TOFFEE: Den richtigen Ton treffen
Wie kann die hohe Nachfrage der Bauwirtschaft nach Beton gedeckt werden und zeitgleich die CO2-Belastung vermindert werden? Dieser Frage gehen Prof. Dr. Christoph Budach und Prof. Dr. Björn Siebert vom Institut für Baustoffe, Geotechnik, Verkehr und Wasser mit einem Team mehrerer Wissenschaftler*innen aus Hochschule und Praxis nach.
Prof. Dr. Björn Siebert vom Institut für Baustoffe, Geotechnik, Verkehr und Wasser
(Bild: Benedict Bremert/TH Köln)
Das Team arbeitet daran, Ton für ressourceneffiziente Baustoffe nutzbar zu machen. „Herkömmlicher Beton enthält sogenannten Portlandzementklinker. Dieser ist in der Herstellung sehr energieintensiv und mit enormen CO2-Emissionen verbunden. Um diesen Rohstoff bei der Zementherstellung einzusparen und somit die Ökobilanz zu verbessern, setzen wir auf einen alternativen Rohstoff: kalzinierte Tone. Diese sind in der Herstellung deutlich energieärmer und weniger CO2-intensiv“, so Siebert. Das Ausgangsmaterial für die Forschungen entsteht unter anderem im Tunnelbau. Für dort abgebaute tonhaltige Böden fehlt bislang ein hochwertiger Verwendungszweck, weshalb sie oft auf Deponien entsorgt werden. Im Forschungsprojekt TOFFEE wird der Materialzustand der Tone verändert, um diese als Ersatz für Zement in der Betonherstellung verfügbar zu machen.
Probewürfel herstellen und testen
Im Labor für Geotechnik und Tunnelbau von Prof. Budach wird der tonhaltige Boden getrocknet, sehr fein gemahlen und anschließend im sogenannten Muffelofen bei 800 °C erhitzt. Dabei kalziniert der Ton, das heißt seine physikalisch-chemischen Eigenschaften ändern sich. „Um herauszufinden, wie leistungsfähig calzinierter Ton, als Bindemittel im Beton ist, stellen wir Probewürfel mit unterschiedlichem Zement-Ton-Verhältnis her. Das reicht von 100 Prozent Zement und null Prozent Ton bis zu einem Anteil von 60 Prozent Zement und 40 Prozent Ton“, sagt Budach.
Diese Probewürfel werden im Labor für Bau- und Werkstoffprüfungen von Prof. Siebert mittels einer Hydraulikpresse auf ihre Festigkeitseigenschaften geprüft und klassifiziert. „Je nach Ergebnis unserer Untersuchungen könnte tonhaltiger Beton beispielsweise als Straßenunterkonstruktion, bei Mauersteinen oder Estrichen zum Einsatz kommen“, so Siebert.
Prof. Dr. Christoph Budach erläutert das Forschungsprojekt TOFFEE.
Über das Vorhaben
Das Forschungsprojekt „TOFFEE – Aufbereitung und Aktivierung von Tonböden für ressourceneffiziente Geopolymer-Baustoffe“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit - FONA“ von 2022 bis 2024 gefördert. Die Verbundpartner: TH Köln, Brameshuber + Uebachs Ingenieure GmbH, MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG, IMM Maidl & Maidl Beratende Ingenieure GmbH & Co. KG, Studiengesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen – STUVA e. V.
Die assoziierten Partner: Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), Die Autobahn GmbH des Bundes, VDPM Verband für Dämmsysteme, Putz und Mörtel e.V., Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie e. V.
Juli 2023
