Projekt 14799/01

Korrosionsschutzsysteme für Porenbeton – Stahlbewehrungen, Untersuchungen zur Dauerbeständigkeit sowie zu Verwertungsmöglichkeiten des Abbruchmaterials

Projektdurchführung

Bauhaus-Universität WeimarMaterialforschungs- und -prüfanstalt (MFPA)
99404 Weimar

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die in der früheren DDR für bewehrten Porenbeton eingesetzten Korrosionsschutzmittel enthalten kanzerogene Stoffe und Schwermetalle. Analytische Bestimmungen der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe oder der Schwermetalle wurden damals nicht durchgeführt. Deshalb war es nicht möglich, fundierte objektive Aussagen zur Langzeitbeständigkeit, Umweltverträglichkeit und Recyclierbarkeit bewährter Porenbetone zu machen. Aus diesem Grunde war im vorliegenden Projekt neben der Überprüfung des Korrosionsschutzes vor allem nachzuweisen, ob Kontaminationen zu einer gesundheitlichen Gefährdung bzw. zu einer Einschränkung bezüglich Recycling und Wiederverwendung führen können.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAn ausgewählten Modellobjekten sollten zunächst durch die Ermittlung des Korrosionsverhaltens der Bewehrung Aussagen zur weiteren Schutzdauer und damit der Lebensdauer der Gebäude abgeleitet werden. Die Objektauswahl wurde durch die im Untersuchungszeitraum praktizierten Abriss- bzw. Rekonstruktionsmaßnahmen begrenzt, Untersuchungsobjekte waren Wohnungs- und Industriebauten in Erfurt, Parchim, Weimar und Oberhof. Durch die quantitative Bestimmung der Schwermetalle mit ICP-Atomemissionsspektrometrie und der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK-Nachweis mit HPLC) im bewehrten Porenbeton sollte nachgewiesen werden, ob umweltschädigende Stoffe aus dem Korrosionsschutzfilm bis an die Porenbetonoberfläche diffundiert sind. Untersucht wurden Proben von der Porenbetonoberfläche, von der die Bewehrung umgebenden Porenbetonschicht und von Porenbetongranulaten. Anhand von Versuchen zur Auslaugbarkeit von Porenbetongranulaten nach den LAGA-Richtlinien und o. g. Analytik war zu ermitteln, ob bewehrter Porenbetonbruch in Abhängigkeit vom Verunreinigungsgrad, d. h. auch in Abhängigkeit vom verwendeten Korrosionsschutzmittel, recycliert werden kann oder deponiert werden muss.
Verantwortlich für die Bearbeitung war die MFPA. Die für den Abriss der jeweiligen Objekte verantwortlichen Praxispartner wurden in die Bearbeitung einbezogen (z.B. Ausbau der Porenbetonelemente, Bereitstellung und Aufbereitung des erforderlichen Probematerials).


