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Einleitung Die Herstellung von Zement ist, obwohl in den letzten Jahrzehnten erhebliche Fortschritte in der Anlagentechnik erzielt wurden, immer noch energieintensiv und bedarf eines hohen Ressourceneinsatzes. Es ist hinlänglich bekannt, dass neben der verfahrenstechnischen Optimierung gerade auch die Produktoptimierung durch eine signifikante Reduzierung des Klinkeranteils in den Zementen zur Schonung natürlicher Energie- und Rohstoffressourcen und zur Absenkung der spezifischen CO2 -Emissionen bei der Zementher- stellung beiträgt [1, 2]. Die bereits genormten CEM II- und insbeson- dere CEM III-, CEM IV- und CEM V-Zemente berücksichtigen aber nur einen Teil möglicher Stoffkombinationen und beruhen weitest- gehend auf Erfahrungen in den verschiedenen europäischen Ländern. Um das technische wie ökologische Potenzial von Zementen mit reduziertem Klinkeranteil weiter auszuloten ist es sinnvoll, auch jene Kombinationen von z. B. Hüttensand, Steinkohlenflugasche und Klinker hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit zu überprüfen, die bisher nicht normgemäß sind. Das FEhS-Institut für Baustoff- Forschung und der Verein Deutscher Zementwerke haben hierzu gemeinsam ein vom BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) über die AiF (AiF e. V. Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V.) gefördertes Forschungsvorhaben durchgeführt [3], das die Grundlagen erar- beitete, um auch solche Zemente zukünftig in der Zementnorm berücksichtigen zu können. DR.-ING. VOLKERT FELDRAPPE, DR.-ING. ANDREAS EHRENBERG, FEHS-INSTITUT FÜR BAUSTOFF-FORSCHUNG E.V., DUISBURG Innovative Zemente mit Hüttensand, Steinkohlenflugasche und Klinker Ziel und innovative Umsetzung Ziel des Forschungsvorhabens war es, die Möglichkeiten und Grenzen der Leistungsfähigkeit von Zementen mit Kombinationen aus Hüttensand, Steinkohlenflugasche und Klinker aufzuzeigen. Dabei wurden als Zielgrößen die Qualitätsanforderungen und Kundenerwartungen an derzeit im Markt etablierter CEM II/B- und CEM III/A-Zemente vorgegeben. Nach der Optimierung der technischen Eigenschaften erfolgte dann auch die Bewertung des CO2 -Einsparpotenzials der neuen Zemente. Der versuchstechnische Aufwand, optimierte Zemente zu entwickeln, ist auf Grund der großen Spannweite verwendbarer Zementhauptbestandteile und der breiten Variation möglicher Zusammensetzungen sowie Feinheiten erheblich. Nur mit statisti- schen Verfahren zur Versuchsplanung und Auswertung der Basis- versuche war er zu begrenzen, ohne dass die Aussagekraft der Versuchsergebnisse gemindert wurde. Die in den Basisversuchen identifizierten vielversprechenden Kombinationen wurden an- schließend eingehenden mörtel- und betontechnischen Prüfungen unterzogen, wobei Dauerhaftigkeitsaspekte ein wesentliches Kriterium darstellten. Ergebnisse Ausgangsstoffe Jeweils zwei verschiedene Portlandzemente, Hüttensande und Steinkohlenflugaschen, die die Spannweite der in Deutschland erhältlichen Qualitäten abdecken, wurden für die Untersuchungen ausgewählt. Die Ausgangsstoffe erfüllten die Anforderungen der DIN EN 197-1 an Zementhauptbestandteile. Beide Hüttensande wurden sowohl auf eine für Hochofenzement CEM III/A typische Feinheit von 4200 cm²/g (nach Blaine) als auch auf eine deutlich höhere Feinheit von 5200 cm²/g aufgemahlen. Die Flugaschen wur- den im Originalzustand verwendet (3010 cm²/g und 4970 cm²/g). Statistische Versuchsplanung In dem Untersuchungsraum im Dreistoffsystem Hüttensand-Klinker - Flugasche wurden mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung zunächst 15 Zusammensetzungen definiert. Diese wurden mit den stofflichen Parametern der Zementhauptbestandteile, wie Reaktivität oder Feinheit, so kombiniert, dass 108 verschiedene Zemente hinsichtlich ihrer Festigkeit und Hydratationswärmeentwicklung untersucht wurden. >> Optimierte Zemente aus Hüttensand, Steinkohlen- flugasche und Klinker sind derzeit in der DIN EN 197-1 nur in einem engen Zusammensetzungsbereich genormt. In einem umfangreichen Forschungs- vorhaben konnte gezeigt werden, dass auch mit Zusammensetzungen außerhalb dieses Bereichs leistungsfähige Zemente mit marktrelevanten Eigen- schaften zielsicher hergestellt werden können. LAFARGE SPEZIAL 1/2014 | LAFARGE FORUM | 19

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