close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Klimaschutz durch CO -Reduzierung und hochwertiger Beton - Wie

EinbettenHerunterladen
Klimaschutz durch CO2-Reduzierung und
hochwertiger Beton Wie geht das zusammen?
Christoph Müller, Sebastian Palm
VDZ gGmbH, Düsseldorf
58. BetonTage Neu-Ulm
18.- 20. Februar 2014
AGENDA
2
1
Klimaschutz vs. Nachhaltig Bauen mit Beton
2
Hydratationsgradbasierte Dauerhaftigkeitskennwerte
3
Grenzzustandsbezogene Optimierung von Betonzusammensetzungen
4
Zusammenfassung
AGENDA
3
1
Klimaschutz vs. Nachhaltig Bauen mit Beton
2
Hydratationsgradbasierte Dauerhaftigkeitskennwerte
3
Grenzzustandsbezogene Optimierung von Betonzusammensetzungen
4
Zusammenfassung
Nachhaltigkeitsbewertung im DGNB-System
Ökologische
Qualität
Ökonomische
Qualität
22,5%
22,5%
Technische Qualität 22,5%
Prozessqualität 10%
Standortqualität
Soziokulturelle
und funktionale
Qualität
22,5%
Kommunikation von Umweltdaten
http://www.vdz-online.de/publikationen-branchendaten/
http://www.beton.org/wissen/nachhaltigkeitumweltproduktdeklarationen/
Treibhauseffekt und Primärenergie bei der Herstellung
von Zement und Beton (Durchschnittswerte)
1 t Zement
1996
2010
Treibhauseffekt (GWP)
872
692
kg CO2-Eq.
Primärenergie (nicht erneuerbar)
4355
2451 1)
MJ
1 m3 Beton (C20/25)
1996
2011
Treibhauseffekt (GWP)
242
191
kg CO2-Eq.
Primärenergie (nicht erneuerbar)
1350
846
MJ
1) 2010 größerer Anteil an Sekundärbrennstoffen und veränderter Strommix
geringerer Primärenergiebedarf
Treibhauseffekt und Primärenergie bei der Herstellung
von Zement und Beton (Durchschnittswerte)
1 t Zement
1996
2010
- 21 % (GWP)
Treibhauseffekt (GWP)
872
692
kg CO2-Eq.
Primärenergie (nicht erneuerbar)
4355
2451 1)
MJ
1 m3 Beton (C20/25)
1996
2011
- 21 % (GWP)
Treibhauseffekt (GWP)
242
191
kg CO2-Eq.
Primärenergie (nicht erneuerbar)
1350
846
MJ
1) 2010 größerer Anteil an Sekundärbrennstoffen und veränderter Strommix
geringerer Primärenergiebedarf
Anteile der Zementarten und Festigkeitsklassen am
Inlandversand in den Jahren 2000 und 2011
2011
2000
CEM III
Anteil in %
59,8
57,4
60
60
50
50
CEM I
33,3
40
40
26,1
30
30
15,4
20
6,5
10
20
10
0
0
32,5
8
CEM II
42,5
52,5
32,5
Festigkeitsklassen
42,5
52,5
Wo gibt es Diskussionen um die Verwendung von
Betonen mit CEM II- und CEM III-Zementen?
 Sondereigenschaften: NA, SR, LH akzeptiert
 im üblichen Hochbau? … eigentlich nicht
 Brückenkappen
 Estriche
 Industriebetonböden bzw. vergleichbare Bauteile
 Betonstraßenbau
9
Auswirkung der Produkt-EPD für Zement auf eine
Gebäudebewertung: Beispiel Bürogebäude
EPD Zement
weitere Betonausgangsstoffe
EPD Beton (bzw.
Zementestrich)
 80%
 30%
weitere Baustoffe
und Prozesse
Ökobilanz Gebäudeherstellung,
Instandsetzung (inkl. EOL)
Schätzung:
15% (2005) bis 42% (2020)
: beeinflusst von den
Umweltwirkungen der
Zementherstellung
: weitere Einflüsse
Ökobilanz
Gebäude
 60%
Ökobilanz
Gebäudenutzung
Bewertung weiterer
ökologischer Eigenschaften
Ökologische
Bewertung Gebäude
(z. B. DGNB)
 22,5%
Bewertung von z. B.
ökonomischer und
sozialer Qualität
Nachhaltigkeitsbewertung
Gebäude, Zertifikat
Quelle: Reiners, VDZ
Auswirkung der Produkt-EPD für Zement auf eine
Gebäudebewertung: Beispiel Bürogebäude
- 21 % GWP
weitere Betonausgangsstoffe
EPD Beton (bzw.
