TY - CONF A1 - Rübner, Katrin T1 - Die Porenstruktur leichter Gesteinskörnungen N2 - Leichte Gesteinskörnungen sind Gemenge von mehr oder weniger porösen Körnern mineralischen Ursprungs mit Kornrohdichten < 2000 kg/m³ oder Schüttdichten < 1200 kg/m³. Ihre industrielle Herstellung erfolgt oft in einem thermischen Prozess bei Temperaturen von 1000 bis 1300 °C aus natürlichen Ausgangstoffen, wie Ton, Schiefer und anderen tonigen oder vulkanischen Gesteinen. Blähton, Blähschiefer, Vermiculit und Blähperlit sind heutzutage weit verbreitete leichte Gesteinskörnungen. Aber auch aus mineralischen Reststoffen, wie beispielsweise Glas oder Mauerwerkbruch, können durch thermisches Porosieren leichte Körnungen, wie Blähglas und RC-Granulate, erzeugt werden. Dabei müssen die jeweils eingesetzten Ausgangsstoffe bei der Prozesstemperatur einen pyro¬plastischen Zustand mit Ausbildung von Sinter- und Schmelzphasen mit geeigneter Viskosität erreichen und gleichzeitig Gas freisetzen, das zum Aufblähen und Porosieren führt. Die geblähten leichten Körnungen bilden dadurch eine heterogene, makroporöse Porenstruktur aus. Das Feststoffgerüst ist meist durch großvolumige lange Poren durchbrochen und die Gerüstwände sind von vielen kleinen Poren durchsetzt. Teilweise liegen in den geblähten Bereichen geschmolzene Oberflächenareale vor. Dabei werden die tatsächlichen mikrostrukturellen und morphologischen Eigenschaften der verschiedenen leichten Gesteinskörnungen wesentlich von der großen Varietät der Ausgangsstoffe und den Bedingungen des Herstellungsprozesses beeinflusst. Auf den vorherigen Workshops wurde bereits über Herstellung, Eigenschaften und Mikrostruktur von aus Mauerwerkbruch hergestellten RC-Granulaten berichtet. Dieser Beitrag stellt die Resultate der fortlaufenden Gefüge- und Porenstrukturuntersuchungen vor und vergleicht die Eigenschaften von RC-Granulaten und verschiedenen herkömmlichen Blähtonen. Messergebnisse aus Analysen mittels ICP-Emissionsspektrometrie, Röntgenpulverdiffraktometrie, Quecksilberporosimetrie und Licht- und Elektronenmikroskopie werden diskutiert. T2 - XVII. Workshop über die Charakterisierung von feinteiligen und porösen Festkörpern CY - Bad Soden am Taunus, Germany DA - 08.11.2016 KW - Leichte Gesteinskörnungen KW - Porenstruktur KW - Blähton KW - RC-Leichtgranulate KW - Recycling PY - 2016 AN - OPUS4-38201 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rübner, Katrin T1 - Microstructure of Novel Lightweight Aggregates Made from Masonry Rubble T2 - ICCS17 International Conference on Composite Structures CY - Porto, Portugal DA - 2013-06-17 PY - 2013 AN - OPUS4-29018 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Barthel, Maria A1 - Rübner, Katrin A1 - Kühne, Hans-Carsten T1 - Aktivierung von Papierasche zur Nutzung als Bindemittelkomponente N2 - In Deutschland fallen jährlich 20 Millionen Tonnen Altpapier an. 75 % davon werden dem Recyclingprozess zugeführt. Dabei bleiben Prozessrückstände wie Deinkingschlämme, Sortierrückstände und Faserreststoffe übrig. Zusammengefasst als Papierschlamm verwerten die Recycler diesen Reststoff thermisch in dezentralen Heizkraftwerken. Die dabei anfallende Papierasche hat mit den Anteilen der Hauptoxide von 59 M.-% CaO, 22 M.-% SiO2 und 13 M.-% Al2O3 eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie Portlandzement, wobei sich die Mineralphasen unterscheiden. Durch eine Aktivierung der Papierasche können jedoch hydraulisch aktive Phasen wie Mayenit (C7A12) und Belit (C2S) erzeugt werden. Die Mineralphase Mayenit reagiert schnell mit Wasser zu Calciumaluminathydraten, wodurch der Bindemittelleim schnell ansteift. Die festigkeitsbildenden Calciumsilicathydrate (CSH) in Bindemittelleimen entstehen bei einer späteren Reaktion von Belit mit Wasser. Zur Aktivierung dient eine hydrothermale Calcinierung. Dabei wird Papierasche