CATOSKE: Zukunftsfähige Steuerung der Betoneigenschaften

8 August 2024

Dr.-Ing. Nancy Beuntner, Institut für Werkstoffe des Bauwesens, Fakultät für Bauingenieurwesen und Umweltwissenschaften, hat das Projekt „Zukunftsfähige Steuerung der Betoneigenschaften durch Einsatz gezielt eingestellter CO2-effizienter Kompositzusatzstoffe (Calcinierter Ton – Sulfatträger – Kalksteinmehl)“ (CATOSKE) bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingeworben.

Laufzeit: 01.04.2024 bis 31.03.2027
Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft e. V. (DFG) – DFG-Sachbeihilfe

Betonzusatzstoffe werden vielfach eingesetzt, um den Zementverbrauch bei der Betonherstellung und die damit assoziierten CO2-Emissionen zu reduzieren. Darüber hinaus können durch deren Einsatz verschiedene anwendungsrelevante Eigenschaften (z. B. Wärmeentwicklung) gezielt beeinflusst werden. Da ein Großteil der heute eingesetzten Zusatzstoffe, z. B. Flugasche, selbst aus CO2-intensiven Prozessen stammt und deren Verfügbarkeit deshalb langfristig nicht gegeben ist, ist die Betonindustrie dringend auf die Entwicklung neuer Zusatzstoffe angewiesen. In diesem Zusammenhang weisen Materialien auf Basis calcinierter Tone das größte Potential auf. Im zugrundeliegenden DFG Projekt konnten grundlegende Mechanismen im Hinblick auf den Einfluss der wichtigsten in Tonen vorkommenden Schichtsilikate auf die Zementhydratation anhand von Modellsystemen herausgearbeitet werden. Dabei zeigte sich eine deutliche Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Dreistoffgemisches calcinierter Ton, Sulfatträger und Kalksteinmehl.

Im geplanten Vorhaben sollen deshalb optimal eingestellte Kompositzusatzstoffe aus den drei Komponenten entwickelt und hinsichtlich der anwendungsbezogenen Zielparameter angepasst werden. Hierfür sollen zunächst verschiedene Rohstoffe ausgewählt und analysiert werden. Die Erkenntnisse aus dem DFG-geförderten Vorgängerprojekt werden dann zunächst im Labormaßstab auf reelle zementäre Systeme und Betone übertragen. Diese Ergebnisse sollen dann in den Technikumsmaßstab skaliert werden, um entsprechende Mengen für die Entwicklung von Demonstratoren bereitzustellen. Großtechnische Versuche beim Anwendungspartner müssen zeigen, ob bestehende Produkte mit den neu entwickelten Zusatzstoffen mindestens gleichwertig produziert und somit etablierte aber CO2-intensive Zusatzstoffe ersetzt werden können.

Darüber hinaus sollen Tools zur schnellen Rezepturanpassung bei Änderung der Rohstoffzusammensetzungen oder der Anforderungen an die Betoneigenschaften entwickelt werden. Dies soll durch die Erstellung von Handlungsempfehlungen sowie eines Praxisleitfadens für die Betonindustrie ergänzt werden. Die hergestellten Demonstratoren sollen abschließend im Zuge einer Ökobilanzierung mit Referenzprodukten verglichen werden.

^{Bild: © gettyimages/miriam-doerr}