WO2023156028A1 - Gemisch zur herstellung von beton oder mörtel bzw. zusatzstoff für zementhaltige produkte - Google Patents

Gemisch zur herstellung von beton oder mörtel bzw. zusatzstoff für zementhaltige produkte Download PDF

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Andreas ZINDEL - MIRER
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    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment

Definitions

  • the present invention relates to a mixture for the production of fresh concrete of various types.
  • the invention also relates to all hardened concrete products or a hardened concrete product made from the mixture.
  • Concrete and mortar have long been known as versatile building materials.
  • a disadvantage of using concrete or mortar as a building material is the relatively large emission of CO2 associated with the production of concrete or mortar.
  • a lot of CO2 is generated during the manufacture of the cement used to manufacture concrete and mortar.
  • Approaches such as the use of alternative binders or recycled concrete for reduction are being intensively pursued by the construction industry.
  • a further reduction in CO2 emissions is of great economic and ecological interest.
  • the object of the present invention was to provide a solution for improving the net effect on the climate in the area of cementitious products.
  • the mixture according to the invention is a mixture for the production of all types of concrete or mortar.
  • the mixture contains biochar.
  • the plants used to make biochar absorb CO2 from the atmosphere as they grow.
  • biochar By incorporating biochar into concrete, large amounts of carbon can be stably bound over a long period of time.
  • the production of other components of the concrete or mortar, such as. B. Cement, the CCh emission that took place can be at least partially compensated, but full compensation or overcompensation is also possible.
  • the inventors have recognized that when the mixture according to the invention is used in the production of concrete, concrete products are formed with material properties that can be used well in the construction industry.
  • the mixture according to the invention can contain, in particular, pyrolyzed biochar.
  • the biochar can thus be produced, for example, by pyrolysing a plant material in a temperature range of 350° C. to 1000° C. and with the removal of oxygen.
  • the plant material can, for example, be material that is produced as a waste product in agriculture or forestry, or can come from plants that have been cultivated specifically to bind CO2.
  • the biochar can be present as an additive in any form (pure, mixed, conditioned, loaded, etc.).
  • These grain size ranges for the biochar granules can be achieved, for example, by breaking larger pieces and/or possibly additionally by sieving with a suitable mesh size of the sieve.
  • the inventors have recognized that a fresh concrete with a grain size range with larger grains, e.g., up to 30 mm, is difficult to process, inter alia difficult to pump, and that the larger pieces of biochar have a strong tendency to float to the top. By reducing the maximum grain size to a maximum of 10 mm or smaller, fresh concrete is easier to work with and more stable.
  • the mixture comprises, for example in conjunction with a binder, an activator with a hydraulic effect.
  • the hydraulic effect is understood to mean the effect that hardening of the concrete is possible under water, ie in the absence of air, without contact with carbon dioxide from the air.
  • Various substances are known that have such a hydraulic effect or in combination with the cement.
  • the activator in the present embodiment for example with an additive of types I and II according to SN EN 206, can in particular be comprising an activator from the group
  • the activator is introduced into pores of the biochar and/or applied to the surface of the biochar.
  • the high internal surface area of pyrolyzed biochar can be used to great advantage by loading this surface area with an adjuvant that simplifies the manufacture of concrete/mortar and improves durability.
  • D. H the biochar is conditioned or loaded biochar.
  • the mixture consists of the biochar loaded with the activator. This mixture can, for example, be stored and delivered separately and can be mixed with other components of the concrete in a subsequent production step of a concrete product. In one possibility, the mixture already includes other components for the production of concrete, for example a complete cement mixture including the activator.
  • the biochar has a carbon mass fraction of at least 85%, the biochar is essentially free of polycyclic aromatic carbons (PAH) and essentially free of heavy metals.
  • PAH polycyclic aromatic carbons
  • the biochar used can also, for example, exceed the limit value for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) of a maximum of 6. 0 g t- 1 DM comply .
  • PAH polycyclic aromatic hydrocarbons
  • the mixture contains a small dosage of 1-5%, based on the cement, or a high dosage up to 30% .
