Auf einen Blick
- SCGC kombiniert Vorteile von Geopolymer-Beton und selbstverdichtendem Beton für verbesserte Verarbeitungseigenschaften
- Recycelter Ziegelbruch ersetzt grobes Aggregat zu 20 % bis 100 % – Beitrag zur Ressourceneffizienz
- Optimale NaOH-Konzentration bei 12 M für Festigkeit und Dauerhaftigkeit
- Aushärtetemperaturen bis 120 °C verbessern Struktur, erfordern aber Prozessanpassung
- Umfassende Dauerhaftigkeitstests bestätigen Widerstandsfähigkeit gegen Chlorideintrag und Säureangriff
Die vorliegende Studie untersucht einen innovativen Baustoff, der zwei etablierte Technologien vereint: Geopolymer-Beton und selbstverdichtenden Beton. Für das Maurergewerk eröffnet diese Entwicklung neue Möglichkeiten im nachhaltigen Mauerwerksbau, da recycelter Ziegelbruch als Aggregat eingesetzt wird. Die Arbeit liefert systematische Erkenntnisse zu Mischungszusammensetzung, Verarbeitung und Dauerhaftigkeit unter verschiedenen Aushärtebedingungen.
Materialzusammensetzung und Arbeitsfähigkeit
Die Forschungsarbeit evaluierte systematisch den Einfluss verschiedener NaOH-Konzentrationen auf die Eigenschaften von Flugasche- und Hüttensand-basiertem SCGC. Die Konzentrationen 8 M, 10 M und 12 M wurden hinsichtlich Arbeitsfähigkeit, mechanischer Festigkeit und Dauerhaftigkeit untersucht. Dabei zeigte sich, dass höhere NaOH-Konzentrationen zu verbesserten Festigkeiten führen, da die Geopolymerisierung stärker ausgeprägt ist. Die 12 M NaOH-Lösung wurde als optimale Basis für weitere Untersuchungen mit recyceltem Ziegelbruch ausgewählt, da sie die beste Balance aus Verarbeitbarkeit und Festigkeit bot.
Recycelter Ziegelbruch als Aggregat
Ein zentraler Aspekt der Studie ist der teilweise bis vollständige Ersatz von grobem Naturaggregat durch recycelten Ziegelbruch (Recycled Brick Aggregate, RBA). Die Ersatzraten reichten von 20 % bis 100 %, wobei die Auswirkungen auf Frisch- und Festbetoneigenschaften systematisch erfasst wurden. Ziegelbruch weist eine höhere Porosität auf als natürliche Gesteinskörnungen, was die Wasserabsorption erhöht. Durch gezielte Zusatzmittel und Vorbehandlung des Aggregats kann dieser Effekt jedoch kontrolliert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst bei hohen Ersatzraten akzeptable mechanische Eigenschaften erreicht werden.
Temperatureinfluss auf die Aushärtung
Die Aushärtetemperatur wurde von Umgebungstemperatur bis 120 °C variiert, um den Einfluss auf die Porenstruktur und Festigkeit zu untersuchen. Höhere Temperaturen beschleunigen die Geopolymerisierung und führen zu einer verfeinerten Porenstruktur mit geringerer Durchlässigkeit. Dies verbessert die Dauerhaftigkeit erheblich, da aggressive Medien schwerer in den Beton eindringen können. Für die betriebliche Praxis bedeutet dies, dass Wärmebehandlung – etwa in geschlossenen Systemen oder durch externe Wärmequellen – die Eigenschaften gezielt optimieren kann.
Dauerhaftigkeit und Beständigkeit
Umfassende Dauerhaftigkeitsuntersuchungen umfassten Wasserabsorption, Säureangriff, Rapid Chloride Permeability Test (RCPT), Sorptivität und Alkalität. Die Ergebnisse belegen, dass SCGC mit RBA eine hohe Beständigkeit gegenüber chloridinduzierter Korrosion und chemischem Angriff aufweist. Besonders die Kombination aus 12 M NaOH und thermischer Nachbehandlung führte zu niedrigerer Durchlässigkeit und verbessertem Widerstand gegen Umwelteinflüsse. Diese Eigenschaften sind für Mauerwerk in exponierten Lagen – etwa im Tiefbau oder an Fassaden – von hoher praktischer Relevanz.
Transferpotenzial für Maurer
Für das Maurergewerk bietet SCGC mit recyceltem Ziegelbruch konkrete Anwendungsmöglichkeiten in der Beton- und Mauerwerkskonstruktion. Die selbstverdichtende Eigenschaft reduziert den Verdichtungsaufwand auf der Baustelle und verbessert die Oberflächenqualität. Recycling-Ziegelbruch ist in vielen Regionen verfügbar und senkt die Materialkosten sowie den CO₂-Fußabdruck. Die Dosierung der Alkalilösung und die Temperaturführung erfordern jedoch geschultes Personal und angepasste Geräte. Betriebe, die bereits Erfahrung mit Spezialbetonen haben, können die Technologie schrittweise einführen, etwa für nicht-tragende Konstruktionen oder Sanierungsprojekte. Qualitätssicherungsprotokolle für Mischungszusammensetzung und Aushärtung sind Voraussetzung für zuverlässige Ergebnisse.
Fazit
Die Studie liefert fundierte Erkenntnisse zu einem vielversprechenden Baustoff, der sowohl ökologische als auch technologische Vorteile bietet. Für das Maurergewerk ergeben sich Perspektiven zur Ressourceneffizienz und Produktdifferenzierung, wobei die Einführung begleitende Qualifizierung und Prozessanpassung erfordert. Die TRL-Einstufung im Bereich 4–5 zeigt, dass weitere Feldversuche und Pilotanwendungen sinnvoll sind, um die Technologie zur Praxisreife zu führen.
Quellen
- Primär: Performance Evaluation of Self-Compacting Geopolymer Concrete with Recycled Brick Aggregate under Varied Curing and Temperature Conditions. DOI-Link wurde aufgrund formatbedingter Unstimmigkeiten temporär entfernt – Quelle ist inhaltlich korrekt erfasst.