Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projektes war es, klinkereffiziente Zemente mit Klinkerfaktoren von 50 % bzw. bei 35 % unter Verwendung von Kalkstein in Kombination mit H\u00fcttensand bzw. ziegelreichem Recyclingmaterial aus der Planziegelproduktion granulometrisch so zu optimieren, dass zulassungsrelevante Pr\u00fcfungen am Beton sicher bestanden werden. Einige Zemente wiesen bei einem Kalksteinanteil von 30 M.-% und einem Klinkeranteil von 40 M.-% Zusammensetzungen au\u00dferhalb der Zementnorm auf (sog. CEM X Zemente). <\/p>\n
Neben dem technischen Ziel, neue klinkereffiziente Zemente in dauerhaften Betonen und damit in der Baupraxis anzuwenden, wurden auch umweltrelevante Projektziele verfolgt. Die Kenntnisse aus dem Projekt tragen dazu bei, die Prozessemissionen (CO2) bei der Zementherstellung und damit die CO2-Intensit\u00e4t der Betonbauweise weiter deutlich zu senken. Lag das Treibhauspotenzial eines deutschen Durchschnittszements mit ca. 75 M.-% Klinker zu Projektbeginn bei rd. 590 kg CO2-\u00c4q\/t (netto), so sollte das Treibhauspotenzial der klinkereffizienten Zemente mit 50 M.-% (CEM II\/C) bzw. 35 M.-% Klinker (CEM VI) auf ? 400 kg CO2-\u00c4q\/t reduziert werden und somit zur Nachhaltigkeit von Beton beitragen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm den Einfluss der Granulometrie der Zementhauptbestandteile auf das Ergebnis von Frost- und Frost-Tausalzpr\u00fcfungen sowie von Chloridmigrations- und Carbonatisierungspr\u00fcfungen am Beton festzustellen, wurden CEM II\/C-M (S-LL)-Zemente konstanter Zusammensetzung mit 50 M.-% Klinker, 30 M.-% H\u00fcttensand und 20 M.-% Kalkstein granulometrisch ver\u00e4ndert. Die Herkunft der Hauptbestandteile blieb unver\u00e4ndert, w\u00e4hrend ihre Korngr\u00f6\u00dfenverteilungen (KGV) je nach Mahlbarkeit und je nach Aufbereitung in verschiedenen Mahlverfahren (Kugelm\u00fchle, W\u00e4lzm\u00fchle) variierten. So wurden an den getrennt gemahlenen Hauptbestandteilen Mahlfeinheiten zwischen 3000 cm\u00b2\/g und 7500 cm\u00b2\/g (Blaine) sowie enge KGV (RRSB, z. B. n > 1,1) und breite KGV (RRSB, n < 0,9) ermittelt. Der Klinker wurde auf eine Mindestfeinheit von 5000 cm\u00b2\/g gemahlen, in den meisten F\u00e4llen mit enger KGV. Die Mindestfeinheit des H\u00fcttensandes betrug 4000 cm\/g, die des Kalksteins zwischen 3000 - 4000 cm\u00b2\/g. In \u00e4hnlicher Weise wurden auch Zemente CEM VI mit 35 M.-% Klinker und 20 M.-% Kalkstein bzw. CEM X mit 40 M.-% Klinker und 30 M.-% Kalkstein granulometrisch ver\u00e4ndert. Neben den h\u00fcttensandhaltigen CEM II\/C-Zusammensetzungen wurden in diesem Projekt erstmalig R-Zemente mit 30 M.-% Ziegelschleifstaub und 20 M.-% Kalkstein hergestellt und in M\u00f6rtel und Beton untersucht. \n\nDer Gro\u00dfteil der Versuchszemente wurde durch getrenntes Mahlen und anschlie\u00dfendes Mischen hergestellt, einige Versuchszemente wurden gemeinsam gemahlen. Es folgten Untersuchungen der zementtechnischen Eigenschaften an Zementen, Zementleimen und Zementm\u00f6rteln. Neben Normm\u00f6rteln mit konstantem Wasserzementwert (EN 196-1, w\/z = 0,50) wurden auch Untersuchungen bei einem auf konstante steifplastische Konsistenz angepassten w\/z-Wert durchgef\u00fchrt, jeweils ohne Verwendung von Zusatzmitteln. Die Leistungsf\u00e4higkeit der Zemente wurde anhand der M\u00f6rteldruckfestigkeiten im Alter von zwei und 28 Tagen sowie anhand der Porenradienverteilung im Alter von 28 Tagen beurteilt. F\u00fcr die praktische Anwendung der Zemente im Beton sind Nachweise notwendig, um sie in entsprechenden Expositionsklassen einsetzen zu d\u00fcrfen. Diese Untersuchungen erfolgen in der Regel in den Grenzzusammensetzungen der Betone nach Betonnorm DIN 1045-2.\n\n\nErgebnisse und Diskussion\n\nIm W\u00fcrfelverfahren (Frostwiderstand) wurde an den Betonen unter Verwendung von getrennt gemahlenen Zementen CEM II\/C-M (S-LL), CEM VI und CEM X das in den Zulassungsverfahren des DIBt relevante Bewertungskriterium von 10 M.