AiF-Forschungsvorhaben "Beschleunigung der Härtereaktionen durch CSH-Phasen"

Mit dieser Forschungsarbeit wurde der Frage nachgegangen, inwieweit Kristallisationsbeschleuniger auf der Basis von Calciumsilikathydraten (CSH-Phasen) geeignet sind, durch eine Verbesserung der Reaktionsbedingungen während der Hydrothermalhärtung die Qualität von Kalksandsteinen zu steigern bzw. den Energieaufwand für die Herstellung von Kalksandstein-Produkten zu reduzieren. CSH-Phasen werden aus den natürlichen Rohstoffen Kalk, Sand und Wasser erzeugt.

Im Rahmen von Laborversuchen wurden die Kristallisationsbeschleuniger hergestellt und chemisch-mineralogisch untersucht. Die vielversprechensten CSH-Phasen wurden für die Herstellung von Muster-Kalksandsteinen im Technikumsmaßstab ausgewählt. Anschließend wurden im Labor/Technikum unter Variation der Herstellparameter (Rezeptur, Art und Zugabemenge der Reaktionsbeschleuniger bzw. CSH-Phasen, Verdichtungs- und Härteparameter) Kalksandstein-Prüfkörper erzeugt und nach baustofftechnischen Gesichtspunkten hinsichtlich ihrer physikalischen und chemisch-mineralogischen Kennwerte untersucht.

Demonstrationsversuche in Kalksandsteinwerken

An die Untersuchungen schlossen sich Demonstrationsversuche in Kalksandsteinwerken an. Folgende Hauptergebnisse können festgehalten werden:

• Die Herstellung von reaktiven CSH-Phasen ist im Labor/Techikum sicher durchführbar.
• Durch die Zugabe von geeigneten CSH-Phasen zur Kalk-Sand-Rohmischung kann die Steindruckfestigkeit teilweise deutlich gesteigert werden. Die Steigerungsraten betrugen bei Tastversuchen im Kalksandsteinwerk bis zu rd. 20 % und unter Idealbedingungen in Kombination mit Reaktionsbeschleunigern im Labor theoretisch bis zu rd. 50 %.
• Die bisher erzeugten CSH-Phasen sind noch hinsichtlich ihrer Temperaturresistenz zu optimieren.

Eine Umsetzung der bisherigen Untersuchungsergebnisse in die betriebliche Produktionspraxis der Kalksandsteinherstellung ist nach Durchführung von Vorversuchen möglich. Dieses Forschungsprojekt wurde in enger Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dortmund, jetzt Universität Kassel (Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Middendorf, Dipl.-Ing. Stefan Otten) durchgeführt.