KALZTON - Entwicklung künstlicher Puzzolane aus Thüringer Tonen, Reststoffen und Haldenmaterialien unter Berücksichtigung der Brennatmosphäre zur Erzielung einer zementähnlichen Brennfarbe und hohen Puzzolanität
Teilprojekt 1: Werkstoffuntersuchungen kalzinierter Tone
Die aktuellen politischen Vorgaben zur Senkung des CO2-Ausstoßes führen in der Bindemittelentwicklung zu verstärkten Bestrebungen den Klinkeranteil in Zementen zu verringern. Dazu wurde in der Vergangenheit der Gehalt an Klinkerersatzstoffen wie Hüttensand, Flugasche und Kalksteinmehl sukzessive erhöht. Die Umstellung anderer Industriezweige auf nachhaltige Produktionsweisen wird jedoch zur Folge haben, dass puzzolanische und latent-hydraulische Klinkerersatzrohstoffe für die Zement- und Baustoffindustrie wegfallen. Eine Alternative ist die Herstellung von getemperten Puzzolanen mittels thermischer Verfahren. Das notwendige Reaktionspotential solcher Puzzolane kann durch die moderate thermische Behandlung (650-950°C) ungenutzten Tonrohstoffen mit alumosilikatische Anfallstoffe erreicht werden.
Das Unternehmen Adelheid Meißner GmbH hat eine Tongrube in Erfurt-Gispersleben erworben und ist auch Eigentümer der Tongrube Aga in Gera. Diese vorhandenen Rohstofflager und Kieswaschreste aus der Region sollen genutzt werden, um den steigenden Bedarf an geeigneten Klinkerersatzrohstoffen der regionalen Zement- und Betonindustrie zu decken.
Projektziele
Im Projektvorhaben soll gezeigt werden, dass verschiedene Anfall- und Reststoffe aus Thüringen zu hochwertigen Puzzolanen veredelt werden können. Im Fokus stehen vor allem ungenutzte Tonrohstoffe, sowie Kies- und Waschschlämme mit hohem Tongehalt. Diese potentielle Rohstoffbasis für die Thüringer Industrie soll ermittelt, analysiert, kartographiert und hinsichtlich ihrer technischen Eignung überprüft werden. Darüber hinaus sollen grundlegende Untersuchungen zur Calcinierung von Tonen unter Verwendung anderer Prozessgase erfolgen, um die CO2-Neutralität zu erreichen. Zusätzlich werden Versuche unter reduzierenden Brennatmosphären durchgeführt, um eine graue Brenngutfarbe zu realisieren. Diese Färbung soll die Vermarktbarkeit der Produkte in der Zementherstellung verbessern.
Bild 1: Prinzip der Graufärbung von eisenhaltigen Tonrohstoffen
Das Ziel der Entwicklung soll sein, die erforderlichen technischen Kennwerte für die Herstellung solcher Puzzolane und deren Einsatz im Beton zu ermitteln. Es müssen die Anforderungen gemäß DIN EN 197 für definiertes „natürliches, getempertes Puzzolan“ erfüllt werden, wobei der Massenanteil an reaktionsfähigem SiO2 mindestens 25,0 % betragen muss. Auch die Anforderungen an Beton gemäß DIN EN 1045 müssen erreicht werden. Das Entwicklungsziel besteht in der Entwicklung von Betonzusammensetzungen, die weitgehend CO2-neutral sind und damit einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Baustoffindustrie leisten.
Bild 2: Prinzip der Meta-Ton-Herstellung im Drehrohrofen
Verbundpartner
IAB - Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gemeinnützige GmbH
FIB - F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde der Bauhaus-Universität Weimar