Optimierung des Säurewiederstands von Hüttensandreichem Beton

Projektdauer: 2015 bis 2019

Bekanntermaßen weist Beton gegenüber vielen Medien grundsätzlich eine hohe Widerstandsfähigkeit auf. In der Regel bestehen chemisch hoch beanspruchte Bauwerke, wie z.B. abwassertechnische Anlagen, Kühlturmschalen oder Auffangwannen, aus Beton, da viele Eigenschaften dieses Baustoffes hierfür zunächst einmal vorteilhaft sind. Einen erheblichen Nachteil stellt allerdings die nur bedingte Widerstandsfähigkeit von Beton, insbesondere von Portlandzementbeton, gegenüber Säureangriffen dar. Auch wenn ein "säureresistenter" Beton mit bekannten Systemen nicht herstellbar ist, so würde eine "erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Säureangriffe" wesentliche technische und ökonomische Vorteile bieten.
Grundsätzlich ist bekannt, dass zur Erhöhung des Säurewiderstands die Verwendung von Hüttensand an Stelle des während der Hydratation Ca(OH)2 frei setzenden Portlandzements technische Vorteile bietet, da aus chemischer Sicht die potentielle Schwachstelle des Zementsteingefüges, die leicht löslichen großen Portlanditkristalle, verringert wird. Die wissenschaftlich-technische Problemstellung liegt nun darin, den Hüttensandgehalt des Bindemittels so weit zu optimieren, dass ein maximaler chemischer Widerstand bei gleichzeitig praxisgerechter Verarbeitungseigenschaft und angemessener Festigkeitsentwicklung des Betons erzielt wird, ohne dass dadurch technische und ökonomische Nachteile entstehen.
Um hohe Kosten in Folge von Instandsetzungsmaßnahmen und Stillsetzungen zu vermeiden, wird zurzeit der Schutz chemisch hoch beanspruchter Betonbauteile meist durch zusätzliche Maßnahmen sichergestellt. Diese sind jedoch aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer und kosten- bzw. zeitintensiven Ausführung nachteilig. Daher ist es notwendig, den Säurewiderstand des Betongefüges und hierbei insbesondere der Bindemittelmatrix zu optimieren. Dazu wurden bereits verschiedene Ansätze entwickelt, die jedoch unter anderem aus ökonomischer Sicht problematisch sind. Eine Optimierung durch den Einsatz von Hüttensand ist aus ökonomischer Sicht hingegen vorteilhaft. Neben spezifischen technischen Vorteilen bietet Hüttensand den ökologischen Vorteil, dass er als Nebenprodukt der Roheisenerzeugung mit einem deutlich geringeren "ökologischen Rucksack" behaftet ist als Portlandzementklinker, insbesondere im Hinblick auf die prozessbedingten CO2-Emissionen und den Bedarf an natürlichen Ressourcen.