gründung angebracht wurde. | ||
| Beton (Frischbeton, Betonfertigteile) | Keller-Außenwände |
|
| Keller-Außenwände bestehen im Verwaltungsbau überwiegend aus Beton oder Stahlbeton. Unterschieden werden Konstruktionen ohne Anforderungen an die Wasserundurchlässigkeit, wasserundurchlässige Konstruktionen (WU-Beton) und wasserdichte Konstruktionen mit Bitumenbahnenabdichtung, Kunststoffbahnenabdichtung oder Dickbitumenabdichtung. Diese Abdichtungen mindern, wie oben erwähnt, die Recyclingqualität des Betons. Bei beheizten Kellern gibt es in der Regel eine weitere zu berücksichtigende Stoffkomponente in Form einer mit Tragschicht und Abdichtung verklebten Perimeterdämmung. | ||
| Beton (Frischbeton, Betonfertigteile) Ziegel (Klinker, porosierte Ziegel) | Außenwände |
|
| Außenwände werden unterschieden in Systemfassaden, die als Fertigteilmodul vorgehängt werden, und Lochfassaden, die aus mehreren Funktionsschichten bestehen. Lochfassaden werden zusätzlich ausgehend vom Baustoff der Tragschicht in Bauteile mit und ohne (die Recyclingfähigkeit einer Fraktion mindernde) Störstoffe eingeteilt. Die Rückbaufähigkeit wird durch lösbare Fertigteilkonstruktionen prinzipiell erleichtert. Störstoffe wie aufgeklebte Wärmedämmverbundsysteme können die sortenreine Rückbaufähigkeit und Recyclingfähigkeit der Tragschicht beeinträchtigen. | ||
| Beton (Frischbeton, Betonfertigteile) | Decken |
|
| Decken bestehen in der Regel aus mehreren Funktionsschichten. Zur Einschätzung der Verwertbarkeit werden Deckenaufbauten, ausgehend vom Baustoff der Tragschicht, in Bauteile mit und ohne Störstoffe eingeteilt. Die Bewertung der Sortenreinheit wird anhand der Rückbauaufwände der Schichten beurteilt. Die Rückbaufähigkeit wird durch lösbare Fertigteilkonstruktionen prinzipiell erleichtert. In den Estrich eingebundene Heizungsrohre oder Bewehrung bzw. am Ausbruchmaterial anhaftende Dämmstoffe, Trennschichten oder Oberflächenaufbauten (Fliesen etc.) erschweren die sortenreine Verwertung oder machen diese z. T. unmöglich. | ||
| Beton (Frischbeton, Betonfertigteile) Ziegel (Klinker, porosierte Ziegel) | Innenwände |
|
| Innenwände werden in tragende und nichttragende Wände unterschieden. Bei nicht tragenden Konstruktionen wird weiterhin in Trockenbau und traditionelle Massivbauweise unterteilt. Letztere unterscheiden sich unwesentlich von tragenden Massivwänden und werden bezüglich Sortenreinheit und Verwertbarkeit - ebenfalls ausgehend von der Tragschicht - in Bauteile mit und ohne Störstoffe (z.B. Putze) unterschieden. | ||
| Beton (Frischbeton, Betonfertigteile) | Dächer |
|
Dächer werden nach ihrer Konstruktionsform, der Art der Witterungsschutzschicht und der Lage der Wärmedämmung aufgeteilt:
Zusätzlich wird bei Flachdächern zwischen Deckenunterkonstruktionen bzw. -schichten mit und ohne Störstoffe unterschieden. | ||
Verwertbarkeit
Für die Bewertung der Verwertbarkeit der Baustofffraktionen gelten die zur Zeit der Bewertung am Markt aktuell verfügbaren technischen Verfahren. Eine bessere Verwertbarkeit / höherwertige Verwertung führt tendenziell zu einer Aufwertung. Eine theoretische aber nicht realisierte Verwertbarkeit führt tendenziell zu einer Abwertung. Alternativ können bei Bauteilen mit langer zu erwartender Nutzungsdauer Forschungsvorhaben, die praktikable Lösungsmöglichkeiten in absehbarer Zeit zur Verfügung stellen können, positiv bewertet werden.
