Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Leistungsfähigkeit ternärer Zemente mit Portlandzementklinker, Hüttensand und calciniertem Ton als Hauptbestandteil

Die Herstellung klinkereffizienter, innovativer Zemente mit einem niedrigen CO2-Footprint wird in den nächsten Jahren für die mittelständischen Unternehmen (KMU) der deutschen Zementindustrie aus ökologischen und ökonomischen Gründen zunehmend wichtiger werden. Um die Akzeptanz dieser Zemente in der Bauindustrie zu erhöhen, müssen sie eine hohe Leistungsfähigkeit und gute Dauerhaftigkeitseigenschaften in Beton aufweisen. Besonders die Kombination der beiden Zementhauptbestandteile Hüttensand (S) und calcinierter Ton (Q) neben Portlandzementklinker (K) ist hinsichtlich ihrer Zementleistungsfähigkeit, ihrer Dauerhaftigkeitseigenschaften und ihres CO2-Einsparpotentials sehr vielversprechend. Dennoch werden solche Zemente in Deutschland bisher nicht hergestellt.

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist daher die eingehende Untersuchung der Leistungsfähigkeit, der Dauerhaftigkeit und des Hydratationsverhaltens von ternären Zementen mit Hüttensand und calciniertem Ton als Hauptbestandteil (KSQ-Zemente). Dabei sollen Synergieeffekte zwischen den verschiedenen Zementhauptbestandteilen und ihre Hydratationsprodukte untersucht werden. Um einen weiten Zusammensetzungsbereich abdecken zu können und so eine deutliche Erweiterung des Wissensstandes auf diesem Gebiet zu erzielen, werden hierfür Methoden der statistischen Versuchsplanung und -auswertung genutzt. Darüber hinaus soll das in diesem Forschungsvorhaben erzeugte Wissen genutzt werden, KSQ-Zemente über den bisher genormten Bereich hinaus in die europäische Normung aufzunehmen und so den Weg für die Produktion dieser klinkereffizienten Zemente für deutsche KMU zu ebnen. Schlussendlich soll das CO2-Einsparpotential von KSQ-Zementen durch Modellrechnungen in Abhängigkeit von der Zementzusammensetzung, der Tonmineralogie und der Calcinierungstechnik ermittelt werden.

Ergebniszusammenfassung:

In dem Forschungsvorhaben wurden erstmalig umfängliche Untersuchungen an genormten und nicht genormten ternären Zementen mit Hüttensand und calciniertem Ton als Hauptbestandteile (KSQ-Zement) durchgeführt. So wurde sowohl Basiswissen zu den Zementeigenschaften von KSQ-Zementen geschaffen als auch die Dauerhaftigkeitseigenschaften von Betonen mit solchem Zement untersucht. Darüber hinaus wurden tiefergehende Untersuchungen zum Hydratationsverhalten von KSQ-Zementen durchgeführt und mögliche Synergien zwischen den drei verwendeten Hauptbestandteilen beschrieben. Es wurden erfolgreich Möglichkeiten und Grenzen für die Herstellung und Verwendung von KSQ-Zementen aufgezeigt und diskutiert.

In der EN 197-5, die die Zusammensetzung neuerer, innovativerer Zemente umfasst, werden bisher nur tonhaltige CEM II/C-Zemente beschrieben, nicht jedoch CEM VI-Zemente oder Zemente anderer Zusammensetzungen (CEM X). Diese Zemente haben jedoch für die Zementhersteller in Deutschland ein hohes Innovationspotential und ihre Herstellung und Verwendung ist für die Erreichung zukünftiger Klimaziele unerlässlich. Somit legen die Ergebnisse die Grundlage für die weitere Normung von KSQ-Zementen in der EN 197-5 und ermöglichen so die Herstellung und baupraktische Anwendung dieser klimafreundlichen Zemente. Die Einreichung eines Dossiers zur Diskussion im entsprechenden europäischen Normungsgremium (CEN TC 51) ist in Planung so dass bei der nächsten Überarbeitung der EN 197-5 weitere KSQ-Zemente genormt werden können.

Die deutschen Betonhersteller können mit Hilfe der vorliegenden Forschungsergebnisse die Leistungsfähigkeit von derzeit noch nicht auf dem Markt befindlichen klinkereffizienten Zementen mit calciniertem Ton und Hüttensand beurteilen. Zudem ermöglichen die Ergebnisse den Betonherstellern, sich betontechnologisch (hinsichtlich Verarbeitbarkeit, Nachbehandlung, Dauerhaftigkeit) auf die KSQ-Zemente einstellen zu können.