  • the mixture comprises a first proportion by weight of biochar and a second proportion by weight of cement, the ratio of the first proportion by weight to the second proportion by weight being at least 1:8 and the ratio in particular not exceeding 1:1.
  • the ratio of the first part by weight to the second part by weight can in particular be in the range from 1:5 to 1:3.
  • the inventors have recognized that for relevant types of cement with one kilogram of biochar, the net C02 emissions of approx. 4 kilograms of cement can be compensated to net zero. With a ratio of the first part by weight to the second part by weight of at least 1:8, a significant part of the climate effect of cement production is already compensated. Conversely, so that the properties of the concrete are not impaired by too large a proportion of biochar, the ratio should not exceed 1:1. Adaptations of the ratio to the type of cement and other aggregates in the concrete are possible within the above ratio, with the
  • the mixture also contains a stabilizer to ensure the balance between sedimentation stability and flowability of the concrete.
  • a stabilizer prevents grains of biochar from floating upwards in the mixed fresh concrete.
  • the stabilizer can in particular be a viscosity modifier in the form of a high-molecular synthetic copolymer be .
  • the stabilizer can be admixed to the mixture, for example in the form of an aqueous solution of the high molecular weight, synthetic copolymer.
  • the inventors have recognized that, for example, the product "MasterMatrix SDC 100", sold by MBCC Group, which is an aqueous solution of a high molecular weight, synthetic copolymer, is suitable as a stabilizer in the mixture according to the invention and effectively increases the cohesion and stability of the Improved fresh concrete with the biochar content, which is based on the embodiment of the mixture.
  • the mixture consists of biochar and cement.
  • This embodiment has the advantage that an improved CO2 balance or even CO2 neutrality can already be achieved with a cement mixture according to this
  • the mixture is made without additives, without sand and stones, etc. made available .
  • the mixing processes in the concrete plant can be carried out by adding the mixture according to this embodiment as if conventional cement were added.
  • the biochar in this mixture it can be pure biochar or, in particular, it can also be conditioned or loaded biochar in the sense discussed above.
  • the biochar can therefore be loaded with an additive that supports and increases the hydraulic process.
  • the biochar can be loaded with CO2, which further improves the CO2 balance of the mixture beyond the binding of carbon in the biochar.
  • biochar can be added to cement clinker before grinding and the cement clinker and biochar can then be ground together.
  • biochar can also be mixed with ground cement clinker in order to obtain the mixture according to this embodiment.
  • the grain size of the biochar can, for example, be in the range 0 . 001mm to 40mm.
  • the grain size of the vegetable charcoal can be in the range of the fineness of the ground cement, ie approx. 0 . 045mm .
  • the mixing ratio is between 10 kg biochar for 1000 kg cement and 300 kg biochar for 1000 kg cement.
  • the inventors have recognized that on the basis of the mixture with this range of mixing ratios of biochar and cement, concrete products are obtained which have a very favorable CCh balance and which at the same time meet the usual requirements for concrete products.
  • the handling is with this mixture, which, for example, in conventional cement packaging units can be expelled, very easily and does not require any further adjustment of concrete production processes.
  • the invention also relates to fresh concrete or mortar or a hardened concrete product according to claim 10 or claim 11 , the fresh concrete resp. the hardened concrete product is made from the mixture according to the invention.
  • the cured concrete product contains a mass fraction of biochar per volume of cured concrete product which is in the range 40 to 100 kg/m3.
  • the mass fraction of biochar per volume of the hardened concrete product can be in the range of 75 to 90 kg/m3.
  • the inventors have recognized that in the stated ranges for the mass fraction of biochar based on the volume of the hardened concrete product, acceptable building material properties can be combined with a favorable CCh balance in a surprisingly simple manner.
  • the invention further relates to the use of biochar according to claim 12, namely the use of biochar as an additive in concrete or in mortar To reduce the net CO2 emissions from concrete production, in particular to achieve a net CO2 emissions from concrete production of net zero or below.
  • the ratio of the first part by weight (biochar) to the second part by weight (cement) is 1:3. 75 .
  • Additives such as stabilizers or superplasticizers can be added to the cement in a proportion of a few percent by weight based on the weight of the cement.