Zementestrich)
 80%
 30%
weitere Baustoffe
und Prozesse
Ökobilanz Gebäudeherstellung,
Instandsetzung (inkl. EOL)
Schätzung:
15% (2005) bis 42% (2020)
: beeinflusst von den
Umweltwirkungen der
Zementherstellung
: weitere Einflüsse
Ökobilanz
Gebäude
 60%
Ökobilanz
Gebäudenutzung
Bewertung weiterer
ökologischer Eigenschaften
Ökologische
Bewertung Gebäude
(z. B. DGNB)
 22,5%
Bewertung von z. B.
ökonomischer und
sozialer Qualität
Nachhaltigkeitsbewertung
Gebäude Zertifikat
~ 0,27 %
Quelle: Reiners, VDZ
Klimaschutz bei der Zementherstellung
 Selbstverpflichtung zum Klimaschutz 1995: Reduktion des
spezifischen Brennstoffeinsatzes von 1987 bis 2005 um 20 %.
 November 2000: Weiterentwickelte Vereinbarung zum Klimaschutz
energiebedingte CO2-Emissionen (aus Brennstoff- und Strombedarf)
bezogen auf das Basisjahr 1990 im Durchschnitt des Zeitraums 20082012 um 28 % zu senken.
 CO2-Emissionshandel
Quelle: Monitoring-Abschlussbericht 1990 -2012, VDZ 2013
12
Prognose der Zementartenentwicklung
13
Prognose der Zementartenentwicklung
14
Nachhaltiger Beton = dauerhafter Beton
Foto: VDZ
Bild: Schwing, Quelle: Produktion.de
15
Foto: VDZ
Quelle: Winter, G.; Schnellenbach-Held, M.; Gusia; P
Beton- und Stahlbetonbau 107(2012) Heft 3
Randbedingungen für das Bauen mit Beton
Beton
Betonausgangsstoffe
(z. B. Zementart,
Zementleistungsfähigkeit)
Betoneigenschaften
im Bauwerk
(Festigkeit,
Dauerhaftigkeit)
16
Bauprozess
Baukonstruktion
(z. B. Förderhöhe,
Förderleistung,
Festigkeitsentwicklung)
(z. B. Schlankheit,
Festigkeit,
Bewehrungsgrad)
Betoneigenschaften
im Bauprozess
(Verarbeitbarkeit,
Sedimentationsneigung,
Festigkeitsentwicklung)
Randbedingungen für das Bauen mit Beton
Beton
Betonausgangsstoffe
(z. B. Zementart,
Zementleistungsfähigkeit)
Betoneigenschaften
im Bauwerk
(Festigkeit,
Dauerhaftigkeit)
17
Bauprozess
Baukonstruktion
(z. B. Förderhöhe,
Förderleistung,
Festigkeitsentwicklung)
(z. B. Schlankheit,
Festigkeit,
Bewehrungsgrad)
Betoneigenschaften
im Bauprozess
(Verarbeitbarkeit,
Sedimentationsneigung,
Festigkeitsentwicklung)
AGENDA
18
1
Klimaschutz vs. Nachhaltig Bauen mit Beton
2
Hydratationsgradbasierte Dauerhaftigkeitskennwerte
3
Grenzzustandsbezogene Optimierung von Betonzusammensetzungen
4
Zusammenfassung
Ergebnisse - Mörtelfestigkeiten
70
Druckfestigkeit in MPa
60
50
40
30
20
10
0
2 Tage
7 Tage
28 Tage
Ergebnisse - CIF-Test
rel. dyn. E-Modul in %
100
80
60
40
z = 320 kg/m3
w/z = 0,50
20
Probe zerstört
0
0
10
20
30
FTW
40
50
60
CEM I 32,5 R
CEM I 52,5 N
CEM II/B-S 42,5 N
Z4: 80K2_20LL
Z5: 65K2_35LL
Z9: 65K2_35S1
Z11: 65K2_35V1
Z13: 65K2_35V2
Z15: 60K1_20S2_20V1
Z22:50K2_25S1_25V1
Z28: 50K1_25V2_25LL
Grenzwert
120
relativer dynamischer E-Modul nach 28
FTW in %
relativer dynamischer E-Modul nach 28
FTW in %
