Geopolymermörtel aus Abfallstoffen: Nachhaltige Alternative für den baulichen Brandschutz

Die Versuchsreihen stammen aus der Forschung der Kaunas University of Technology. Für die Tragwerksplanung ist der Befund auf hochtemperaturbeanspruchte Bauteilzonen begrenzt, aber relevant: Entscheidend ist der Resttragfähigkeitsnachweis nach Brand- oder Prozesswärmeeinwirkung.

Bindemittel und Zuschlag bestimmen den Restquerschnitt

Portlandzement entsteht aus Kalkstein und Ton bei etwa 1.400 °C. Der Prozess verursacht laut Quelle rund 7–8 Prozent der globalen CO₂-Emissionen. Geopolymerbinder können bei niedrigeren Temperaturen und vollständig aus Abfallstoffen hergestellt werden.

Im untersuchten System dienten Ziegelbruch und Metakaolin-Abfall als Ausgangsstoffe. Verglichen wurden Sand, Granit, Basalt, keramische Zuschläge und Korund als feine Gesteinskörnung. Nach 800 °C zeigten Mischungen mit Korund und keramischen Zuschlägen die beste Festigkeitserhaltung. Die Quelle berichtet zugleich nur von begrenzter Mikrorissbildung bei den leistungsstärksten Mischungen.

Der Lastabtrag bleibt damit an die konkrete Rezeptur gebunden. „Geopolymer“ ist kein statischer Kennwert. Bindemittel, Zuschlag und thermische Einwirkung bilden ein gemeinsames System.

Einsatzfelder liegen an der Wärmequelle

Als mögliche Anwendungen nennt die Forschungsgruppe Tunnel- und Untertagebauwerke sowie Böden, Sockel und Schutzbekleidungen an Öfen, Kesseln, Kaminen, Verbrennungsanlagen und chemischen Reaktoren. Hinzu kommen passive Brandschutzsysteme mit thermischer Schutzfunktion.

Die Materialidee adressiert Zonen, in denen Beton unmittelbar hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Der Nachweis erfordert dort nicht allein eine Ausgangsfestigkeit. Maßgebend sind Festigkeitsverlust, Rissbild, Gefügeänderung und die verbleibende Funktion des Bauteils nach Temperaturbeanspruchung.

Für konventionelle Portlandzementbetone beschreibt die Quelle bei vergleichbaren Temperaturen erhebliche Schädigungen und Festigkeitsverluste. Daraus folgt jedoch kein allgemeiner Austauschansatz. Der Vergleich betrifft die untersuchten Mischungen und die genannte Temperatur von 800 °C.

Für die Planung bleibt der Prüfpfad offen

Vor einer Anwendung sind die Kennwerte des konkreten Mörtels festzulegen. Zu prüfen sind Druckfestigkeit nach Temperatureinwirkung, Rissverhalten und die Funktion im vorgesehenen Bauteilaufbau. Auch die Wiederholung hoher Temperaturbeanspruchungen ist relevant: Die Forschungsgruppe untersucht diesen Fall weiter und berichtet, dass der Mörtel dabei nicht schwächer, sondern stärker werden könne.

Der Forschungsbefund liefert damit einen belastbaren Ansatz für feuerexponierte Bereiche. Die Übertragbarkeit in ein Bauvorhaben entsteht erst aus dem Nachweis der jeweiligen Mischung und des jeweiligen Temperaturfalls.