mit einer Aktivatorlösung (Wasser oder KOH) gemischt und bei 200 °C hydrothermal behandelt, wobei sich Hydratphasen ausbilden. Diese Zwischenprodukte dehydratisieren durch eine anschließende Calcinierung zu reaktiven Calciumsilicaten und Calciumaluminaten. Wie sich die Parameter des Aktivierungsprozesses auf die Mineralphasen auswirken, war Fokus der Untersuchungen. Mit thermogravimetrischen Analysen der Zwischenprodukte konnten die Reaktionsprodukte nach dem hydrothermalen Prozessschritt bestimmt werden. Den größten Einfluss auf den Mineralphasenbestand hat hierbei die Alkalität der Aktivatorlösung. Im zweiten Prozessschritt, der Calcinierung, ist die Temperatur der wesentliche Faktor für die Ausbildung reaktiver Phasen. Die Ergebnisse kalorimetrischer Untersuchungen an Leimen aus den calcinierten Proben dienten der Auswahl der optimalen Calcinierungstemperatur. Die gesamte Reaktionswärme war für die Proben, welche bei einer Calcinierungstemperatur zwischen 700-800 °C hergestellt wurden, am höchsten. T2 - GDCH-Tagung Bauchemie CY - Aachen, Germany DA - 30.09.2019 KW - Papierasche KW - Zement KW - Hydrothermale Calcinierung KW - Bindemittel PY - 2019 SN - 978-3-947197-13-2 VL - 54 SP - 16 EP - 24 CY - Aachen AN - OPUS4-49312 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Rübner, Katrin A1 - Seher, Julia A1 - Hahn, A. A1 - Schnell, A. ED - Rohs, M. ED - Weichold, O. T1 - Hydrothermale Herstellung von Filter- und Speichermaterialien aus SiO2- und CaO-reichen Reststoffen N2 - Aus SiO2- und CaO-reichen Sekundärrohstoffen können in einem hydrothermalen Stoffumwandlungsprozess poröse Körnungen (Hydrothermalgranulate HTG) hergestellt werden. Die Erhärtung der HTG erfolgt dabei in einem Autoklav bei ca. 200 °C und 1,6 MPa Sattdampf ähnlich dem Prozess der Kalksandsteinherstellung. Festigkeit und Gefüge der HTG entwickeln sich durch die Ausbildung von Calciumsilicathydraten (CSH-Phasen), die durch die Reaktion zwischen Quarzpartikeln (SiO2) und Kalk (CaO) entstehen. SiO2-Lieferant ist ziegelhaltiger Mauerwerkbruch, der als Hauptmineralphase Quarz enthält. Papierasche kann mit ihren Anteilen an Freikalk und anderen reaktive Calciumverbindungen als Kalkersatz dienen. Über die Mischungszusammensetzung und die Reaktionsbedingungen werden die Eigenschaften der Reaktionsprodukte gezielt gesteuert. Die HTG haben Rohdichten kleiner als 2000 kg/m³. Ihr Gefüge ist durch ein eher ungeordnetes System an Mesoporen und kleinen Makroporen mit Porenweiten kleiner 100 nm gekennzeichnet. Diese Porenstruktureigenschaften legen eine Anwendung der HTG als Filter- oder Speichermaterial nahe. Sie können natürliche Rohstoffe, wie Bims, Lavasand und fluviale Sande, aus Primärrohstoffen hergestellte Produkte, wie Blähton, Keramik und Aktivkohle, sowie erdölbasierte Kunststoffadditive ersetzen, wobei die typischen Filter- und Speichereigenschaften der herkömmlichen Produkte nahezu erreicht werden. Dadurch wird einerseits für Reststoffe, die gegenwärtig ein hohes Verwertungsdefizit aufweisen, eine hochwertige Wieder- bzw. Weiterverwertungsmöglichkeit geschaffen und die Abfallmenge vermindert. Andererseits erfolgt eine Schonung von knapper werdenden natürlichen mineralischen Rohstoffen und Erdöl. In einem Forschungsprojekt werden derzeit die technischen Möglichkeiten der hydrothermalen Herstellung von leichten porösen Körnungen aus Mauerwerkbruch, Kalk und Papierasche sowie die Anwendung der HTG als Filtermaterial in Bodenfiltern zur Abwasserreinigung und als Wasserreservoir in Substraten von Pflanzwänden und zur inneren Nachbehandlung hochfester Betone systematisch untersucht. Der Beitrag berichtet insbesondere über die experimentelle Entwicklung der hydrothermalen Synthesestrategie, die nachfolgende Charakterisierung der HTG und die Beziehungen zwischen Gefügekennwerten und technischen Eigenschaften der