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Synthese und Eignungsprüfung neuer Betonzusatzmittel unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Abschlussbericht inklusive Teilbericht: Vergleichende Ökobilanzierung von Fließmitteln - Auswirkungen unterschiedlicher Anteile nachwachsender Rohstoffe. Projektbeginn 22.9.2003, Projektende 31.12.2006
Weicher, fließfähiger und selbstverdichtender Beton erfordert immer größere Mengen an Betonzusatzmitteln wie beispielsweise Superplastifizierer. Betonverflüssiger auf Basis von Polycarboxylatethern (PCE) gelten derzeit als wirksamste Fließmittel. Zu ihrer Herstellung werden petrochemische Rohstoffe eingesetzt. Ziel der vorgestellten Untersuchungen ist es, PCE's auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln und somit einen Beitrag zur Verbesserung des Klimaschutzes zu leisten. Der erste Ansatz zielt darauf ab, Acrylsäure durch natürliche Hydroxycarbonsäuren wie Zitronensäure zu ersetzen, modifiziert mit Polyethern. Der zweite Ansatz zielt darauf ab, den sehr hohen Anteil an Alkylenpolyethylenglykolen von bis zu 90 Massenprozent im PCE zu reduzieren, etwa mittels Substitution durch Fettalkohol-Derivate. Die Substitution der PCE auf (Meth)acrylsäure-Basis durch natürliche Hydroxycarbonsäuren wie Ricinol- oder Zitronensäure erwies sich als nicht möglich. Ausgehend von Ricinolsäure oder Rizinusöl konnten gezielt Produkte mit unterschiedlichem Ethoxilierungsgrad hergestellt werden. Doch hier war die Wirkung als Betonzusatzmittel zu gering. Die gezielte Ethoxilierung von Zitronensäure oder -estern gelang nicht. Auch die Umsetzung mit hydrophilen Isocyanat-terminierten Polyurethan-Prepolymeren war nicht möglich. Erfolg versprechender zeigte sich der Weg, die petrochemisch basierten Methylpolyethylenglykole durch Fettalkohole zu ersetzen. Zwar zeigten die durchgeführten PCE-Synthesen, dass die 100% ige Substitution von petrochemisch basierten Methylpolyethylenglykolen durch ethoxilierte Fettalkohole wie Laurinalkohol als Ausgangsmaterialien, chemisch möglich ist, allerdings konnte auch unter Zuhilfenahme deutlich effektiverer Entschäumer der Luftporengehalt nicht auf praxisgerechte Werte gesenkt werden. Abmischungen von ethoxilierten Fettalkoholen mit synthetischen Methylpolyethylenglykolen sind als Ausgangsmaterialien einsetzbar. Es wurden zwei Fließmittel entwickelt, die hinsichtlich Konsistenzhaltung und Luftporenverteilung bessere Eigenschaften aufweisen als die Referenzverflüssiger auf petrochemischer Basis. Das Ziel, die Menge an Ethylenoxid um 50% zu reduzieren, lässt sich mit diesen Rezepturen nicht erreichen. Das Einsparpotential liegt bei ca. 2 %. Aufgrund der bisherigen Ergebnisse wird ein potentielles Einsparpotential von ca. 20% als mittelfristig chemisch realisierbar betrachtet. Die Ökobilanzierung zeigte auch insgesamt nicht die erhofften Vorteile, da der Methacrylsäurebedarf für die neuen Rezepturen deutlich angestiegen ist und Methacrylsäure sehr ungünstige ökologische Werte aufweist. Dies führte dazu, dass die ökologische Bilanz in nahezu allen untersuchten Bereichen für die neuen Fließmittel ungünstiger ausgefallen ist als für die alten.
