Auf einen Blick
- Blei-Zink-Abgänge aus dem Bergbau können bis zu 10% des Zements im Mörtel ersetzen – ohne Festigkeitsverlust
- Klimaschutz-Potenzial: Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks durch geringeren Zementverbrauch
- Mechanische Aktivierung der Tailings verbessert die pozzolanische Reaktivität teilweise
- Praxistauglich: 28-Tage-Druckfestigkeit bleibt bei 10% Ersatz erhalten
- Herausforderung: Höhere Ersatzraten (20%) führen zu Festigkeitsverlusten
Die Dekarbonisierung der Beton- und Mörtelindustrie ist eines der vordringlichsten Ziele des Bauwesens. Die vorliegende experimentelle Studie untersucht, ob Blei-Zink-Tailings – Abfallprodukte aus dem Bergbau – als nachhaltiger Teil-Ersatz für Portlandzement dienen können. Für das Handwerksgewerk der Maurer eröffnet sich damit ein Weg zu klimafreundlicheren Mörteln und Betonen, ohne die bewährten Verarbeitungseigenschaften zu vernachlässigen.
Grundlagen: Tailings als SCM in der Baustoffindustrie
Tailings sind feinkörnige Rückstände aus der Erzaufbereitung, die weltweit in Milliarden Tonnen anfallen. Die Studie von Wang et al. (2026) nutzte zwei verschiedene Blei-Zink-Tailings (bezeichnet als T1 und T2) als Supplementary Cementitious Materials (SCMs). Ziel war es, 10% bis 20% des herkömmlichen Portlandzements (OPC) durch diese Abbauprodukte zu ersetzen. Die mechanische Aktivierung erfolgte in einer Vibrationsbechermühle, um die Reaktivität zu steigern. Die Autoren analysierten Partikelgrößenverteilung, Mineralogie und pozzolanische Aktivität beider Tailings-Typen.
Festigkeit und Verarbeitung: Was die Ergebnisse zeigen
Die Versuche umfassten 18 verschiedene Mörtelmischungen mit rohen und aktivierten Tailings. Untersucht wurden Fließfähigkeit, Erstarrungszeit und Druckfestigkeit nach 7, 28 und 90 Tagen. Das zentrale Ergebnis: Bei einem Ersatz von 10% Zement durch aktivierte Tailings erreichten die Proben vergleichbare 28-Tage-Druckfestigkeiten wie die Referenzmischung. Ab einem Ersatz von mehr als 10% sank die Druckfestigkeit jedoch signifikend – unabhängig davon, ob die Tailings aktiviert wurden oder nicht. Die mechanische Aktivierung zeigte unterschiedliche Effekte: Bei T1 blieb die Mineralogie unverändert, bei T2 reduzierte sich der Muskovit-Anteil, was auf eine partielle Aktivierung hindeutet.
Mikrostruktur und potenzielle Risiken
Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (SEM-EDS) enthüllte, dass Tailings im Zementgefüge Bereiche mit hoher Metallkonzentration bilden. In mehreren Fällen beobachteten die Forscher Mikrorisse an oder um solche Körner. Diese Strukturdefekte könnten die Dauerhaftigkeit beeinträchtigen, wenngleich die Kurzzeit-Festigkeit unbeeinträchtigt blieb. Die Studie betont, dass eine sorgfältige Materialauswahl und Qualitätssicherung unerlässlich sind, um langfristige Schäden am Mauerwerk zu vermeiden.
Transferpotenzial für Maurer
Für das Maurerhandwerk eröffnet sich ein konkretes Anwendungsfeld: Mörtel mit 10% Tailings-Ersatz können für nicht tragende Innenbauteile, Füllmörtel oder für Projekte mit Fokus auf Nachhaltigkeit eingesetzt werden. Die Verarbeitungseigenschaften – Fließfähigkeit und Erstarrungszeit – bleiben praktisch unverändert, was die gewohnten Arbeitsabläufe nicht beeinträchtigt. Voraussetzung ist jedoch eine qualitätsgesicherte Lieferkette für aufbereitetes Tailings-Material. Baustoffhersteller könnten vorkonfektionierte Trockenmörtel mit Tailings-Anteil anbieten, die den geltenden Normen entsprechen. Langfristig wäre auch eine Zertifizierung nachhaltiger Mörtelprodukte denkbar, was dem Handwerk eine neue Vermarktungsmöglichkeit für „grünes Bauen“ bietet.
Für tragende Bauteile ist die Technologie noch nicht ausgereift: Die beobachteten Mikrorisse und die Festigkeitseinbußen bei höheren Ersatzraten schließen eine Anwendung für kritische Strukturen derzeit aus. Weitere Forschung zu Dauerhaftigkeit, Frost-Tau-Widerstand und chemischer Beständigkeit ist notwendig, bevor eine breite Markteinführung erfolgen kann.
Fazit
Die Studie zeigt, dass Blei-Zink-Tailings als klimafreundlicher Teilersatz für Zement prinzipiell geeignet sind – allerdings nur im begrenzten Umfang von 10%. Damit könnte das Maurerhandwerk aktiv zur Reduzierung von CO₂-Emissionen im Bauwesen beitragen. Die Technologie befindet sich auf TRL 4 (Laborvalidierung) und benötigt weitere Validierungsschritte bis zur Praxisreife. Eine enge Kooperation zwischen Forschung, Baustoffindustrie und Handwerk ist notwendig, um die langfristige Sicherheit und Normenkonformität zu gewährleisten.
Quellen
- Primär: Experimental Investigation on Using Lead–Zinc Tailings as Low-Carbon Partial Replacement of Cement in Mortar for Sustainable Construction (2026). https://doi.org/10.3390/buildings16040730
- Wang, L. et al.: Utilization of tailings in cement and concrete: A review (2019). Construction and Building Materials.
- Li, J. et al.: Effect of mechanical grinding on pozzolanic activity and hydration properties of siliceous gold ore tailings (2019). Construction and Building Materials.
- Zhao, Y. et al.: Development of a novel cleaner construction product: Ultra-high performance concrete incorporating lead-zinc tailings (2018). Construction and Building Materials.
- Huang, X. et al.: Influences of phosphate tailings on hydration and properties of Portland cement (2015). Construction and Building Materials.
- Zhang, N. et al.: Study on the grinding kinetics of copper tailing powder (2018). Powder Technology.
- Chen, Z. et al.: Colour, compressive strength and workability of mortars with an iron rich sewage sludge ash (2017). Construction and Building Materials.
- Ferrari, L. et al.: Role of the filler on Portland cement hydration at very early ages (2017). Cement and Concrete Research.
- Guerrero, A. et al.: Internal attack by sulphates in cement pastes and mortars dosed with different levels of pyrite (2017). Cement and Concrete Composites.