Alternative Bindemittel / „Ökobeton“

Vor dem Hintergrund der aktuell geführten Klimadebatte steht die Zementindustrie mehr denn je im Fokus der öffentlichen Wahrnehmung hinsichtlich ihrer schlechten CO₂-Bilanz, welche im Wesentlichen durch den Prozess der Klinkerherstellung getrieben ist. Zukünftig könnte die Wirtschaftlichkeit durch eine monetäre Bewertung des CO₂-Ausstosses maßgeblich verschlechtert werden. Daher gibt es seit vielen Jahren Bestrebungen, industrielle Nebenprodukte (Flugaschen, Hüttensande, etc.) als Klinkerersatz einzusetzen.

Jenseits von Stahlbetonanwendungen gibt es heute zahlreiche Bindemittelsysteme, welche gänzlich ohne Klinkeranteil auskommen, beispielhaft seien genannt Geopolymere, sowie alkaliaktivierte Bindemittel auf Basis von Kombinationen aus Flugaschen, Hüttensanden, Metakaolinen oder kalzinierten Tonen, etc. Aufgrund des fehlenden Klinkeranteils weisen diese Produkte i.d.R. eine deutlich bessere CO₂-Bilanz als die konventionellen Bindemittel auf.

Die zur Ausbildung der mechanischen Eigenschaften notwendigen Alkalien werden hier in Form von Alkalimetallhydroxid- oder Silikatlösungen zugeführt. Hierzu liegen zahlreiche Erkenntnisse zu den mechanischen Eigenschaften (Druckfestigkeit, E-Modul, Kriech- und Schwindverhalten, Säurefestigkeit, etc.) vor. Eine großtechnische Verwendung für unbewehrte Betonerzeugnisse findet bereits in zahlreichen Fällen statt.

Für bewehrte Stahlbetonerzeugnisse sind hingegen, mit Ausnahme einzelner Pilotanwendungen, keine systematischen kommerziellen Anwendungen dokumentiert. Die Ursachen hierfür liegen in der unklaren Dauerhaftigkeit der Stahlbewehrung gegenüber einer Korrosion durch Chloride, Verlust der Alkalität oder gar durch einzelne, in den Bindemitteln selbst enthaltenen Ionenspezies begründet. Im Gegensatz zu klassischen Bindemitteln kann hier nicht grundsätzlich von einer Passivierung der Stahlbewehrung ausgegangen werden. Die Zusammensetzungen der einzelnen am Markt verfügbaren alkaliaktivierten Bindemittel variiert stark. Systematische wissenschaftliche Grundlagen, die eine Bewertung der Dauerhaftigkeit einer enthaltenen Stahlbewehrung einzig auf Basis der chemischen Zusammensetzung ist aktuell nicht möglich und Gegenstand von Grundlagenforschung. Das Institut für Baustoffforschung führt hierzu aktuell das DFG geförderte Projekt „Einfluss alternativer Bindemittelsysteme auf das Korrosionsverhalten der Stahlbewehrung“ durch.

Im Rahmen dieses Konsortialprojektes sollen kommerziell in ausreichendem Maße und in reproduzierbarer Qualität vorhandene alkaliaktivierte Bindemittel ohne oder nur mit geringem Klinkeranteil identifiziert werden, welche das Potential haben, eine eingebettete Stahlbewehrung vor Korrosion zu schützen. Hierbei muss die Dauerhaftigkeit vor dem Hintergrund der jeweils angestrebten Exposition (trockener Innenraum, marine Infrastruktur) bewertet werden. Ziel ist es, für ausgewählte Produkte die wirtschaftlichen und marketingtechnischen Vorteile von „Ökobeton“ technisch nutzbar zu machen.

Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen.