Zement aus kalziniertem Ton

Weniger CO2 dank Tonerde und Kalkstein

Eine entscheidende Stellschraube, um die klimaschädliche Wirkung von Beton zu reduzieren, ist die Reduktion des Klinkergehalts von Zementen. Trotz der Dringlichkeit des Themas geht die Umsetzung nur langsam voran: Die Herausforderung besteht darin, Portlandkompositzemente zu entwickeln, die mit einem wesentlich geringeren Anteil an Zementklinker ähnlich leistungsfähig sind.

Gallerie

In Deutschland ist seit einigen Monaten ein CEM II/C-Zement (Portlandkompositzement mit einem Zementklinkeranteil zwischen 50 und 64 M.‑%) mit den Hauptbestandteilen Hüttensand und Kalkstein bauaufsichtlich zugelassen. Die Verfügbarkeit von Hüttensand, einem aufbereiteten Nebenprodukt der Kohle- und Metallindustrie, ist jedoch begrenzt, sodass die Anwendung im größeren Maßstab zu erneuten Problemen führen könnte.

Karen Scrivener und ihr Team vom Laboratory of Construction Materials an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) haben sich bei der Entwicklung ihres Zements LC3 (Limestone Calcined Clay Cement) für kalzinierten Ton als Hauptbestandteil entschieden. Dafür wird vor Ort vorhandene, geeignete Tonerde gebrannt. Das getemperte Puzzolan hilft dabei, den notwendigen Klinkeranteil auf 50 M.‑% zu reduzieren. Ein weiterer Hauptbestandteil ist gemahlener Kalkstein, dessen Zugabe für die Festigkeit des Baustoffs sorgt.

Zwar muss der Ton ebenfalls in einem Drehrohrofen gebrannt werden, doch reicht dafür eine Temperatur von 800 Grad Celsius (im Gegensatz zu 1.450 Grad Celsius bei der Zementklinkerherstellung). Zudem wird deutlich weniger prozessbedingtes CO2 freigesetzt. Die Kohlendioxidemissionen können dadurch nach eigenen Angaben um bis zu 40 Prozent reduziert werden.

Geeignete Tonerden finden sich in vielen Ländern – in großer Menge unter anderem in Indien und Südamerika, wo ein hoher Bedarf an Neubauten besteht. Mit Bauelementen aus LC3 konnten bereits einige Modellprojekte verwirklicht worden. In Kolumbien hat vor Kurzem die großmaßstäbliche Produktion des Baustoffs begonnen – mit Tonerde, die nur etwa 16 Kilometer vom Zementwerk entfernt gewonnen wird.

Zement: École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Laboratory of Construction Materials

Fachwissen zum Thema

Portlandzementklinker, Hüttensand, natürliche Puzzolane, Kieselsäurereiche Flugasche, Gebrannter Schiefer gehören zu den Hauptbestandteilen von Zement.

Portlandzementklinker, Hüttensand, natürliche Puzzolane, Kieselsäurereiche Flugasche, Gebrannter Schiefer gehören zu den Hauptbestandteilen von Zement.

Herstellung

Hauptbestandteile des Zements

Zur Betonherstellung wird neben Gesteinskörnungen und Wasser ein Bindemittel benötigt: der Zement. Seine Hauptbestandteile sind:...

Zement, Wasser und Gesteinskörnungen sind die Ausgangsstoffe für die Herstellung von Beton.

Zement, Wasser und Gesteinskörnungen sind die Ausgangsstoffe für die Herstellung von Beton.

Herstellung

Zusammensetzung von Beton

Gesteinskörnungen, Zement und Wasser sind die Ausgangsstoffe des mineralischen Baustoffs. Durch Zusatzmittel und -stoffe lässt er sich den jeweiligen Anforderungen anpassen.

Kontakt Redaktion Baunetz Wissen: wissen@baunetz.de
BauNetz Wissen Beton sponsored by:
Deutsche Zement- und Betonindustrie vertreten durch das
InformationsZentrum Beton | Kontakt 0211 / 28048–1 | www.beton.org
Zum Seitenanfang

Blicke unter die Betondeckungneu

Kartierung der Instandsetzungsflächen an der Westfassade (links) und an der Südfassade (rechts) des Beckerturms der Becker-Brauerei in St. Ingbert

Kartierung der Instandsetzungsflächen an der Westfassade (links) und an der Südfassade (rechts) des Beckerturms der Becker-Brauerei in St. Ingbert

Wie verhalten sich Instandsetzungen im Laufe der Zeit? Dieser Frage gingen Forschende der Hochschule RheinMain nach.

Erst digitalisieren, dann wiederverwendenneu

Es beginnt mit einem 3D-Scan: Das Forschungsprojekt Fertigteil 2.0 diente dazu, eine real-digitale Prozesskette zur Wiederverwendung zu entwickeln.

