Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Betonbauteilen sowie ein Betonbauteil.

Zur Reinigung von kontaminierten Böden sind mittler- weile Technologien entwickelt worden, die eine weitge¬ hende Reinigung der kontaminierten Böden erlauben, so daß diese nach der Reinigung wiederverwendet werden können. Jedoch sind zum einen mit der Reinigung selbst und zum anderen mit der Entsorgung der aus den Böden herausgelösten Kontaminanten erhebliche Kosten ver¬ bunden. Insbesondere die Langwierigkeit der bekannten Reinigungsverfahren und die damit verbundene relativ geringe Effektivität sowie die durch die Endlagerung der Kontaminanten auf hierfür bestimmten Deponien ver- ursachten Kosten erweisen sich in der Praxis als be¬ trächtlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zum einen eine schnellere Reinigung konta- minierter Böden zu ermöglichen und zum anderen den Anteil der auf einer Deponie endzulagernden Kontami¬ nanten zu reduzieren bzw. eine Deponielagerung von Kontaminanten überflüssig zu machen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 5 oder 7 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Erfindungsgemäß werden Bodenfraktionen von in einer Bodenreinigungsanlage fraktioniertem Bodenmaterial als Zuschlagstoffe bei der Herstellung von Betonbauteilen verwendet.

Dieser Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch eine Einbindung von Bodenfraktionen kontaminierter Böden eine Möglichkeit zu schaffen, die in den Boden¬ fraktionen nach einer Reinigungsbehandlung noch ent¬ haltenen Reεtkontaminanten einer sicheren Endlagerung zuzuführen, ohne daß eine über den Lagerungseffekt hinaus nutzlose Deponielagerung erforderlich wäre. Vielmehr ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, die Restkontaminanten als Bestandteil von Betonbautei¬ len einer gefahrlosen Wiederverwendung zuzuführen.

Neben der Deponieεubstitution ermöglicht es das er¬ findungsgemäße Verfahren, das Bodenreinigungsverfahren wegen der sicheren Einbindung der Restkontaminanten in das Betonbauteil auf einen höheren zulässigen Restkon¬ taminationswert auszurichten, wodurch die Bodenreini- gung hinsichtlich der Verfahrensdauer kürzer und damit effektiver wird.

Die Fraktionierung der kontaminierten Böden in der Bodenreinigungsanlage ermöglicht es, während des Rein- gungsverfahrens eine Klassierung der Bodenpartikel vorzunehmen, so daß hinsichtlich ihres Partikeldurch¬ messers definierte Bodenfraktionen als Zuschlagstoffe auswählbar sind. Somit ist es bei entsprechender Aus¬ wahl von Bodenfraktionen möglich, ein derartiges Korn- spektrura bei den Zuschlagstoffen zu erzeugen, wie es

durch die Sieblinien nach DIN 1045 für die Herstellung von Norm-Beton vorgeschrieben ist.

Die Höhe des erwähnten zulässigen Restkontaminations- wertes ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von verschiedenen Parametern abhängig. Entscheidend hier¬ auf wirkt sich neben der Art des Kontaminanten sowohl die Menge und Art des verwendeten Bindemittels als auch die Menge und Art eventuell verwendeter Betonzu- sätze aus. Dementsprechend wird der Reεtkontamina- tionswert variabel festgelegt. Hierbei wird davon ausgegangen, daß zur Verhinderung einer Kontamination der Umgebung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Betonbauteileή die im Eluat gemessenen Schadstoffmengen einen bestimmtem Wert nicht über¬ schreiten dürfen.

Wenn es sich bei dem Kontaminanten etwa um Mineral¬ ölkohlenwasserstoff handelt, kann als Maßstab für die Höhe des zulässigen Restkontaminationswertes der in Eluatversuchen an mit herkömmlichen Zuschlagstoffen versehenen Betonteilen ermittelte Kohlenwasserεtoff- gehalt im Eluat herangezogen werden. Wie sich in Ver¬ suchen herausstellte, reagiert dieser Wert besonderε empfindlich auf den Anteil deε im Beton enthaltenen Bindemittelε. Bei Verwendung von Zement alε Bindemit¬ tel konnte feεtgeεtellt werden, daß bei geringeren Ze¬ mentgehalten weniger Kohlenwasserstoff eluiert wird als bei höheren Zementgehalten. Diese dem Fachmann zu- nächst abwegig erscheinende Tatεache liegt darin be¬ gründet, daß der Zement εelbεt durch εein Herstellung¬ sverfahren sowie die verwendeten Rohstoffe bedingt eine erhebliche Schadstoffbelaεtung, insbesondere durch Kohlenwasserεtoff, aufweiεt. Daher kommt eε in der Regel darauf an, den Bindemittelanteil, insbeson¬ dere den Zementgehalt, im Rahmen der für die Bauteil-

