Bergbau und Beton

Geopolymerbeton aus mineralischen Reststoffen

Die Verwertung von Rest- und Abfallstoffen wird bei der Entwicklung neuer Baustoffe immer wichtiger. Geopolymere haben dabei das Potenzial, bei bestimmten Bauaufgaben Zement als Bindemittel zu ersetzen. An diesem großen Ziel arbeitet unter anderem gerade das norwegische Start-up Saferock, das aus der Universität Stavanger hervorgegangen ist und mit dem Architekturbüro Snøhetta kooperiert.

Gallerie

Geopolymere lassen sich aus einer großen Zahl von Ausgangsstoffen herstellen. Ausschlaggebend ist der Gehalt an reaktiven Alumosilicaten. Die Beimischung einer darauf abgestimmten alkalischen Silikatlösung sorgt dafür, dass ein zementfreies Bindemittel entsteht – die Grundlage des Geopolymerbetons.

Saferock setzt bei der Herstellung auf mineralische Rückstände aus dem Bergbau; im Moment vor allem auf die Reststoffe aus der Gewinnung von Ilmenit beziehungsweise Titandioxid aus dem Gestein Norit. Eine entsprechende Rohstoffmine befindet sich im norwegischen Sokndal. Die bei der Rohstoffgewinnung anfallenden Nebenprodukte werden dort in ein riesiges natürliches Becken geleitet – und nun neuen Nutzungen zugeführt.

Mit ihrem Geopolymerbeton könne im Vergleich zu konventionellem Beton 80 Prozent an Kohlenstoffdioxid eingespart werden, so Saferock. Das Herstellungsverfahren des alternativen Bindemittelsystems kommt ohne energieintensiven Brennprozess aus. Dass dennoch CO2 entsteht, liegt vor allem an der Produktion der alkalischen Lösung, die zur Aktivierung des fein gemahlenen Ausgangsmaterials benötigt wird. In der Regel wird bei Geopolymeren dafür Wasserglas verwendet. Laut Saferock besteht die von ihnen verwendete Lösung aus vier toxikologisch unbedenklichen Inhaltsstoffen, die ebenfalls aus industriellen Resten gewonnen werden.

Der Geopolymerbeton von Saferock erscheint aufgrund des Ausgangsstoffes deutlich dunkler als regulärer Beton. Zudem verfügt er über eine dichtere Struktur, also weniger Poren, was die Haltbarkeit des Baustoffs erhöhen dürfte. Mittelfristig will das Unternehmen einen C25/30-Beton entwickeln, der sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignet. Da die Zulassungen für den Hochbau nicht einfach zu erwirken sind, konzentriert man sich zunächst auf Produkte für Estriche oder Küstenschutzmaßnahmen. Um einen Beitrag zur rechtzeitigen Reduzierung der Klimaerwärmung leisten zu können, müssten die Genehmigungsverfahren für den neu entwickelten Beton allerdings schnell Fahrt aufnehmen. 

Geopolymerbeton: Saferock, Stavanger

Fachwissen zum Thema

Dem hohen CO2-Ausstoß bei der Produktion des Bindemittels Zement steht die lange Haltbarkeit von Betonkonstruktionen gegenüber (Bild: Zementwerk in Berlin).

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Herstellung

Betonherstellung und Klimaschutz

Die Reduktion des Klinkerfaktors und die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid sollen dazu beitragen, den CO2-Ausstoß bei der Zementherstellung zu senken.

Geopolymerbeton-Probekörper für den Fertigteilbau

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Glossar A-Z

Geopolymere

Das alternative Bindemittel lässt sich unter anderem aus industriellen Nebenprodukten gewinnen, die mit einer alkalischen Lösung versetzt werden.

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Forschung

Zement aus kalziniertem Ton

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Von der Quelle zur Senkeneu

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Recycling vor Ort

Ein Team um die Professorin Andrea Kustermann schuf einen 20 Quadratmeter großer Pavillon aus Recyclingbeton auf dem Gelände der Bayernkaserne.

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Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Hochschule München ist auf dem Gelände der Bayernkaserne ein Musterpavillon entstanden, für den ein Beton mit 100 Prozent rezyklierter Körnung verwendet wurde.

Rohstoffquelle und Materialbank

Für die neue Rathauserweiterung, die das Büro Heimspiel Architekten in Kooperation mit agn verwirklichte, wurde die abgetragene Substanz des Vorgängerbaus so gut wie möglich als Rohstoffquelle genutzt.

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Bei der Rathauserweiterung im hessischen Korbach diente der ungeliebte Vorgängerbau als Quelle für das benötigte Baumaterial. Der Prozess wurde wissenschaftlich begleitet.

Schlacke statt Kies

Im Projekt ASHCON arbeitet die TH Köln an einem Verfahren, um Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) für die Betonherstellung nutzbar zu machen. Dazu wurden Probekörper mit MV-Asche (links im Bild) hergestellt und mit Probekörpern, die nach einer Standardrezeptur gefertigt wurden (rechts im Bild), verglichen.

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Durch ein spezielles Aufbereitungsverfahren werden aus Müllverbrennungsaschen Gesteinskörnungen.

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Dass es auch Anwohner an Bahnstrecken oder Autobahnen in ihrem Zuhause möglichst ruhig haben wollen, ist verständlich. Dennoch...

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Vom Fertigteilwerk Beton-Betz wurden für ein Pilotprojekt tragende Fertigteile aus Recyclingbeton erstellt.

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Bei einem Pilotprojekt auf einem Autobahnrastplatz bei Thionville wird für eine Lärmschutzwand aus vorgefertigten Betonelementen zu 100 Prozent rezyklierte Körnung verwendet.

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Durch die Anwendung von Ultraschall im Mischprozess könnten deutliche Stei­gerungen der Fließfähigkeit und der Frühdruckfestigkei­t des Betons erreicht.

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Das ultraschallgestützte Mischen von Beton könnte bei der Vorfertigung unter anderem den Einsatz von Zementen mit geringerem Klinkergehalt ermöglichen.

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Grundlage von BIRDS waren drei verschiedenfarbige Zemente, die mit Zusatzstoffen wie Flugasche, Pigment und Trassmehl kombiniert wurden.

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Verbundwerkstoffe aus dem Materiallabor

Mit Blingcrete lassen sich beispielsweise baulich integrierte Leitsysteme umsetzen

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Von der Hauswand zur Brücke

An der Schweizer Hochschule EFPL in Lausanne hat ein Forschungsteam eine Fußgängerbrücke aus wiederverwendeten Betonblöcken entwickelt. Das Projekt trägt den Namen RE:CRETE.

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Tonerde und Kalkstein sind Hauptbestandteile eines Zements, bei dem der Klinkeranteil auf 50 % reduziert werden kann - was zu deutlich weniger CO2-Emissionen im Herstellungsprozess führt.

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