Schwindverhalten von Beton aus kalksteinreichen Zementen

Abstract

Beton als der Massenbaustoff unserer Zeit verursacht mehr als 5 % der weltweiten anthropogenen CO 2 -Emission [1]. Der überwiegende Teil des emittierten CO 2 ist dabei mit der Herstellung des Portlandzementklinkers verbunden. Durch Substitution des Klinkers im Zement durch weitere Hauptbestandteile, z. B. durch Kalkstein, können die Umweltwirkungen von Beton signifikant verringert werden [2, 3]. Eine Verringerung des Klinkergehalts in Portlandkalksteinzementen auf unter 65 M.-% v. Z. ist nicht zielführend, wenn der Beton mit üblichen Wasser-Zement-Werten (w/z-Wert) hergestellt wird [4, 5], da in diesem Fall die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften und die Dauerhaftigkeit für viele Anwendungen nicht mehr zu erzielen sind. Jedoch kann durch eine Reduzierung des w/z-Werts gegenüber den normativ zulässigen Grenzwerten der Kalksteingehalt von Zement gegenüber konventionellen Zementen deutlich erhöht werden, ohne die geforderten mechanischen Eigenschaften Karbonatisierungs-und Frostwiderstand zu beeinträchtigen [5]. Parallel zur Absenkung des Wasser-gehalts bzw. des w/z-Werts sind in der Regel leistungsfähige Fließmittel zu verwenden. Darüber hinaus ist eine Optimierung der Korngrößenverteilung der Feststoffe sinnvoll [3, 6]. Bei Zementen aus den Hauptbestandteilen Klinker und Kalkstein ist eine Erhöhung des Kalksteinanteils auf 50 M.-% v. Z. und eine entsprechende Verringerung des Klinkergehalts im Beton für Anwendungsfälle mit Expositionsklasse XC4, XF1 (XF4) und XD1 möglich [5]. Empfohlen werden kann darüber hinaus eine Kombination des Klinker-Kalkstein-Systems mit weiteren reaktiven umweltfreundlichen Hauptbestandteilen, wie z. B. Hüttensand [7], Flugasche oder calciniertem Ton [8]. Möglich ist dadurch eine weitere Reduzierung des Klinkergehalts auf 35 M.-% v. Z. Es ist anzumerken, dass die reaktiven Sekundärrohstoffe aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit möglichst effizient eingesetzt werden sollten [7]. Durch das beschriebene Vorgehen ist eine CO 2 -Reduk tion von mindestens 25 % bzw. bis zu 50 % gegenüber Betonen aus dem deutschen Durchschnittszement [9] möglich [5, 7]. Eine Verringerung der Umweltwirkungen von Beton Mit der Zement-und Betonherstellung sind ein hoher Energieaufwand und mehr als 5 % der anthropogenen Kohlendioxidemissionen verbunden. Durch die Verwendung kalksteinreicher Zemente, deren Kalksteingehalte deutlich höher liegen als die in DIN EN 197-1 festgelegten Höchstwerte, könnte die Umweltwirkung von Beton signifikant reduziert werden. Bislang wurde das Schwindverhalten von Beton aus derartigen Bindemitteln nicht vertiefend untersucht. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von Schwindversuchen an Zementleim und Beton aus kalksteinreichen Zementen mit Kalksteingehalten von bis zu 70 M.-% vorgestellt. Untersucht wurden das autogene Schwinden und das Trocknungsschwinden. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass das Schwindverhalten von Zementstein und Beton aus kalksteinreichen Zementen nicht nur vom Kalksteingehalt, sondern stark von den chemisch-mineralogischen Eigenschaften des Kalksteins...