Verwendung vorgeschriebenen Betondruckfeεtigkeit εo gering wie möglich zu halten. Zudem erweist es sich als vorteilhaft, dem Beton Zusätze zuzufügen, die eine abdichtende Wirkung haben und die Wasεerdurchström- barkeit der gefertigten Betonbauteile reduzieren. Beispiele hierfür sind Epoxydharze oder auch Acrylhar- ze. Derartige Betonzuεätze ermöglichen es, den Zement¬ gehalt zu erhöhen, ohne gleichzeitig die Eluatwerte zu erhöhen.

Daher kann bei einem geringen Bindemittelanteil, ins¬ besondere einem geringen Zementanteil, ein relativ hoher Kohlenwasεerstoffwert der Bodenfraktionen zu- gelaεεen werden, wohingegen bei einem hohen Bindemit- telanteil ein relativ niedriger Wert zu wählen iεt. Bei Zugabe von entsprechenden Betonzusätzen kann eben¬ falls ein höherer Kohlenwasεerεtoffwert gewählt wer¬ den.

Daε erfindungεgemäße Verfahren erweist sich alε be¬ sonders effektiv, wenn entsprechend der Herstellung von Norm-Beton zu verwendende Bodenfraktionen mit feεtgelegten Partikeldurchmessern von der Bodenreini- gungsanlage einem nachgeordneten Betonmiεchwerk zuge¬ führt und in dieεe mit Bindemittel und etwaigen Be¬ tonzusätzen vermiεcht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei das für die Betonherstellung notwendige Wasser dem Reinigungswaε- serkreislauf der Bodenreinigungsanlage entnommen und dem Betonmischwerk zugeführt wird.

Die erfindungεgemäße Vorrichtung zur Herεtellung von Betonbauteilen weiεt die Merkmale deε Anεpruchs 5 auf.

Dieεe Vorrichtung besteht quasi aus einer Kopplung von einer eine Fraktionierung durchführenden Reinigungs¬ anlage mit einem Betonmischwerk.

Als beεonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Bodenreinigungsanlage als eine mechanische Boden¬ waschanlage ausgebildet ist, und das Betonmischwerk an einen Reinigungswasserkreislauf der Waschanlage ange¬ schlossen ist. Hierdurch läßt sich das je nach Kon- taminationsgrad nicht ohne weiteres in die Umgebung ableitbare Reinigungswaεεer im Beton abbinden.

Daε erfindungsgemäße Betonbauteil weist die Merkmale des Anspruchs 7 auf.

Erfindungsgemäß weist das Betonbauteil neben dem Bin¬ demittel Zuschlagstoffe auf, die zumindest teilweise aus in einer Bodenreinigungεanlage fraktionierten Bodenfraktionen gebildet sind. Derartige Bauteile ermöglichen eine Rückführung von kontaminierten Bo¬ denmaterialien als Baustoff, ohne daß eine weitestge- hend vollεtändige Dekontamination der Bodenmaterialien notwendig wäre.

Eε erweiεt εich in dieεem Zusammenhang als vorteil¬ haft, wenn als Bindemittel Zement, Bitumen oder auch Kunststoff verwendet wird. Durch die Wahl eines auf den Schadstoff abgestimmten Bindemittelε ist es mög¬ lich, den Schadstoff besonders effektiv abzubinden, ohne daß im Vergleich zum Bindemittel beim Betonbau¬ teil erhöhte Schadstoffwerte im Eluat auftreten. Daher erweist eε sich als vorteilhaft, zur Abbindung von polyzyklischen Aromaten (PAK) etwa Bitumen oder zur Abbindung von Mineralölkohlenwaεserstoffen (MKW) etwa Zement zu verwenden.

Soll inεgeεamt der eluierbare Schadεtoffgehalt mög¬ lichεt gering gehalten werden, so erweiεt es sich insbesondere bei einer Kontamination mit Mineralölkoh- lenwaεεerεtoffen wegen der ohnehin im Zement in der Regel enthaltenen Mineralölkohlenwaεεerstoffe als vorteilhaft, den Zementanteil beim Betonteil so gering wie möglich zu wählen. Wohingegen es bei einer Kon¬ tamination mit polyzyklischen Aromaten und einer Ver¬ wendung von Bitumen als Bindemittel vorteilhaft ist, den Bitumenanteil wegen der ohnehin im Bitumen in der Regel enthaltenen polyzykliεchen Aromaten möglichεt gering zu wählen. Daεεelbe kann auch in bezug auf Mineralölkohlenwasserstoffe gelten.

Um wegen der in den Zuschlagstoffen enthaltenen Rest¬ kontaminationen und den - insbeεondere im Fall von Zement und Bitumen - im Bindemittel von Hauε aus ent¬ haltenen Schadstoffe die Eluierbarkeit der im Beton¬ bauteil enthaltenen Schadstoffe zu reduzieren, können dem Beton desεen Waεεerdurchströmbareit reduzierende Betonzusätze, etwa Alkalisilikate, mineralische Zusät¬ ze auf Zementbasis, Polymerharze, usw. zugeεetzt wer¬ den.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung εollen nachfolgend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert werden.Eε zeigen:

Fig.l eine Auεführungεform des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung;

Fig.2 Ergebnisse von Eluatversuchen in tabellari- εcher Überεicht.

Fig.l zeigt ein Verfahren zur Herεtellung von Beton¬ bauteilen, bei dem Bodenfraktionen 1 - 5 von in einer

mechaniεchen Bodenwaεchanlage gereinigtem kontaminier¬ tem Bodenmaterial alε Zuschlagstoffe verwendet werden. Daε in die Bodenwaεchanlage eingebrachte kontaminierte Material wird zunächst einer Vorfraktionierung unter- zogen, bei der Bodenpartikel mit einem Partikeldurch- meεεer > 100 mm zunächst in einem Brecher zerkleinert und schließlich wieder mit dem übrigen kontaminierten Material vereint einer ersten Wasch-/Fraktionierungs- εtation zugeführt werden. Anεchließend erfolgt eine erste Klasεierung in gereinigteε Material mit einem Partikeldurchmesser > 32 mm, das die Bodenfraktion 1 bildet, die Grobkieε bzw. Schotter umfaßt.

Im folgenden werden weitere Waεch-/Fraktionierungs- εtationen durchlaufen ,wobei zur Bildung von Kieε- Fraktionen nacheinander in die Bodenfraktionen 2, 3 und 4 klassiert wird. Diese weisen jeweils Bodenparti¬ kel mit einem Partikeldurchmesεer von 16 bis 32 mm (Bodenfraktion 2), 8 bis 16 mm (Bodenfraktion 3) und 4 biε 8 mm (Bodenfraktion 4) auf. Schließlich folgt gemäß dem beispielhaft dargestellten Fraktionierungs- ablauf noch eine weitere Waεch-/Fraktionierungεstation zur Reinigung deε reεtlichen kontaminierten Materials mit einem Partikeldurchmesser von 0 bis 4 mm, also Sand, der die Bodenfraktion 5 bildet.

Je nach Art des herzustellenden Betonε werden die Bodenfraktionen insgesamt oder zum Teil einer weiteren Station zugeführt, in der ein Sieblinienabgleich er- folgt, um für die Betonherstellung auε den klassierten Bodenfraktionen ein Kornspektrum zuεammenzuεetzen, daε einem Sieblinienbereich nach DIN 1045 entεpricht. Dieεer Sieblinienabgleich ermöglicht nunmehr unter entεprechender Zugabe von Zement in einem der Siebli- nienabgleichεtation nachfolgenden Betonmischwerk die Herstellung eines Norm-Betons. Durch Zugabe von Waεεer

entεprechend einem vorbeεtimmten Waεεer/Zement-Wert und etwaiger Betonzuεätze, die die Wasεerdurchεtröm- barkeit bzw. die Wassereindringtiefe in den Beton reduzieren sollen, wird schließlich ein Beton erzeugt, der um- oder weiterverarbeitet werden kann.

Durch Gießen des Betons in bereitgestellte Formen lassen sich Betonfertigteile herεtellen, die insbe¬ sondere bei einem großen Gewicht/Oberfläche-Quotienten besonders geeignet sind, die Eluierbarkeit von in den Beton hineingelangten Restkontaminanten zu reduzieren. Eine möglichst geringe Zementzugabe führt zu einer weiteren Reduzierung der Eluierbarkeit von Mineral¬ ölkohlenwasserstoffen.

