Gips-Zement-Puzzolan-Hüttensand-Bindemittel
A: GZP (w/b 0,5) nach 360 Tagen
B: GZP (w/b 0,3) nach 360 Tagen
C: α-Halbhydrat (w/b 0,3) nach 270 Tagen
Paste GZP (w/b 0,25) und Paste α-Halbhydrat (w/b 0,25) unter Wasser bei 20 °C (links) und im Klimaraum bei 20 °C/65 % rel. Luftfeuchte (rechts)
Bei der Baustoffproduktion wird zunehmend auf die CO2-Emission geachtet. Im Rahmen dieses Projektes wurden Untersuchungen an Bindemittelmischungen, die hauptsächlich aus sekundären Rohstoffen zusammengesetzt sind, durchgeführt. Dabei wurden die aus REA-Gips hergestellten α-Halbhydrate, β-Halbhydrate und Anhydrite als Sulfatbinder, zwei Flugaschen verschiedener Feinheiten und Mikrosilica als puzzolanische Bestandteile sowie Hüttensandmehl als latent hydraulisches Bindemittel verwendet. Im Vergleich zu Portlandzement stellen solche Bindemittelmischungen in Hinblick auf den CO2-Ausstoß einen vielversprechenden Ansatz dar. Ziel dieser Forschungsarbeit war es, Gips-Zement-Puzzolan- (GZP), bzw. Gips-Zement-Puzzolan-Hüttensand-Bindemittel (GZPH) mit guter Wasser- und Volumenbeständigkeit zu entwickeln. Anhand der Ergebnisse wurde festgestellt, dass, obwohl die Bindemittelmischungen einen Massenanteil von 50 % REA-Gips (α-Halbhydrat, β-Halbhydrat oder Anhydrit) enthalten, diese eine wesentlich bessere Wasserbeständigkeit als eine Referenzprobe aus reinem Gips zeigten (Abb. 1).
Während der Wasserlagerung nahmen die Festigkeiten von GZP- und GZPH-Proben ständig zu. Die unter Wasser gelagerten Pasten- und Mörtelproben mit GZP- oder GZPH-Bindemitteln konnten eine ähnlich hohe Festigkeit wie die an der Luft erhärteten Proben erzielen (ein Beispiel siehe Abb. 2). Im Gegensatz dazu sinkt die Festigkeit von Proben mit reinem α-Halbhydrat nach einer langen Wasserlagerung stark ab.
Um die Leistungsfähigkeit der GZP- und GZPH-Bindemittelmischungen praxisnah zu untersuchen, wurden Betone mit einem Bindemittelgehalt von 350 kg/m³ und einem w/b-Wert von 0,35 (GZP), bzw. 0,36 (GZPH) hergestellt. Diese Betone erreichten nach 28 d Wasserlagerung Festigkeiten von 31,5 MPa (GZP), bzw. 38 MPa (GZPH). Die dreimonatigen Kriechversuche haben ergeben, dass die GZP- und GZPH-Betone unter Dauerlast eine deutlich geringere Verformung als der Vergleichsbeton mit reinem α-Halbhydrat, aber ein ähnliches Verhalten wie der Referenzbeton mit Portlandkalksteinzement zeigten (Abb. 3).
Des Weiteren wurde durch eine Ökobilanzierung festgestellt, dass die Auswirkungen auf die Umwelt bei der Herstellung von Betonen mit GZP-, bzw. GZPH-Bindemittel in fast allen Kategorien geringer als die bei der Herstellung von Betonen mit Portlandkalksteinzement sind. Die Wirkungskategorie Treibhauseffekt kann auf ein Drittel reduziert werden. Mit den gewonnen Erkenntnissen aus den umfangreichen Untersuchungen könnte die Anwendung von Gips im Außenbereich erweitert werden. Damit eröffnen sich dem Baustoff Gips neue Einsatzgebiete.
Ansprechpartner:
Ying Wang, M.Sc., Dr.-Ing. L. Urbonas
Förderer:
AiF