Einfache Methode zur Verbesserung der Nachhaltigkeit des Bauens

Apr 20, 2023

TOKIO, JAPAN – Jahrhunderte lang wurde Beton wegen seiner hohen Festigkeit und einfachen Herstellung bei Gebäuden, Brücken und anderen Konstruktionen verwendet. Dennoch stammen etwa acht Prozent der weltweiten Kohlenstoffemissionen aus der Zementproduktion. Daher gibt es fortlaufende Bemühungen, diesen enormen CO2-Fußabdruck zu minimieren. Einige dieser Bemühungen zur Reduzierung der Umweltverschmutzung konzentrieren sich auf die Wiederverwendung von Betonabfällen. Beispielsweise haben Forscher in Japan kürzlich die Hochdruckverdichtung als unkomplizierte Methode zum Recycling von Beton entwickelt. Um solche Produkte optimal nutzen zu können, sind jedoch weitere Verbesserungen erforderlich.

Nun, in einer kürzlich veröffentlichten Studie Forscher des Institute of Industrial Science der Universität Tokio haben experimentell die Veränderungen der Druckfestigkeit und der Feinstruktur gemessen, die durch die Wärmebehandlung nach einer solchen Verdichtung hervorgerufen werden. Diese Studie wird dazu beitragen, die Eigenschaften von Recyclingbeton zu verbessern und die Nachhaltigkeit der Bauindustrie zu steigern.

Als Mittel zur Verbesserung des Nutzens der Hochdruckverdichtung wurde eine Wärmebehandlung vorgeschlagen. Die Ergebnisse waren jedoch gemischt und reichten von verschlechterter bis verbesserter Qualität. „Wir haben versucht, Klarheit in diese Debatte zu bringen“, erklärt Md. Ibrahim Mostazid, leitender Autor. „Durch die systematische Untersuchung üblicher Wärmebehandlungsbedingungen und der entsprechenden Mikrostruktur haben wir die verbesserten Eigenschaften des resultierenden Betonprodukts gründlich bewertet.“

Die Forscher testeten Mischungen aus recyceltem Portlandzementbeton mit Zusätzen aus Eisen/Stahl und Hochofenschlacke. Sie testeten drei gängige Wärmebehandlungen nach der Verdichtung. Die Wärmebehandlungen führten alle zu mikrostrukturellen Umstrukturierungen, die zu verbesserten Eigenschaften führten. Darüber hinaus wurde durch die Einarbeitung von Schlacke die Dichte und Feinkornhomogenität des Betons erhöht, was zusätzlich zu verbesserten Eigenschaften beitrug. Beispielsweise erhöhte sich bei einer Betonmischung die Druckfestigkeit durch achtstündiges Autoklavieren nach der Verdichtung bei 180 °C um mehr als das Fünffache im Vergleich zu keiner Autoklavierung. Mit anderen Worten: Die Forscher haben eine energieeffiziente Möglichkeit entwickelt, die Ergebnisse des Betonrecyclings zu verbessern.

„Verschiedene thermische Behandlungen verbesserten die Festigkeit des Betons, allerdings durch unterschiedliche Mechanismen“, sagt Mostazid. „Zum Beispiel entsprach das Autoklavieren des Betons der Produktion von Hydrogranat, einem anderen Mineral als dem, was wir nach einfachen Wärmebehandlungen beobachteten.“

Zukünftig können Forscher diese Daten mit den Ergebnissen ihrer eigenen Betonrecyclingprogramme vergleichen – beispielsweise der Dampfhärtung. Auf diese Weise erhalten Tests zur Leistungsfähigkeit von Recyclingbeton klare numerische und mikrostrukturelle Bezugspunkte. Solche Standards werden Forschern dabei helfen, verschiedene Verfahren zu bewerten, die alle auf die gleichen ökologischen Nachhaltigkeitsziele abzielen, und dazu beitragen, den CO2-Fußabdruck der Bauindustrie zu minimieren.

– Diese Pressemitteilung wurde ursprünglich auf der Website des Institute of Industrial Science der Universität Tokio veröffentlicht