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Die Zielstellung des Forschungsprojekts REALight ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Leichtgranulaten auf der Grundlage der Ergebnisse des BMBF-Projekts „Aufbaukörnungen“ unter Erweiterung der Technologie, um Gips zurückzugewinnen und weitere mineralische Einsatzstoffe zu nutzen. In einem thermischen Verfahren werden mineralische Bau- und Abbruchabfälle über ein rohstoffliches Recycling, d. h. einen thermisch-chemischen Stoffumwandlungsprozess, zu leichten Gesteinskörnungen verarbeitet. Dabei werden im Bauschutt vorhandene Sulfate zersetzt. In einer anschließenden Rauchgaswäsche werden die Sulfate abgetrennt. Sie können als Ersatz für REA-Gips verwendet werden. Dies ist Voraussetzung für die Übertragung der Produkt- und Verfahrensidee in die Praxis und für den Nachweis der Sulfatabtrennung und -rückgewinnung aus gipshaltigem Inputmaterial. Es werden Untersuchungen zur Verbreiterung der Rohstoffbasis durch Einkopplung spezifischer mineralischer Stoffströme durchgeführt, die im Ergebnis zu einer Reduktion des Blähmittelbedarfs und einer Absenkung der Brenntemperatur führen sollen. Die Herstellung ausreichender Mengen Leichtgranulate für eine umfassende Charakterisierung nach Norm und die Praxiserprobung in bekannten Anwendungen und neuen Einsatzfeldern ist ein weiteres Projektziel.

Zielstellung des Projekts REALight war die Herstellung von Leichtgranulaten (lightweight aggregates, LWA) aus mineralischen Bau- und Abbruchabfällen auf einer Referenzanlage zur unter Erweiterung der Technologie für die Nutzung weiterer Einsatzstoffe und zur Gipsrückgewinnung. Dies ist Voraussetzung für die Übertragung der Produkt- und Verfahrensidee in die Praxis und den Nachweis der Sulfatabtrennung und -rückgewinnung aus gipshaltigem Material. Es werden Untersuchungen zur Verbreiterung der Rohstoffbasis durch Einkopplung spezifischer Stoffströme durchgeführt. Im Ergebnis soll das zu einer Reduktion des Blähmittelbedarfs und einer Absenkung der Brenntemperatur führen. Die Herstellung ausreichender Mengen an Leichtgranulaten für die umfassende Charakterisierung nach Norm und die Praxiserprobung in bekannten Anwendungen und neuen Einsatzfeldern war ebenfalls Gegenstand des Projekts. Das Verbundprojekt wurde durch die Bauhaus-Universität Weimar koordiniert. Am Projekt waren 12 Partner aus verschiedenen Bereichen der Baustoffherstellung und -anwendung, Abfallaufbereitung, Verfahrenstechnik sowie Forschung und Entwicklung beteiligt. Die Leichtgranulate wurden in einer Pilotanlage der IAB - Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH in hergestellt. Untersuchungen zur Anwendung der leichten Gesteinskörnungen erfolgten bei den einzelnen Projektpartnern in hydraulisch gebundenen und ungebundenen Systemen. Die Einbeziehung von mehreren kleinen und mittelständischen Unternehmen trägt unmittelbar dazu bei, den Innovationsgehalt des Projekts in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit, die Nutzung und die Eignung der Produkte für marktfähige Anwendungen nachzuweisen. Gleichzeitig geben die Unternehmen Anforderungen an die Eigenschaften der Leichtgranulate vor. Dazu wurden in das Projekt nicht nur zwei unterschiedliche Recyclingspezialisten einbezogen, sondern auch vier Unternehmen, die jeweils für die unterschiedlichen Anwendungsgebiete stehen. Das Projekt war in 12 Arbeitspakete gegliedert, die aufgrund ihrer Komplexität ineinandergriffen. Das Verbundprojekt kann auf der Basis des wissenschaftlich-technischen Innovationsgehalts in folgende Schwerpunkte unterteilt werden: • Rohstoffassessment zur Erweiterung der Rohstoffbasis über Bau- und Abbruchabfälle hinaus einschließlich Vorbehandlung und Aufbereitung • Herstellungstechnologie der Leichtgranulate in der Pilotanlage • Applikation der Granulate in Leichtbetonen, Mörteln, Mörteltrockenmischungen und ungebundenen Systemen • Sulfatentfrachtung von gipshaltigen Inputmaterialien und Erzeugung von REA-Gips Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe (ReMin)“ als Teil der BMBF Strategie „Forschung für nachhaltige Entwicklung – FONA“ gefördert. Die Eignung von heterogenem ziegelhaltigen Bauschutt als Ausgangsstoff zur Herstellung von leichten Gesteinskörnungen in einem mehrstufigen Prozess wurde im Labor und im Pilotmaßstab nachgewiesen. Das Projekt REALight stellt einen weiteren Schritt für das Scale-up der Technologie dar. Erstmals wurde auch die Möglichkeit der Sulfatentfrachtung näher untersucht. Gleichzeitig wird es durch den Einsatz der in einer Pilotanlage hergestellten großen Materialmengen möglich, in einem umfangreicheren Prüfprogramm die Leistungsbeständigkeit als leichte Gesteinskörnung zu untersuchen. Gleichzeitig können vielfältige Anwendungen und Demonstrationen in gebundenen und ungebundenen Anwendungen erfolgen. Die Einbeziehung neuer mineralischer Reststoffe als Ausgangsstoffe oder Blähmittel für den Prozess kann bei positiven Ergebnissen zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Technologie beitragen. Die Eignung der LWA wurde im Rahmen von REALight für alle angezielten nachfolgenden Anwendungsgebiete nachgewiesen: • Trockenmörtel- und Mörtelsysteme • Leicht- und Infraleichtbetone (ILC) • Leichte Steinergänzungsmörtel für die Denkmalpflege • Ungebundene Anwendungen für leichte Körnungen In allen diesen Einsatzbereichen besteht im Hinblick auf eine nachhaltigere Produktion der Druck, dass natürliche oder aus natürlichen Rohstoffen erzeugte Körnungen, wie Bims und andere Vulkangesteine sowie hauptsächlich Blähton, ersetzt werden müssen. Geeignete leichte Gesteinskörnungen auf Sekundärrohstoffbasis sind mit Ausnahme von Blähglas, das aber nicht für alle Anwendungen per se geeignet ist, nicht am Markt vorhanden. Im Rahmen des Verbundprojekts erfolgte eine enge Zusammenarbeit zwischen den Industriepartnern und den 4 beteiligten Forschungseinrichtungen Bauhaus-Universität Weimar, IAB - Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Technischen Universität Clausthal mit dem Institut für Aufbereitung, Recycling und Kreislaufwirtschaftssysteme (IFAD).

