MORE-CASH: Auswirkungen von Nebenbestandteilen und Schwermetallen auf die Struktur und Reaktivität von CAS-Gläsern als neuartige SCMs und resultierende Zusammensetzung der C-A-S-H Phasen und Umweltverträglichkeit

• Antragstellerin: Professorin Dr. Alisa Machner
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584513610

Der Kohleausstieg und der zunehmende Wandel der Stahlindustrie weg vom Hochofen stellen die Bauindustrie vor eine große Herausforderung. Flugasche und Hüttensand, die Nebenprodukte aus diesen großen Industrieprozessen, waren bisher die wichtigsten Zusatzstoffe, um Klinker im Zement zu ersetzen und so den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Die Suche nach neuen Zusatzstoffen steht daher im Fokus, um die hinterlassene Lücke dieser Stoffe zu schließen. Eine Grundvoraussetzung dafür ist, dass die eingesetzten Zusatzstoffe eine ausreichend hohe Reaktivität aufweisen. Diese wird durch viele Faktoren beeinflusst, besonders durch die chemische Zusammensetzung. Mögliche zukünftige Zusatzstoffe, wie Stahlschlacken, bringen dabei einige Metall- und Schwermetalloxide in das zementäre System ein, die sich sowohl auf die Reaktivität auswirken als auch negative Einflüsse auf die Umwelt haben können. Unser Forschungsprojekt beschäftigt sich daher mit dem Einfluss verschiedener Metall- und Schwermetalloxide auf die amorphe, reaktive Struktur von Zusatzstoffen, deren Reaktivität und Umweltverträglichkeit. Zu diesem Zweck wird ein Calciumalumosilikatglas mit einer Zusammensetzung ähnlich einem Hüttensand hergestellt. Zusätzlich werden Variationen von diesem Glas erstellt, indem eines der Hauptoxide zu einem Viertel mit einem Metalloxid ersetzt wird. Neben einer Analyse der Struktur der Modell-Zusatzstoffe wird die Reaktivität durch den R3 Test und Auflösungsversuche untersucht. Durch den Einsatz in zementären Systemen soll geprüft werden, ob sich die zuvor ermittelten Trends sich auf Zementsysteme übertragen lassen. Dazu soll neben einer Analyse der entstandenen Phasen besonders die Zusammensetzung der festigkeitsgebenden C-S-H-Phasen untersucht werden. Abschließend soll anhand der Zementproben geprüft werden, in welcher Form die Metallionen in der zementären Matrix gebunden sind und wie stark diese sich pH-abhängig auslaugen lassen, um die Umweltverträglichkeit für Zusatzstoffe, die die entsprechenden Metalloxide enthalten, bewerten zu können. Auf Basis der erhaltenen Ergebnisse könnten zukünftig Zusatzstoffe mit bestimmten Zusammensetzungen gezielt gesucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Harald Hilbig