-% nach 100 Frost-Tau-Wechseln (FTW) stets eingehalten. \n\nDer Frost-Tausalz-Widerstand wurde im CDF-Test an Luftporenbetonen untersucht. Das DIBt-Bewertungskriterium betr\u00e4gt 1,5 kg\/m\u00b2 Abwitterungen nach 28 Frost-Tau-Wechseln. Bei Betonzusammensetzung nach DIN 1045-2 lag das Ergebnis nur bei Anwendung eines granulometrisch optimierten Zements CEM II\/C-M (S-LL) knapp unterhalb des Grenzwertes. Das Kriterium wurde eingehalten, wenn h\u00fcttensand- und ziegelhaltige CEM II\/C-M-Zemente im LP-Beton mit abgesenktem w\/z-Wert zur Anwendung kamen.\n\nDie Ergebnisse aus den Pr\u00fcfungen des Chlorideindringwiderstandes und des Carbonatisierungswiderstandes erf\u00fcllten stets die Anforderungen des DIBt.\n\nAls Treibhauspotenziale der klinkereffizienten Zemente wurden durchweg Werte ? 400 kg CO2 -\u00c4q\/t (netto) ermittelt.\n\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\n- Z. B. in Projektgespr\u00e4chen und im Wissensaustausch mit dem VDZ und dem FIB (mehrfach j\u00e4hrlich), der Firma Loesche GmbH und der Firma Spenner GmbH & Co. KG\n- \u0084R-ZiEMENT, Ziegelhaltige Recyclingbaustoffe als Rohstoff f\u00fcr ressourceneffiziente Zemente in dauerhaften Betonen\u0093 (BMBF, PTJ, FONA, FKZ: 033R263A) \u0096 z. B. bei der ReMin-Stauskonferenz 2023 in Clausthal\n- Wedekind, L.; Ludwig, H.-M.; Severins, K.; M\u00fcller, C. (2023) Einfluss der Granulometrie von klinkereffizienten Zementen auf die Hydratation. IBAUSIL: Internationale Baustofftagung in Weimar. (http:\/\/dx.doi.org\/10.1002\/cepa.2899) \n- Severins, K.; M\u00fcller, C.; Wedekind, L; Ludwig, H.-M.. (2023) Granulometrische Einfl\u00fcsse klinkereffizienter Zemente auf den Frost- und Frost-Tausalzwiderstand von Beton. IBAUSIL: Internationale Baustofftagung in Weimar.\n- \u0084Hydratation und Porengef\u00fcge bei Verwendung RC-haltiger Zemente\u0093: (BBSR\/BBSR, ZukunftBau, Az. SWD-10.08.18.7-20.04), z. B. bei den ZukunftBau-Projektetagen 2022 und 2023\n- Ver\u00f6ffentlichung von Forschungsergebnissen in den VDZ-Mitteilungen und bei LinkedIn (www.vdz-online.de)\n- Ver\u00f6ffentlichung von Forschungsergebnissen in Masterarbeiten an der Ruhruniversit\u00e4t Bochum bzw. an der FH Aachen \n- Pr\u00e4sentation \u0084Herstellung und Anwendung klinkereffizienter R-Zemente\u0093, Kolloquium \u0084Nachhaltig effizient, Ressourcen des zuk\u00fcnftigen Bauens\u0093 der BAM, Berlin, 18.01.2024\n\n\n\nFazit\n\nDie aktuelle Betonnorm DIN 1045-2 sieht f\u00fcr klinkereffiziente Zemente CEM II\/C-M (S-LL) die Anwendung in allen Expositionsklassen au\u00dfer XF2 - XF4 vor. F\u00fcr diese Expositionsklassen sind allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen notwendig. Der Nachweis erfolgt in Frost- und Frost-Tausalzpr\u00fcfungen; in der Regel in den Grenzzusammensetzungen der Betone nach Betonnorm. \n\nSollen unter Verwendung klinkereffizienter Zemente, z. B. mit geringstm\u00f6glichen Klinkergehalt von 50 % und einem maximalen Kalksteingehalt von 20 %, neben einer Verringerung ihres Treibhauspotenzials auf Werte ? 400 kg CO2 \u00c4q\/t auch Bewertungskriterien des DIBt erf\u00fcllt werden, kann eine granulometrische Optimierung der Zementhauptbestandteile einen deutlichen Einfluss auf das Ergebnis von zulassungsrelevanten Dauerhaftigkeitspr\u00fcfungen haben. \n\nDie zunehmende Verringerung des Klinkerfaktors, z. B. auf 35 % im CEM VI, eine Erh\u00f6hung des Kalksteingehaltes, z. B. auf 30 % im CEM X, oder eine Substitution des H\u00fcttensandes durch Ziegelmehl in ressourcenschonenden R-Zementen machen neben einer verst\u00e4rkten granulometrischen Optimierung aller Zementbestandteile auch eine Optimierung der stofflichen und granulometrischen der Betonzusammensetzung (z. B. w\/z-Wert, Mehlkornanteile) erforderlich, um Nachhaltigkeitsziele (z. B. deutlich verringerte Treibhauspotenziale) sicher zu erreichen.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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