Es beginnt mit einem 3D-Scan: Das Forschungsprojekt Fertigteil 2.0 diente dazu, eine real-digitale Prozesskette zur Wiederverwendung zu entwickeln.

Im Forschungsprojekt Fertigteil 2.0 wurde eine Prozesskette entwickelt, um aus Bestandsgebäuden einheitliche Betonfertigteile herzustellen.

3D-gedruckte Hohlräume

Deckenelemente, die sich dank 3D-Druck mit deutlich weniger Beton verwirklichen lassen, waren Gegenstand des  Forschungsprojekts Coebro – Additive Fabrication of Concrete Elements by Robots der TU Graz.

Deckenelemente, die sich dank 3D-Druck mit deutlich weniger Beton verwirklichen lassen, waren Gegenstand des Forschungsprojekts Coebro – Additive Fabrication of Concrete Elements by Robots der TU Graz.

Deckenelemente, die sich dank 3D-Druck mit deutlich weniger Beton verwirklichen lassen, sind Gegenstand des  Forschungsprojekts zur additiven Fertigung von Aussparungskörpern der TU Graz.

Asche zu Beton

Wasser, Gesteinskörnung, Zement und Müllverbrennungsreststoff (schwarz): Aus diesen Grundzutaten könnte eine neue Art von Recyclingbeton entstehen.

Wasser, Gesteinskörnung, Zement und Müllverbrennungsreststoff (schwarz): Aus diesen Grundzutaten könnte eine neue Art von Recyclingbeton entstehen.

Aufbereitete Müllverbrennungsaschen könnten in Zukunft als Körnungen in Betonrezepturen einfließen. Das entsprechende Potenzial untersucht das Forschungsprojekt Ashcon.

Auf dem Weg zum Weltraumbeton

ESA-Astronaut Alexander Gerst bei der Durchführung der MICS-Experimente auf der ISS.

ESA-Astronaut Alexander Gerst bei der Durchführung der MICS-Experimente auf der ISS.

Auf der ISS wurde die Aushärtung von Zement in Schwerelosigkeit untersucht. Ziel ist die Entwicklung eines Betons für Mond und Mars.

Bauteile aus gradiertem Beton

Einachsig und mehrachsig gradierte Betonwürfel

Einachsig und mehrachsig gradierte Betonwürfel

Die Baubranche trägt wesentlich zum weltweiten Energie- und Ressourcenverbrauch, zum Müllaufkommen und zur Erderwärmung bei. Um...

Bergbau und Beton

Geopolymere haben das Potenzial, den Baustoff Beton umweltfreundlicher zu machen – oder, wie es das norwegische Startup Saferock gerade verfolgt, in vielen Bereichen sogar zu ersetzen.

Geopolymere haben das Potenzial, den Baustoff Beton umweltfreundlicher zu machen – oder, wie es das norwegische Startup Saferock gerade verfolgt, in vielen Bereichen sogar zu ersetzen.

Mineralische Reststoffe aus dem Bergbau bilden die Grundlage eines Geopolymerbetons, mit dem sich erheblich Kohlenstoffdioxid einsparen lässt.

Betonage in Schwerelosigkeit

Grundlage des Experiments Mason / Concrete Hardening auf der ISS sind 64 dieser winzigen Betonmischer.

Grundlage des Experiments Mason / Concrete Hardening auf der ISS sind 64 dieser winzigen Betonmischer.

Die kleinsten Betonmischer findet man im Moment auf der Internationalen Raumstation: In einem Experiment wird dort die Betonaushärtung in Schwerelosigkeit erforscht.

Brücke aus 3-D-gedruckten Elementen

Diese 26 Meter lange Brücke in Shanghai wurde mit 3D-gedruckten Bauteilen erstellt.

Diese 26 Meter lange Brücke in Shanghai wurde mit 3D-gedruckten Bauteilen erstellt.

3-D-gedruckte Elemente aus Faserbeton formen diese 26 Meter lange Brücke über ein Wasserbecken im Norden Shanghais.

Ein zweites Leben für Betonfertigteile

Im internationalen Forschungsprojekt ReCreate wird die Wiederverwendung von Betonfertigteilen theoretisch und praktisch durchgespielt.

Im internationalen Forschungsprojekt ReCreate wird die Wiederverwendung von Betonfertigteilen theoretisch und praktisch durchgespielt.

Bauen mit statt im Bestand: Ein internationales Forschungsteam entwickelt Verfahren zur Erfassung, Demontage und Aufbereitung von bereits verbauten Stützen, Trägern und Deckenelementen aus Beton.

