Bewertungsverfahren für rezykliergerechte ­Konstruktionsdetails

In diesem Bericht wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem Anschlussdetails und Übergangskonstruktionen im allgemeinen Hochbau hinsichtlich der Rezyklierbarkeit und damit der Rohstoffeffizienz bewertet werden können. Dies stellt eine Neuerung dar, da bisher ausschließlich gleichförmige Wandaufbauten oder gesamte Gebäude bewertet werden konnten. Das Verfahren wurde außerdem in Form einer Software praxistauglich gemacht. Mithilfe dieses Bewertungsverfahrens werden Standarddetails aus der Literatur bewertet und gegenübergestellt. Darauf aufbauend wurden Verbesserungsvorschläge gemacht, wie diese Details hinsichtlich der Rezyklierbarkeit optimiert werden können.

1 Einleitung

1.1 Aufgabenstellung

Betrachtet man die Entwicklung von Baukonstruktionen über einen längeren Zeitraum, so stellt man fest, dass diese mit der Zeit zunehmend komplexer wurden und werden. Hohe Anforderungen an verschiedene Eigenschaften der Bauteile bzw. Konstruktionen, wie bspw. hoher Wärme- oder Schallschutz, erfordern immer spezialisiertere Baustoffe und Konstruktionen. Häufig können nicht alle Anforderungen an eine Konstruktion durch einen einzelnen Baustoff erfüllt werden. Ist dies der Fall, kommen zumeist Verbundwerkstoffe oder Verbundkonstruktionen zum Einsatz, die die positiven Eigenschaften verschiedener Baustoffe in einem neuen Baustoff oder in einer kombinierten Konstruktion vereinen.

Während diese Eigenschaften innerhalb der Errichtungs- und Nutzungsphase eines Gebäudes vorteilhaft sind, können sie am Nutzungsende und beim damit verbundenen Rückbau Probleme bereiten. Grundlage eines hochwertigen Recyclings ist es, die bei der Errichtung eingesetzten Rohstoffe als gesamte Bauteile oder als neue Baustoffe zurückzugewinnen. Dazu ist es erforderlich, dass die Stofffraktionen nach dem Rückbau möglichst sortenrein vorliegen. Um dies zu ermöglichen, muss es am Lebensende der Konstruktion möglich sein, einen Baustoff vollständig von Fremdmaterialien zu trennen.

Je mehr unterschiedliche Materialien in einer Konstruktion fest miteinander verbunden sind, desto aufwendiger kann die spätere Trennung werden. Wenn bei der Herstellung eines Bauwerks das Rückbauszenario bereits berücksichtigt wird, kann dieser Aufwand reduziert werden. Auch wenn sich Recycling- und Aufbereitungstechnologien weiterentwickeln und ein hochwertiges Recycling gemischter Stofffraktionen in Zukunft denkbar ist, wie Müller für den Bereich der mineralischen Baustoffe zeigt [1], ist geringer Rückbauaufwand einem aufwendigeren Recyclingverfahren vorzuziehen.

Dies ist in der Fachwelt hinlänglich bekannt. So haben bspw. Sobek et al. [2] einen Ansatz zum recyclinggerechten Bauen geliefert, wobei sie sich auf die Auswahl recyclinggerechter Materialien, im Wesentlichen Stahl und Glas, konzentrieren. Ein ähnlicher Ansatz wurde mit den Lösungsvorschlägen in [3] verfolgt. Hier wird ein Gebäude mit Konstruktionen aus Stahl sowie Edelstahl und Glas als besonders recyclingfähig angesehen.

Bislang unbeachtet blieben Anschlussdetails und Übergangskon­struktionen. An diesen Stellen treffen verschiedene Wand- oder Dachaufbauten aufeinander und müssen zur Sicherstellung der Funktionalitäten hinsichtlich Dichtigkeit und Wärmeschutz auf geeignete Weise miteinander verbunden werden.

In [4] werden ebendiese Anschlussdetails betrachtet und bewertet sowie Lösungsansätze geliefert. Es wurde jedoch davon abgesehen, im Wohnungsbau unübliche Materialien wie Stahl und Edelstahl zu betrachten. Stattdessen wurden hauptsächlich mineralische Baustoffe berücksichtigt. Grundlage dafür sind Detailsammlungen wie [5] oder Planungshandbücher wie [6].

