Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verwendung von Eisenhüttenschlacken zur Steigerung des Hochtemperaturwiderstands zementgebundener Bauprodukte

Primäres Forschungsziel ist die Beschreibung des Verhaltens von mit Eisenhüttenschlacken hergestellten Mörteln und Betonen unter kombinierter mechanisch-thermischer Beanspruchung. Besonders berücksichtigt werden Zyklenstabilität und Nachlagerung.

Sieben Arbeitspakete beinhalten:

- Temperaturmessung in relevanten Industriebereichen

- Charakterisierung der Ausgangsstoffe

- Systematische Analyse der Einflüsse auf die Restdruckfestigkeit

- Mineralphasenanalytik

- Systematische Analyse der Einflüsse auf die Heißdruckfestigkeit

- Kleine Demonstrationskörper / Modellrechnungen

- Vorschläge für Anwendungsregeln

Wirtschaftliche Bedeutung für KMU

Durch hochtemperaturbeständige Betone können kosten- und zeitintensive Betriebsstillstände sowie Reparaturarbeiten an Bauwerken verringert werden. Hiervon profitieren als Nutzer die KMU der Branchen, die bei hohen Temperaturen arbeiten (z. B. Gießereien, Zementwerke, Metallerzeuger) da sich ihre Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit erhöhen. Durch die angestrebte Verallgemeinerung der Erkenntnisse als Basisarbeit für die Weiterentwicklung von Normen können Produzenten, Aufbereiter und Vermarkter von Eisenhüttenschlacken ihre Produkte für innovative Anwendungen positionieren. Ein hohes Innovationspotential wird der Betonindustrie durch die Erweiterung ihrer Produktpalette geboten. Ferner werden durch den Einsatz industrieller Gesteinskörnungen natürliche Ressourcen geschont.

Transfer und Umsetzung der Ergebnisse

Der Transfer erfolgt durch Diskussionen im Projektausschuss, beim AK "Baustoffe" der FSt. 1, DIN-NABau "Konstruktiver baulicher Brandschutz", DAfStb-TA "Betontechnik", auf wissenschaftlichen Tagungen sowie durch die Übernahme in die wissenschaftliche Lehre und Publikationen. So werden die Ergebnisse zeitnah veröffentlicht und können in Regelwerken berücksichtigt werden.

Ergebniszusammenfassung:

In vielen Bereichen der Stahl herstellenden und Stahl verarbeitenden Industrie, in anderen metallurgischen Betrieben oder in der Zementindustrie werden einzelne Betonbauteile, aber auch ganze Flächen aus Beton durch hohe Temperaturen zyklisch stark beansprucht.

Durch die Verwendung von Hüttensand und Hochofenstückschlacke, die beide derzeit als Gesteinskörnung für Beton nach DIN 1045-2 eingesetzt werden dürfen, lassen sich Betone insbesondere in Kombination mit hüttensandhaltigen Zementen mit hohen Widerstand gegen Temperaturen im Bereich von 500-800 °C gezielt herstellen. Sie bieten einen maßgeblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Betonen, da kosten- und zeitintensiven Stillstände für Reparatur- und Sanierungsarbeiten und damit verbunden Produktionsausfälle vermieden werden. Gleiches trifft auch für Kupferschlacken zu, wenngleich diese für Beton nach DIN 1045-2 noch nicht allgemein verwendet werden dürfen.

Auf Basis der Versuchsergebnisse werden auch den für die Brandbemessung zuständigen Gremien Vorschläge unterbreitet. So könnten z.B. in Bezug auf die Heißbemessung Hüttensande und Hochofenstückschlacken bezogen auf die mechanischen Eigenschaften mindestens quarzitischen Gesteinskörnungen gleichgestellt werden. Dadurch würde erstmals eine normative Heißbemessung von Betonen mit Hüttensanden und Hochofenstückschlacke im Brandfall möglich. Wesentlich ergänzt werden bisher nur vereinzelt vorhandene Werte zu Restfestigkeiten nach einem Brand, wie sie zur Brandbemessung z.B. bei Tunneln nötig sind.

Neben den ökonomischen Vorteilen, die eine Anwendung von Hochofenzementbetonen mit Hüttensand und Hochofenstückschlacke z. B. durch eine verlängerten Lebensdauer bietet, ist auch der ökologische Aspekt zu erwähnen. Durch die Verwendung hüttensandhaltiger Zemente und den Einsatz industrieller Gesteinskörnungen wird ein Beitrag zur Kreislaufwirtschaft, zur Schonung natürlicher Ressourcen und zur CO2-Emissionsminderung bei der Zement- bzw. Betonherstellung geleistet.