Können Geopolymere ökologische Bindemittel in Bauwerkstoff sein? A. Buchwald, Ch. Kaps Bauhaus-Universität Weimar, Professur Bauchemie Geopolymere entstehen durch alkalische Aktivierung eines reaktionsfähigen alumosilikatischen Feststoffes bei normalen Temperaturen. Die Verfestigung erfolgt durch Polykondensation der zuvor im alkalischen Medium aus dem Feststoff gelösten Si(OH)4 und [Al(OH)4] Monomere (oder auch Oligomere) 2-Komponenten-System: unter Bildung eines alumosilikatischen Polymernetzwerkes. Als Fest2. Flüssigkeit 1. Feststoff stoffe können eine Vielzahl sowohl Bindemittel Alkalischer Aktivator: Bindemittel: = • NaOH/KOH • Metakaolin Alumosilicate: Mischen primärer Rohstoffe (wie Metakaolin) Reaktive • Natronwasserglas Schlacke ••Puzzolane • Kaliwasserglas Flugasche als auch sekundäre Ausgangsstoffe ••Metakaolin • ... aktivierte Tone ,,, ••Schlacke Binder (wie Flugasche und Hüttensand) ••Flugasche + Wasser ,,, Tone zum Einsatz gebracht werden. Die •• aktivierte ... Verwendung von Geopolymeren als Erhärten alternatives Bindemittel für Betone eröffnet die Möglichkeit der CO2Geopolymer Senkung gegenüber Betonen mit Portlandzement, bei dessen Herstellung bereits durch die Reaktion CaCO3 Æ CaO + CO2 große Menge des Treibhausgases freigesetzt werden. In der Literatur werden Geopolymere häufig als die ökologische Lösung schlechthin dargestellt. Aufgrund der breiten Varianz hinsichtlich der Geopolymerzusammensetzung und der dadurch erzielbaren Eigenschaften ist eine differenzierte Betrachtung anzumahnen. Die Eigenschaften der erhärteten Binder werden allerdings nicht nur von der Beschaffenheit und Reaktivität der aktivierten Feststoffe beeinflusst, sondern auch durch die Zusammensetzung des alkalischen Aktivators. Welchen Einfluss die Variation der Binderzusammensetzung auf ökologische Eigenschaften besitzt, wurde in einem mehrjährigen Forschungsprojekt untersucht. Das Ziel dieses Projektes war die frühzeitige Implementierung von ökobilanziellen und systemanalytischen Werkzeugen in die Werkstoffentwicklung von Geopolymeren. Aus den zahlreichen möglichen Geopolymerzusammensetzungen sollten die technisch, ökonomisch und ökologisch vorteilhaften Kandidaten für einzelne Anwendungsfelder im Vergleich zu herkömmlichen Materialien ausgewählt, geprüft und bewertet werden. Neben dem geforderten technischen Eigenschaftsprofil standen etwa das Langzeitverhalten und die Umweltbilanz im Fokus der Untersuchungen. Dabei wurde die Ökobilanzierung nicht im Anschluss an die Prozess- und Materialentwicklung vorgenommen, sondern fand begleitend statt. Am Beispiel eines Geopolymerbetons, der für eine Anwendung im Außenwandbereich konzipiert wurde, soll die Vorgehensweise und Ergebnisse dieser Untersuchungen aufgezeigt werden. Es wurde ein Flugasche-Schlacke-Gemisch verwendet, das mit einem Aktivator, bestehend aus Natronlauge und Wasserglas angeregt wurde. Die erhärteten Betone wurden hinsichtlich ihrer Festigkeitsentwicklung und der Dauerhaftigkeit mit einem zementgebundenen Beton verglichen. Diese Zusammensetzungen lieferten die Basis für die Ökobilanzierung und die Optimierung der Aktivatorzusammensetzung. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass alkali-aktivierte Betone auf Flugasche-SchlackeBasis eine interessante ökologische Alternative zu Portlandzementen im Hinblick auf die CO2Emmision darstellen, wenn die Aktivatorzusammensetzung sorgfältig konzipiert wird.