| Verwertungs- / Beseitigungswege | Hochwertige Verwertung | Minderwertige Verwertung | Energetische Verwertung | Deponierung |
Beton (Frischbeton1, Betonfertigteile1, einschl. Betonzusatzmittel1 und Betonzusatzstoffe1) | möglich | möglich | nicht möglich | möglich (Inertabfall) |
| theoretisch möglich2 | möglich | nicht möglich | möglich (Inertabfall) | |
| möglich | möglich | nicht möglich | möglich3 | |
| theoretisch möglich2 | möglich | nicht möglich | möglich (Inertabfall) | |
| Ziegel (Klinker, porosierte Ziegel) | theoretisch möglich2 | möglich4 | nicht möglich | möglich (Inertabfall) |
| Hochwertige Verwertung | Die Produktgruppe wird zur Herstellung gleichwertiger Produkte als wesentlicher Bestandteil des Endprodukts eingesetzt. |
| Minderwertige Verwertung | Die Produktgruppe wird zur Herstellung untergeordneter Produkte als wesentlicher Bestandteil des Endprodukts eingesetzt. |
| Energetische Verwertung | Die Produktgruppe wird in einer Verbrennungsanlage energetisch verwertet. |
| Deponierung | Die Produktgruppe wird ggf. nach thermischer Vorbehandlung deponiert. |
Betonelemente können eventuell wiederverwendet werden. Eine Verwertung von Beton als Zuschlagstoff für neue Betonbauteile ist mit Einschränkungen möglich. Der Einsatz von Betonzusatzmitteln und Betonzusatzstoffen beeinträchtigt die Recyclingfähigkeit und Deponierbarkeit von Beton nicht. Die sowieso erforderliche Dokumentation der Nachweise der ggf. bestehenden bauaufsichtlichen Anforderungen hinsichtlich Umweltschutz nach MVVTB erleichtert die spätere Nachnutzung.
2 Verunreinigungen durch Mörtel- und Putzreste erschweren die sortenreine Trennung und Verwertung, auch Wärmedämmverbundsysteme wirken sich nachteilig auf die stoffliche Verwertbarkeit aus. Sortenreiner Ziegelabbruch wird als Ziegelmehl in den Produktionsprozess rückgeführt oder zerkleinert bzw. gemahlen im Wegebau verwendet. Für eine Wiederverwendung müssten Steine bzw. Ziegel unzerstört ausgebaut werden können.