1.2 Ressourceneffizienz, Nachhaltigkeit und Rohstoffeffizienz

In einer parallel laufenden Forschungsarbeit wurde ein Bewertungsverfahren für die Nachhaltigkeit von Baukonstruktionen entwickelt und in diesem Zuge die Begrifflichkeiten definiert [7]. Bild 1 zeigt die Zusammenhänge von Materialeffizienz, Rohstoffeffizienz, Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit.

Während die Nachhaltigkeit der umfassendste Begriff ist, in dem u. a. auch wirtschaftliche und soziale Aspekte herangezogen werden, stellt die Materialeffizienz nur das Verhältnis der Materialmenge eines Produktes zu der für seine Herstellung eingesetzten Materialmenge [7] dar.

Hier wird der Fokus auf die Rohstoffeffizienz gelegt. Dabei wird insbesondere der Rohstofferhalt betrachtet, bei dem neben dem Einsatz von recyceltem Material die möglichen Entsorgungswege sowie die Recyclingfähigkeit bewertet wurden.

2 Vorgehensweise und Methode

2.1 Problematik der Anschlussdetails

Für die Entwicklung rohstoffeffizienter Anschlussdetails war es zunächst erforderlich, eine objektive Bewertung durchzuführen, anhand derer anschließend eine zielgerichtete Verbesserung von Anschlusskonstruktionen erfolgen konnte. Bei der Recherche stellte sich heraus, dass derzeit kein Verfahren existiert, in dem alle für die Bewertung von Anschlussdetails erforderlichen Aspekte hinreichend Berücksichtigung finden.

Daher wurde für die Bewertung von Konstruktionen ein neues Verfahren entwickelt, das zum Teil auf Ansätzen der untersuchten Bewertungsverfahren, insbesondere Recycling Graph Editor [8] sowie Material Loop Potential [9], basiert. Dieses Verfahren wurde in [4] vorgestellt und wird hier auszugsweise wiedergegeben.

Die Bewertung kann anhand verschiedener Bezugsgrößen sowohl bezogen auf die Fläche als auch auf die Masse durchgeführt und miteinander verglichen werden. Zusätzlich ist auch eine wirtschaftliche Betrachtung anhand von Kosten möglich.

2.2 Das Bewertungssystem

Das entwickelte Bewertungsverfahren soll die notwendige Bewertung von Anschlussdetails ermöglichen und für die Verwendung in der Baupraxis handhabbar sein.

Da Konstruktionsdetails i. d. R. früh festgelegt werden, sollte eine Bewertung abweichend von gängigen Zertifizierungsverfahren losgelöst vom Gesamtgebäude ermöglicht werden. Weiterhin sollte durch eine geeignete Datenbank sichergestellt sein, dass die Bewertung objektiv erfolgt und nur in geringem Maß vom Bewertenden abhängt.

Die Bewertung einer rein linien- oder stabförmigen Konstruktion wie einer Wand oder einer Decke ist unabhängig von der Länge der Konstruktion, wenn die Bewertung prozentual oder bezogen auf eine Grundlänge erfolgt. Bei einer Anschlusskonstruktion hingegen muss ein betrachteter Bereich definiert werden, in dem sich die Anschlusskonstruktion befindet. Außerhalb dieses Bereichs liegen wieder rein linienförmige Bauteile vor. In Bild 2 ist dies exem­plarisch dargestellt. Je größer der Bereich gefasst wird, desto geringer ist der Einfluss des Anschlussdetails auf das Ergebnis, da der prozentuale Anteil der linienförmigen Bauteile zunimmt.

Um zu erklären, wie die Festlegung innerhalb der vorgestellten Arbeit erfolgte, muss zunächst die grundlegende Vorgehensweise der Bewertung erläutert werden. Für die Bewertung wird eine Matrix aus allen in der Konstruktion vorhandenen Bauteilen gebildet, bei der jedes Bauteil einmal das gestörte Bauteil und einmal den Störstoff darstellt. Der Störstoff ist mit dem Bauteil punkt- oder flächenförmig verbunden. Ausgehend von dieser Kontaktfläche beeinflusst der Störstoff einen bestimmten Teil des Bauteils (Störbereich). In Bild 3 ist dies für eine einfache Verbindung dargestellt. Überlappen sich mehrere Bereiche, wird die Fläche demjenigen Störstoff mit dem größten negativen Einfluss zugeordnet (hier nicht dargestellt).