  • the product "Master Matrix SDC 100" has a share of 0 . 2 percent by weight may be added as a stabilizer.
  • a flow agent based on polycarboxylates can also be added in order to improve the flow properties.
  • the product "Glenium Sky 767" has a share of 0 . 8 percent by weight may be added as a superplasticizer.
  • primary material e.g. B. clean gravel
  • the ecological balance can be improved by using recycled material

Abstract

Gemisch zur Herstellung von Beton, wobei das Gemisch Pflanzenkohle, insbesondere pyrolisierte Pflanzenkohle, enthält, Frischbeton/Mörtel oder ausgehärtetes Betonprodukt hergestellt aus dem Gemisch, sowie die Verwendung von Pflanzenkohle als Zuschlagsstoff in Beton/Mörtel zur Reduktion des Netto-CO2-Ausstosses der Betonproduktion, insbesondere zur Erreichung eines Netto-CO2-Ausstosses der Beton- und Mörtelproduktion von Netto-Null oder darunter. Insbesondere ist die Erfindung auf ein Gemisch aus Pflanzenkohle und Zement gerichtet.

Description

Gemisch zur Herstellung von Beton oder Mörtel bzw . Zusatzstoff für zementhaltige Produkte
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Gemisch zur Herstellung von Frischbeton mannigfaltiger Art . Weiter betri f ft die Erfindung sämtliche Festbetonprodukte oder ein ausgehärtetes Betonprodukt hergestellt aus dem Gemisch .
Beton und Mörtel sind als vielseitige Baustof fe schon lange bekannt . Ein Nachteil der Verwendung von Beton oder Mörtel als Baumaterial ien ist der relativ grosse Ausstoss von CO2 , welcher mit der Herstellung von Beton oder Mörtel verbunden ist . Namentlich bei der Herstellung des für die Beton- und Mörtelherstellung verwendeten Zements entsteht viel CO2 . Ansätze , wie die Verwendung von alternativen Bindemitteln oder von Recycl ingbeton zur Reduktion werden von der Bauindustrie intensiv verfolgt . Eine weitere Reduktion des C02-Ausstosses ist von hohem ökonomischem und ökologischem Interesse .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine Lösung für eine Verbesserung des Nettoef fekts auf das Klima im Bereich von zementhaltigen Produkten bereitzustellen .
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gemisch gemäss Anspruch 1 . Das erfindungsgemässe Gemisch ist ein Gemisch zur Herstellung von Beton oder Mörtel aller Art . Das Gemisch enthält Pflanzenkohle . Die für die Herstellung der Pflanzenkohle verwendeten Pflanzen entziehen, während sie wachsen, der Atmosphäre CO2 . Durch den Einbau von Pflanzenkohle in Beton können grosse Kohlenstof fmengen über lange Zeit stabil gebunden werden . Auf diese Weise kann der bei Herstellung anderer Bestandteile des Betons oder Mörtels , wie z . B . Zement , erfolgte CCh-Ausstoss zumindest teilweise kompensiert werden, aber auch eine vollständige Kompensation oder eine Überkompensation wird möglich . Die Erfinder haben erkannt , dass bei der Verwendung des erfindungsgemässen Gemischs bei der Herstellung von Beton Betonprodukte mit für die Bauwirtschaft gut nutzbaren Materialeigenschaften entstehen . Das erfindungsgemässe Gemisch kann insbesondere pyrolisierte Pflanzenkohle enthalten . Die Herstellung der Pflanzenkohle kann also beispielsweise durch Pyrolisieren eines Pflanzenmaterials in einem Temperaturbereich von 350 ° C bis 1000 ° C und unter Sauerstof f entzug erfolgen . Das Pflanzenmaterial kann beispielsweise in der Land- oder Forstwirtschaft als Abfallprodukt entstehendes Material sein oder aus gezielt zur Bindung von CO2 angebauten Pflanzen stammen . Die Pflanzenkohle kann als Zusat zstof f in j eglicher Erscheinungs form ( rein, versetzt , konditioniert , beladen usw . ) vorliegen .
