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Im abgeschlossenen IGF-Vorhaben 21013N wurden mithilfe statistischer Versuchsplanung und -auswertung sowohl die Einflüsse der Zementzusammensetzung als auch der Reaktivität der eingesetzten Klinker und calcinierten Tone auf Zement- und Betoneigenschaften ermittelt. Zudem wurden Synergieeffekte zwischen den verschiedenen Zementhauptbestandteilen und ihren Hydratationsprodukten untersucht. Hierfür wurden insgesamt 64 verschiedene Zementzusammensetzungen, bestehend aus mindestens 20 M.-% Klinker (zwei verschiedene Qualitäten), maximal 59 M.-% Hüttensandmehl und maximal 49 M.-% calciniertem Ton (zwei unterschiedliche Qualitäten), im Labor hergestellt (Bild 1).

Bild 1: Bereich (rote Umrandung) der untersuchten Zementzusammensetzungen im Dreistoffdiagramm K-S-Q

  
Nach einer Hydratationszeit von 28 Tagen war der Einfluss der Klinkerqualität auf die Festigkeit der KSQ-Zemente dominierend (Bild 2). Da zu diesem Zeitpunkt die puzzolanische Reaktion bereits eingesetzt hatte, war auch der Einfluss der Tonqualität erkennbar. Insgesamt ließ sich feststellen, dass bei Einsatz eines Klinkers von hoher Reaktivität und/oder eines hochwertigen calcinierten Tons die Herstellung von KSQ-Zementen der Festigkeitsklassen 42,5 und höher über einen großen Zusammensetzungsbereich, auch außerhalb der derzeitigen genormten Zusammensetzungen, möglich ist.

Bild 2: Modellierte 28-Tage-Festigkeiten in Abhängigkeit von der Klinker- und Tonreaktivität; in weiß, Festigkeiten von 42,5 bis 62,5 MPa

 
Der Wasseranspruch der KSQ-Zemente stieg mit zunehmendem Tongehalt an, wobei auch die Klinkerfeinheit einen Einfluss auf den Wasseranspruch hatte (Bild 3). Entsprechende Betone wiesen großenteils einen hohen Widerstand gegen Carbonatisierung, Chlorid, Frost- und Frost-Tausalz-Angriff auf. 

Bild 3: Modellierte Wasseransprüche nach Puntke [%] in Abhängigkeit von der Klinkerfeinheit und der Tonreaktivität

   
Zudem wurde das CO₂-Einsparpotenzial von KSQ-Zementen durch Modellrechnungen in Abhängigkeit von der Zementzusammensetzung, der Tonmineralogie und der Calcinierungstechnik ermittelt. Die Ergebnisse erweitern den Kenntnisstand insbesondere zu bislang nicht genormten KSQ-Zementzusammensetzungen. Diese Zemente sollen auch, z.B. als CEM VI-Zemente, in die EN 197-5 aufgenommen werden, um so den Weg für die Produktion dieser klinkereffizienten Zemente weiter zu ebnen.

Weitere Informationen zu dem Forschungsvorhaben auch unter: 

https://vdz.info/35qm6

Ihr Ansprechpartner

Haben Sie Fragen zu diesem Thema?

Dr. Jörg Rickert
Zementchemie

(0211) 45 78-283
zch@vdz-online.de

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