Der Ausbreitungswinkel ϴ sowie die beeinflusste Tiefe t wurden auf ϴ = 45° sowie = 10 cm festgelegt. Diese Werte wurden über die verwendeten Werkzeuge, die Lastausbreitungswinkel innerhalb der Baustoffe sowie Erfahrungswerte festgelegt. Auf die Einzelheiten wird an dieser Stelle nicht weiter eingegangen, hierzu sei auf [4] verwiesen. Diese Werte stellen jedoch in der derzeitigen Form eine Annahme dar und sind noch zu überprüfen.

Wurden auf diese Art sämtliche Bauteil-Störstoff-Kombinationen definiert, ergibt sich für das stark vereinfachte Beispiel eines Fundamentanschlusses das in Bild 4 dargestellte Bild. Um die extremalen Ausdehnungen aller Störbereiche kann ein Rahmen gezogen werden, der den betrachteten Bereich definiert.

Einzelne Verbindungen können theoretisch eine unendlich lange Ausdehnung haben, wie bspw. zwischen Innenputz und Wand. Diese werden für die Bewertung berücksichtigt, jedoch nicht für die Festlegung des betrachteten Bereichs.

Diese Vorgehensweise sollte sicherstellen, dass der Einfluss der Fügung auf das Bewertungsergebnis so groß wie möglich ist, um eine gute Differenzierbarkeit zwischen verschiedenen Konstruktionen sicherzustellen. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass so der betrachtete Bereich und damit die absoluten Werte der Flächen und Massen zwischen verschiedenen Kon­struktionen variieren. Auf das prozentuale Ergebnis hat dies hingegen nur einen geringen Einfluss, sodass diese Vorgehensweise einen praktikablen Kompromiss darstellt.

Bild 3 Darstellung eines einfachen Störbereichs [4]
Bild 3 Darstellung eines einfachen Störbereichs [4]
Bild 4 Festlegung des betrachteten Bereichs anhand eines Beispieldetails [4]
Bild 4 Festlegung des betrachteten Bereichs anhand eines Beispieldetails [4]

 Eingangswerte in Tabelle 3.3.1 aus [4] Ergebnis nach Tabelle 3.3.2 [4] Punktwert aus Tabelle 3.3.2 [4]
Verbindung Personen Maschinen Zeit
Innenputz 4 3 2 mittel 1
Dämmstoff geklebt 3 4 1 mittel 1
Dämmstoff geklemmt 4 5 3 gut 4
Tab. 1 Einstufung der Lösbarkeiten – Auszug aus Tabelle 5.1.1. aus [4]

2.3 Einflussfaktoren für die Bewertung

Im vorigen Abschnitt wurde für jede Bauteil-Störstoff-Kombination eine Störfläche bzw. ein Störbereich festgelegt. Diese Störfläche stellt die maximale durch den Störstoff gestörte Fläche dar. Da der Einfluss verschiedener Störstoffe auf Bauteile nicht immer gleich ist, muss die Störfläche durch verschiedene Einflussfaktoren gewichtet werden. Für jeden Einflussfaktor wird ein Punktewert P von eins bis fünf vergeben, aus denen sich ein Multiplikationsfaktor f ergibt. Die Störfläche wird schließlich mit den einzelnen Faktoren multipliziert und somit abgemindert.

2.3.1 Einfluss der Fügung und deren Lösbarkeit

Die Art der Fügung hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Rezyklierbarkeit. Je leichter und rückstandsfreier eine Fügung lösbar ist, desto weniger stark ist der Einfluss des Störstoffs auf die gestörte Masse. Die Eingangswerte zur Beurteilung der Lösbarkeit bestehen aus:

  • Anzahl der für die Lösung erforderlichen Personen
  • erforderlicher Maschineneinsatz
  • zeitlicher Aufwand
  • qualitatives Ergebnis

Zur Verbesserung der Objektivität wurden in [4] bereits Punktewerte für die gängigsten Verbindungen angegeben. In Tab. 1 sind diese auszugsweise dargestellt.

Aus dem Punktewert Pl kann der Faktor fl über die folgende Beziehung (Gl. (1)) errechnet werden:


(1)

2.3.2 Einfluss der Trennbarkeit

Neben der Demontierbarkeit vor Ort spielt die Trennbarkeit innerhalb der Aufbereitung eine Rolle. Kann ein Stoffgemisch mit geringem Aufwand durch Sortieranlagen voneinander getrennt werden, hat der Störstoff nur einen geringen Einfluss auf das Bewertungsergebnis. Dieser Faktor ist vom Aufwand sowie dem qualitativen Ergebnis der Trennung abhängig.