3 Lehmbaustoffe können je nach Erfüllung der Zuordnungskriterien in die jeweilige Deponieklasse bzw. erst nach Vorbehandlung deponiert werden.4 Nicht frostschutztauglich
Weitere Informationen zur Nachnutzung (z.B. Details zu den Verwertungsmöglichkeiten, Deponieverhalten, Abfallschlüssel) → Reiter Nachnutzung
Quellen
Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB), Büro- und Verwaltungsgebäude – Neubau, Kriterium 1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt, abrufbar unter BNB_BN_1.1.6 Version V 2015 (Online-Quelle)
Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB), Büro- und Verwaltungsgebäude – Neubau, Version 2011_1, Kriterium 3.1.3 Innenraumhygiene, abrufbar unter BNB_BN2011-1_313 (Online-Quelle)
Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB), Büro- und Verwaltungsgebäude – Neubau, Version 2011_1, Kriterium 4.1.4 Rückbau, Trennung und Verwertung, abrufbar unter BNB_BN2011-1_414 (Online-Quelle)
Mötzl, Pladerer et al.: Assessment of Buildings and Constructions (ABC) – Disposal. Maßzahlen für die Entsorgungseigenschaften von Gebäuden und Konstruktionen für die Lebenszyklusbewertung. Berichte aus Energie- und Umweltforschung, 30.12.2009
Technisches
Technische Daten
Kennwerte von Zusatzstoffen 1):
Zusatzstoffart | Regel | Typ | Spezifische Oberfläche nach Blaine [cm2/g] | Dichte [kg/m3] | Schüttdichte [kg/dm3] |
Quarzmehl | DIN EN 12620 | I
| ≥ 1 000 | ca. 2,65 | 1,3 … 1,5 |
Kalksandsteinmehl | DIN EN 12620 | ≥ 3 500 | 2,6 … 2,7 | 1,0 … 1,3 | |
Pigmente | DIN EN 12878 | 50 000 … | 4 … 5 | - | |
Flugasche | DIN EN 450 und Zulassung für die Umweltverträglichkeit | II
| 2 000 … 8 000 | 2,2 … 2,4 | 0,9 … 1,1 |
Trass | DIN EN 51043 | ≥ 5 000 | 2,4 … 2,6 | 0,7 … 1,0 | |
Hüttensandmehl | DIN EN 15167 und Zulassung | ≥ 2 750 | - | 0,9 … 1,1 | |
Silikastaub | DIN EN 13263 | 150 000 … 350 000 | ca. 2,2 | 0,3 … 0,6 | |
Silikasuspension | DIN EN 13263 | - | ca. 1,4 | - |
Technische Regeln (DIN, EN)
Produktnormen für Betonzusatzstoffe: | |
DIN EN 450-1 | Flugasche für Beton - Teil 1: Definition, Anforderungen und Konformitätskriterien |
DIN EN 450-2 | Flugasche für Beton - Teil 2: Konformitätsbewertung |
DIN EN 15167-1 | Hüttensandmehl zur Verwendung in Beton, Mörtel und Einpressmörtel - Teil 1: Definitionen, Anforderungen und Konformitätskriterien |
DIN EN 15167-2 | Hüttensandmehl zur Verwendung in Beton, Mörtel und Einpressmörtel - Teil 2: Konformitätsbewertung |
DIN EN 12620 | Gesteinskörnungen für Beton 1) |
DIN EN 12878 | Pigmente zum Einfärben von zement- und/oder kalkgebundenen Baustoffen – Anforderungen und Prüfverfahren |
DIN EN 13263-1 | Silikastaub für Beton - Teil 1: Definitionen, Anforderungen und Konformitätskriterien |
DIN EN 13263-2 | Silikastaub für Beton - Teil 2: Konformitätsbewertung |
DIN 51043 | Trass; Anforderungen, Prüfung |
| Betonnorm und Merkblatt für Betonzusätze | |
| DIN 1045-2 | Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton -Teil 2: Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität - Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1 |
| ZEMENT-MERKBLATT B 3 | Betonzusätze - Zusatzmittel und Zusatzstoffe |
| DAfStb-Richtlinie | Anforderungen an Ausgangsstoffe zur Herstellung von Beton nach DIN EN 206-1 in Verbindung mit DIN 1045-2. Hrsg: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) |
Bauregelliste
Das Deutsche Institut für Bautechnik stellt in den Bauregellisten A, B und C die technischen Regeln für Bauprodukte und Bauarten sowie bauaufsichtlich geregelte und nicht geregelte Bauprodukte und Bauarten auf.
