Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchungen zur Phasenbildung und Gefügeentwicklung bei der hydro-thermalen Härtung von Porenbeton mittels in situ-Röntgendiffraktometrie mit dem Ziel der Sulfatreduzierung und Prozessoptimierung

Porenbeton ist ein bewährter Baustoff, der die Funktion eines Konstruktions-baustoffs mit der einer Wärmedämmung verbindet und somit ohne zusätzliche Dämmmaßnahmen unter Erfüllung der gesetzlichen Auflagen die Erstellung hoch dämmender Mauerwerkskonstruktionen in robuster monolithischer Bauweise ermöglicht. Die bisher zur Gewährleistung des erreichten hohen Qualitätsstandards praktisch unverzichtbare Sulfatzugabe bewirkt allerdings, dass die Menge an eluierbarem Sulfat typischerweise über den zulässigen Grenzwerten für die Verwertung von Porenbetonbruch als Ersatzbaustoff bzw. die Einstufung gemäß Deponieklasse 0 liegt, woraus ein zunehmendes, die Erlössituation verschlechterndes Markthemmnis erwächst. Forschungsziel ist daher, die Sulfatzugabe ohne Produktqualitätseinbuße abzumindern, um den steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit und Wiederverwertbarkeit auch künftig gerecht zu werden. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen sind auf Basis experimentell zu erarbeitender, über den heutigen Stand des Wissens hinausgehender Erkenntnisse bezüglich der stofflichen und prozesstechnischen Einflussgrößen auf die Porenbetoneigenschaften zu ermitteln. Dies soll darüber hinaus dafür genutzt werden, Möglichkeiten zu Produkt- und Verfahrensoptimierungen aufzuzeigen. Hierzu wird ein methodisch neuer, bisher nicht eingeführter Weg durch Realisierung eines Messplatzes zur in situ-Röntgendiffaktometrie beschritten, der die benötigten, an der betrieblichen Praxis orientierten umfassenden Parameterstudien in effizienter Weise erlauben wird. Die angestrebte Lösung der vorstehend beschriebenen Problematik dient den steigenden Ansprüchen an die Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit und wird hierdurch die künftige Wettbewerbs- und Erlössituation sichern bzw. verbessern. Über den positiven Aspekt der Sulfatreduzierung hinaus bietet der erwartete Erkenntnisgewinn die Aussicht auf Optimierungen, die die ökonomische Situation der Porenbeton produzierenden KMU stärken dürften.

Ergebniszusammenfassung:

Nach aktuellem Stand der Technik ist bei der Produktion von Porenbeton die Zugabe von Calciumsulfat erforderlich. Zur Untersuchung des Einflusses von Sulfat auf die Phasenbildung und Gefügeentwicklung bei der hydrothermalen Härtung von Porenbeton wurde ein Messplatz für die in situ-Röntgendiffraktometrie aufgebaut. Das zeitliche Auftreten aller kristalliner Phasen wurde bestimmt und die Bildung der für die Druckfestigkeit relevanten Phase Tobermorit konnte für verschiedene Rezepturen verglichen werden. Allen an dem Projekt beteiligten Werken wurden Analyseergebnisse zu den Rohstoffen und Produkten zugänglich, die sonst aufgrund der meist fehlenden Laborausstattung nur schwer erhältlich wären. Die derzeit genutzten Rezepturen wurden auf den Prüfstand gestellt, und so zeigte sich bei Laborsteinen mit weichgebranntem Kalk und konventioneller Sulfatzugabe eine Qualitätsverbesserung. Das entwickelte theoretische Modell zum Einfluss von Sulfat während der hydrothermalen Härtung kann als Grundlage für eine Minimierung der Sulfatzugabe ohne Qualitätseinbußen dienen und somit die Wiederverwertbarkeit von Porenbeton verbessern. Außerdem ermöglicht es ein tieferes Verständnis des Produktionsprozesses hinsichtlich Verfahrensoptimierungen, Energieeinsparungen und den damit verbundenen wirtschaftlichen Vorteilen. Die aus dem Forschungsvorhaben gewonnenen Erkenntnisse sind ein wichtiger Baustein für eine ressourcenschonende Weiterentwicklung in der Herstellung von Porenbetonsteinen mit Blick auf die Nachhaltigkeit von Mauerwerk aus Porenbeton.