Untersuchungen der Eignung von Macadamianussschalen als Betonzuschlag

Des Weiteren kann sich das Ergebnis dieser Untersuchungen auf Eignung oder Nichteignung der Macadamianussschalen in Beton nur auf die gewählten Versuchskonfigurationen beziehen und nicht auf eine grundsätzliche Eignung oder Nichteignung verallgemeinert werden. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen werden nicht Gegenstand dieser Untersuchung sein. Zum einen wären dazu sehr viele verschiedene Wirtschaftsräume zu betrachten (Australien, Hawaii, südliches Afrika, Regionen mit kleineren Anbaugebieten), in denen jeweils unterschiedliche Randbedingungen (Aufkommen an Nussschalen, Materialkosten, Lohnkosten usw.) vorherrschen, die vom europäischen Raum aus schwer abschätzbar sind. Zum anderen differieren Verfügbarkeit der Nussschalen (Quantität, Verbreitung), Transportweg und damit die Kosten innerhalb eines betrachteten Wirtschaftsraumes in Abhängigkeit der Größe und Verbreitung der Anbaugebiete regional sehr stark. Daher kann eine verallgemeinernde Kostenbetrachtung nicht durchgeführt werden. Des Weiteren wären so nur primäre Kosten für Herstellung und Transport des Betons abschätzbar. Folgekosten und Einsparungen wie verminderte Heizwärme u.ä. differieren von Gebiet zu Gebiet (abhängig von Heizwärmebedarf, Heizkosten usw.) und können erst sinnvoll abgeschätzt werden, wenn eingehendere Untersuchungen an Macadamianussschalenbeton durchgeführt wurden. Zudem können zusätzliche eventuelle Kosten und Einsparungen, die aus Langzeiteffekten resultieren (z.B. mögliche Sanierungskosten auf Grund eventuell verminderter Dauerhaftigkeit), noch gar nicht erfasst werden. Aus diesen Gründen hätte eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ohne weitere Grundlagenforschung zu diesem Zeitpunkt keine Aussagekraft. [...]

Auf Grund der hohen Härte und Festigkeit der Schalen und der guten Erfahrungen mit Teilen anderer Pflanzen (siehe 2.4.) entstand die Überlegung, Macadamianussschalen als Bestandteil von Beton zu verwenden. Macadamianussschalen bieten eine für den Bereich pflanzlicher Stoffe sehr hohe Festigkeit. Subjektiv eingeschätzt ist größer als bei anderen Nussschalen (z.B. Walnüsse, Haselnüsse, Erdnüsse etc.) oder anderen Teilen von Pflanzen (z.B. Holz, Blätter, Wurzeln, Früchte). Daher wurden sie als Forschungsgegenstand dieser Untersuchung ausgewählt. Da in der Literatur keine bisherigen Versuchsergebnisse in dieser Richtung zu finden waren, soll in Versuchen ermittelt werden, inwieweit die Schalen der Macadamianuss baustofftechnisch als Betonzuschlag geeignet sind. Zur Überprüfung dieser Eignung sollen in Versuchen verschiedene Betonkennwerte ermittelt werden, die im Vergleich zu normalem Beton aufzeigen, wie sich Betoneigenschaften durch die Beimengung von Macadamianussschalen verändern und inwieweit sich ein derartiger Einsatz lohnt. Dazu werden nach Vorversuchen an Nussschalen (siehe Kapitel 5.2.) diese in Beton eingebaut (siehe Kapitel 5.3.). Dabei wird u.a. der Anteil der Nussschalen im Beton variiert. Anschließend werden typische Frisch- und Festbetoneigenschaften (siehe Kapitel 4.1., Kapitel 5.3.) ermittelt. Die Ergebnisse dieser Versuche werden danach dargestellt, miteinander verglichen und diskutiert (Kapitel 6). Abschließend werden die Versuchsergebnisse mit Ergebnissen bisheriger Untersuchungen und Erfahrungen des Einsatz ähnlicher Baustoffe (siehe Kapitel 2.) verglichen und die Eignung der Nussschalen als Betonzuschlag abgeschätzt (Kapitel 7). Dieses Projekt dient nur dem Verschaffen eines Überblicks über die dargestellte Problematik. Es soll erreicht werden, die Größenordnung der Beeinflussung von verschiedenen Eigenschaften des Betons durch Macadamianussschalen abschätzen zu können, es dient nicht dem Klären von Details und Spezialproblemen. [...]

Verwendungsmöglichkeit ist die als Straßenbelag für „ gravel roads“ (unbefestigte Straßen) in Südafrika. Das Eigengewicht der Nussschalenstücke ist hoch genug, damit diese im unbefestigten Zustand nicht vom Wind fortgetragen werden. Sie werden auf den Sandpisten abgeladen, nicht befestigt und dienen der Verminderung der Schlammentwicklung bei Regenfällen, ähnlich, wie man es von kiesbeschütteten Feldwegen im europäischen Raum her kennt. Oft werden die Schalen von Macadamiaanbauern selbst wiederverwendet. Die Wurzeln der Bäume gelten als empfindlich gegenüber niedrigen Temperaturen. Aus diesem Grund wird die wärmedämmende Wirkung der Nussschalen ausgenutzt, indem man im Winter um den Stamm der Bäume herum in einem Kreis von wenigen Metern Durchmesser die Nussschalen verteilt, welche das Erdreich um die Wurzeln warmhalten. Die von außen her gesehen hellbraune Schale mit glatter Oberfläche ist etwa 1 mm bis 2 mm dick und weist eine poröse bis fasrige Struktur auf, welche bei genauerem Hinsehen an den Bruchstellen mit dem bloßen Auge erkennbar ist. An der Außenseite weisen die Nussschalen, je nach Art, mehr oder weniger Strukturen in Form von leichten Unebenheiten auf, an der Innenseite sind sie sehr glatt und lassen sich dem Augenschein nach mit einer polierten Holzplatte vergleichen. Die Nussschale ist im Inneren farblich durch eine scharfe Trennlinie in zwei Hälften geteilt, eine sehr dunkle und eine sehr helle. Diese Trennlinie ist im Inneren des Schalenmaterials nicht mehr zu erkennen, vielmehr erscheint die innere glatte Schalenoberfläche als eine Art Beschichtung, deren Dicke mit dem bloßen Auge gerade noch erkennbar ist. Somit ist anzunehmen, dass deren Zweifarbigkeit keinen Einfluß auf weitere Materialeigenschaften hat. Eine Halbkugel der Schale, typisches und größtes Bruchstück des Crackprozesses, weist einen Außendurchmesser von ca. 25 mm auf, der je nach Ausgangsgröße der Nuss etwas schwanken kann, und wiegt etwa 4 Gramm. Eine solche Halbkugel läßt sich mit bloßen Händen i.d.R. nicht mehr zerbrechen, ein spürbares Nachgeben kann subjektiv nicht registriert werden, sie erscheint hart. Wenn sie bricht, dann oft unter Entstehen von scharfen Bruchkanten, die zu Schnittverletzungen führen können. Selbst mit leichtem Werkzeug (handelsüblicher Nussknacker, Kombizange o.ä.) hat man noch deutliche Schwierigkeiten, die Nussschalenstückchen zu zerkleinern. Wenn es gelingt, dann meist nur unter splitternder Wirkung. [...]