Nach Zustimmung der obersten Bauaufsichtsbehörden der Länder wird die Bauregelliste bekannt gegeben. Erwerb und weiterführende Informationen zu Bauregelliste und ihren Regelungsbereichen siehe unter → www.dibt.de
Eine Darstellung und Erläuterungen zur Klassifizierung von Bauprodukten siehe im Lexikon → Klassifizierung von Bauprodukten
A Teil 1 / 1.3.2 / ÜZ / P
A Teil 1 / 1.3.3.3 / ÜHP / Z
A Teil 1 / 1.3.6 / ÜZ / Z
B Teil 1 / 1.1.2.3 bis 1.1.2.8 / Anlage 01
Quellen
1) Betonzusätze – Zusatzmittel und Zusatzstoffe. Zement-Merkblatt Betontechnik B3. 2.2014, Online-Quelle (abgerufen am 17.11.2020)
Literaturtipps
-
Beton.Wiki - Ein Lexikon der InformationsZentrum Beton GmbH. Online-Quelle (abgerufen am 17.11.2020)
-
Springenschmid R.: Betontechnologie für die Praxis, Bauwerk Verlag, 1. Auflage, 2007
Literaturtipps
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, DAfStb (Hrsg.): Umweltverträglichkeit zementgebundener Baustoffe. Sachstandsbericht, Beuth Verlag GmbH, 1996, Berlin, Köln
Springenschmid R.: Betontechnologie für die Praxis, Bauwerk Verlag, 1. Auflage, 2007
Dehn, F.; König, G.; Marzahn G.: Konstruktionswerkstoffe im Bauwesen, Verlag Ernst und Sohn, 1. Auflage, 2003
Lutze D.; vom Berg W.: Handbuch Flugasche im Beton: Grundlagen der Herstellung und Verwendung, Verlag Bau+Technik, 1. Auflage, 2004
Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde,;Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012
Friede B., Fidjestøl P.; Mikrosilica – ein Staub macht Karriere; Nachrichten aus der Chemie. Band 59, Heft 10, Seiten 956–958, ISSN (Online) 1868-0054, ISSN (Print) 1439-9598
Rohstoffe / Ausgangsstoffe
Hauptbestandteile
Flugasche: Ausgangsstoffe für Flugaschen sind i.d.R. Steinkohlen. Da sich die Kohlequalitäten je nach Lagerstätte unterscheiden, werden häufig Kohlen verschiedener Lagerstätten gemischt.
Für Flugaschen, die nicht aus reinen Kohlekraftwerken stammen oder für Flugaschen aus Hartbraunkohlen oder normalen Braunkohlen gelten besondere Auflagen hinsichtlich MVVTB (abZ mit Nachweis der Umweltverträglichkeit).
Gesteinsmehle: In Deutschland üblicherweise eingesetzte Gesteinsmehle sind Kalksteinmehle und Quarzmehle.
Hüttensand fällt als Nebenprodukt der Roheisenherstellung an.
Silicastaub fällt als Beiprodukt bei der Produktion von Silicium- und Silicium-Legierungen an. Rohstoffe für Silicium und Silicium-Legierungen sind Quarzsand/Kohle-Gemische und Schrott.
Trass ist ein feingemahlenes eruptives Tuffgestein vulkanischen Ursprungs und besteht überwiegend aus Kieselsäure und Tonerde.
Umwelt- und Gesundheitsrelevanz
Verfügbarkeit
Gesteinsmehle sind gut verfügbar. Die Versorgung erfolgt praktisch vollständig aus eigenen Vorkommen.
Etwa drei Viertel der in Deutschland produzierten Mengen an Steinkohlenflugasche werden laut Wirtschaftsverband Mineralische Nebenprodukte e.V. als Betonzusatzstoff verwendet. Der Rückgang der Steinkohleverstromung und der damit einhergehende Wegfall von Steinkohlenflugaschen wird somit eine spürbare Angebotslücke nach sich ziehen 1).
Bei Hüttensand kann durch die Abhängigkeit von den Produktionsprozessen in der Roheisen- und Stahlindustrie nicht mit einer Vergrößerung des Angebots gerechnet werden.
Die Verfügbarkeit von Silicastaub ist an die Produktion von Silicium- und Silicium-Legierungen gekoppelt. Silicium ist aber weltweit ausreichend vorhanden.
Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen
Flugasche, Hüttensand und Silicastaub werden aus Sekundärrohstoffen (Nebenprodukte aus industriellen Prozessen) erzeugt.
Radioaktivität
Natürlich Radionuklide in Baustoffen können vorkommen in Abhängigkeit von Material und Zuschlagstoffen. Zum Schutz der Bevölkerung vor Strahlenbelastungen werden in Deutschland seit mehr als 20 Jahren Untersuchungen und Bewertungen der radioaktiven Stoffe in Baumaterialien durchgeführt. Nach einer Studie des BfS wurden in Deutschland keine zu Bauzwecken verwendbaren Materialien festgestellt, die infolge erhöhter Uran- und Radiumkonzentrationen zu höheren Konzentrationen des Radon-222 (Radon) in Räumen führen könnten.
Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils industrieller Rückstände als Zuschlag zu beachten, siehe ausführliche BfS-Informationen zu Baustoffen.
Bei Nutzung von Stäuben aus industriellen Prozessen, z.B. Flugaschen oder Silicastaub, sowie bei Rohstoffen vulkanischen Ursprungs wie Trass können die Gehalte der natürlichen Radionuklide angereichert sein.
Gesteinsmehle weisen im Allgemeinen keine erhöhte Radioaktivität auf.
Das Bundesinstitut für Strahlenschutz (BfS) publizierte in 2) eigene Messungen, Literaturangaben und rechnerische Abschätzungen für die Produktgruppe „Beton“. Dabei wurde die gesamte Spannweite der spezifischen Aktivitäten von natürlichen Zuschlägen (Kies, Sand) und künstlichen Zusätzen (Flugasche, Hochofenzement) zur Betonherstellung berücksichtigt. Laut BfS wird der für die strahlenschutzfachliche Bewertung relevante Wert von 1 mSv/a unter Berücksichtigung des natürlichen Untergrundes nur in Ausnahmefällen erreicht oder unwesentlich überschritten.
Quellen
1) Die Nachfrage nach Primär- und Sekundärrohstoffen der Steine-und-Erden-Industrie bis 2035 in Deutschland. Aktualisierung 2019. Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) und Ingenieurgesellschaft Aachen (SST) im Auftrag des Bundesverband Baustoffe – Steine und Erden e.V., Online Quelle (abgerufen im November 2020)
2) Gehrcke K., Hoffmann B., Schkade U., Schmidt V. , Wichterey K.: Fachbereich Strahlenschutz und Umwelt: Natürliche Radioaktivität in Baumaterialien und die daraus resultierende Strahlenexposition, Online Quelle (abgerufen im November 2020)
Herstellung
Herstellungsprozess
Flugasche: Die Flugasche ist ein Neben- bzw. Abfallprodukt der Kohleverbrennung. Kohle wird zu feinem Staub vermahlen, in den Kessel eingeblasen und bei Temperaturen von über 1200 °C verbrannt. Dabei schmelzen die nicht brennbaren mineralischen Staubkörner, die als Begleitgestein in der Kohle enthalten sind, überwiegend auf. Diese feinen Mineralstoffpartikel werden im Rauchgasstrom mitgerissen, erstarren durch die rasche Abkühlung glasig und werden in Elektrofiltern abgeschieden.
Durch diese Abscheidung wird ein wesentlicher Beitrag zur Reduktion der Staubemissionen von Kohlekraftwerken geleistet.
Gesteinsmehl: Bei der Herstellung von Gesteinsmehlen muss zwischen den Gesteinsmehlen aus Filteranlagen und den gemahlenen und aufbereiteten Gesteinsmehlen unterschieden werden. Beide Gesteinsmehlarten unterscheiden sich in ihren technischen Eigenschaften.
Die bei der Aufbereitung des Gesteins unweigerlich anfallenden Stäube (Brechen, Sieben) werden an den Entstehungsorten abgesaugt und in Schlauchfiltern abgeschieden. Durch eigene Feinmahlung von Gesteinskörnungen und Abscheidung in Wirbelsichtern werden die gemahlenen Gesteinsmehle erzeugt.