Experimentalbau aus Infraleichtbeton

Rezyklierte, leichte Blähglaskörnungen für Infraleichtbeton

Rezyklierte, leichte Blähglaskörnungen für Infraleichtbeton

An der TU Kaiserslautern wurde 2014 ein Gebäude aus einem neu entwickelten Infraleichtbeton verwirklicht, bei dem die im Labor gewonnen Erkenntnisse durch die Übertragung auf Bauwerksverhältnisse überprüft wurden. 

Formsache

Das britische Forschungsprojekt Acorn (Automating Concrete Construction) beschäftigt sich mit der Möglichkeit, Beton durch automatisierte Herstellungsprozesse einzusparen.

Das britische Forschungsprojekt Acorn (Automating Concrete Construction) beschäftigt sich mit der Möglichkeit, Beton durch automatisierte Herstellungsprozesse einzusparen.

Ein britisches Forschungsteam nutzt automatisierte Herstellungsmethoden, um eine materialsparende Formgebung umzusetzen.

Forschung zu Beton 4.0

Die intelligente Aussteuerung der Betoneigenschaften im Mischungsprozess ist eines der Forschungsfelder des Instituts für Baustoffe an der Leibniz-Universität Hannover.

Die intelligente Aussteuerung der Betoneigenschaften im Mischungsprozess ist eines der Forschungsfelder des Instituts für Baustoffe an der Leibniz-Universität Hannover.

Die intelligente Aussteuerung der Betoneigenschaften im Mischungsprozess ist das Thema eines Forschungsfeldes an der Leibniz-Universität Hannover.

Frostschutz nach Art der Natur

Eine Alternative für luftporenbildende Zusätze als Frostschutz für Beton untersuchte ein Forschungsteam der University of Colorado Boulder.

Eine Alternative für luftporenbildende Zusätze als Frostschutz für Beton untersuchte ein Forschungsteam der University of Colorado Boulder.

Der natürliche Frostschutz, den Organismen der Arktis und Antarktis in sich tragen, war Vorbild für ein Polymermolekül, das die Eiskristallbildung in Betonbauteilen stark reduziert.

Gänzlich gedruckt

Das Forschungsprojekt Fast Complexity rückt eine neue ornamentale Üppigkeit zukünftiger Architektur in den Bereich des Möglichen.

Das Forschungsprojekt Fast Complexity rückt eine neue ornamentale Üppigkeit zukünftiger Architektur in den Bereich des Möglichen.

Ein Forschungsprojekt an der ETH Zürich zeigt, wie sich mithilfe digitaler Möglichkeiten Betonbauteile mit individueller Geometrie erzeugen lassen.

Gewebter Beton

In einem Workshop zum Forschungsprojekt Fluid Bodies in Versailles entstanden skulpturale Gebilde, die Alternativen zu konventionellen Formgebungsmethoden nachspüren.

In einem Workshop zum Forschungsprojekt Fluid Bodies in Versailles entstanden skulpturale Gebilde, die Alternativen zu konventionellen Formgebungsmethoden nachspüren.

In einem Workshop zum Forschungsprojekt Fluid Bodies in Versailles entstanden skulpturale Gebilde, die Alternativen zu konventionellen Formgebungsmethoden nachspüren.

Incidental Space auf der Architekturbiennale

Die Rauminstallation „Incidental Space“ auf der Achitekturbiennale 2016 in Venedig

Die Rauminstallation „Incidental Space“ auf der Achitekturbiennale 2016 in Venedig

Der Beitrag von Christian Kerez im Schweizer Pavillon auf der Architekturbiennale 2016 in Venedig spaltete die Gemüter. Während...

Lösender Angriff auf Beton

Zur Untersuchung wurden Betonprobekörper 15 Wochen in konzentrierter Essigsäure gelagert

Zur Untersuchung wurden Betonprobekörper 15 Wochen in konzentrierter Essigsäure gelagert

Dringen säurehaltige Flüssigkeiten in das Betongefüge ein, reagieren sie mit den Bestandteilen des Betons und lösen diese aus der...

Museumsreifes Tragwerk

Im Deutschen Museum in München spannt seit kurzem eine Carbonbetonbrücke von Wand zu Wand.

Im Deutschen Museum in München spannt seit kurzem eine Carbonbetonbrücke von Wand zu Wand.

Zwei hauchdünne Carbonbetonschichten, ausgesteift durch Infraleichtbeton: Eine im Deutschen Museum in München verwirklichte Brücke zeigt, welche Möglichkeiten hybride Betonbauteile bieten.

Ökobeton mit weniger Portlandzement

Beton unter dem Mikroskop

Beton unter dem Mikroskop

Hauptverantwortlich für den ökologischen Fußabdruck des Baustoffs Beton ist der für seine Herstellung üblicherweise verwendete...

Ortbetonteile im Kreislauf

Im Forschungsprojekt Abbau Aufbau wurden Planungshilfen für die Wiederverwendung von Ortbetonbauteilen entwickelt.