Ergebnisse und Diskussion

Die Untersuchungen an in der früheren DDR in nur vier Werken hergestellten Porenbetonen ergaben folgende Ergebnisse:
Korrosionsverhalten:
In den meisten Fällen ist die Bewehrungsoberfläche frei von Korrosion, in geringem Umfang sind erste Anzeichen von Korrosion (kein Blätterrost) sichtbar. Dies ist zulässig, die Bewehrung ist intakt. Bezüglich Korrosionsverhalten ist die weitere Lebensdauer der Gebäude gesichert.
Schwermetalle, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK):
Die in den Porenbetonproben nachgewiesenen Chrom-, Blei- und Zinkgehalte entsprechen den eingesetzten mineralischen Rohstoffen, es gibt keine gravierenden Konzentrationsunterschiede in den untersuchten Porenbetonschichten, d. h., es erfolgt keine Diffusion von Schwermetallen aus der Korrosionsschutzschicht heraus an die Außen- oder Innenseite der Porenbetonwand.
Bezüglich der Höhe der PAK-Gehalte sind deutliche Unterschiede bei den einzelnen Untersuchungsobjekten feststellbar. Die in den Porenbetonwerken Calbe, Laußig und Hennersdorf verwendeten lösungsmittelhaltigen Korrosionsschutzmittel enthalten nur geringe, die in Parchim verwendeten wässrigen Korrosionsschutzgemische dagegen hohe PAK-Anteile. Trotz teilweise hoher PAK-Konzentrationen in den verwendeten Korrosionsschutzmitteln sind keinerlei Anreicherungen an der Außen- oder Innenseite der Porenbetonwände nachweisbar. Damit sind Gesundheitsschädigungen durch die in der Korrosionsschutzschicht vorhandenen Schwermetalle oder PAK´s mit Sicherheit auszuschließen.
Zuordnungswerte Feststoff und Eluat für Recyclingbaustoffe/Bauschutt:
Die gemäß LAGA-Richtlinien ermittelten Zuordnungswerte weisen auf eine eingeschränkte Wiederverwertbarkeit der Porenbetongranulate hin. Limitierende Parameter sind die PAK (nur bei pechhaltigen Korrosionsschutzsystemen), die Kohlenwasserstoffe, der Sulfatgehalt und die Leitfähigkeit. Die Deponierung anfallender Porenbetongranulate ist möglich, die vorliegenden Materialien sind kein Sondermüll.
Aufgrund dieser Ergebnisse wird eingeschätzt:
- Die Korrosionsschutzsicherheit der bewehrten Porenbetone ist auch nach mehr als 20 Jahren Standzeit gewährleistet, zusätzliche Sanierungsarbeiten sind diesbezüglich nicht erforderlich.
- Die in den Korrosionsschutzmitteln enthaltenen PAK´s und Schwermetalle sind fest im Korrosionsschutzfilm verankert, Schädigungen durch austretende Kontaminationen sind ausgeschlossen.
- Ein Anfall größerer Mengen Porenbetonabbruchmaterials aufgrund von Gesundheits- oder Sicherheitsgründen ist perspektivisch nicht zu erwarten.
- Porenbetonabbruchmaterialien sind recyclierfähig bzw. deponierbar. Es ist objektbezogen zu überprüfen, ob pechhaltige Korrosionsschutzsysteme verwendet wurden. Bei diesen ist die Wiederverwertbarkeit stark eingeschränkt, die Abbruchmaterialien sind jedoch kein Sondermüll.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Projektergebnisse wurden in Fachkreisen von der GERK GmbH, Weimar, und an der Bauhaus-Universität Weimar, (Bereich Aufbereitung von Baustoffen und Wiederverwertung, Fakultät Bauingenieurwesen, Ausrichter der Weimarer Fachtagung über Abfall- und Sekundärrohstoffwirtschaft) vorgestellt. Im Arbeitskreis Beton/Mauerwerk der Forschungsvereinigung Recycling und Wertstoffverwertung im Bauwesen e. V., RWB Bremen, ggf. auch bei der Bundesvereinigung Recycling Bau e. V., ist eine Präsentation der Arbeiten vorgesehen. Zwei Publikationen in der BR Baustoff Recycling + Deponietechnik sind in Vorbereitung.


Fazit

Die im Rahmen des vorliegenden Projektes durchgeführten Untersuchungen beweisen,
- dass die Dauerbeständigkeit des Korrosionsschutzes der Bewehrung gewährleistet ist,
- dass keine Gesundheitsschädigungen durch PAK´s und Schwermetalle nachzuweisen sind und
- dass bewehrte Porenbetonabbruchmaterialien in Abhängigkeit vom jeweiligen Schadstoffgehalt recyclierbar bzw. deponierbar sind.
Da auch aufgrund der vorliegenden Ergebnisse in den nächsten Jahren noch nicht mit einem verstärkten Anfall bewehrten Porenbetonbruches zu rechnen ist, sollte der entstandene zeitliche Freiraum genutzt werden, in Übereinstimmung mit dem Kreislaufwirtschaftsgesetz neben der Charakterisierung weiterer bewehrter Porenbetonabrissobjekte neue Verwertungsvarianten für bewehrten Porenbetonbruch zu erarbeiten. Dabei sollten auch Objekte aus den alten Bundesländern untersucht werden. Ansatzpunkte wären die Verwendung als Leichtzuschlagstoff, als Filtermedium bzw. Aufsaugmittel oder als Schüttdämmstoff.