Anhand der in Fig. 2 dargestellten Tabelle εoll im folgenden der Zuεammenhang zwischen dem Zementgehalt und den ermittelten Eluatwerten noch näher erläutert werden. Die Tabelle zeigt Ergebnisεe einer Verεuchε- reihe in der verεchiedene Klötze aus DIN-Beton der Festigkeitεklaεεen B 10, B 15 und B 25 mit einem Ge¬ wicht von etwa 2 kg unterεucht wurden. Als Betonzu- εchlagεtoff wurde in einer mechanischen Bodenwasch¬ anlage (BWA) biε auf eine Reεtkontamination von < 300 mg Mineralölkohlenwaεεerεtoffe pro kg Trockenmaεse ge¬ reinigtes kontaminiertes Bodenmaterial verwendet. Dieser Zuschlagεtoff wurde in den Proben BWA B 10, BWA B 15 und BWA B 25 verwendet.

Zum Vergleich wurden Betonproben unterεucht, bei denen alε Zuεchlagstoff handelsüblicher Betonkies verwendet wurde. Diese Proben sind mit B 10, B 15 und B 25 bezeichnet.

Der Eluierbarkeitεverεuch wurde mit einem Waεεer-/Pro- ben engen-Verhältnis von 1:1 durchgeführt, wobei die

Probe in ein geeignetes Gefäß gehängt und mit destil¬ liertem Wasser umspült wurde. Der Versuch erstreckte sich über einen Zeitraum von 24 Stunden. Die Bestim¬ mung der eluierten Waεεerεtoffgehalte erfolgte nach DIN 38409 Teil 18 mittelε Infrarot-Spektroεkopie. Die Auεwertung der Meßergebniεεe erfolgte εchließlich nach Gleichung 1 der DIN 38141 Teil 4.

Die Verεuchεergebnisse zeigen deutlich, daß gegenüber den Proben mit herkömmlichem Zuschlagεtoff (B 10, B 15, B 25) die Proben mit reεtkontaminiertem Zu¬ schlagstoff (BWA B 10, BWA B 15, BWA B 25) keine er¬ höhten Kohlenwaεεerεtoff-Gehalte im Eluat aufweiεen. Weiterhin zeigt sich, daß bei zunehmendem Zementgehalt deε Betonε ein Anεtieg deε Kohlenwaεεerεtoffgehalteε im Eluat zu beobachten iεt. Dies gilt sowohl für die Proben mit herkömmlichem Zuschlagεtoff als auch für die Proben mit restkontaminiertem Zuεchlagεtoff. Die daraus gezogene Schlußfolgerung, daß bereits der Ze- ment Kohlenwaεεerεtoffanteile enthält konnte durch Unterεuchungen an reinem Zement beεtätigt werden.

Wegen der Einbindung der kontaminierten Zuεchlagεtoffe in die Zementmatrix wird der im Eluat meßbare Gehalt an Kohlenwaεεerεtoffen im wesentlichen durch die im Zement enthaltenen Kohlenwasserstoffe bestimmt. All¬ gemein läßt sich daher schlußfolgern, daß je nach dem verwendeten Bindemittel und den darin enthaltenen Schadstoffen - bei Bitumen etwa in erster Linie poly- zyklische Aromaten - Zuεchlagεtoffe in dem Maß eine Kontamination mit dem entsprechenden Schadstoff auf¬ weisen können, als daß das durch den bindemittelimma¬ nenten Kontaminationsgrad verursachte "Kontaminationε- Grundrauεchen" nicht überεchritten wird.

Bezogen auf die Verwendung von Zement alε Bindemittel läßt εich feεtεtellen, daß bereitε minderwertiger Beton der Güteklasse B 10, also mit einem relativ geringen Zementanteil, vollkommen ausreicht, um die im Zuschlagstoff in einer Menge < 300 mg pro kg Trocken- maεεe enthaltene Reεtkontamination mit Mineralölkoh¬ lenwasserstoffen ausreichend zu stabiliεieren, εo daß ein Auεwaεchen auε dem Beton und ein Entweichen in die Umgebung weiteεtgehend verhindert werden kann.

Neben der Herstellung von Betonfertigteilen kann der mit restkontaminierten Zuschlagstoffen versehene Beton natürlich auch zur Herstellung von Betonbauteilen ver¬ wendet werden, die, wie etwa Fundamentteile, an Ort und Stelle gegossen werden. Dazu kann der Beton als Transportbeton zur Baustelle überführt werden oder auch an der Baustelle selbεt hergeεtellt werden. Die Bodenreinigungsanlage zur fraktionierenden Reinigung der kontaminierten Bodenpartikel kann zusammenhängend mit dem zur Betonherεtellung notwendigen Betonmiεch- werk oder auch örtlich von dem Betonmiεchwerk getrennt inεtalliert εein.