Projekt 19970/01

Reduzierung der Co2-Emissionen bei der Kalksandstein-Herstellung durch Verwendung von Ton-Mineralen als Optimierungszuschlag

ProjekttrÀger

Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V.
Entenfangweg 15
30419 Hannover
Telefon: +49 511 2795460

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Hauptziel dieses Vorhabens ist die Reduzierung der Kalkdosis in Kalksandstein-Rezepturen durch Einsatz von getrockneten und gemahlenen Tonmineralen und daraus resultierend die Absenkung der CO2-Emissionen und des Energieverbrauchs bei der Kalksandstein-Produktion. Praxisumsetzbare, ökologische und kostengĂŒnstige Ansatzpunkte zur Beibehaltung bzw. Steigerung der Rohlingsstandfestigkeit werden aufgezeigt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm einen Überblick ĂŒber die Eigenschaften und die Wirkung handelsĂŒblicher Tonminerale zu erhalten, wurden insgesamt 19 verschiedene Tonsorten aus Deutschland in die Untersuchungen einbezogen. Unter Verwendung von 5 verschiedenen Sanden aus Deutschland und den Niederlanden und unter breiter Variation der Herstellbedingungen wurden Kalksandstein-PrĂŒfkörper hergestellt und nach baustofftechni-schen Gesichtspunkten analysiert. Unter Variation der Herstellparameter wurde sukzessive Kalk gegen Tonminerale ausgetauscht. Im ersten Schritt wurden unter reproduzierbaren Randbedingungen Laborversuche zu den einzelnen EinflussgrĂ¶ĂŸen und deren Zusammenwirken durchgefĂŒhrt. Im zweiten Schritt wurden im großtechnischen Maßstab Versuche unter Praxisbedingungen in einem Kalksandsteinwerk angeschlossen. FĂŒr die Verwendbarkeit von Tonen als Zuschlagstoff fĂŒr die Kalksandstein-Herstellung wurden Beurteilungskriterien erarbeitet.


Ergebnisse und Diskussion

Durch die Zugabe von getrockneten, gemahlenen Tonen bis zu einer maximalen Menge von bis zu 2 M.-% der Kalksand-Rohmischung wurde im Labor die Rohlingsstandfestigkeit und die Steindruckfestigkeit gegenĂŒber den jeweiligen Nullserien deutlich erhöht. Bei einer Zugabemenge von 3 bzw. 5 M.-% stellen sich teilweise Einbußen ein. Die anderen qualitĂ€tskennzeichnenden Eigenschaftswerte wurden nicht erkennbar nachteilig beeinflusst. Die Wirkung der Tonminerale hĂ€ngt eng von deren chemisch-mineralischer Zusammensetzung ab. WĂ€hrend Alkalien (Na2O und K2O) einen negativen Einfluss auf die mineralische Beschaffenheit der CSH-Bindemittelphasen haben, wirkt sich die Anwesenheit von Aluminium- und Eisenoxiden nicht zwangslĂ€ufig störend auf die Bindemittelbeschaffenheit aus.
Durch die Zugabe der Tonmehle zur Kalksand-Rohmischung konnte bei einer Beibehaltung des QualitĂ€tsniveaus (zum Beispiel eine Steindruckfestigkeit von ßD,St = 15,0 N/mm2) einer Reduzierung der Kalkdosis erreicht werden. Bei einer exemplarischen Zugabemenge von 2 M.-% Tonmehl zur Kalksand-Rohmischung und einer parallelen Reduzierung der CaO-Dosis in gleicher Höhe können die herstellbe-dingten CO2-Emissionen rechnerisch um rd. 14 % und der PrimĂ€renergiegehalt von Kalksandsteinmate-rial rechnerisch um rd.9.% reduziert werden.
Im Rahmen dieser Untersuchungen sind zwar immerhin 19 verschiedene Tone berĂŒcksichtigt worden, eine Verallgemeinerung hinsichtlich der Wirkung von Tonen auf die Eigenschaften von Kalksandsteinen und deren Herstellung ist jedoch grundsĂ€tzlich nicht möglich. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass die Tone mit vergleichbarem Mineralbestand sich Ă€hnlich verhalten werden. Trotzdem ist die Anwendung der im Rahmen dieser Untersuchungen ermittelten Grundlagenerkenntnisse auf die Produktionsbedingungen in Kalksandsteinwerken in jedem Einzelfall unter BerĂŒcksichtigung werksspezifischer Gegebenheiten durch eingehende Voruntersuchungen im Kalksandsteinwerk und im Labor zu ĂŒberprĂŒfen.


Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation

Die Ergebnisse der Forschungsprojekte werden den Bereichen Produktionstechnik und Bauanwendung als Bericht zur VerfĂŒgung gestellt. DarĂŒber hinaus werden sie in FachbroschĂŒren veröffentlicht und auf Seminaren und Tagungen der Kalksandsteinindustrie sowie im Rahmen von direkten BeratungsgesprĂ€-chen den Mitgliedern der Forschungsvereinigungen vorgestellt. Die Ergebnisse werden derart aufbereitet, dass sie direkt fĂŒr die Optimierung des Kalksandstein-Herstellprozesses herangezogen werden können. Ein besonderer Umsetzungsschwerpunkt sind die Meisterseminare Produktionstechnik fĂŒr die Betriebsleiter und Meister der Kalksandstein-Werke, die seit geraumer Zeit im Abstand von drei Jahren vom Bundesverband Kalksandsteinindustrie e. V. ausgerichtet werden. Des weiteren fließen die Ergebnisse in die akademische Lehre ein.


Fazit

Als Fazit lassen sich fĂŒr die zugrunde gelegten Herstellparameter folgende Aussagen festhalten: Die Zugabe von Tonmehlen fĂŒhrt zu höheren Rohlingsstandfestigkeiten. Die Zudosierung fĂŒhrt bis zu Zugabe-mengen von 2 M.-% zu höheren Steindruckfestigkeiten. Die Zugabe von Tonmehlen fĂŒhrt zu VerĂ€nderungen bei der Steinrohdichte (Einbußen bzw. Zunahmen) und zu höheren Biegezugfestigkeiten. Andere Steineigenschaftswerte (Wasseraufnahme, Bezugsfeuchtegehalt, WĂ€rmeleitfĂ€higkeit, usw.) werden nicht nachteilig beeinflusst. Die Eigenfarbe der Tone fĂŒhrt in manchen FĂ€llen zu einer VerĂ€nderung der Steinfarbe. Gravierende AusblĂŒhungen und VerfĂ€rbungen wurden nicht festgestellt, können jedoch nicht grundsĂ€tzlich ausgeschlossen werden. Die verschiedenen Tone beeinflussen die Beschaffenheit des CSH-Bindemittels in unterschiedlicher Weise. Insbesondere bei hoher Dosierung (z. B. 5 M.-% der KS-Rohmischung) ist Vorsicht geboten, da teilweise starke VerĂ€nderungen des Bindemittels auftreten. Durch die Zugabe von Tonmehl ist die CaO-Dosis reduzierbar. Dies fĂŒhrt zu einer reduzierten Menge an ausgestoßenem CO2 pro Tonne Kalksandstein-Material und zu einem geringeren PrimĂ€renergieverbrauch.

Übersicht

Fördersumme

70.100,00 €

Förderzeitraum

18.10.2002 - 18.10.2004

Internet

www.kalksandstein.de

Bundesland

GrenzĂŒberschreitend

Schlagwörter

,GrenzĂŒberschreitend
Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik