Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.

 

 

Über uns

Die Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V. führt vorwettbewerbliche Forschung zu Fragestellungen der Kalksandsteinindustrie sowie auch verwandter Branchen - wie z.B. der Recyclingindustrie - durch.

Zahlreiche praxisorientierte Forschungsvorhaben zu produktionstechnischen Fragen und zur Normung werden in der Vereinigung parallel durchgeführt.

Die Forschungstätigkeiten werden hauptsächlich von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ (AiF) sowie mit Mitteln der Deutschen Bundesstiftung Umwelt e.V. finanziell gefördert, wofür sich die Forschungsvereinigung ausdrücklich bedankt.

Foto: Kerstin Riemer auf Pixabay
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Unsere Tätigkeitsfelder

  • Allgemeine wissenschaftliche Forschung auf dem Gebiet der hydrothermal gebundenen Kalkkieselsäuremassen in Zusammenarbeit mit Hochschulen und anderen Forschungsinstituten - inklusive der Erwerb von Forschungsergebnissen Dritter, Patente, Lizenzen oder Know-how
  • Betriebsnahe Forschung in Verbindung mit der Industrie, mit Institutionen oder in eigenen Versuchsanlagen
  • Zusammenarbeit mit Forschungsvereinigungen verwandter Industriezweige und Organisationen
  • Auswertung von Forschungsergebnissen
  • Veröffentlichung von Forschungsergebnissen
  • Untersuchungen zu Porenbeton- und Mörtelprodukten sowie zu den Grundstoffen Kalk und Sand
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Unsere Forschungsschwerpunkte

Weniger Energie, weniger CO2, weniger Abfall – die Weichen in die klimaneutrale Bauwirtschaft sind gestellt. Um geschlossene Stoffkreisläufe, grüne Energie oder auch nachhaltiges Bauen weiter voranzutreiben, setzen sich unsere Forschungsarbeiten insbesondere mit Fragestellungen zum Umweltschutz, zur Reduzierung von Produktionskosten, zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Kalksandstein oder auch zur Senkung des Energieverbrauchs - und den damit einhergehenden treibhausrelevanten Emissionen - auseinander.

Unsere Schwerpunkte sind:

  • Recycling von Kalksandsteinmaterial
  • Entwicklung von innovativen Produkten und Verfahren 
  • Energie- und CO2-Einsparung bei der Produktion 
Foto: Chokniti Khongchum auf Pixabay
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Unser Labor und Technikum

Foto: Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.
Blick in die Laborhalle, Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.

Die Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V. verfügt über ein eigenes Baustoff-Technikum und Laboratorium.

Die Laborausrüstung ist speziell auf die Belange der Kalksandsteinindustrie ausgelegt. Mit der Technikumsanlage ist es möglich, Kalksandsteine zu erzeugen - unter Verwendung beliebiger mineralischer Rohstoffe (Kalke, Gesteinskörnungen, Zusätze) und variierenden Herstellparameter. Die Steine werden anschließend baustofftechnisch untersucht. 

Foto: Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.
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Aktuelles Projekt zum Thema Schallschutz (AiF-Nr. 20268-N)

Einsatz von metallurgischen Schlacken bei der Baustoffproduktion zur Erhöhung des baulichen Schallschutzes

Mit diesem praxisnahen Forschungsvorhaben wird derzeit untersucht, ob und unter welchen Bedingungen metallurgische Schlacken als Gesteinskörnung für die Herstellung von hydrothermal gehärteten Bausteinen geeignet sind. Ziel ist es, durch den Einsatz der verschiedenen Schlacken die Schalldämmung von Bauteilen durch die schweren Materialien deutlich zu erhöhen und gleichzeitig die Produktionskosten sowie den CO2-Ausstoß zu senken. Unter breiter Variation der verfahrenstechnischen Herstellparameter und Einsatz der statistischen Versuchsplanung wurden verschiedene metallurgische Schlacken hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit getestet.

Es hat sich auf Laborebene herausgestellt, dass die Erzeugung von autoklavierten Mauersteinen unter Zugabe von feinem Schlackenmaterial mit einer Körnung < 1-2 mm prinzipiell möglich ist. Derzeit werden weitere physikalische und chemisch-mineralogische Untersuchungen sowie Umweltanalysen an den verschiedenen Mauersteinen durchgeführt.