Körnungen. KW - Hydrothermale Synthese KW - Filtermaterial KW - Speichermaterial KW - Reststoffe KW - Mauerwerkbruch KW - Papierasche KW - Rohstoffliches Recycling PY - 2019 SN - 978-3-947197-13-2 VL - 54 SP - 183 EP - 190 PB - Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. CY - Frankfurt/Main ET - 1. AN - OPUS4-50207 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schnell, A. A1 - Rübner, Katrin A1 - Ihlenfeldt, Toni A1 - Vöge, M. T1 - Leichtgranulate aus heterogenen Bau- und Abbruchabfällen N2 - Mineralische Bauabfälle stellen in den Industrienationen den größten Abfallstrom dar. Allein in Deutschland fallen jährlich mehr als 50 Mio. Tonnen Bauschutt an, der hauptsächlich aus Beton- und Mauerwerkbruch besteht. Dabei nehmen die Verwertungs- und Recyclingquoten bei den bereits etablierten herkömmlichen Einsatzgebieten für aufbereitete Bau- und Abbruchabfälle mit zunehmender Heterogenität des Materials ab. Ein höherwertiges Recycling mit dem Ziel das aufbereitete Material beispielsweise in Betonprodukten einzusetzen erfolgt heute in Deutschland lediglich im Rahmen von Pilotprojekten. So können die groben Körnungen des Betonbruchs als rezyklierte Gesteinskörnung im Beton eingesetzt werden. Besonders eingeschränkte Verwertungsmöglichkeiten liegen für Mauerwerkbruch vor, einem Gemisch aus Beton, Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton, Mörtel, Natursteinen und anderen mineralischen Bestandteilen. Die Ursache hierfür ist neben der heterogenen Zusammensetzung des Materials auch dessen feine Kornverteilung, die durch den bei der mechanischen Aufbereitung zwangsläufig anfallenden Feinkornanteil von 30 bis über 40 Prozent bedingt ist. Defizite in der Verwertung bestehen also besonders bei heterogenen feinkörnigen Gemischen. Hier müssen Ansätze gefunden werden, um eine hochwertige Wiederverwertung zu ermöglichen. Dafür ist eine möglichst gute Trennung der einzelnen Materialfraktionen ein bewährter Ansatz. Während Metalle mittels Band- und Wirbelstromabscheidern und leichte Fremdbestandteile über Windsichtung und Dichtesortierung ausgetragen werden können, ist eine Trennung der Materialien Ziegel, Mörtel und Beton, insbesondere für die feinen Fraktionen, derzeit technologisch und wirtschaftlich nicht umsetzbar. Ein rohstoffliches Recycling dieser heterogen zusammengesetzten Abfälle unter Nutzung ihrer chemisch-mineralogischen Zusammensetzung ohne eine vorherige Trennung in die einzelnen Materialfraktionen bietet sich als Alternative an. Ergebnisse zur Herstellung von Leichtgranulaten aus Mauerwerkbruch und Tonen in einem thermischen Prozess ähnlich der Blähtonherstellung wurden bereits mehrfach veröffentlicht. Diese Recycling-Granulate (RCG) könnten unter anderem als leichte Gesteinskörnung für Betone verwendet werden. T2 - 24. Tagung Siedlungsabfallwirtschaft Magdeburg CY - Magdeburg, Germany DA - 18.09.2019 KW - Leichte Gesteinskörnungen KW - Bau- und Abbruchabfälle KW - Mauerwerkbruch KW - Recycling PY - 2019 VL - 2019 SP - 89 EP - 94 PB - Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg CY - Magdeburg AN - OPUS4-50189 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kalbe, Ute A1 - Würck, Stefan A1 - Berger, Wolfgang A1 - Eckardt, Jürgen A1 - Rübner, Katrin A1 - Feldmann, Ines T1 - Untersuchungen zur Aufklärung von Sorptionsprozessen in Saugkerzen KW - Saugkerzen KW - PAK KW - MKW KW - Sickerwasserprognose KW - Altlastenstandorte PY - 2007 SN - 0343-107x VL - 110 IS - 2 SP - 605 EP - 606 PB - Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft CY - Göttingen AN - OPUS4-16591 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Adolphs, Jürgen A1 - Rübner, Katrin A1 - Schnell, A. A1 - Prinz, Carsten A1 - Peplinski, Burkhard A1 - Hempel, S. ED - Ludwig, H.