Forschungsprojekte

Die Oxyfuel-Technologie soll mittels einer dynamischer Prozesssimulation qualitativ untersucht werden. Hierdurch wird eine Grundlage für die Regelung und Optimierung von Oxyfuel-Anlagen entwickelt, wodurch diese, für die CO₂-Reduktion höchst relevanten Technologie, schneller implementiert werden kann.

Im AiF- Projekt EVCAZ soll die energetische und stoffliche Verwertung von carbonfaserhaltigen Abfällen im industriellen Maßstab im Zementwerk demonstriert werden. Zentrale Aufgaben sind die Evaluation des Umsatzerfolgs der CF-Fasern, die Erfassung entstehender Emissionen sowie die Betrachtung von Einflüssen auf den Prozess und die Klinkerqualität. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Einschätzung von Gesundheits- und Umweltrisiken sowie zur Beantwortung genehmigungsrelevanter Fragestellungen als Entscheidungshilfe für Zementwerkbetreiber zusammengefasst.

Ziel des Projekts ist die Untersuchung von Machine Learning-Verfahren zur Charakterisierung von alternativen Brennstoffen in der Zementherstellung. Hierzu wird eine öffentlich zugängliche Datenbank mit Brennstoffcharakteristika und Bildern erstellt. Mit diesen Informationen werden Algorithmen angelernt, auf ihre Robustheit getestet und Vorschläge für die Klassifizierung der Brennstoffqualität sowie deren Visualisierung im Leitstand gemacht.

Im Forschungsprojekt werden Infrarot-Kameras eingesetzt, um die Oberflächentemperatur des Klinkerbettes im Klinkerkühler zu erfassen. Zusammen mit berechneten Enthalpieströmen erlaubt dies dem Leitstandpersonal eine umfassende Zustandserkennung des Kühlers. In Betriebsversuchen wird dies genutzt, um mittels Steuerung des Antriebssystems und Anpassung der Kühlluftverteilung eine Optimierung der Wärmeübertragung im Klinkerkühler zu erreichen.

Bei der separaten Feinstmahlung von Zement trifft eine energieeffiziente Mahlung auf optimierbare Zement- und Betoneigenschaften. Durch zielgerichtetes Mahlen und Mischen feinster Kornfraktionen lassen sich die Zemente von morgen schon heute nachhaltiger und effizienter herstellen.

Der Einsatz von grünem H₂ birgt für die energieintensive Zementindustrie Potenzial, die CO₂–Emissionen zukünftig weiter zu reduzieren. Hierzu müssen die technisch-wissenschaftlichen Verständnislücken geschlossen werden.

Die Verwendung klinkereffizienter Zemente mit mehreren Hauptbestandteilen ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur klimaneutralen Betonbauweise. Die technischen Einsatzmöglichkeiten dieser Zemente zur Herstellung von Fahrbahndecken werden im FE-Vorhaben „Nachhaltige Betonfahrbahndecken“ untersucht. Dabei werden auch rezyklierte Ausgangsstoffe für die Zementherstellung zur Schonung primärer Ressourcen und zur Förderung der Kreislaufwirtschaft zum Einsatz kommen.

Gemäß der CO₂-Roadmap sollen bis 2050 mindestens 50 % des Betons für Pflastersteine mit CEM II/C- oder vergleichbaren Zementen hergestellt werden. Der Nachweis, inwieweit dies in der Praxis der Herstellung zweischichtiger Betonpflastersteine umgesetzt werden kann, steht derzeit noch aus. Im Forschungsvorhaben werden Maßnahmen für Betonwarenhersteller entwickelt, welche die Herstellung klinkereffizienter Pflastersteine mit ausreichend hohem Frost-Tausalz-Widerstand sicherstellen.

Das Forschunsprojekt dient dazu, für Betone mit den neuen klinkereffizienten Zementarten sowie mit rezyklierten Gesteinskörnungen erstmalig systematische wissenschaftliche Erkenntnisse zum Abplatzverhalten im Brandfall und zu thermo-mechanischen und thermo-physikalischen Eigenschaften zu gewinnen.

Im Projekt Redol wird die Schließung von Materialkreisläufen am Beispiel der Stadt Zaragossa thematisiert. Dabei geht es um die festen Siedlungsabfälle, die eine ergiebige Quelle für die Herstellung von Kreislaufprodukten darstellen. Es sollen fünf Wertschöpfungsketten für feste Siedlungsabfälle in der Region Aragon ausgearbeitet werden, um durch eine industriell-urbane Symbiose kreislauffähige Produkte herstellen zu können.

Im vorliegenden Teilvorhaben des VDZ geht es um die dauerhaftigkeitsrelevanten Betoneigenschaften von Sutracrete.