Vorhersage der Dauerhaftigkeit: Ergebnisse - CIF-Test
potentiell, R² = 0,63
100
80
60
40
20
0
120
linear, R² = 0,86
100
80
60
40
20
0
25
45
65
85
0
Betondruckfestigkeit nach 28 Tagen in Mpa
z = 320 kg/m3
w/z = 0,50
,
,
5
10
HDKCIF,E
15
20
Einfluss der Nachbehandlung
Beton mit z = 350 kg/m3 ; w/z  0,43; LP- Gehalt ~ 4,5 Vol.-% und
CEM II/B-S
Sand A
Sand B
CEM I
Sand A
Sand B
CEM II/B-S
S (3100 cm3 /g) + Sand B
S (2400 cm3 /g) + Sand B
2,0
Abwitterung in kg/m2
Normgemäße Nachbehandlung
Verkürzte Nachbehandlung
1d Schalung, 1 d 20/100, Klimaraum
1,5
1,0
0,5
0,0
0
7
14
21
Anzahl der Frosttauwechsel
28
0
7
14
21
Anzahl der Frosttauwechsel
28
Anteil der Betonkonsistenzen an der Gesamtproduktion
nach EN 206 in Deutschland (Quelle: ERMCO)
90
Anteil der Konsistenzen in %
80
70
60
50
40
30
S1 (F1)
S2 - S3 (F2 - F3)
S4 - S5 (F4 - F5)
SCC (F6 + SCC)
20
10
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
23
Zusatzmittel – Produktion (Europa)
Produktion in Europa 2008: ~ 900.000 t; Deutschland 2009: ~164.000 t
Fließmittel (51 %), PCE ~60%
Verflüssiger (35 %)
NS, LS, MS
PCE
Andere (3 %)
24
Luftporenbildner (2 %)
ZM f. Mörtel (2 %)
Verzögerer (2 %)
Dichtmittel (1 %)
Beschleuniger (4 %)
Quelle: Deutsche Bauchemie,
European Federation of Concrete
Admixtures Associations (EFCA),
VDZ
Robuste Betone: Blutwassermenge (Eimer-Test) und
Entmischung des Frischbetons
Blutwassermenge vs. Stabilität am Mischende
100
Ausbreitmaß in cm
w / z = 0,60
oFM
70
Blutwasser
45
w / z = 0,50
oFM
40
mFM
35
60
30
50
25
40
20
30
15
20
10
10
5
0
max. Blutwasserwerte in kg/m³
Ausbreitmaß
90
80
w/z = 0,60 oFM
50
w/z = 0,50 mFM
0
A
F
A
F
A
F
Zement
25
w/z = 0,50 oFM
A: CEM I 32,5 R; F: CEM III/A 42,5 N
z = 340 kg/m³; A16/B16; Mehlkorngehalt im Beton 345 kg /m³
oFM: ohne Zusatzmittel; mFM: mit Zusatzmittel
A
F
Zement
AGENDA
26
1
Klimaschutz vs. Nachhaltig Bauen mit Beton
2
Hydratationsgradbasierte Dauerhaftigkeitskennwerte
3
Grenzzustandsbezogene Optimierung von Betonzusammensetzungen
4
Zusammenfassung
Reliability with respect to depassivation of the
reinforcement concerning exposure class XC3
w/c = 0,65
min c = 280 kg/m3
27
Source: IBPS / VDZ
Exposure resistance classes, definitions, classification
standards and deemed to satisfy values
Preliminary values
Definition of class,
depth of front after
50 years (mm)
Classification
standard
Deemed to satisfy
CEM I
CEM II-A
CEM II-B
CEM III-A
CEM III-B
Minimum cement
content (kg/m3)
Carbonation resistance class RC
Chloride resistance class RSD
RC20
RC30
RC40
RCX01
RSD45
RSD60
RSD75
20
30
40
-
45
60
75
EN xxx
EN xxx
EN xxx
EN xxx
EN yyy
EN yyy
EN yyy
Maximum water-cement-ratio (w/c)
0,45
0,45
NA
NA
NA
0,50
0,50
0,45
0,45
NA
0,55
0,55
0,50
0,50
0,45
0,90
0,90
0,75
0,75
0,65
NA
0,40
0,40
?
0,38
NA
0,50
0,50
?
0,45
0,452
0,60
0,60
?