In [4] wurde eine umfangreiche Datenbank für die meisten im Hochbau üblichen Materialien vorgestellt, anhand derer eine nutzerunabhängige Einstufung stattfinden kann.

Aus dem Punktewert Pt kann der Faktor ft über die folgende Beziehung (Gl. (2)) errechnet werden:


(2)

2.3.3 Einfluss der Verwertungsverträglichkeit

Die Verwertungsverträglichkeit verschiedener Baustoffe gibt an, inwieweit ein Baustoff trotz vorhandener Fremdstoffe hochwertig recycelt werden kann. Bei einer guten Verwertungsverträglichkeit haben ein Störstoff sowie dessen Störfläche nur einen geringen Einfluss auf die Rezyklierbarkeit des Anschlussdetails. Auch für die Verwertungsverträglichkeit wurde, wie zuvor für die Trennbarkeit, eine umfangreiche Datenbank mit Punktewerten für die meisten gängigen Materialien aufgestellt und veröffentlicht [4]. Die Eingangswerte für die Bewertung waren die erlaubte Menge an Fremdstoff sowie das zugehörige qualitative Ergebnis der Verwertung.

Aus dem Punktewert Pv kann der Faktor fv über die folgende Beziehung (Gl. (3)) errechnet werden:


(3)

2.3.4 Baustoffabhängige Parameter

Zusätzlich zu den Einflussfaktoren haben auch die verwendeten Materialien und insbesondere deren generelle Rezyklierbarkeit einen Einfluss auf das Bewertungsergebnis. Daher wurden für die gängigsten Materialien prozentuale Rezyklierbarkeiten ermittelt. Parallel zu der durchgeführten Forschungsarbeit hat Rosen das Material Loop Potential vorgestellt, mithilfe dessen die Rezyklierbarkeit von Baustoffen sowie die Verwendung von RC-Material zur Herstellung der Baustoffe (Pre-use- und Post-use-Phase) bewertet wurden [9]. Die Ergebnisse von Rosen lagen in einer vergleichbaren Größenordnung wie in [4].

2.3.5 Wichtung der Störflächen

Die Störflächen werden anhand der Einflussfaktoren fl, ft und fv sowie der materialabhängigen Rezyklierbarkeit gewichtet. Die Ermittlung der Faktoren sowie der Punktewerte unterliegt Annahmen und unterstellt eine gleiche Wichtung der drei Einflussfaktoren, was im Zuge weiterer Forschung noch kritisch zu hinterfragen ist.

2.4 Beispiel zur Anwendung

Für die in Bild 5 dargestellte Beispielkonstruktion aus vier Bauteilen wurde in [4] die Anwendung des Verfahrens beispielhaft erläutert. An dieser Stelle kann dies aufgrund der Komplexität des Verfahrens nur stark verkürzt wiedergegeben werden.

Die Bauteile sowie deren Maße und Eigenschaften sind in Tab. 2 zusammengefasst.

Die Störbereiche sowie der betrachtete Bereich wurden nach dem zuvor beschriebenen Schema festgelegt, woraus sich die in Bild 6 dargestellten Störflächen ergeben. Die überlappenden Bereiche sind hier bereits nach dem Einfluss gewichtet und aufgeteilt. Die Nummern stehen für die Bauteil-Störstoff-Kombinationen.

In Tab. 3 sind alle gewichteten Störflächen sowie die Gesamtsummen dargestellt. Anstelle einer Tabelle kann das Ergebnis auch, wie in Bild 7, grafisch dargestellt werden. Die Kreise sowie die darin enthaltenen Werte zeigen die gewichtete Störfläche. Die grünen Balken sowie die zugehörigen Werte stehen für die Spalten- und Zeilensummen.

Mithilfe dieser Darstellung können folgende Erkenntnisse aus der Bewertung abgelesen werden:

  • Die größten einzelnen Beeinflussungen treten jeweils bei Wand und Decke durch die Dämmung auf (35).
  • Die Decke hat in Summe die größten Verluste (50).
  • Die Dämmung erzeugt insgesamt die größten Verluste bei anderen Bauteilen (105).

