Im Zuge der Dekarbonisierung und Ressourcenschonung in der Zement-/Betonindustrie werden zunehmend Stoffe, wie z.B. Recyclingmehle und calcinierte Tone, zur Absenkung des Klinkeranteils in Zementen verwendet. Dadurch werden künftige Zemente eine veränderte und komplexere Zusammensetzung aufweisen. Normative Regelungen zur baupraktischen Anwendung des Produktes fordern die qualitative und quantitative Bestimmung der Zusammensetzung. Viele der neuen Zementbestandteile enthalten röntgenamorphe Bestandteile in höheren Mengen. Das führt zu hohen Anforderungen an die Bestimmungsmethoden bezüglich Richtigkeit/Reproduzierbarkeit. Aktuelle Methoden der Laborüberwachung können zuverlässige Analysen teilweise gar nicht bzw. nur eingeschränkt gewährleisten. Da normative Regelungen diese einfordern, besteht das Risiko, dass potentiell geeignete Bestandteile aus analytischen Gründen nicht den Weg in die Baupraxis finden. Den Einsatz derartiger Stoffe in Zementen soll die Infrarotspektroskopie (IR) gewährleisten. Im Gegensatz zu etablierten Methoden ist das Messprinzip der IR unabhängig von der Kristallinität der Bestandteile. Aufbauend auf einer schnellen und präparationsarmen Messung sowie Identifikation silikatischer Bestandteile mittels Chemometrie (Fingerprints), wird untersucht, ob und inwieweit die Bestimmung und Überwachung der Zusammensetzung von Zementen qualitativ und quantitativ mittels IR erfolgen kann. Die Möglichkeit einer robusten Identifikation amorpher Bestandteile soll auch auf alkalireaktive Gesteinskörnungen erweitert werden. Durch gezielte Identifikation potenziell schädigender Gesteinskörner und Separation aus dem Stoffstrom der Lagerstätte/Urban-Mining können diese silikatischen Stoffe bspw. als Rohstoff in der Zementherstellung eingebracht werden. Ein Analysekonzept soll dazu beitragen, die IR als Werkzeug zur gezielteren Charakterisierung von Stoffströmen bekannter und unbekannter Stoffe entsprechend der Materialeigenschaften zu etablieren. Die Kreislaufwirtschaft im Bereich Bauen und Wohnen soll somit verbessert und die Nachhaltigkeit gestärkt werden.
Projektziele
- Leistungsstarkes und robustes Werkzeug für die Bauindustrie mit dem silikatische Stoffe schnell, ohne aufwändige Präparation und anwendungsgerecht charakterisiert/ identifiziert werden können (Leitfaden). Die praxisnahe Methodik kann direkt für die Wareneingangs- und Qualitätskontrolle, z.B. für das Silo-Management angewendet werden.
- Etablieren eines leistungsstarken physikalischen Analyseverfahrens in Kombination mit einer Datenanalytik zur (komplementierenden) Quantifizierung von Stoffgemischen, u.a. mit calcinierten Tonen, Recyclingmehlen. Die Ergebnisse ermöglichen es der Bauindustrie diese Stoffe entsprechend des analytischen Nachweises der Zusammensetzung gemäß der normativen Regelung einzusetzen sowie diese benutzerfreundliche Methodik unmittelbar in Produktions- und Qualitätskontrolle anzuwenden.
- Gezielte Identifikation alkali-reaktiver Gesteinskörnungen, die es ermöglicht diese aus dem Stoffstrom der Lagerstätte oder dem Urban Mining auszuschleusen und einer geeigneten Anwendung (bspw. als Rohstoff zur Zementherstellung) zuzuführen. Die Ergebnisse versetzen die Bauindustrie in die Lage die praxisnahe Methodik für die Produktions- und Qualitätskontrolle unmittelbar anzuwenden (Leitfaden).
- Systematische Evaluierung eines physikalischen Analyseverfahren, welches aufgrund des Messprinzips (Reflexion) und kurzer Messzeiten potentiell zur Überwachung von Stoffströmen (Gesteinskörnungen) in Echtzeit eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse versetzen die Bauindustrie i. d. Lage, Primär- u. Sekundärstoffe entsprechend ihrer Materialeigenschaften analog oder unterstützend zu etablierten Sortierverfahren wie bei Bauschutt/Bergbau-Halden zu klassieren u. einer Verwendung in Hinblick auf ressourceneffiziente Nutzung zuzuführen.