Serien an Mauersteinen, die unter Verwendung von metallurgischen Schlacken erzeugt wurden.
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Aktuelles Projekt zum Thema Robotik (AiF-Nr. 20061-BG)

Seilroboter zur vollautomatischen Erzeugung von Kalksandsteinmauerwerk

Seilroboter stellen einen innovativen und vielversprechenden Ansatz bei der Digitalisierung und Automatisierung im Mauerwerksbau dar und können die Verarbeitung von Mauersteinen regelrecht revolutionieren.

Vorteile:

  • große Bauvolumina können in kürzester Zeit errichtet werden - auch bei komplexen Geometrien
  • Reduzierung des Personaleinsatzes und -kosten
  • Steigerung der Produktivität in den Bauunternehmen
  • Abfederung des Fachkräftemangels
  • Imageverbesserung der Baubranche

Seit 2019 arbeitet die Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V. gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Mechatronik, dem Institut für Baubetrieb und Baumanagement der Universität Duisburg-Essen und dem IAB – Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH - an der praktischen Umsetzung der Digitalisierung und Automatisierung im Mauerwerksbau mittels Seilroboter.

Die Projektierungsphase ist abgeschlossen. Der Aufbau des Seilroboters erfolgte 2021 in einer Versuchshalle an der Uni Duisburg.

Gesamtansicht des Kalksandstein-Seilroboters, Foto: Universität Duisburg-Essen)
Gesamtansicht des Kalksandstein-Seilroboters, Foto: Universität Duisburg-Essen)
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Projekte zum Thema Recycling von Kalksandstein

Mögliche Recycling-Pfade für Kalksandstein-Recycling-Material

Die Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V. hat in Kooperation mit Kalksandsteinherstellern, Recyclingunternehmen und Abbruchbetrieben bereits in den vergangenen Jahren zahlreiche zukunftsweisende Projekte zu den Recyclingmöglichkeiten von Kalksandstein durchgeführt. So wurden neue Anwendungsbereiche erschlossen und weitere Verwertungspfade identifiziert. Im Rahmen der Forschungsprojekte konnte nachgewiesen werden, dass es selbst für Kalksandsteinmaterial aus dem Rückbau von Bestandsgebäuden viele hochwertige Recyclingwege gibt.

Folgende Recyclingpfade konnten bereits identifiziert werden:

  • Rückführung in die erneute Kalksandstein-Produktion

Bis zu zehn Prozent der Primärrohstoffe können im Regelfall problemlos durch Recycling-Material ersetzt werden. Allerdings muss es sich dabei um sortenreines Material handeln, das völlig frei von Verunreinigungen ist. Nur dann ist die erneute Herstellung von Kalksandsteinen in gleicher Qualität möglich.

  • Verwertung im Erd- und Straßenbau

Bislang ist der Anteil von Kalksandstein-Rezyklaten im Straßenbau auf fünf Prozent begrenzt. In einem Forschungsprojekt konnte bereits nachgewiesen werden, dass eine Erhöhung des Kalksandsteinanteils auf bis zu 40 Prozent durchaus möglich ist. Die Untersuchungsergebnisse aus den Laborversuchen werden aktuell auf einer Erprobungsstrecke unter Realbedingungen getestet.

  • Verwertung im Betonbau sowie Putz und Mörtel

In einem Forschungsprojekt mit der Universität Kassel konnte die Hypothese bestätigt werden, dass Beton, dem Kalksandstein-Recycling-Material als Füllstoff zugefügt wurde, mit einem reduzierten Zementgehalt herstellbar ist. Möglich wird dies durch die im Kalksandstein-Rezyklat befindlichen Calciumsilikathydrat-Phasen (CSH-Phasen). Die während der Dampfhärtung in Autoklaven entstehenden CSH-Phasen verleihen Kalksandstein die erforderliche Festigkeit und verfügen über ähnliche Stoffeigenschaften wie Zement. Im Rahmen des Projekts hat sich gezeigt, dass sich die Betonqualität bei einer Zugabe von zehn Prozent Kalksandstein-Rezyklat nicht verändert. Wird der Beton ausschließlich im Innenbereich eingesetzt, wo moderate Festigkeiten ausreichend sind, kann der Anteil auch auf 20 Prozent erhöht werden. Laut DIN EN 4226-101 wären je nach Anwendungsfall sogar bis zu 35 Prozent erlaubt.