Die EN 197-5 definiert die klinkereffizienten Zemente CEM II/C und CEM VI. Eine Reihe von Zulassungen für die Anwendung von CEM II/C-Zementen wurden erteilt. Für einen breiten Einsatz ist es wichtig, dass alle Beteiligten Vertrauen in die neuen Produkte entwickeln. Zwei Forschungsprojekte der Abteilung Betontechnik des VDZ werden mit neuen Erkenntnissen zu den Frischbetoneigenschaften, zum Erhärtungsverhalten und zur Dauerhaftigkeit eine wichtige Anwendungsgrundlage für die Bauindustrie bieten.

In diesem Forschungsprojekt sollen die IR-Spektroskopie in Kombination mit mathematischen Werkzeugen (Chemometrie) als Analyseverfahren zur gezielten Charakterisierung silikatischer, vorrangig röntgenamorpher Stoffe sowie zur verlässlichen Bestimmung der Zusammensetzung von Stoffgemischen mit röntgenamorphen Stoffen (z.B. ternäre Zemente mit u.a. calciniertem Ton bzw. Recyclingmehl) evaluiert werden. Die für Zement erarbeiteten Erkenntnisse zur Methodik und Auswerteroutinen sollen danach hinsichtlich der Übertragbarkeit auf silikatische Gesteinskörnungen zur Bestimmung der Alkaliempfindlichkeit bewertet werden.

In dem Vorhaben werden die Leistungsfähigkeit und das Hydratationsverhalten ternärer Zemente (KQL) mit Klinker (K), calciniertem Ton (Q) und Kalkstein (L) sowie wesentliche Dauerhaftigkeitsaspekte von damit hergestellten Betonen systematisch untersucht.

Calcinierte Tone als Zementhauptbestandteil sind wesentlicher Bestandteil der Dekarbonisierungsstrategie der Zementindustrie. Viele Tonvorkommen haben eisenreiche Verunreinigungen. Diese bilden bei der Calcinierung Hämatit, der das Produkt, den Zement und letztlich den Beton, rot färbt. Durch eine reduzierende Atmosphäre bei der Calcinierung und/oder Kühlung kann die Bildung von Hämatit vermieden werden. Systematische Erkenntnisse zu den Einflüssen der Nebenbestandteile in Tonen auf deren Reaktivität, die Emissionen und zementtechnische Eigenschaften liegen bislang kaum vor und sollen in dem Vorhaben systematisch untersucht werden.

Im ZIM-Forschungsprojekt werden Altbetone so aufbereitet, dass eine bessere Verwertbarkeit aller anfallenden Fraktionen ermöglicht werden soll, insbesondere die des Brechsands und des Feinanteils (Recyclingmehls). Hierzu dienen auch Versuche zur puzzolanischen Reaktivierung der Betonrecyclingmehle.

Gegenstand des IGF-Forschungsprojekts 22502 N ist die Anwendung der Röntgenbeugungsanalytik zur Produktions- und Qualitätskontrolle von calcinierten Tonen und damit hergestellten Zementen, um die Entwicklung von Zementen mit weiter reduzierten Klinkeranteilen im Rahmen der Dekarbonisierung der Zementindustrie zu beschleunigen.

Das IGF-Forschungsvorhaben 22330 N befasst sich mit der Umweltverträglichkeit zementgebundener Baustoffe in speziellen Einbausituationen, in denen das Bindemittel in der Verarbeitungsphase mit Grundwasser in Kontakt kommt. Es wird ein Verfahren entwickelt, um die Umweltverträglichkeit der Baustoffe auch für diese Situationen nachweisen zu können.

In diesem IGF-Projekt sollten technisch-wissenschaftliche Grundlagen einer Minderung der Quecksilberfrachten im Abgasweg von Zementdrehrohrofenanlagen durch eine sorbensunterstützte Staubausschleusung sowie Möglichkeiten der Optimierung untersucht werden.

Das Transfer- und Vernetzungsprojekt ReInvent hat das Ziel, die BMBF-Fördermaßnahme KlimPro-Industrie fachlich und organisatorisch zu unterstützen.

Das Ziel des IGF-Vorhabens 21619 bestand darin, einen Schulungssimulator zu entwickeln, mit dem Lernende innerhalb einer Virtuellen Realität (VR) typische verfahrenstechnische Aufgaben insbesondere im Zusammenhang mit Kugelmühlen selbstständig lösen können.

lm Verbundprojekt „BetonQuali - Informations- und Qualifizierungsplattform“ des VDZ und seiner Projektpartner sollte bis 2019 eine Qualifizierungsmöglichkeit für an- und ungelernte Mitarbeitende in der Betonindustrie entwickelt und erprobt werden.

Eine zentrale Aufgabe des Projektes bestand darin, eine Qualifizierungsmöglichkeit für die gesamte Branche aufzubauen, die moderne Informations- und Kommunikationstechnologien (IuK) zur effizienteren Wissenserfassung und -vermittlung nutzt und für zahlreiche Nutzergruppen attraktiv ist.