Granulometrie der Zementhauptbestandteile - Auswirkungen auf die Dauerhaftigkeit von Betonen mit kalksteinhaltigen Zementen

Zemente mit mehreren Hauptbestandteilen bieten durch den effizienten Einsatz des Portlandzementklinkers eine Möglichkeit, die CO₂-Emissionen bei der Herstellung von Zement zu senken. Sollen kalksteinhaltige Zemente nach DIN EN 197-1 in Beton nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 eingesetzt werden, mit denen bisher in Deutschland keine baupraktischen Erfahrungen vorliegen, müssen entsprechende Nachweise ihrer Eignung im Beton erbracht werden. In Zulassungsverfahren wird üblicherweise der Einfluss der Zemente auf dauerhaftigkeitsrelevante Parameter (z. B. Chlorideindringen, Carbonatisierung, Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand) unter definierten Randbedingungen (Grenzrezepturen der Betonzusammensetzung, Vorlagerung der Probekörper, Prüfverfahren, Bewertungskriterien) überprüft.

Die Verfahrenstechnik der Zementherstellung kann über ihren Einfluss auf die Korngrößenverteilung der Zemente und Zementhauptbestandteile neben den Zementeigenschaften auch das Ergebnis von Dauerhaftigkeitsprüfungen an Betonen z. T. erheblich beeinflussen. Die Kenntnis dieser Zusammenhänge ist gleichermaßen für die Zementhersteller wie für die Bauaufsicht bzw. den Regelwerksetzer von besonderer Bedeutung.

Ziel des Forschungsvorhabens war die Erarbeitung von Empfehlungen zur Herstellung kalksteinhaltiger Zemente mit Zusammensetzungen nach DIN EN 197-1 sowie mit Zusammensetzungen außerhalb der Norm, die die in Deutschland geforderten dauerhaftigkeitsrelevanten Parameter unter definierten Randbedingungen (lt. Zulassungsverfahren des DIBt) erfüllen. Dafür wurden systematische Untersuchungen - insbesondere zum Einfluss der granulometrischen Eigenschaften (z. B. der Korngrößenverteilung) der Zementhauptbestandteile bzw. zum Einfluss der Packungsdichte der Zemente auf die Dauerhaftigkeit der mit diesen Zementen hergestellten Betone im normativ beschriebenen System „Zement nach DIN EN 197-1“ in „Beton nach DIN EN 206-1 / DIN 1045-2“ – durchgeführt. Die granulometrisch definierten Zemente sollten über die in Deutschland geforderte Leistungsfähigkeit im Beton verfügen. Die grundlegenden Leistungsmerkmale für die Dauerhaftigkeit der mit diesen Zementen hergestellten Betone sollten in zulassungsfähigen Bereichen liegen.

In diesem Forschungsvorhaben sollte geklärt werden, welche Auswirkungen z.B. die Betriebsweise von Zementmahlanlagen sowie die infolge entstehenden charakteristischen Korngrößenverteilungen der Zementhauptbestandteile bzw. Zemente auf die Konsistenz von Mörteln bzw. Frischbetonen sowie auf den Gefügeaufbau, die Porosität bzw. auf die Druckfestigkeit von Zementmörtel in Abhängigkeit von der verwendeten Zementart haben. Es sollten auch die granulometrischen Einflüsse unterschiedlich reaktiver Zementhauptbestandteile wie Klinker, Kalkstein, Hüttensand und Flugasche untersucht und Effekte der Korngrößenverteilungen auf die Betoneigenschaften aufgezeigt werden. Die Ergebnisse systematischer Untersuchungen an Zementen mit verschiedenen granulometrischen Zusammensetzungen sollten einen Rückschluss auf dauerhaftigkeitsrelevante Eigenschaften von Betonen ermöglichen. Die Ergebnisse tragen dazu bei, kalksteinhaltige Zemente einer breiteren Anwendung zuzuführen.