30.08.2024

Nachhaltiger Zement für die Baubranche

Im Forschungsprojekt TOFFEE wurde untersucht, ob sich Aushubmaterial von Tunnelarbeiten als Betonzusatzstoff in Betonen eignen kann. Ziel des Teams um Prof. Dr. Christoph Budach und Prof. Dr. Björn Siebert von der TH Köln war es, Deponien zu entlasten und den Herstellungsprozess von Betonen umweltfreundlicher zu gestalten.

Um Portlandzementklinker bei der Zementherstellung einzusparen und somit die Ökobilanz zu verbessern, setzt das Team auf einen alternativen Rohstoff: calcinierte, also temperaturbehandelte Tone. Diese seien in der Herstellung deutlich energieärmer und weniger CO₂-intensiv. Im Projekt TOFFEE wurden drei verschiedene Tonarten – der Pariser Mergel, der Frankfurter Ton und der London Clay – auf ihre Materialeigenschaften untersucht. Alle Materialien stammen von Tunnelbauarbeiten in den jeweiligen Städten. Hauptaugenmerk der Untersuchung lag auf der geotechnischen Charakterisierung des Aushubmaterials und der Optimierung des Prozesses, daraus calcinierte Tone herzustellen.

Die baustofftechnologischen Untersuchungen haben gezeigt, dass die Mischungen mit 10-prozentigem Ersatz von Zement durch calcinierten Ton keinen signifikanten Festigkeitsverlust aufweisen. Auch bei höheren Anteilen am Bindemittel bis 40 Prozent wirken sich die calcinierten Tone festigkeitssteigernd aus. Aufgrund der langsameren Festigkeitsentwicklung als herkömmlicher Zement wird der Festigkeitsbeitrag von calcinierten Tonen umso deutlicher, je älter der Beton ist. Als weiterer positiver Effekt wurde in dem Forschungsprojekt festgestellt, dass die calcinierten Tone aus Tunnelaushubmaterial im Vergleich zu marktüblichen calcinierten Tonen leichter verarbeitbar sind.

Das Forschungsprojekt „TOFFEE – Aufbereitung und Aktivierung von Tonböden für ressourceneffiziente Geopolymer-Baustoffe“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit - FONA“ von 2022 bis 2024 gefördert. Verbundpartner waren: TH Köln, Brameshuber + Uebachs Ingenieure GmbH, MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG, IMM Maidl & Maidl Beratende Ingenieure GmbH & Co. KG, Studiengesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen – STUVA e. V. Zudem agierten als assoziierte Partner: Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), Die Autobahn GmbH des Bundes, VDPM Verband für Dämmsysteme, Putz und Mörtel e. V., Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V.