Die rein aus der Baustoffauswahl resultierende maximal erreichbare Rezyklierbarkeit Rmaximal ergibt sich aus der maximal rezyklierbaren Menge Bmaximal sowie der insgesamt vorhandenen Menge Bgesamt. Das Formelzeichen B steht an dieser Stelle für eine einheitenlose Bezugsgröße, da diese Beziehung für sämtliche möglichen Bezugsgrößen gilt. Beispielhaft für die auf die Fläche bezogene Bewertung ergibt sich Rmaximal zu (Gl. (4)):


(4)

Als letzter Schritt in der Berechnung kann der Rezykliergrad Rgesamt der Konstruktion berechnet werden, indem die Summe der gewichteten Störflächen vom rezyklierbaren Anteil abgezogen wird (Gl. (5)):


(5)

Diese Bewertung lässt sich anhand eines Graphen visualisieren, wie in Bild 8 beispielhaft dargestellt. Hier ist der auf die Fläche bezogenen Bewertung auch die auf die Masse bezogene Bewertung gegenübergestellt. Aus dieser Darstellung lässt sich der rezyklierbare Anteil der Konstruktion (60 % bezogen auf die Fläche sowie 75 % bezogen auf die Masse) ablesen, außerdem ist jeweils der Wert für die maximale Rezyklierbarkeit angegeben. Anhand dieser Grafik lässt sich ablesen, inwieweit das aus der Baustoffauswahl resultierende Recyclingpotenzial ausgeschöpft wird.

Bild 5 Beispielkonstruktion
Bild 5 Beispielkonstruktion
Bild 6 Alle Bauteile und Störstoffe sowie deren Störflächen in der Konstruktion [4]
Bild 6 Alle Bauteile und Störstoffe sowie deren Störflächen in der Konstruktion [4]
Bild 7 Grafische Darstellung der Ergebnisse [4]
Bild 7 Grafische Darstellung der Ergebnisse [4]

Nr. Bezeichnung Baustoff Dicke Dichte Rezklyierbarkeit
1 Außenwand (oben) Ziegel 24 cm 1800 kg/m³ 87,50 %
2 Außenwand (unten) Ziegel 24 cm 1800 kg/m³ 87,50 %
3 Decke Beton 20 cm 2500 kg/m³ 86,25 %
4 Dämmung EPS 16 cm 200 kg/m³ 25 %
Tab. 2 Zusammenfassung der Bauteile in der Beispielkonstruktion [4]

3 Entwicklung eines praxisgerechten Planungswerkzeugs

Für die vereinfachte Anwendung des Verfahrens wurde in [4] eine Software entwickelt, mit deren Hilfe sich eine Konstruktion bewerten lässt. Dabei erfolgt die Bearbeitung der Konstruktion grafisch in einem Zeichenbereich. Vorhandene Details lassen sich als DXF-Datei einlesen. Die aktuelle Software stellt bislang einen Prototyp dar, daher wird auf die Software an dieser Stelle nicht weiter eingegangen.

4 Bewertung bestehender Details

Mithilfe des vorgestellten Verfahrens sowie der vorgestellten Softwarelösung wurden insgesamt 146 Hochbaudetails aus der Literatur [5, 10–12] bewertet und miteinander verglichen. Dabei wurden verschiedene, für die in Bild 9 dargestellten Detailpunkte geeignete, Details untersucht.

Die Vorstellung aller Bewertungsergebnisse kann aufgrund des Umfangs an dieser Stelle nicht erfolgen. Daher folgt nur ein Auszug aus der Diskussion der Ergebnisse am Beispiel der Gründung des Kellergeschosses.

4.1 Gründung Kellergeschoss

Für die Gründung des Kellergeschosses wurden sechs mögliche Details KG1–KG6 bewertet. Dabei wurden unterschiedliche Kombinationen aus Sohlplatte und Außenwand sowie Anordnung der Dämmebene bewertet. Für die einzelnen Details wurden wiede­rum verschiedene Materialien für Abdichtungsebenen, Dämmung und Mauerwerk verglichen. Insgesamt wurden somit 46 Kon­struktionsvarianten untersucht.

Das Detail KG1, das in Bild 10 dargestellt ist, besteht aus einer oberseitig abgedichteten Betonsohle und einer Mauerwerks­außenwand. Für dieses Detail ergeben sich die in Tab. 4 aufgeführten Kombinationen KG1.01–KG1.15. Die Kombination von Mauerwerk mit einer Bodenplatte aus WU-Beton wurde in KG4 betrachtet.