Aus führungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 bis 9 . In einer Aus führungs form des Gemischs liegt die
Pflanzenkohle in Körnern des Korngrössenbereichs 0 10 mm insbesondere 0 - 6 mm, vor.
Diese Korngrössenbereiche für das Pflanzenkohlengranulat können beispielsweise durch Brechen von grösseren Stücken und / oder evtl, zusätzlich durch Aussieben mit entsprechender Maschenweite des Siebs erreicht werden. Die Erfinder haben erkannt, dass ein Frischbeton mit einem Korngrössenbereich mit grösseren Körnern, z.B. bis zu 30 mm, schwer zu verarbeiten, unter anderem schwer zu pumpen, ist und dass die grösseren Pflanzenkohlestücke stark dazu tendieren, oben aufzuschwimmen. Durch eine Reduktion des Grösstkorns auf maximal 10 mm, oder kleiner, wird Frischbeton deshalb besser verarbeitbar und stabiler.
Als Variante ist auch denkbar, die Pflanzkohle durch einen Mahl-Schritt in deutlich kleinere Körner zu zerteilen welche im Beton einen Filler-Effekt bewirken können.
In einer Aus führungs form umfasst das Gemisch, z.B. in Verbindung mit einem Bindemittel, einen Aktivator mit hydraulischem Effekt. Unter hydraulischem Effekt versteht man die Wirkung, dass eine Aushärtung des Betons unter Wasser, d.h. unter Luftabschluss, ohne Kontakt mit Kohlendioxid aus der Luft, möglich ist. Es sind verschiedene Substanzen bekannt, die einen solchen hydraulischen Effekt haben oder in Kombination mit dem Zement haben. Bei dem Aktivator in der vorliegenden Ausführungsform, beispielsweise mit einem Zusatzstoff der Typen I und II nach SN EN 206, kann es sich insbesondere um einen Aktivator aus der Gruppe umfassend
- Kalk,
- Puz zolane ,
- Glasmehl ,
- Steinmehl ,
- gemahlenes Mischbetongranulat , oder
- Wasserglas (Natronwasserglas , Kaliwasserglas oder Lithiumwasserglas oder ein Gemisch aus diesen ) handeln .
In einer Aus führungs form des Gemischs , das einen Aktivator enthält , ist der Aktivator in Poren der Pflanzenkohle eingebracht ist und/oder auf der Oberfläche der Pflanzenkohle aufgebracht . In dieser Aus führungs form kann die grosse innere Oberfläche von pyrolisierter Pflanzenkohle mit grossem Nutzen angewendet werden, in dem diese Oberfläche mit einen Hil fsstof f beladen wird, welcher die Herstellung von Beton/Mörtel vereinfacht und die Dauerhaftigkeit verbessert . D . h . bei der Pflanzenkohle handelt es sich um konditionierte oder beladene Pflanzenkohle . In einer Alternative besteht das Gemisch aus der mit dem Aktivator beladenen Pflanzenkohle . Dieses Gemisch kann beispielsweise separat gelagert und geliefert werden und kann in einem folgenden Herstellungsschritt eines Betonprodukts mit weiteren Komponenten des Betons vermischt werden . In einer Möglichkeit umfasst das Gemisch bereits weitere Komponenten für die Betonherstellung, beispielsweise eine komplette Zementmischung inklusive des Aktivators . In einer Aus führungs form des Gemischs weist die Pflanzenkohle einen Kohlenstof f Masseanteil von mindestens 85 % auf , ist die Pflanzenkohle im Wesentlichen frei von polyzyklischen aromatischen Kohlenstof fen ( PAK) und im Wesentlichen frei von Schwermetallen .