Heterogeneous construction and demolition waste can be used as raw material to produce lightweight aggregates (LWA) similar to expanded clays. In the joint research project “REALight”, LWA were produced from masonry rubble in a thermal expanding process using a pilot production plant with a rotary kiln. Our research focuses on the characterisation of the novel LWA and their use in different hydraulically bound applications. Infra-lightweight concrete (ILC) was produced with the novel LWA, which accounts for two thirds of total aggregate volume, and Celitement, which is a hydraulic binder with a low carbon footprint. Its dry bulk density is ≤ 800 kg/m³. Strength and durability properties are comparable to ILC data from the literature. Lime-based repair mortars (LRM) containing LWA are beneficial for sandstone conservation due to their similar properties regarding porosity, water absorption and strength. A two-layer repair mortar system, which consists of a filling mortar to fill large voids and a covering mortar to modulate the surface texture to the historic sandstone, was developed. In our contribution, we present results of the LWA characterisation according to the European standard EN 13055:2016. Requirements and challenges of the use of the novel LWA in ILC and LRM are discussed.

This paper deals with the study of different lime-based repair mortars for the conservation of sandstone objects in the context of monument preservation. New types of lightweight aggregates, which were manufactured from masonry rubble, were used to develop these repair mortars. This allows for recycling of construction and demolition waste while helping to conserve natural resources. As part of this work, the mortars were comprehensively characterised in terms of their chemical, physical, mechanical and hygric properties, such as bulk density, pore structure, strength, water absorption, shrinkage and carbonation. All mortars are lightweight mortars with bulk densities of about 1300 kg/m³. They achieve high porosities of around 50 %. At the same time, the mortars exhibit sufficient compressive strengths ranging from 1.8 to 11.3 MPa. The compressive strength depends on the degree of carbonation of the mortars and increases with sample age. The analysis of the pore structure shows that the mortars mainly contain macropores. The large number of capillary pores, with sizes ranging from 0.1 to 1000 μm, results in a good water absorption behaviour. The evaluation of the results proves that the repair mortars are compatible with Cotta sandstone.