In Bild 11 sind die Bewertungsergebnisse für die einzelnen Kombinationen dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass KG1.11 mit 56 % das beste Ergebnis bezogen auf die Fläche erzielt.

Nachdem alle sechs Details auf diese Art bewertet wurden, wurden die jeweils besten Einzelbewertungen wiederum gegenübergestellt. In Bild 12 ist dies dargestellt. Das beste Bewertungsergebnis erzielte hier sowohl bezogen auf die Fläche (72 %) als auch auf die Masse (76 %) das Detail KG5 mit der Einzelbewertung KG5.04, bei dem der Keller aus WU-Beton besteht und die Sohlplatte auf der Oberseite gedämmt wurde.

Alle Konstruktionen, bei denen die Außenwand aus Mauerwerk besteht, müssen gegen eindringendes Wasser geschützt werden. Die dafür notwendige Feuchtesperre sorgt bei allen derartigen Konstruktionen für hohe Verluste und damit eine schlechte Rezyklierbarkeit. Daher zeigt sich, dass die Ausführung als WU-Konstruktion klare Vorteile hinsichtlich der Rezyklierbarkeit hat, da auf zusätzliche Abdichtung gänzlich verzichtet werden kann. Eine lösbar angebrachte Dämmung auf der Oberseite der Sohlplatte verbessert die Rezyklierbarkeit zusätzlich, da diese vor Abbruch der Bodenplatte entfernt werden kann.

In Bild 13 sind die wichtigsten Erkenntnisse aus der Bewertung der Gründung des Kellergeschosses am Beispiel von KG5.04 dargestellt. Die Angaben (+ x %) stellen die Verbesserung des prozentualen Bewertungsergebnisses im direkten Vergleich zu dem jeweils gleichen Detail mit anderem Baustoff dar. Als Beispiel kann eine Konstruktion mit Mauerwerk und Abdichtung eine Rezyklierbarkeit von 58 % erreichen, wohingegen durch die Verwendung von WU-Beton ein Ergebnis von + 10 %, also 68 % bezogen auf die Fläche, erreicht werden kann. Aufgrund der Komplexität der Einflussparameter kann dies nur eine grobe Übersicht darstellen. Für detailliertere Angaben wird an dieser Stelle auf [4] verwiesen.

Bild 10 Gründungsdetail KG1 (Gr2.07 aus [5])
Bild 10 Gründungsdetail KG1 (Gr2.07 aus [5])
Bild 11 Bewertungsergebnisse für KG1, Varianten 01–15
Bild 11 Bewertungsergebnisse für KG1, Varianten 01–15
Bild 12 Gegenüberstellung der Details KG1–KG6, jeweils die beste Materialkombination [4]
Bild 12 Gegenüberstellung der Details KG1–KG6, jeweils die beste Materialkombination [4]
Bild 13 Wichtigste Erkenntnisse der Bewertung der Gründung Kellergeschoss am Beispiel von KG5 (GR2.10 aus [5], Grafik 6.9.1 aus [4])
Bild 13 Wichtigste Erkenntnisse der Bewertung der Gründung Kellergeschoss am Beispiel von KG5 (GR2.10 aus [5], Grafik 6.9.1 aus [4])
   A Ar Störflächen Summe
Nr. Bezeichnung [cm²] [cm²] 1 2 3 4 [cm²]
1 Wand 240 210 / 11,76 35 46,76
2 Wand 240 210 / 11,76 35 46,76
3 Decke 680 586,5 7,87 7,87 / 34,5 50,24
4 Dämmung 400 100 7,5 7,5   / 30,00
  Summe 1560 1106,5 15,37 15,37 38,52 104,5 173,76
Tab. 3 Gesamtmatrix der Bauteile und Störflächen für die Beispielkonstruktion, gewichtet nach Rezyklierbarkeit der Bauteile [4]

Nr. Mauerwerk Dämmung Putz Abdichtung
KombinationKalksandsteinPorenbetonZiegelXPS/PSSchaumglasGipsputzKalkputzKalkzementputzBitumen Kunststoff
KG1.01 X    X   X    X  
KG1.02   X   X   X    X  
KG1.03    X X   X    X  
KG1.04 X    X    X   X  
KG1.05   X   X    X   X  
KG1.06    X X    X   X  
KG1.07 X    X     X X  
KG1.08   X   X     X X  
KG1.09    X X     X X  
KG1.10 X     X X    X  
KG1.11   X    X X    X  
KG1.12    X   X X    X  
KG1.13 X    X   X     X
KG1.14   X   X   X     X
KG1.15    X X   X     X
Tab. 4 Kombinationstabelle für KG1 [4]

5 Fazit und Ausblick

Insgesamt zeigen die Ergebnisse deutliche Unterschiede zwischen den Konstruktionen und damit eine große Bandbreite an Ergebnissen, was zu einer guten Differenzierbarkeit führt. Dies gilt im Wesentlichen für die Bewertung anhand der Fläche. Die Bewertung anhand der Masse zeigte geringere Unterschiede, da die Masse der mineralischen Bauteile die meisten Konstruktionen dominiert. Einige der getroffenen Annahmen sind noch zu überprüfen, die grundsätzliche Methode scheint jedoch für den vorliegenden Anwendungsfall gut geeignet zu sein.

Mithilfe der Softwarelösung kann die Bewertung praxistauglich und effizient durchgeführt werden. Somit kann bereits in einem frühen Stadium der Planungsphase, während der Detaillierung, das gewählte Detail bewertet und hinsichtlich der Rezyklierbarkeit verbessert werden. Zusätzlich kann das Verfahren in Zukunft auf die Anwendung bei BIM-Modellen weiterentwickelt und in die Planungsprogramme implementiert werden.


Literatur

  1. Müller, A. (2013) Chancen und Grenzen des Betonrecyclings. BFT International, H. 4, S. 78–92.
  2. Sobek, W.; Trumpf, H.; Heinlein, F. (2010) Recyclinggerechtes Konstruieren im Stahlbau. Stahlbau 79, H. 6, S. 424–433. https://doi.org/10.1002/stab.201001337
  3. Hegger, M.; Auch-Schwelk, V.; Fuchs, M. et al. (2012) Baustoff Atlas, DETAIL Konstruktionsatlanten. Basel/Berlin/Boston: Walter de Gruyter GmbH.
  4. Schiewerling, M. (2023) Entwicklung fortschrittlicher Baukon­struktionen als ein Beitrag für ressourceneffiziente Verbundkon­struktionen [Dissertation]. RWTH Aachen.
  5. Beinhauer, P. (2013) Standard-Detail-Sammlung Neubau – Aktu­elle Konstruktionsdetails für Bauvorhaben. Köln: Rudolf Müller Verlag.
  6. Kalksandstein-Dienstleistung GmbH (2018) Kalksandstein Detailsammlung [online]. Hannover: Kalksandstein-Dienstleistung GmbH. www.kalksandstein.de [Zugriff am: 25. Oktober 2018]
  7. Struck, F. (2020) Ressourceneffizienz von Baukonstruktionen [Manuskript]. Fachhochschule Münster.
  8. Schwede, D.; Störl, E. (2016) Methode zur Analyse der Rezyklierbarkeit von Baukonstruktionen. Bautechnik 94, H. 1, S. 1–9. https://doi.org/10.1002/bate.201600025
  9. Rosen, A. (2018) Bewertung der Kreislaufpotentiale in: Hillebrandt, A.; Riegler-Floors, P.; Rosen, A. et al. [Hrsg.] Recycling Atlas – Gebäude als Materialressource. München: Edition Detail, S. 114–117.
  10. Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. (2018) Kalksandstein Planungshandbuch – Planung, Konstruktion, Ausführung [online]. Hannover: Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. https://www.kalksandstein.de/media/08_downloadcenter/01_planungshandbuch_auflage7_gesch_de.pdf [Zugriff am: 25. Oktober 2018]
  11. Waltjen, T. (2018) Passivhaus-Bauteilkatalog: Neubau – Ökologisch bewertete Konstruktionen (Details for Passive Houses: New Buildings). Basel: Birkhäuser.
  12. Lückmann, R. (2018) Baudetail-Atlas Hochbau. Praxiserprobt – normgerecht – herstellerunabhängig. Kissing: WEKA.

Autor:innen

Dr.-Ing. Matthias Schiewerling, mschiewerling@fh-muenster.de
Prof. Dr.-Ing. Dietmar Mähner, d.maehner@fh-muenster.de
FH Münster, Fachbereich Bauingenieurwesen

www.fh-muenster.de/bau

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