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Betonzusatzstoffe - Ökobilanz

Bauchemie

Betonzusatzstoffe sind nach DIN 1045 fein aufgeteilte Stoffe, die bestimmte Betoneigenschaften beein­flussen; sie sind als Volumenbestandteile zu berücksichtigen, da sie dem Beton in deutlich größeren Mengen zugegeben werden als Betonzusatzmittel. Es gibt zwei Arten von Zusatzstoffen:
- nahezu inerte Zusatzstoffe (Typ I)
- puzzolanische oder latent hydraulische Zusatzstoffe (Typ II)

Herstellung

Energieverbrauch (Graue Energie)
Steinkohlenflugasche

0,1 MJ/kg
Hüttensand (trockene, fein gemahlene Hochofenschlacke)
ca. 1,9 MJ/kg
Kalksteinmehl (getrocknet)

ca. 0,59 MJ/kg
Schadstoffe
vor allem aus Emissionen der Energiebereitstellung
Bestandteile
keine Angaben
Verfügbarkeit der Rohstoffe
ausreic

Nutzung

Schadstoffe bei der Verar­beitung am Bau und im eingebauten Zustand
Umwelt- und Gesundheitsgefahren gehen überwiegend von der Alkalität des Betons und dem Chrom(VI)-Gehalt (kanzerogen) des Zementes aus.

Rückbau

Entsorgung
siehe Beton
Verwertung
siehe Beton
Rückbauaufwand
siehe Beton

Zusammenfassung

Betonzusatzstoffe sind fein verteilte anorganische Stoffe, die im Beton verwendet werden, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern oder um besondere Eigenschaften zu erreichen. Die in Deutschland im wesentlichen eingesetzten Betonzusatzstoffe sind Flugasche, Silicastaub und Trass. Als Zusatzstoff für das Bindemittel Zement hat neben Steinkohlenflugasche heute auch Hüttensand eine große Bedeutung erlangt.
Die Zusatzstoffe sind keine eigenständigen Bindemittel. Wie hoch der Anteil des Zusatzstoffes im Zement jeweils sein darf, ist durch bauaufsichtliche Zulassung geregelt. In Hochofenzementen kann z.B. Hüttensand den Zement bis max. 80 % ersetzen, Flugasche ist in Beton bis 30 % enthalten. Die Betonzusatzstoffe werden zum großen Teil direkt dem Beton zugegeben.
Nachhaltigkeit:
Als Zusatzstoffe für die Herstellung zementhaltiger Baustoffe eignen sich insbesondere Steinkohlenflugaschen und Hüttensande, die in Kohlekraftwerken und Hüttenbetrieben als Rückstände anfallen. Flugasche wird als Filterstaub in den Elektrofiltern der Rauchgasreinigung bei der Kohleverbrennung abgeschieden. Zur Aufbereitung der Flugasche als Zusatzstoff in zementhaltigen Systemen ist nur ein sehr geringer Energieaufwand (ca. 0,1 MJ/kg) notwendig. Hüttensand wird durch Granulation und Entwässerung der Hochofenschlacke erzeugt. Zur Qualitätsoptimierung als Betonzusatzstoff kann der Hochofenschmelze z.B. noch Bauxit zugegeben werden. Wegen des Mahl- und Trocknungsprozesses ist der Energieaufwand für die Herstellung von Hüttensand (= ca. 1,9 MJ/kg) zwar aufwendiger als bei Flugasche, aber immer noch deutlich geringer als bei Zement (= ca. 4,4 MJ/kg). Insgesamt werden pro Tonne Hüttensand 1,5 t Rohstoffabbau und 800 kg CO2-Emissionen vermieden sowie 120 kg Primärenergie gegenüber der Zementproduktion eingespart.
Silicastaub fällt bei der Metallherstellung als Filterstaub an, ist teurer als Zement und bleibt deshalb den Sonderanwendungen wie z.B. Spritzbeton oder hochfestem Beton vorbehalten. Zur Ökobilanz von Silicastaub bestehen keine Angaben, ebenso fehlen Angaben zu den organischen Betonzusatzstoffen.
Fazit:
Mit rund 5% des Brennstoffverbrauches und etwa 2% des Stromverbrauches der industriellen Produktion gehört die Zementindustrie zu den energieintensiven Grundstoffindustrien in Deutschland. Deshalb kommt neben dem Neubau hocheffizienter Drehofenanlagen, mehr Abwärmenutzung und dem Einsatz von Ersatzbrennstoffen der Substitution des Bindemittels Zement durch Sekundärstoffe, insbesondere Hüttensand und Flugasche, eine wichtige Rolle zu. Mit diesen „Abfallprodukten“ der Hüttenbetriebe und Kohlekraftwerke können in erheblichem Maße fossile Energieträger geschont und eine Reduktion der Luftbelastung erreicht werden. Für den Bedarf von jährlich ca. 35 Mio. t Zement stehen etwa 7 Mio. t Ersatzstoffe (Hüttensand, Steinkohlenflugasche) zur Verfügung. Sind demnächst auch Braunkohlenflugaschen zugelassen, können theoretisch weitere 8 Mio. t „Abfallprodukte“ als Ersatzstoffe genutzt werden. Noch ist allerdings die Umweltverträglichkeit solcher Betonzusatzstoffe nicht restlos geklärt. Aus Untersuchungen geht jedoch hervor, dass Schadstoffe, insbesondere Schwermetalle, in die Zementmatrix fest eingebunden sind und nicht ausgewaschen werden. Insofern sind auch die Umwelteigenschaften des Recyclingbaustoffs Beton durch den Einsatz von Hüttensand oder Flugasche nicht beeinträchtigt.

Quellen

- www.wecobis.de
- Hohberg, I.; Schießl, P. (Institut für Bauforschung (TH Aachen): Umweltverträglichkeit von zementgebundenen Baustoffen, Untersuchungen zum Auslaugverhalten, Aachen 1995
- Deutsche Bauchemie e.V.: Modifizierte mineralische Mörtelsysteme und Umwelt, Sachstandsbericht, Frankfurt am Main 1998
- eco-devis Nr 241 „Ortbetonbauten“ Trägerverband eco-devis (Hrsg.) c/o Hochbauamt des Kantons Bern, 2000

Die vorliegenden Datenblätter wurden mit freundlicher Genehmigung des Blok Verlag dem Buch "Nachhaltiges Bauen in der Praxis" entnommen.

Verfasser der Baustoff-Datenblätter:
Bernhard Kolb, seit über 30 Jahren tätig im Bereich energieeffizientes und nachhaltiges Bauen. Zahlreiche Veröffentlichungen zum Thema.

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