Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Zementchemische Optimierung flugaschehaltiger Zemente

In dem geplanten Vorhaben sollen verschiedene Optimierungsmöglichkeiten für flugaschehaltige Zemente untersucht und aufgezeigt werden. Bislang wurden die Hydratationsreaktionen von Steinkohlenflugaschen im Zement im Wesentlichen vor dem Hintergrund der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten Steinkohlenflugaschen untersucht. Für die Herstellung leistungsfähiger flugaschehaltiger Zemente im Zementwerk sind jedoch weitere Kenntnisse über das Zusammenwirken der eingesetzten Flugasche und der übrigen Komponenten von entscheidender Bedeutung. Es soll eine kleine Auswahl an Steinkohlenflugaschen intensiv untersucht werden und ein Schwerpunkt auf unterschiedliche Klinker und Sulfatträger gelegt werden. Ferner sollen punktuell die Feinheit der eingesetzten Komponenten variiert und mineralischer Zusätze einbezogen werden.

Im Einzelnen soll untersucht werden, wie sich die Variation der Korngrößenverteilung der Klinkerkomponente auf die Normeigenschaften auswirkt, wie sich Flugaschegläser unterschiedlicher Zusammensetzung hinsichtlich der puzzolanischen Reaktivität mittels REM/EDX-Charakterisierung genauer und effektiver charakterisieren lassen, als mittels der üblichen chemischen Analyse, wie stark die Klinkerzusammensetzung und spät verfügbares Sulfat die puzzolanische Reaktion beeinflussen, ob Sulfat in die durch die Flugaschen gebildeten CSH- bzw. CASH-Phasen eingebaut wird, wie sich die Variation der Zugabemenge von mineralischen Zusätzen auf die Reaktionsprodukte und die Normeigenschaften auswirkt und welche Faktoren bei der Mischung von verschiedenen Steinkohlenflugaschen Synergien fördern.

Nach erfolgreichem Abschluss des Forschungsvorhabens sind die klein- und mittelständigen Zementhersteller unmittelbar in der Lage die ihnen zur Verfügung stehenden Klinker und Flugaschen gezielter als bisher einzusetzen und die Leistungsfähigkeit der Flugaschezemente zu erhöhen und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit im Markt zu verbessern.

Ergebniszusammenfassung:

Bei den untersuchten zementchemischen Optimierungsmöglichkeiten zur Steigerung der Festigkeitsentwicklung flugaschehaltiger Zemente zeigte sich, dass die Zugabe von chemischen Zusätzen, hier in der Form von Alkalisulfaten, Calciumsulfat oder Hüttensand, eine höhere Wirksamkeit hatte als die Erhöhung der Klinkerfeinheit. Bei Flugaschen geringerer Reaktivität waren Festigkeitssteigerungen sowohl mittels chemischer als auch granulometrischer Optimierung möglich, bei Flugaschen höherer Reaktivität war eine Optimierung hingegen nur unter bestimmten Bedingungen erfolgreich. Die Wirksamkeit der chemischen Optimierung hing maßgeblich von den Alkaligehalten des Klinkers und der Flugasche, ihrer Verteilung im Klinker, dem Aluminiumgehalt der Flugasche und dem Gesamtsulfatgehalt ab.

Die Wirksamkeitsunterschiede von untersuchten chemischen Optimierungen machen deutlich, dass eine individuelle Optimierung möglich ist, hierzu aber die Eigenschaften der Flugasche und des Klinkers bekannt sein sollten. Eine solche chemische Optimierung durch Verwendung von Zusätzen ist aus den im Projekt gewonnenen Erfahrungen möglich, ohne die Obergrenze für Nebenbestandteile gemäß DIN EN 197-1 zu überschreiten. Anhand der im Forschungsvorhaben gewonnenen Erfahrungen sind die Zementhersteller unmittelbar in der Lage, die ihnen zur Verfügung stehenden Klinker und Flugaschen, gezielter als bisher einzusetzen und die Leistungsfähigkeit der Flugaschezemente zu erhöhen.