Betonprodukte , welche aus einem derartigen Gemisch hergestellt werden, können bedenkenlos in Bereichen eingesetzt werden, in denen direkter Körperkontakt mit dem Betonprodukt erfolgt . Weiter ist das Recycling solcher Betonprodukte nicht durch den Pflanzenkohlenanteil erschwert , da beim Abbau und der Weiterverwendung kein entweichen von Schwermetallen oder polyzyklischen aromatischen Kohlenstof fen aus dem Pflanzenkohleanteil zu befürchten ist . Besonders vorteilhaft ist es , wenn die Pflanzenkohle die Bedingungen für eine EBC-Zerti f i zierung (European Biochar Certi ficate ) erfüllt oder EBC zerti fi ziert ist . Diese Zerti fi zierung definiert unter anderem dem Verwendungs zweck angepasste Grenzwerte für Schwermetalle und PAK . Grenzwerte sind j e nach Verwendungs zweck ( für die Klassen EBC-Agro , EBC-Urban, EBC- Consumer Materials ) unterschiedlich definiert , wobei die Klasse EBC-Consumer Materials so definiert ist , dass die entsprechenden Produkte für direkten Hautkontakt oder Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind . Es gibt für einzelne Substanzen strengere Grenzwerte für EBC-AgroBio und noch strengere für EBC-Feed .
Die in der erfindungsgemässen Mischung eingesetzte
Pflanzenkohle kann Einheit in g pro Tonne Trockenmaterial (DM = dry matter ) beispielsweise Grenzwerte gemäss der folgenden Tabelle für Schwermetalle einhalten, welche den Vorgaben für die Klasse EBC-Consumer Materials entspricht :
Figure imgf000007_0001
Auch die Einhaltung von strengeren Grenzwerten, beispielsweise die Einhaltung der Grenzwerte , die für die EBC-Klasse EBC-AgroBio vorgesehen ist , verbessert das resultierende Betonprodukt hinsichtlich möglicher Einsatzbereiche und einfacher Rezyklierbarkeit . Die verwendete Pflanzenkohle kann weiter beispielsweise den Grenzwert für Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstof fe ( PAK, engl . PAH polycyclic aromatic hydrocarbons ) von maximal 6 . 0 g t- 1 DM einhalten .
Die Einhaltung weiterer Vorgaben für eine EBC- Zerti fi zierung führt zu einer günstigeren CCh-Bilanz . Zum Hei zen bei der Pyrolyse von EBC-Pf lanzenkohle dürfen keine fossilen Brennstof fe verwendet werden und die entstehenden Pyrolysegase müssen zurückgewonnen und verbrannt werden . Die Pyrolysegase dürfen nicht in die Atmosphäre entkommen . Durch die Verwendung von EBC-Pf lanzenkohle kann sichergestellt werden, dass die Herstellung der Pflanzenkohle keine klimaschädlichen Nebenef fekte hat .
In Varianten von Aus führungs formen enthält das Gemisch für ein breites Anwendungsspektrum eine geringe Dosierung von 1-5% , bezogen auf den Zement , bzw . eine hohe Dosierung bis 30% .
In einer Aus führungs form umfasst das Gemisch einen ersten Gewichtsanteil an Pflanzenkohle und einen zweiten Gewichtsanteil an Zement , wobei das Verhältnis des ersten Gewichtsanteils zum zweiten Gewichtsanteil mindestens 1 : 8 beträgt und wobei das Verhältnis insbesondere 1 : 1 nicht überschreitet . Das Verhältnis des ersten Gewichtsanteils zum zweiten Gewichtsanteil kann insbesondere im Bereich 1 : 5 bis 1 : 3 liegen .
Die Erfinder haben erkannt , dass für relevante Zementarten mit einem Kilogramm Pflanzenkohle der Netto-C02 -Ausstoss von ca . 4 Kilogramm Zement zu Netto-Null kompensiert werden kann . Mit einem Verhältnis des ersten Gewichtsanteils zum zweiten Gewichtsanteil mindestens 1 : 8 wird also ein wesentlicher Teil des Klimaef fekts der Zementproduktion bereits kompensiert . Damit umgekehrt die Eigenschaften des Betons nicht durch einen zu grossen Anteil an Pflanzenkohle beeinträchtigt werden, soll das Verhältnis 1 : 1 nicht überschritten werden . Anpassungen des Verhältnisses an die Zementart und an weitere Zuschlagsstof fe im Beton sind innerhalb des genannten Verhältnisses möglich, wobei die
Erfinder erkannt haben, dass ein Verhältnis der Gewichtsanteile zwischen 1 : 5 und 1 : 3 für viele Anwendungsbereiche ein günstiger Kompromiss zwischen reduziertem Netto-C02 -Ausstoss und Eigenschaften des resultierenden Betonprodukts ist .