Im Forschungsprojekt Abbau Aufbau wurden Planungshilfen für die Wiederverwendung von Ortbetonbauteilen entwickelt.

Die Wiederverwendung von Ortbetonteilen ist ungleich komplexer als bei Fertigelementen. Sie zu erleichtern, war das Ziel eines Forschungsprojekts an der Universität der Künste in Berlin.

Recycling vor Ort

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

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

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.

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.

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.

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.

Durch ein spezielles Aufbereitungsverfahren werden aus Müllverbrennungsaschen Gesteinskörnungen.

Schritt für Schritt zum Recycling-Granulat

Am Rande von Weimar befindet sich das Recycling-Technikum des Instituts für Angewandte Bauforschung (IAB).

Am Rande von Weimar befindet sich das Recycling-Technikum des Instituts für Angewandte Bauforschung (IAB).

Eine Recycling-Anlage in Weimar verarbeitet mineralische Rest- und Abfallstoffe zu Leichtgranulaten, etwa für die Beton- und Mörtelherstellung.

Selbstheilender Beton

Im Beton sind Kapseln mit Epoxidharz verbaut, die brechen, wenn ein Riss entsteht

Im Beton sind Kapseln mit Epoxidharz verbaut, die brechen, wenn ein Riss entsteht

Risse lassen sich beim Bauen mit Stahlbeton kaum vermeiden. Problematisch werden diese Läsionen erst, wenn Wasser und Salze bis...

Textilbeton mit Flachs

Prototyp einer naturfaserverstärkten Betonbrücke auf der Bau 2019

Prototyp einer naturfaserverstärkten Betonbrücke auf der Bau 2019

Unter Textilbeton versteht man für gewöhnlich einen Beton, der mit Geweben aus Carbon oder Glasfaser verstärkt ist. Ein...

Textilbeton-Leichtbauabsorber

Unterschiedlich große Öffnungen in der Abdeckung ermöglichen eine Steuerung der Schallabsorption

Unterschiedlich große Öffnungen in der Abdeckung ermöglichen eine Steuerung der Schallabsorption

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

Tragende Fertigteile aus Recyclingbeton

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

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

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

Ultraschall steigert Fließfähigkeit und Frühdruckfestigkeit

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

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

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

Unsichtbare Pflaster

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

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

Forschende der Hochschule Rhein-Main haben ein Baukastensystem für die Instandsetzung von denkmalgeschützten Sichtbetonbauten entwickelt.

Verbundwerkstoffe aus dem Materiallabor

Mit Blingcrete lassen sich beispielsweise baulich integrierte Leitsysteme umsetzen

Mit Blingcrete lassen sich beispielsweise baulich integrierte Leitsysteme umsetzen

Neue Werkstoffe haben in den letzten Jahren bislang ungeahnte Potenziale für das Baugewerbe und die Architektur eröffnet. Eines...

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.

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

Fügen statt Gießen: Forschende der Hochschule EFPL haben eine Fußgängerbrücke gebaut, die nicht frisch betoniert, sondern aus wiederverwendeten Betonblöcken zusammengesetzt wurde.

Von der Quelle zur Senke

Speichersilo (links) und Reihendoseur (rechts) gehören zum Equipment von Neustark, einem Unternehmen, das Recyclingbeton mit Kohlendioxid  anreichert.

Speichersilo (links) und Reihendoseur (rechts) gehören zum Equipment von Neustark, einem Unternehmen, das Recyclingbeton mit Kohlendioxid anreichert.

Ein Schweizer Unternehmen hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Kohlendioxid in Recycling-Gesteinskörnung speichern lässt.

Von der Sole zum Zement

Der Beitrag Wetland der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) zur 17. Architekturbiennale in Venedig wurde mit dem Goldenen Löwen ausgezeichnet.

Der Beitrag Wetland der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) zur 17. Architekturbiennale in Venedig wurde mit dem Goldenen Löwen ausgezeichnet.

Der Beitrag „Wetland“ der Vereinigten Arabischen Emirate auf der 17. Architekturbiennale in Venedig spannt den Bogen von einer einzigartigen Landschaft hin zu einem alternativen Bindemittel für Zement.

Zement aus kalziniertem Ton

Für den Zement LC3 wird vor Ort vorhandene, geeignete Tonerde in einem Drehrohrofen gebrannt und zusammen mit gemahlenem Kalkstein in die Rezeptur eingebracht.

Für den Zement LC3 wird vor Ort vorhandene, geeignete Tonerde in einem Drehrohrofen gebrannt und zusammen mit gemahlenem Kalkstein in die Rezeptur eingebracht.

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.

JETZT REGISTRIEREN

Digitales Fachwissen zum Bauen mit Beton: www.beton-webakademie.de

Partner-Anzeige