Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss des Recyclat-Einsatzes in Feuerbetonen auf deren Verarbeitungs- und Ab-bindeverhalten und Maßnahmen zur Steigerung der Kompatibilität von Feuerbetonen mit Recyclaten

In dem Forschungsvorhaben werden die theoretischen und praktischen Grundlagen geschaffen, um die Verwendungsmöglichkeiten von Recyclat-Rohstoffen in zementgebundenen Feuerbetonen zu steigern.

Hierzu soll zunächst das Elutionsverhalten von Verunreinigungen aus Recyclat-Rohstoffen in Wasser untersucht und die Verunreinigungen identifiziert werden, die bei der Herstellung von Feuerbetonen eluiert werden. Die Wirkung dieser löslichen Verunreinigungen auf das Herstellungsverhalten von Modellfeuerbetonen (Verflüssigung, Fließverhalten, Abbindekinetik, Hydratphasenausbildung) wird untersucht. Durch die Zugabe von löslichen Verunreinigungen in Matrixsuspensionen wird deren Einfluss auf das Zeta-Potential untersucht, um die Mechanismen für ein verschlechtertes Herstellungsverhalten (schlechtere Verflüssigerwirkung, geänderte Koagulationsbedingen, irreguläres Ansteifen) zu erforschen. Um trotz verschlechtertem Herstellungsverhalten einen erhöhten Einsatz von Recyclat-Rohstoffen in Feuerbetonen zu ermöglichen, sollen Maßnahmen zu Bindung (Gelierung, Komplexbildung) von löslichen Verunreinigungen erprobt werden, so dass der negative Einfluss von löslichen Verunreinigungen aus Recyclat-Rohstoffen reduziert werden kann.

KMU werden mit den Ergebnissen des FuE-Vorhabens in die Lage versetzt, die Qualität von Recyclat-Rohstoffen hinsichtlich ihres Elutionsverhaltens und der Auswirkungen auf das Herstellungsverhalten zu bewerten sowie die Ursachen für das nachteilig veränderte Herstellungsverhalten zu verstehen und zu beheben. Die angestrebten Forschungsergebnisse können sofort von KMU umgesetzt werden, da keine Investitionen notwendig sind. Auf dieser Basis können KMU mehr Recyclat-Rohstoffe einsetzen. Dies verringert Rohstoffkosten, verbessert Energie- und Rohstoffeffizienz und erweitert die verfügbare Rohstoffbasis auf Basis lokal verfügbarer Rohstoffe.

Ergebniszusammenfassung:

Lösungsexperimente an feuerfesten Recyclat-Rohstoffen zeigten, welche Bestandteile bevorzugt herausgelöst werden. Aufbereiter (Unternehmen) von solchen Recyclat-Rohstoffen können mit diesem Wissen Aufbereitungsschritte entwickeln oder verbessern, um kritische Bestandteile in den aufbereiteten Rohstoffen gezielt zu vermeiden. Feuerfesthersteller (vor allem KMU) sind mit diesem Wissen in der Lage, gezielt Recyclat-Rohstoffe mit wenig löslichen Bestandteilen auszuwählen und so die Verarbeitungseigenschaften der damit hergestellten Feuerbetone zu verbessern.

Untersuchungen der Stabilität von Matrixsuspensionen mit und ohne aus Recyclat-Rohstoffen herausgelösten Salzen haben das Verständnis des Stabilitäts- und Koagulationsverhaltens der Matrixsuspensionen, das über das erste Ansteifen der Feuerbetone bestimmt, vertieft. Dieses neue Wissen unterstützt die Entwicklung neuer recyclat-haltiger Feuerbetone und damit ressourcenschonender Feuerbetone durch KMU.

Untersuchungen des Einflusses löslicher Bestandteile aus Recyclat-Rohstoffen auf die Abbindekinetik von daraus hergestellten Feuerbetonen haben gezeigt, dass vor allem die Verflüssigung der Feuerbetone durch lösliche Bestandteile aus Recyclat-Rohstoffen - und damit verbunden auch das erste Ansteifen der Feuerbetone - signifikant beeinflusst werden. Dieses neue Wissen zur Abbindekinetik kann von Feuerfestherstellern, vor allem KMU, bei der Entwicklung neuer und der Verbesserung bestehender Feuerbetone genutzt werden, um negative Einflüsse von Recyclat-Rohstoffen auf das Herstellungsverhalten von Feuerbetonen zu minimieren.

Eine Möglichkeit, den Einfluss von Recyclat-Rohstoffen auf das Herstellungsverhalten von Feuerbetonen zu minimieren, ist das Waschen in deioniertem Wasser. So wird die Elution von Ionen vorweggenommen. Solcherart behandelte Recyclet-Rohstoffe zeigen einen reduzierten Einfluss der auf das Herstellungsverhalten der daraus hergestellten Feuerbetone.