Erhebungen zum Produktionsverfahren von Pflanzenkohle haben ergeben, dass pro Kilogramm Pflanzenkohle 2 . 61 kg CO2- Äquivalent an Kohlenstof f gebunden werden kann . Für den im unten erwähnten Beispiel eingesetzten Zement liegt der CO2- Ausstoss durch die Zementproduktion bei 0 . 66 kg CO2- Äquivalent pro kg Zement . In diesem Fall kompensiert 1 kg Pflanzenkohle 3 . 9 kg Zement . In dieser Überlegung wurde der Einfluss der Gesteinskörnung und der Zusatzmittel noch nicht berücksichtigt . Die Verwendung beispielsweise von Recyclingbeton oder von Gestein, welches nur einen kurzen Transportweg hinter sich hat , können den gesamten CO2- Fussabdruck natürlich zusätzlich günstig beeinflussen . Bei den genannten Treibhausgasemissionen kann mit einem Verhältnis der Gewichtsanteile beispielsweise von 1 : 3 ein netto-negativer CO2 Ausstoss erreicht werden .
In einer Aus führungs form enthält das Gemisch weiter einen Stabilisator zur Gewährleistung der Balance zwischen Sedimentationsstabilität und Fliess fähigkeit des Betons . Ein solcher Stabilisator verhindert ein nach oben treiben von Pflanzkohlekörnern im angemischtem Frischbeton . Der Stabilisator kann insbesondere ein Viskositätsmodi fi zierer in Form eines hochmolekularen, synthetischen Copolymers sein . Der Stabilisator kann dem Gemisch beispielsweise in Form einer wässrigen Lösung des hochmolekularen, syntheti schen Copolymers beigemischt sein .
Die Erfinder haben erkannt , dass beispielsweise das Produkt "MasterMatrix SDC 100" , vertrieben durch MBCC Group , bei dem es sich um eine wässrige Lösung eines hochmolekularen, synthetischen Copolymers handelt , geeignet ist als Stabilisator in der erfindungsgemässen Mischung und wirksam den Zusammenhalt und Stabilität des Frischbetons mit dem Pflanzenkohleanteils , der auf Basis der Aus führungs form des Gemischs hergestellt ist , verbessert .
In einer weiteren Aus führungs form besteht das Gemisch aus Pflanzenkohle und Zement .
Diese Aus führungs form hat den Vorteil , dass eine verbesserte CO2 -Bilanz oder gar eine CO2-Neutralität bereits mit einer Zementmischung gemäss dieser
Aus führungs form sichergestellt werden kann . Man könnte das Gemisch gemäss dieser Aus führungs form dann als "CO2- neutralen Zement" bezeichnen . Ein weiterer Aspekt durch die Beigabe von Pflanzenkohle ist , dass eine gewisse Einsparung von Zement möglich wird .
Das heisst , das Gemisch wird ohne Zugschlagstof fe , ohne Sand und Steine , etc . zur Verfügung gestellt . Eine aufwändige Zumischung von Pflanzenkohle im Betonwerk entfällt in diesem Fall . Die Mischvorgänge im Betonwerk können durch Zufügen des Gemischs gemäss dieser Aus führungs form so erfolgen, als ob üblicher Zement zugefügt würde . Bei der Pflanzenkohle in diesem Gemisch kann es sich um reine Pflanzenkohle handeln oder es kann sich insbesondere auch um konditionierte oder beladene Pflanzenkohle im oben besprochenen Sinn handeln . Die Pflanzenkohle kann also mit einem Additiv beladen sein, welche den hydraulischen Prozess unterstützt und steigert . Die Pflanzenkohle kann mit CO2 beladen sein, was über die Bindung von Kohlenstof f in der Pflanzenkohle hinaus die CO2-Bilanz des Gemischs weiter verbessert . Zur Herstellung des Gemischs gemäss dieser Aus führungs form kann Pflanzenkohle vor dem Mahlen zu Zementklinker zugefügt werden und danach der Zementklinker und die Pflanzenkohle gemeinsam gemahlen werden . Alternativ kann Pflanzenkohle auch gemahlenem Zementklinker beigemischt werden, um das Gemisch gemäss dieser Aus führungs form zu erhalten . Die Korngrösse der Pflanzenkohle kann beispielsweise im Bereich 0 . 001mm bis 40 mm liegen . Insbesondere kann die Korngrösse der Pf lanzenkohle im Bereich der Feinheit des gemahlenen Zements liegen, also bei ca . 0 . 045 mm .