0,55
280
280
280
280
280
280
280
1
Class RCX0 shall only be allowed in exposure class X0
CEM I shall only be used with minimum 4% silica fume
NA means that no deemed to satisfy values are given for that combination of binder and resistance class
2
source: JWG CEN/TC250/TC104 N19E (modified)
28
Reliability with respect to depassivation of the
reinforcement concerning exposure class XC3
w/c = 0,65
min c = 280 kg/m3
CEM II/C
29
Source: IBPS / VDZ
Exposure resistance classes, definitions, classification
standards and deemed to satisfy values
Preliminary values
Definition of class,
depth of front after
50 years (mm)
Classification
standard
Deemed to satisfy
CEM I
CEM II-A
CEM II-B, CEM II/C,
CEM III-A
CEM III-B
Minimum cement
content (kg/m3)
Carbonation resistance class RC
Chloride resistance class RSD
RC20
RC30
RC40
RCX01
RSD45
RSD60
RSD75
20
30
40
-
45
60
75
EN xxx
EN xxx
EN xxx
EN xxx
EN yyy
EN yyy
EN yyy
NA
0,40
0,40
?
0,38
NA
0,50
0,50
?
0,45
0,452
0,60
0,60
?
0,55
280
280
280
Maximum water-cement-ratio (w/c)
0,45
0,45
NA
NA
NA
0,50
0,50
0,45
0,45
NA
0,50
0,90
0,90
0,75
0,75
0,65
280
280
280
280
1
Class RCX0 shall only be allowed in exposure class X0
CEM I shall only be used with minimum 4% silica fume
NA means that no deemed to satisfy values are given for that combination of binder and resistance class
2
source: JWG CEN/TC250/TC104 N19E (modified)
30
Comparison of National Provisions to EN 206-1 –
Exposure Class XC3
31
Spezifisches GWPfck eines m3 Konstruktionsbetons
CO2eq / Betondruckfestigkeit in
kg CO2-eq/(m3 x MPa)
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
GWP/fck,cyl
GWP/fck,c
C20/25
9,5
7,6
C25/30
8,4
7,0
C30/37
7,7
6,3
C35/45
7,6
5,9
C45/55
7,0
5,7
C50/60
6,7
5,6
C55/67
5,7
4,7
Quellen: IZB EPD Beton 2013, DAfStb Heft 584
C60/75
5,5
4,4
C70/85
4,9
4,0
C80/95
4,5
3,7
C90/105
4,2
3,6
C100/115
4,0
3,5
Dauerhaftigkeit mineralischer Baustoffe angemessen
berücksichtigen
Zoobogen Berlin
Baujahr 1955 – 1957
Studie von Dipl.-Ing. Architekt Holger König
Sensitivitätsanalyse Betrachtungszeitraum
Dauerhaftigkeit mineralischer Baustoffe angemessen
berücksichtigen
Die Primärkonstruktion ist 55 Jahre alt und bleibt erhalten.
Studie von Dipl.-Ing. Architekt Holger König
Sensitivitätsanalyse Betrachtungszeitraum
AGENDA
35
1
Klimaschutz vs. Nachhaltig Bauen mit Beton
2
Hydratationsgradbasierte Dauerhaftigkeitskennwerte
3
Grenzzustandsbezogene Optimierung von Betonzusammensetzungen
4
Zusammenfassung
Zusammenfassung
 Klimaschutz vs. Nachhaltig Bauen mit Beton = Optimierungsaufgabe
 Nachhaltiger Beton = dauerhafter Beton
 Dauerhaftigkeitsuntersuchungen
– Hydratationsgrad basierte Kennwerte für
Dauerhaftigkeitsparameter definierbar
– besserer Zusammenhang Kennwert / Dauerhaftigkeit
als Druckfestigkeit / Dauerhaftigkeit
 Erkenntnisse aus grenzzustandsbezogener Optimierung von
Betonzusammensetzungen nutzen
 Dauerhaftigkeit mineralischer Baustoffe in der
Nachhaltigkeitsbewertung von Gebäuden angemessen
berücksichtigen
Der Vortrag
„Klimaschutz durch CO2-Reduzierung und hochwertiger Beton wie geht das zusammen?“
steht als Download auf der VDZ Homepage zur Verfügung:
37
Unser Angebot Beton und Mörtel
 Kundenspezifische Leistungen und
Zulassungsprüfungen
 Prüfung von Frischbeton und -mörtel
 Prüfung von Festbeton und -mörtel
 Dauerhaftigkeitsuntersuchungen
 Prüfungen und Gutachten hinsichtlich
Alkali-Kieselsäure-Reaktion
 Untersuchungen von Gesteinskörnungen
 Überwachung des Einbaus von Beton der
Überwachungsklassen 2 und 3
 Ökobilanzierung und Nachhaltigkeitsbewertung
38
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Dr. Christoph Müller
VDZ gGmbH
christoph.mueller@vdz-online.de
Document
Kategorie
Internet
Seitenansichten
2
Dateigröße
2 383 KB
Tags
1/--Seiten
melden