Hüttensand: Hüttensand ist ein Nebenprodukt der Eisenerzaufbereitung. Beim Schmelzen von Eisenerz im Hochofen fällt heiße, flüssige Schlacke an. Wird diese Hochofenschlacke schnell mit Wasser abgekühlt (Granulation) entsteht ein glasartiges Material mit latent-hydraulischen Eigenschaften, der Hüttensand.
Silicastaub fällt als Beiprodukt bei der Produktion von Silicium- und Silicium-Legierungen an. Hierbei wird ein Quarzsand/Kohle-Gemisch im elektrischen Lichtofen aufgeschmolzen. Das jeweilige Legierungsmetall (z.B. Schrott bei Ferrosilicium) wird zusätzlich beigegeben. Im Abgasstrom des Ofens werden feine Partikel von SiO2 mitgerissen und kondensieren/erstarren in den kühleren Zonen des Abgasstromes zu sphärischen, amorphen Feststoffpartikeln. Über Schlauchfilter wird der Silicastaub aus dem Abgasstrom abgezogen.
Der Silicastaub kann dann zur weiteren Verarbeitung staubförmig oder, wie für die Anwendung im Bauwesen üblich, als wässrige Suspension aufbereitet werden. Bei der Herstellung der Suspension wird der Silicastaub mit hochintensiven Mischern im Verhältnis 1:1 mit Wasser gemischt. Um ausreichende Lagerstabilität zu erreichen muss der pH-Wert der Suspension auf unter 5 eingestellt werden. Dies geschieht im Wesentlichen durch Zugabe von geringen Mengen an Schwefelsäure.
Trass wird im Tagebau gefördert. Das Rohmaterial wird gebrochen und in Mahltrocknungsanlagen weiter zerkleinert. Da Trass überwiegend als puzzolanischer Zumahlstoff in CEM II Zementen verwendet wird, erfolgt die Feinmahlung zumeist mit dem Klinker im Zementwerk. Eine thermische Behandlung bis zu 1000°C von Trassen kann zu einer Steigerung der Puzzolanität führen.
Umweltindikatoren / Herstellung
Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren (z.B. Primärenergieaufwand, Treibhauspotential) liefert die Datenbank ÖKOBAUDAT des Informationsportals Nachhaltiges Bauen. Die ÖKOBAUDAT stellt Umweltprofile für Bauprodukte bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Ökobilanzierung (Lebenszyklusanalyse) von Gebäuden eingesetzt werden. Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Live-Datensätze. → Datenbank der ÖKOBAUDAT
In der Herstellung von Bauprodukten ist ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen. Der in den Datensätzen geführte "kumulierte Primärenergieaufwand nicht erneuerbar" (Graue Energie, PENRT) ist daher ein wichtiger Umweltindikator für den Ressourcenverbrauch und i.d.R. gleichgerichtet mit dem Treibhauspotential (GWP), einem wichtigen Indikator der Umwelt(aus)wirkungen.
Informationen zu ÖKOBAUDAT-Datensätzen im Zusammenhang mit dieser Produktgruppe finden sich in WECOBIS unter Fachinformationen / Reiter Zeichen & Deklarationen → Übersicht Umweltdeklarationen / Umweltindikatoren.
Graue Energie
In 1) werden folgende Angaben zu „Energieverbrauch (Grauen Energie)“ gemacht:
- Steinkohleflugasche: 0,1 MJ/kg
- Hüttensand: ca. 1,9 MJ/kg
- Kalksteinmehl (getrocknet): ca. 0,59 MJ/kg
Die Datenquelle bzw. die Methode, nach der diese Daten erhoben wurden, ist nicht angeführt.