In einer Aus führungs form des Gemischs liegt das Mischungsverhältnis zwischen 10 kg Pflanzenkohle auf 1000 kg Zement und 300 kg Pflanzenkohle auf 1000 kg Zement .
Die Erfinder haben erkannt , dass auf der Basis des Gemischs mit diesem Bereich der Mischungsverhältnisse von Pflanzenkohle und Zement Betonprodukte erhalten werden, welche eine sehr günstige CCh-Bilanz aufweisen und welche gleichzeitig üblichen Anforderungen an Betonprodukte genügen . Die Handhabung ist mit diesem Gemisch, welches beispielsweise in üblichen Zementverpackungseinheiten vertrieben werden kann, sehr einfach und braucht keine weitere Anpassung von Abläufen bei der Betonherstellung .
Merkmale der besprochenen Aus führungs formen sind beliebig kombinierbar .
Weiter betri f ft die Erfindung Frischbeton oder Mörtel oder ein ausgehärtetes Betonprodukt nach Anspruch 10 oder Anspruch 11 , wobei der Frischbeton resp . das ausgehärtete Betonprodukt aus dem erfindungsgemässen Gemisch hergestellt sind .
In einer Aus führungs form enthält das ausgehärtete Betonprodukt einen Masseanteil an Pflanzenkohle pro Volumen des ausgehärteten Betonprodukts , welcher im Bereich 40 bis 100 kg/m3 liegt . Insbesondere kann der Masseanteil an Pflanzenkohle pro Volumen des ausgehärteten Betonprodukts im Bereich 75 bis 90 kg/m3 liegen .
Die Erfinder haben erkannt , dass in den genannten Bereichen für den Masseanteil an Pflanzenkohle bezogen auf das Volumen des ausgehärteten Betonprodukts auf überraschend einfache Weise akzeptable Baumaterialeigenschaften mit günstiger CCh-Bilanz vereinbar sind .
Noch weiter betri f ft die Erfindung eine Verwendung von Pflanzenkohle nach Anspruch 12 , nämlich die Verwendung von Pflanzenkohle als Zuschlags stof f in Beton oder in Mörtel zur Reduktion des Netto-CÖ2-Ausstosses der Betonproduktion, insbesondere zur Erreichung eines Netto-CÖ2-Ausstosses der Betonproduktion von Netto-Null oder darunter .
Das folgende spezi fische Beispiel einer Betonrezeptur kombiniert Merkmale mehrerer der oben besprochenen Aus führungs formen (Mengenangaben in Kilogramm pro Kubikmeter des Betonprodukts ) :
- Zement : 300 kg / m3
- Pyrolisierte Pflanzenkohle in EBC-Qualität : 80 kg / m3
- Gesteinskörnung der Klassierung 0-32 mm
In dieser Betonrezeptur ist das Verhältnis des ersten Gewichtsanteils ( Pflanzenkohle ) zum zweiten Gewichtsanteil ( Zement ) 1 : 3 . 75 . Zusatzmittel , wie Stabilisator oder Fliessmittel , können mit einem Anteil im Bereich von wenigen Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Zements dem Zement beigemischt sein . Beispielsweise kann das Produkt "Master Matrix SDC 100" zu einem Anteil von 0 . 2 Gewichtsprozent als Stabilisator beigemischt sein . Beispielsweise kann weiter ein Fliessmittel auf Basis von Polykarboxylaten beigemischt sein, um die Fliesseigenschaften zu verbessern . Beispielsweise kann das Produkt "Glenium Sky 767" zu einem Anteil von 0 . 8 Gewichtsprozent als Fliessmittel beigemischt sein .
Im Gemisch, dem Frischbeton und den Fertigbetonprodukten gemäss vorliegender Erfindung kann Primärmaterial , z . B . sauberer Kies , verwendet werden . Eine Verbesserung der Ökobilanz ist durch Verwendung von Recyclingmaterial im Rahmen der Erfindung auf einfache Weise möglich, z.B. durch
Zuschlag von Betongranulat oder Mischabbruchgranulat.

Claims

Patentansprüche
1. Gemisch zur Herstellung von Beton oder Mörtel, wobei das Gemisch Pflanzenkohle, insbesondere pyrolisierte Pflanzenkohle, enthält.
2. Gemisch nach Anspruch 1, wobei die Pflanzenkohle in Körnern des Korngrössenbereichs 0 - 10 mm, insbesondere 0 - 6 mm, oder kleiner, vorliegt.
3. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Gemisch einen Aktivator mit hydraulischem Effekt umfasst, insbesondere wobei es sich um einen Aktivator aus der Gruppe umfassend Kalk, Puzzolane, Glasmehl, Steinmehl, gemahlenes Mischbetongranulat, oder Wasserglas handelt.
4. Gemisch nach Anspruch 3, wobei der Aktivator in Poren der Pflanzenkohle eingebracht ist und/oder auf der Oberfläche der Pflanzenkohle aufgebracht ist.
5. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pflanzenkohle einen Kohlenstoff Masseanteil von mindestens 85 % aufweist, wobei die Pflanzenkohle im Wesentlichen frei ist von polyzyklischen aromatischen Kohlenstoffen und wobei die Pflanzenkohle im Wesentlichen frei ist von Schwermetallen .
6. Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei das
Gemisch für ein breites Anwendungsspektrum eine geringe
Dosierung von 1 -5% , bezogen auf den Zement , bzw . hohe Dosierung bis 30% enthält .
7 . Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei das Gemisch weiter einen Stabilisator enthält , der die Balance zwischen Sedimentationsstabilität und Fliess fähigkeit gewährleistet , insbesondere einen Stabilisator in Form eines hochmolekularen, synthetischen Copolymers .
8 . Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , wobei das Gemisch aus Pflanzenkohle und Zement besteht .
9. Gemisch nach Anspruch 8 , wobei das Mischungsverhältnis zwischen 10 kg Pflanzenkohle auf 1000 kg Zement und 300 kg Pflanzenkohle auf 1000 kg Zement liegt .
10 . Frischbeton oder Mörtel oder ausgehärtetes Betonprodukt hergestellt aus dem Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 9 .
11 . Ausgehärtetes Betonprodukt nach Anspruch 10 , wobei der Masseanteil an Pflanzenkohle pro Volumen des ausgehärteten Betonprodukts im Bereich 40 bis 100 kg/m3 liegt , insbesondere wobei der Masseanteil an Pflanzenkohle pro Volumen des ausgehärteten Betonprodukts im Bereich 75 bis
90 kg/m3 liegt .
12 . Verwendung von Pflanzenkohle als Zuschlagsstof f in Beton oder in Mörtel zur Reduktion des Netto-CCh-Ausstosses der Betonproduktion, insbesondere zur Erreichung eines Netto-C02-Ausstosses der Betonproduktion von Netto-Null oder darunter .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108623248A (zh) * 2018-04-03 2018-10-09 中国农业大学 一种生物炭改性生态混凝土及其制备方法

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Non-Patent Citations (1)

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SAHIBULLA S. M. MOHAMED ET AL: "Pozzolanic biosilica, biochar, and egg shell in setting time, WVTR, and compression strength of biocement mortar: a Taguchi GRA validation", BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, 14 July 2021 (2021-07-14), Berlin/Heidelberg, XP055977735, ISSN: 2190-6815, Retrieved from the Internet <URL:https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13399-021-01742-0.pdf> [retrieved on 20221107], DOI: 10.1007/s13399-021-01742-0 *

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