  • Verwertung im Vegetationsbau (Dachbegrünungen, Bäume und Sträucher) und für vegetationstechnische Bodenverbesserung

In einem Forschungsprojekt wurde belegt, dass sich rezykliertes Kalksandstein-Material aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften sehr gut als Vegetationssubstrat für Dachbegrünungen eignet. Dies lässt sich auch auf die Straßen übertragen. In einem weiteren Projekt wurde untersucht, inwieweit der Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen aus Kalksandstein zur vegetationstechnischen Bodenverbesserung im Bereich von Verkehrsflächen beitragen kann. Im Straßenbau wird der Boden häufig so stark verdichtet, dass die Pflanzen im angrenzenden Grünstreifen kein ausreichendes Wurzelsystem ausbilden können und somit nicht hinreichend mit Wasser versorgt werden. Erste Versuche haben gezeigt, dass sich der Wasserhaushalt von Böden durch den Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen aus Kalksandstein deutlich verbessert. Mit einer maximalen Wasserspeicherkapazität von bis zu 20 Prozent kann Kalksandstein dazu beitragen, dass Straßengrün auch in hochverdichteten Böden besser gedeiht.

  • Verwertung im Deponiebau

In Laboruntersuchungen und mit Vor-Ort-Versuchen auf der Blocklanddeponie in Bremen konnte gezeigt werden, dass Gemische aus Kalksandstein- und Porenbetongranulaten als Träger für methanabbauende Mikroorganismen geeignet sind. Diese wandeln das klimaschädliche Methan in das vergleichsweise "weniger schädliche" CO2 um. Kalksandstein- und Porenbeton-Recycling-Granulate, die mit metanotrophen Bakterien beimpft sind, können also zu einer deutlichen Reduzierung von stark klimaschädlichen Methanemissionen beitragen und Abfalldeponien damit ein Stück weit sauberer machen.

Weitere Forschungsprojekte zum Thema Recycling

AiF-Nr. 18240 - Fb. 133 - 2021: Eden, W.; Kurkowski, H.: Rezyklierte Gesteinskörnungen aus Kalksandstein für vegetationstechnische Bodenverbesserungsmaßnahmen im Erd- und Straßenbau, Forschungsbericht Nr. 132 der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Hannover 2021
AiF-Nr. 19889 - Fb. 131 - 2021: Eden, W.; Kolbe, R.; Kurkowski, H.; Middendorf, B.; Mollenhauer, K.; Schade, T.; Wetekam, J.: Einsatz von Füllern aus Kalksandstein-Recycling-Material als Upcycling für Kalksandstein-, Beton- und Asphaltprodukte, Forschungsbericht Nr. 131 der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Hannover 2021
AiF-Nr. 18119 - Fb. 127 - 2019: Eden, W.; Kurkowski, H.; Nytus, N.; Radenberg, M.: Eignungsnachweis von Tragschichten ohne Bindemittel mit erhöhten Anteilen an rezykliertem Kalksandstein-Mauerwerk – Erprobungsstrecke in praxi, Forschungsbericht Nr. 122 der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Hannover 2019
Nicht AiF - Fb. 122 - 2016: Eden, W.; Lieblang, P.; Konrad, D.; Schäfers, M.; Vogdt, F. U.: Ressourceneffizienz in der Kalksandsteinindustrie, Forschungsbericht Nr. 122 der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Hannover 2016
AiF-Nr. 16637 - Fb 118 - 2015 Eden, W.; Kurkowski, H.; Lau, J.J.; Middendorf, B.: Bioaktivierung von Porenbeton- und Kalksandstein-Recyclinggranulaten mit Methan oxidierenden Bakterien zur Reduktion von Methanausgasungen aus Hausmülldeponien - ein Beitrag zum Klima- und Ressourcenschutz –Methanox II, Forschungsbericht Nr. 117, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2015
AiF-Nr. 17319 - Fb 116 - 2014 Bischoff, G.; Eden, W.; Gräfenstein, R.; Kurkowski, H.; Middendorf, B.: Vegetationssubstrate aus rezyklierten Gesteinskörnungen aus Mauerwerk, Forschungsbericht Nr. 116, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2014
AiF-Nr. 17251 - Fb 115 - 2014 Eden, W.; Kurkowski, H.; Middendorf, B.: Verwertungsoptionen für rezyklierte Gesteinskörnungen aus Mauerwerk in der Steine- und Erden-Industrie, Forschungsbericht Nr. 115, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2014
AiF-Nr. 15517 - Fb 111 -2010 Eden, W.; Flottmann, N.; Kohler, G.; Kollar, J.; Kurkowski, H. Radenberg, M.; Schlütter, F.: Eignung von rezykliertem Kalksandstein-Mauerwerk für Tragschichten ohne Bindemittel Forschungsbericht Nr. 111, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2010
Nicht AiF - Fb 106 - 2008 Eden, W.; Middendorf, B.: Entwicklung eines Recycling-Mauersteins unter Verwendung von Abbruchmaterial und Baurestmassen und Anwendung der Kalksandstein-Technologie Forschungsbericht Nr. 106, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 2010
AiF-Nr. 12785 - Fb 97 - 2003 Eden, W., Friedl, L.; Krass, K.; Kurkowski, H.; Mesters, K.; Schießl, P.: Eignung von Kalksandstein-Bruchmaterial zum Recycling in der Baustoffindustrie, Forschungsbericht Nr. 97 der Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Hannover 2003
AiF-Nr. 9978 - Fb 86 - 1997 Eden, W.: Herstellung von Kalksandsteinen aus Bruchmaterial von Kalksandsteinen mit anhaftenden Dämmstoffen sowie weiterer Baureststoffe, Forschungsbericht Nr. 86, Forschungsvereinigung Kalk-Sand, Hannover 1997
AiF-Nr. 8888 - Fb 80 - 1994 Eden, W.: Wiederverwertung von Kalksandsteinen aus Abbruch von Bauwerken bzw. aus fehlerhaften Steinen aus dem Produktionsprozess, KS-Recycling Teil I, Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., Forschungsbericht Nr. 80, Hannover 1994
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Weitere Projekte