Charakteristische Emissionen
Staub beim Mahlen
Maßnahmen Gesundheitsschutz
Persönliche Schutzausrüstung tragen, insbesondere Atemschutz.
Maßnahmen Umweltschutz
Einhausung und Filteranlagen für Brech-, Mahl-, Sieb- bzw. Sichteranlagen
Quellen
1) Betonzusatzstoffe – Ökobilanz, Online-Quelle (abgerufen am 11.01.2021)
Verarbeitung
Arbeitshygienische Risiken
Allgemeines
Alle Betonzusatzstoffe besitzen eine hohe Mahlfeinheit. Wegen der möglichen Staubentwicklung ist daher besonders auf das Tragen von Atemschutz zu achten. Besonders problematisch sind alveolengängige kristalline Siliciumdioxidstäube (Quarzfeinstäube), da diese Stäube als krebserzeugend gelten. Die Handhabung der Produkte sollte mit besonderer Vorsicht erfolgen, um Staubbildung zu vermeiden.
Silicastaub ist besonders fein (ca. 100-mal feiner als Zement). Mit einer Korngröße von 0,02 bis 0,6 µm entspricht die Partikelgröße etwa jener des Zigarettenrauchs. Im Bauwesen ist daher der Einsatz als wässrige Suspension üblich. Bei der Verarbeitung als Suspension sind persönliche Schutzmaßnahmen (Schutzhandschuhe, Augenschutz) erforderlich. Haut- und Augenkontakt ist zu vermeiden.
REACH / CLP - Informationspflicht zu SVHC
Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.
Wird ein Produkt als Stoff oder Gemisch eingestuft, ist für Informationen zu Gefahrstoffen und Einstufungen nach CLP ein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich.
Flüssige, pastöse, pulvrige Bauprodukte (z.B. Dichtmassen, Klebstoffe, Beschichtungen, Farben, Mörtel + Estriche, Frischbeton, Betonzusatzmittel usw.) werden als Gemisch eingestuft.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung (z.B. Nachweis gefährliche Stoffe, Nachweis besonders besorgniserregender Stoffe SVHC >= 0,1 Gew.-%) müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.
Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU
In WINGIS-online liegen für Kalksteinmehl folgende Angaben zur Gesundheitsgefährdung vor:
„Einatmen oder Verschlucken kann zu Gesundheitsschäden führen. Bei langandauerndem Kontakt mit Stäuben oder konzentrierten Lösungen können bei empfindlichen Personen Haut- oder Schleimhautreizungen nicht ausgeschlossen sein.“
Für quarzhaltige Stäube werden folgende Angaben zur Gesundheitsgefährdung in WINGIS-online gemacht:
„Einatmen von mineralischen quarzhaltigen Stäuben in hohen Konzentrationen über lange Zeiträume kann zu Gesundheitsschäden führen.
Quarzfeinstäube bzw. quarzhaltige Stäube sind kaum sichtbar und können lang in der Luft schweben (Schwebstaub).
Neben vorübergehenden Beschwerden wie Husten können chronische Schädigungen (z.B. Silikose) auftreten.
Quarzfeinstäube bzw. Quarz-Staub kann Krebs erzeugen!“
Nutzung
Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand
Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum
Betonzusatzstoffe sind im Nutzungszustand im erhärteten Bauprodukt als fester Stoff gebunden. Außergewöhnliche umwelt- oder gesundheitsrelevante Auswirkungen durch die Verwendung von Betonzusatzstoffen im Beton sind weder im Neuzustand noch bei bestimmungsgemäßer Nutzung noch im Schadensfall zu erwarten.
Nachnutzung
Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung
Durch die Verwendung von mineralischen Betonzusatzstoffen wird die Recyclingfähigkeit und die Deponierbarkeit von Beton nicht beeinträchtigt. Eine Dokumentation der Rezeptur des im Beton eingesetzten Bindemittels und der Nachweise nach MWWTB kann die spätere Nachnutzung erleichtern.