PHöMixBeton - Prozess zur Herstellung alkalisch-aktivierter Binder durch das Schmelzen mineralischer Reststoffe für ein ökologisch gesteuertes Mixdesign von Beton

Abstract

Im Rahmen des BMBF- Förderaufrufes “Vermeidung von klimarelevanten Prozessemissionen in der Industrie (KlimPro-Industrie)” wurde durch das durchgeführte Vorhaben ein nachhaltiges Bindemittel für die Anwendung im Beton auf der Grundlage von Sekundärrohstoffen erarbeitet werden, mit dem eine Emissionsminderung von bis zu 80 % gegenüber Beton mit Portlandzement möglich ist. Die Bindemittelbasis bildet ein Glas, das durch das Schmelzen bisher ungenutzter Reststoffe unterschiedlicher Industrieprozesse hergestellt, anschließend aufgemahlen und mittels alkalischer Anregung verfestigt wird. Projektziel war die wissenschaftlich-technische Vertiefung des Konzepts, da für eine praktische Umsetzung ein tieferes Verständnis zu den ablaufenden, chemisch-physikalischen Reaktionen erforderlich ist. Das Bindemittel ist dabei unabhängig von den zur Verfügung stehenden Sekundärrohstoffen, da die geforderte Zielzusammen- setzung des Glases bei geschickter Gattierung durch das Schmelzen verschiedenster Rohstoffe erreicht wird. Durch die Wahl geeigneter, auf die Glasreaktivität abgestimmter Aktivatoren werden die Bindemittel- bzw. Betoneigenschaften gezielt konfektioniert. Als Basis dienen langfristig verfügbare, mineralische Reststoffe wie (schmelzflüssige) Schlacken aus verschiedensten metallurgischen Prozessen und aufbereitete Müllverbrennungsaschen (MVA). Durch die Steuerung der Glasreaktivität wurde die Menge des Aktivators und somit die Auswirkung auf die Umwelt und die Gesundheit zusätzlich positiv beeinflusst. Der Fokus des Projekts liegt somit auf der flexiblen Einstellung der Glaszusammensetzung in Kombination mit der Bindemittelmittelkonfektionierung unter Berücksichtigung der damit erzielbaren Bindemittel- und Betoneigenschaften. Der Vergleich des Bindemittels gegenüber herkömmlichen Zementen erfolgt auf Basis der Betonzusammensetzung für Applikationen im Bereich Betonwaren und Betonfertigteile. Die Ökobilanz schließt somit den gesamten Lebenszyklus inklusive der Rohstoffvorketten (Glasherstellung, Aktivator etc.) sowie die Lebensdauer des Betons ein.