Bündnis: rECOmine; Verbundprojekt: Waelue – Wertstoffgewinnung aus Walue-Schlacken; Teilprojekt: Materialuntersuchung und -entwicklung zur Herstellung alkalisch aktivierter Bindemittel aus Waelue-Schlacke – AWAS

Abstract

Im Rahmen des Teilprojekts AWAS wurde die stoffliche Verwertung von Wälzschlacken aus dem Verbundprojekt Waelue umfassend untersucht, wobei der Fokus auf der mikrostrukturellen Charakterisierung und der energetischen Optimierung für den Einsatz in zementgebundenen Systemen. Ein wesentlicher Teil der Forschungsarbeit widmete sich der mechanischen Aktivierung durch Feinstmahlung, wobei Zielgrößen einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von bis zu 11.000 cm² angestrebt wurden, um eine mögliche Reaktivitätssteigerung zu provozieren. Trotz des hohen energetischen Aufwands bei der Aufbereitung belegten die mörteltechnischen Prüfungen an Normprismen gemäß DIN EN 196-1 über einen Beobachtungszeitraum von 28 Tagen, dass die untersuchte Wälzschlacke keine signifikante puzzolane oder latent-hydraulische Eigenreaktivität aufweist. In der Folge konzentrierten sich die Untersuchungen auf die Eignung der Schlacke als Gesteinskörnung, wobei die physikalischen Vorteile der Materialstruktur in den Vordergrund rückten. Hierbei zeigte sich, dass die Wälzschlacke aufgrund ihrer vorteilhaften Oberflächenmorphologie und hohen Eigenfestigkeit der Partikel der herkömmlichen Quarz-Referenz deutlich überlegen ist. Die Analysen zur Interfacial Transition Zone (ITZ) verdeutlichten einen verbesserten mechanischen Verbund zwischen der Zementsteinmatrix und der Schlackenoberfläche, was zu einer messbaren Steigerung der Druckfestigkeiten in den Mörtelsystemen führte. Durch diesen strategischen Schwenk konnte nachgewiesen werden, dass die energetisch aufwendige Feinstmahlung für eine hochwertige Verwertung nicht erforderlich ist, was die Ökobilanz des angestrebten Verwertungsweges signifikant verbessert. Das Projekt AWAS validiert damit die stoffliche Nutzung von Wälzschlacken als nachhaltige und leistungsfähige Ressource, die einen direkten Beitrag zur Ressourcenschonung leistet und die wissenschaftliche Basis für eine großtechnische Umsetzung in der Baustoffproduktion schafft. Die Ergebnisse dokumentieren den erfolgreichen Transfer von der Grundlagenanalytik hin zu einer anwendungsorientierten Materialoptimierung unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Rahmenbedingungen.