KMU-innovativ Ultraschallgestützte Betonproduktion – Innovative Mischtechnologie zur ressourcenschonenden Produktion von Beton (UltraBePro)

Problemstellung
Beton besteht im Wesentlichen aus Zement, Wasser und Gesteinskörnung, wie Sand, Kies und Splitt, sowie Zusatzstoffen. Der Zement, das Bindemittel des Betons, fungiert als Kleber für die Gesteinskörnung. So entsteht ein tragfähiges Gerüst aus Gestein und Bindemittel, welches sehr hohe Lasten aufnehmen kann, und in der Regel sehr beständig gegenüber Umwelteinflüssen ist. Die Produktion von Zement ist jedoch, nach Angaben der World Cement Association, für bis zu 8 Prozent der weltweiten anthropogenen CO2-Emmisionen verantwortlich. Die Forschungsidee bestand darin, durch die Entwicklung einer innovativen Ultraschallmischtechnik sowie veränderten Materialzusammensetzung einen reduzierten Einsatz von etabliertem, aber CO2-reichem Portlandzement bei der Produktion von Betonfertigteilen zu ermöglichen.

Zielsetzung
Im KMU-innovativ Projekt UltraBePro wurde eine Ultraschallbetonmischanlage im Industriemaßstab entwickelt. Die technologische Grundlage dieses innovativen Betonproduktionsverfahrens bildete die physikalische Aktivierung der Erhärtungsreaktion des Zementes durch Ultraschall. Der bereits im Labormaßstab umgesetzte sogenannte Sonocrete-Mischprozess wurde durch Skalierung auf die Bedürfnisse einer industriellen Produktion angepasst, um damit den Grundstein für ein Mischkonzept zu legen, welches die Betonproduktion zukünftig deutlich nachhaltiger und flexibler macht.

Vorgehensweise

Zur Erreichung des Projektziels wurden betontechnologische Fragestellungen, wie die Interaktion von Ultraschall mit verschiedenen Zementen und Zusatzmitteln untersucht. Weiterhin wurden konstruktive Lösungen erarbeitet für die Entwicklung einer angepassten Ultraschall- und Mischtechnologie. Zum Abschluss des Verbundprojekts steht jetzt ein funktionstüchtiger Prototyp für ein neuartiges Produktionsverfahren zur ultraschallgestützten Betonherstellung zur Verfügung mit dem bereits mehrere Testläufe in industrieller Umgebung absolviert wurden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Dieses Verfahren ermöglicht eine energie- und ressourcenschonende Produktion von Betonen im Fertigteilwerk. Die wissenschaftlichen Ergebnisse zur Interaktion von Ultraschall und Zement sowie der Einfluss auf chemische Zusatzmittel wurde bereits mehrfach auf internationalen Fachtagungen präsentiert (z. B. Betontage Ulm und Bauma in München) und in Fachzeitschriften veröffentlicht. Relevante Anlagenkonzeptionen, z. B. zur Herstellung von klimaschonenden Fertigteilbetonen, wurden zum Patent angemeldet. Dieses Projekt hat gezeigt, dass mit der Verwendung der Sonocrete-
Technologie bis zu 30 Prozent der CO2-Emissionen des Fertigteilbetons eingespart werden können und damit ein wichtiger Beitrag zur Erfüllung der Klimaziele der Bundesregierung geleistet werden.

• MATTIG & LINDNER GmbH
• Sonocrete GmbH