AiF-Projekte in Bearbeitung

Illustration: Gerd Altmann auf Pixabay
  • Kosteneinsparung und Steigerung der Ressourceneffizienz von Kalksandsteinen durch Ansatz von Druckhaltestufen bei der Hydrothermalhärtung – sog. „Treppenkurven“ (AiF-Nr. 20307-N)
  • Entwicklung eines Schnellprüfverfahrens zur Sicherstellung der Dampfgängigkeit für hochverdichtete Kalksandstein-Rohlinge (AiF-Nr. 21107-N)
  • Einsatz von Calciniertem Ton zur Nutzbarmachung bislang ungeeigneter Sande für die Kalksandsteinproduktion (AiF-Nr. 21067-N)
  • Eignung von Sägeschlämmen aus der Fertigung von Kalksandstein-Planelementsystemen als Optimierungszusatz für die Kalksandsteinproduktion (AiF-Nr. 21068-N)

 

Abgeschlossene AiF-Projekte

  • Rezyklierte Gesteinskörnungen aus Kalksandstein für vegetationstechnische Bodenverbesserungsmaßnahmen im Erd- und Straßenbau (AiF-Nr. 18240-N)
  • Verbesserte Schalldämmung von Kalksandstein-Mauerwerk durch Optimierung der produktionstechnischen Herstellparameter – Erhöhung des dynamischen E-Moduls des KS-Materials (AiF-Nr.19837-N)
  • Einsatz von Füllern aus Kalksandstein-Recycling-Material als Upcycling für Kalksandstein-, Beton- und Asphaltprodukte (AiF-Nr. 19889-N)
  • Einsatz natürlicher mineralischer Füller für die Optimierung der Eigenschaftskennwerte von Kalksandsteinen – Reduzierung der Produktionskosten, des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen (AiF-Nr. 20062-N)

 

Foto: Siggy Nowak auf Pixabay
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ANSCHRIFT

Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V.
Entenfangweg 15
30419 Hannover

Ihre Ansprechpartner

Vorstand und Geschäftsführung

Vorstand: Bernhard Göcking (Vorsitzender), Jan Dietrich Radmacher (stellvertretender Vorsitzender), Rudolf Dombrink, Dr. Hannes Zapf, Roland Meißner

Wissenschaftlicher Beirat:

Prof. Dr.-Ing. Carl-Alexander Graubner (Lehrstuhl für Massivbau, TU München), Prof. Dr.-Ing. Anton Maas (Fachgebiet Bauphysik, Universität Kassel), Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Middendorf (Fachbereich Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen, Fachgebiet Werkstoffe des Bauwesens und Bauchemie, Universität Kassel)

Neben den Mitgliedern des Vorstands gehört als Vertreter des Bauanwendungsausschusses dem Wissenschaftlichen Beirat an: Wolfgang Burtscher (Kalksandsteinwerk Wemding GmbH)

Ansprechpartner im Haus der Kalksandsteinindustrie:

Dr.-Ing. Wolfgang Eden, Dr.-Ing. Martin Schäfers, Andreas Schlundt