Rheologisches Verhalten und CO₂-Fußabdruck von extrem klinkerarmen Bindemitteln

Um den CO₂-Fußabdruck von Zement zu verringern, ist eine wesentliche
Reduzierung des Klinkergehalts, d.h. auf deutlich unter 50 %, erforderlich. Zur Untersuchung derartiger Systeme muss die Verwendung alternativer Ausgangsstoffe, wie Hüttensandmehl (HSM), in Betracht gezogen werden; hierbei kann der Schlackegehalt variieren und durch dessen Einsatz kann der Klinkeranteil deutlich gesenkt werden. Aus Studien geht hervor, dass Hüttensandmehl den CO₂-Fußabdruck einer üblichen Betonrezeptur möglicherweise um ~ 22 % senken könnte.

Im Rahmen unserer Arbeit konnten geeignete PCE-Fließmittel für klinkerarme Bindemittel ermittelt werden. Die Ergebnisse lassen darauf schließen,
dass für derartige Bindemittel mit ultraniedrigem Klinkergehalt
eine grundlegend andere PCE-Struktur erforderlich ist und dass sich das Verhalten der PCEs in gewöhnlichem Portlandzement (PZ) nicht einfach auf das von Bindemitteln mit hohem Schlackeanteil übertragen lässt.

Gleichzeitig zeichnen sich diese neuartigen Bindemittel durch ihren äußerst geringen CO₂-Fußabdruck aus. Aus einer groben Auswertung gehen nachfolgende Werte hervor: (kg CO₂-äquiv/t Bindemittel) : PZ 825; Schlacke 100; Mischzement (60:40 HSM:Klinker) 390; Mischzement (70 HSM:30 Klinker) 320; und schließlich Mischzement (85 HSM:15 PZ) 210. Dies deutet darauf hin, dass eine erhebliche Verringerung der CO₂-Emission von bis zu 75 % durch die Verwendung von ökologisch optimierten Bindemitteln möglich ist.

Neben dem drastisch verminderten CO₂-Fußabdruck des neuartigen Öko-Bindemittels ist auch die mit dem Einsatz des PCE-Zusatzstoffes verbundene CO₂-Emission zu betrachten. Bei PCEs variieren die Werte je nach individueller struktureller Zusammensetzung zwischen 3.000 und
5.000 kg CO₂-äquiv/t PCE. Unter Berücksichtigung, dass die Dosierung von PCEs üblicherweise deutlich unter 1 Gew.-% des Bindemittels liegt, beläuft sich ihr CO₂-Beitrag auf ~ 10 – 25 kg CO₂ äquiv/t Bindemittel. Ein Vorteil von Bindemitteln mit hohem Schlackeanteil ist hierbei, dass hierfür in der Regel um bis zu 50 % geringere PCE-Dosierungen ausreichend sind, um eine vergleichbare Verarbeitbarkeit wie bei gewöhnlichem PZ zu erreichen.

Die Untersuchungen zeigen, dass “grüne Zemente” mit einem ultraniedrigen CO₂-Fußabdruck (lediglich 200 kg CO₂-äquiv/t) bereits möglich sind.