Synthese und Eignungsprüfung neuer Betonzusatzmittel unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Abschlussbericht inklusive Teilbericht: Vergleichende Ökobilanzierung von Fließmitteln - Auswirkungen unterschiedlicher Anteile nachwachsender Rohstoffe. Projektbeginn 22.9.2003, Projektende 31.12.2006
Weicher, fließfähiger und selbstverdichtender Beton erfordert immer größere Mengen an Betonzusatzmitteln wie beispielsweise Superplastifizierer. Betonverflüssiger auf Basis von Polycarboxylatethern (PCE) gelten derzeit als wirksamste Fließmittel. Zu ihrer Herstellung werden petrochemische Rohstoffe eingesetzt. Ziel der vorgestellten Untersuchungen ist es, PCE's auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln und somit einen Beitrag zur Verbesserung des Klimaschutzes zu leisten. Der erste Ansatz zielt darauf ab, Acrylsäure durch natürliche Hydroxycarbonsäuren wie Zitronensäure zu ersetzen, modifiziert mit Polyethern. Der zweite Ansatz zielt darauf ab, den sehr hohen Anteil an Alkylenpolyethylenglykolen von bis zu 90 Massenprozent im PCE zu reduzieren, etwa mittels Substitution durch Fettalkohol-Derivate. Die Substitution der PCE auf (Meth)acrylsäure-Basis durch natürliche Hydroxycarbonsäuren wie Ricinol- oder Zitronensäure erwies sich als nicht möglich. Ausgehend von Ricinolsäure oder Rizinusöl konnten gezielt Produkte mit unterschiedlichem Ethoxilierungsgrad hergestellt werden. Doch hier war die Wirkung als Betonzusatzmittel zu gering. Die gezielte Ethoxilierung von Zitronensäure oder -estern gelang nicht. Auch die Umsetzung mit hydrophilen Isocyanat-terminierten Polyurethan-Prepolymeren war nicht möglich. Erfolg versprechender zeigte sich der Weg, die petrochemisch basierten Methylpolyethylenglykole durch Fettalkohole zu ersetzen. Zwar zeigten die durchgeführten PCE-Synthesen, dass die 100% ige Substitution von petrochemisch basierten Methylpolyethylenglykolen durch ethoxilierte Fettalkohole wie Laurinalkohol als Ausgangsmaterialien, chemisch möglich ist, allerdings konnte auch unter Zuhilfenahme deutlich effektiverer Entschäumer der Luftporengehalt nicht auf praxisgerechte Werte gesenkt werden. Abmischungen von ethoxilierten Fettalkoholen mit synthetischen Methylpolyethylenglykolen sind als Ausgangsmaterialien einsetzbar. Es wurden zwei Fließmittel entwickelt, die hinsichtlich Konsistenzhaltung und Luftporenverteilung bessere Eigenschaften aufweisen als die Referenzverflüssiger auf petrochemischer Basis. Das Ziel, die Menge an Ethylenoxid um 50% zu reduzieren, lässt sich mit diesen Rezepturen nicht erreichen. Das Einsparpotential liegt bei ca. 2 %. Aufgrund der bisherigen Ergebnisse wird ein potentielles Einsparpotential von ca. 20% als mittelfristig chemisch realisierbar betrachtet. Die Ökobilanzierung zeigte auch insgesamt nicht die erhofften Vorteile, da der Methacrylsäurebedarf für die neuen Rezepturen deutlich angestiegen ist und Methacrylsäure sehr ungünstige ökologische Werte aufweist. Dies führte dazu, dass die ökologische Bilanz in nahezu allen untersuchten Bereichen für die neuen Fließmittel ungünstiger ausgefallen ist als für die alten.
Synthese und Eignungsprüfung neuer Betonzusatzmittel unter Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Abschlussbericht inklusive Teilbericht: Vergleichende Ökobilanzierung von Fließmitteln - Auswirkungen unterschiedlicher Anteile nachwachsender Rohstoffe. Projektbeginn 22.9.2003, Projektende 31.12.2006
Karl, Wolfgang (author) / Lohaus, Ludger (author)
2006
102 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
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