Was ist GeopolymerBeton ? Was ist zementfreier Beton ? Was ist alkalisch aktivierter Beton ?
Kurz erklärt : (Ich versuche absichtlich, es einfach zu halten)
Klassischer Beton ist eine mineralische Mischung, die durch einen Zementleim-Bindemittel- , welches kristallin erhärtet und so eine unverformbare Matrix / Struktur von Bindemittel und Zuschlagsstoffe durch Bildung von eine kristallinen Phasen und Verknüpfung untereinander bildet. Man spricht / sprach von KunstStein. Oder künstlich hergestelltem Stein.
Zement hat jedoch einen „negativen“ – weil bei der Produktion von Zement durch den Prozess der Herstellung viel Energie verbraucht wird – CO2-„Abdruck“ / "Energie-"Abdruck. (zB: Portland-Zement-Klinkerherstellung, Brennen, Mahlen usw.)
In der Vergangenheit wurde nun viel untersucht / geforscht und man fand heraus, das man diese kristallinen Phasen durch Einsatz von anderer „Bindemitteltechnik“ auch ohne den Einsatz von Zement herstellen kann. Heisst : Meine mineralische Struktur in meinem KunstStein Beton wird fixiert durch andere Kristallgitter.
Es bieten sich an Harze oder Silikone oder andere Bindemittel. Ersteres kennen wir aus der Herstellung von Fussböden für die Industrie.
Nun habe ich Zement ausgeschlossen. Hier werden zb. alkalisch aktivierte Bindemittel (AAB) eingesetzt (vergleiche Hier). "Geopolymere werden im Allgemeinen als Calcium arme Systeme mit einem hohen Gehalt an Silicium (als SiO2) und Aluminium (als Al2O3) definiert, bei deren Reaktion die Bildung alumo-silicatische Netzwerke überwiegt. Bei höheren Calcium-Gehalten (z.B. bei Hüttensanden) spricht man von Alkalisch-aktivierten Bindemitteln (AAB), bei deren Reaktion sich auch CSH-Phasen bilden."
Zu diesen AAB’s wird aktuell noch geforscht. Verschiedene Ausgangsmaterialien / Mischungskomponenten reagieren unterschiedlich. Am bekanntesten dürften für uns Aluminosilikat Bindungen auf Basis netzwerkmodifizierender Kationen (insbesondere Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium) (nach BWI-Betonwerk Intenrational 3-2021). Die Herausforderung aktuell: Die Dauerhaftigkeit der neuen Mischungen muss zuverlässig nachweisbar sein. Und die (Nachweis-)Verfahren dafür sind (noch) nicht standardisiert. Insbesondere sind hier Korrosion von Stahl, Frost-Tau-Wechsel und Volumenstabilität wichtig. Aktuell basieren alle Langzeitvorhersagen auf numerisch entwickelten Verfahren – realbezogen liegen nur wenige Erfahrungen vor.
Etwas neues fand ich hier : Neben Alkohol als polimerisches Bindeglied als Besonderheit zementfreier Beton mit Chitin als Baustoff auf dem Mond oder Mars für 3D-Printing. Chitin ist ein komplexer Bioploymer, aus dem Panzer von Insekten gemacht sind. (Auch lesen hier)
Wie kann ich das in die Realität umsetzen? Verlassen wir die Theorie und denken praxisorientiert:
1. Weglassen von Zement und Austausch gegen Hüttensand und/oder Flugasche. Es werden sich hier neue Mischungen aus mehr als vier Komponenten bilden.
2. Nachweis der Gleichwertigkeit zu klassischen Baustoffen über Eigen- und Fremdüberwachung
3. Anwendung.
An diesem Punkt : "Chapeau" Für die (Beton-) Recycler, die experimentierfreudig neue Wege im Recycling und Upgrading von Recycling Material gehen - denn das ist der Anfang dafür.
Aber ob ich den Teufel mit dem Belzebub austreibe ? Eine Energiebilanz der Alkali's wurde / ist mir bislang unbekannt und man beschränkt sich bei der Betrachtung auf die eingesetzte Energie. Das ist, wie zu behaupten, ElektroAutos seien wirklich sauber und über den Abbau von Lithium und Kobald nicht nachzudenken. (Aber anderes Thema!)
Freunde der Physik wissen um Newtons Energiesätze. So ist's auch hier.
Bleibt spannend.
November 2023
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Literaturnachweis (hoffentlich keinen vergessen - sonst sehen Sie es mir bitte nach!): Kurzweilige Literatur gab es zu lesen hier :
https://www.baunetzwissen.de/beton/fachwissen/betonarten/polymerbeton-und-geopolymerbeton-8135017
https://www.beton.wiki/index.php?title=Geopolymere