Mit dem geplanten Kohleausstieg in Deutschland bis 2030 wird Flugasche, ein weit verbreiteter Zumahlstoff (Supplementary Cementitious Materials (SCM)). nicht mehr verfügbar sein. Unter den potenziellen Alternativen haben sich aktivierte Tone aufgrund ihres hohen puzzolanischen Potenzials nach der Aktivierung als einer der vielversprechendsten Kandidaten herausgestellt (Scrivener etal., 2018). Strukturelle Schäden erhöhen die Reaktivität von Tonen, wodurch die Silizium- und Aluminiumkomponenten in Gegenwart von Zement und Wasser an der Bildung von Calciumaluminatsilikathydrat (C-A-S-H)-Phasen teilnehmen können.
In dieser Studie wurden die Phasenzusammensetzungen und die chemischen Eigenschaften verschiedener Tone mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) und Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) charakterisiert, um den Phasenbestand und das Silizium-Aluminium-Verhältnis (Si:Al-Verhältnis) der Tonminerale, einen Schlüsselparameter für die puzzolanische Reaktivität, zu bestimmen. Während sich die meisten früheren Studien auf hochreine Tone konzentriert haben untersucht diese Arbeit auch Tonmischungen und vergleicht deren Verhalten in zementären Systemen mit dem reiner Tonen. Der Aktivierungsprozess umfasst eine thermische Behandlung in einem Muffelofen oder eine mechanische Behandlung durch Mahlen, die beide darauf abzielen, die Struktur der Tonmineralien zu zerstören. Um die thermische Aktivierung zu optimieren, wurden die Zersetzungstemperaturen mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) und Thermogravimetrie (TG) bestimmt. Die puzzolanische Reaktivität der aktivierten Materialien wurde mittels isoperibolischer Wärmeflusskalorimetrie und dem Frattini-Test gemäß Deutsche Industrie Norm (DIN) Europäische Norm (EN) 196-5 ermittelt. Darüber hinaus wurden die Biegezug- und Druckfestigkeiten von Mischungen im Mengenverhältnis von 30:70 bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem Si:Al-Verhältnis von nahezu 2:1 die Reaktivität und das Hydratationsverhalten von Tonmischungen denen von reinen Tonen sehr ähnlich sind, was das Potenzial der Verwendung von gemischten oder unreinen Tonen als brauchbare SCM unterstreicht.