-M. T1 - Porenstruktur hydrothermal erhärteter Granulate aus Mauerwerkbruch N2 - Die Herstellung hydrothermal erhärteter Granulate ist eine Möglichkeit zur Wiederverwertung von ziegelhaltigem Mauerwerkbruch, der derzeit aufgrund der heterogenen Zusammensetzung und hoher Feinanteile ein besonders hohes Verwertungsdefizit aufweist. Dabei ist die hydrothermale Erhärtung in einem Autoklav bei 200 °C und 1.6 MPa in gesättigter Wasserdampfatmosphäre eine Alternative mit geringerem Energieverbrauch im Vergleich zur thermischen Herstellung von Leichtgranulaten aus mineralischen Abfällen (Blähgranulate) oder Tonen und Schiefer (kommerzieller Blähton bzw. Blähschiefer), die bei Temperaturen von 1200-1300 °C im Drehrohrofen erfolgt. Die Festigkeit der Hydrothermalgranulate entwickelt sich bei diesem Prozess durch die Ausbildung von Calciumsilicathydrat-Phasen (CSH), die durch die Reaktion zwischen Quarzpartikeln und hydratisiertem Kalk entstehen. Die so erzeugten Hydrothermalgranulate haben Rohdichten zwischen 1500 kg/m3 und 2000 kg/m3. Damit und auch durch andere Eigenschaften unterscheiden sie sich von den thermisch erhärteten Blähgranulaten bzw. Blähtonen. Ursache dafür ist letztendlich eine sehr unterschiedliche Gefüge- und Porenstruktur. Im vorliegenden Beitrag wird hauptsächlich über die Ergebnisse der Mikrostrukturuntersuchungen an Hydrothermalgranulaten zusammen mit ihren technologischen Eigenschaften, wie Kornfestigkeit, Rohdichte und Wasseraufnahme, berichtet. T2 - 19. Ibausil - Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 16.09.2015 KW - Leichtgranulat KW - Mauerwerkbruch KW - Hydrothermale Herstellung KW - Mikrostruktur KW - Porenstruktur PY - 2015 SN - 978-3-00-050225-5 VL - 2 SP - 2-291 EP - 2-298 AN - OPUS4-34878 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rübner, Katrin T1 - Porenstruktur leichter Gesteinskörnungen aus Mauerwerkbruch N2 - Leichte Gesteinskörnungen mit Kornrohdichten < 2 g/cm³ werden industriell aus natürlichen Rohstoffen, wie Ton und Schiefer, hergestellt. Dabei fallen hohe Energiekosten an, während außerdem fortwährend die Verfügbarkeit geeigneter Rohstoffe sinkt. Eine Alternative stellen Leichtgranulate, die aus mineralischen Bau- und Abbruchabfällen hergestellt werden, dar. Im Forschungsprojekt „Aufbaukörnungen“ wurde eine Technologie zur Herstellung hochwertiger leichter Gesteinskörnungen aus Mauerwerkbruch entwickelt. Ziegelhaltige Bau- und Abbruchabfälle fallen in Deutschland mit bis zu 26 Mio. t pro Jahr an und weisen größere Verwertungsdefizite als Betonbruch auf. Der neuen Verwertungsstrategie liegt die Idee des rohstofflichen Recyclings zu Grunde. Die leichten Gesteinskörnungen werden am Ende eines mehrstufigen Herstellungsprozesses durch thermische oder hydrothermale Erhärtung im Labor- und halbtechnischen Maßstab produziert. Für Herstellungstechnologie und Eigenschaften der Leichtbetone sind neben Kornfestigkeit und Rohdichte die Porosität und Wasseraufnahme der leichten Gesteinskörnungen entscheidende Größen, die wiederum von Kornform, Oberflächenrauigkeit, Sinterschale und Porenstruktur der Körnungen beeinflusst werden. T2 - XVI. Porotec-Workshop über die Charakterisierung von feinteiligen und porösen Festkörpern CY - Bad Soden, Germany DA - 13.11.2012 PY - 2012 AN - OPUS4-27160 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rübner, Katrin T1 - Studies on the Pore Structure of Lightweight Recycling Granules T2 - XVII. Workshop über die Charakterisierung von feinteiligen und porösen Festkörpern CY - Bad Soden am Taunus, Germany DA - 2014-11-11 PY - 2014 AN - OPUS4-32034 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rübner, Katrin T1 - Investigation on the microstructure of lightweight granules made from masonry rubble T2 - 10th International Symposium on the Characterization of Porous Solids (COPS X) CY - Granada, Spain DA - 2014-05-11 PY - 2014 AN - OPUS4-30043 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -