Hüttensandhaltige Zemente: Technisch sinnvoll – Ökologisch wertvoll
19.10.2011
Die Herstellung von Zement ist ein rohstoff- und energieintensiver Prozess. Vor dem Hintergrund der begrenzten Verfügbarkeit dieser Ressourcen und der wachsenden Nachfrage ist die Nutzung alternativer Roh- und Brennstoffe zwingend notwendig.
Hüttensand ist eine bereits seit über 100 Jahren bewährte und leistungsfähige Alternative, die zum teilweisen Ersatz des Portlandzementklinkers für die Herstellung von Zement genutzt wird und zukünftig auch genutzt werden muss. CEM II-S- und CEM III-Zemente enthalten im Vergleich zu CEM I-Zement einen geringeren Anteil an Portlandzementklinker. Dadurch werden sowohl vorhandene Ressourcen geschont als auch die CO2-Emissionen bei der Herstellung von Zement gemindert.
Die Reduktion von CO2-Emissionen ist im Rahmen des Klimaschutzes unverzichtbar. Die Dringlichkeit dieser ökologischen Aufgabe wird sich mittelfristig in gesetzlichen Vorgaben niederschlagen, die letztlich auch die Verwender von Zement und Beton betreffen werden. Daher sprechen sowohl bautechnische als auch volkswirtschaftliche und ökologische Gründe für eine verstärkte Verwendung von hüttensandhaltigen Zementen.
Bei der Roheisenherstellung entsteht als Nebenprodukt Hochofenschlacke in erheblicher Menge. Wird die feuerflüssige Hochofenschlacke schlagartig in Wasser abgekühlt, erstarrt sie weitestgehend glasig zu "Hüttensand", der latent-hydraulische Eigenschaften aufweist und mit einem Anreger (z. B. Calciumhydroxid Ca(OH)2, Calciumsulfat CaSO4 oder Alkalien) in technisch nutzbarer Zeit hydraulisch erhärtet. Weltweit werden jährlich rd. 165 Mio. t Hüttensand erzeugt. In Deutschland wird Hüttensand seit mehr als 125 Jahren als Hauptbestandteil von Zement verwendet. 2005 wurden in Deutschland 7,4 Mio. t Hochofenschlacke erzeugt, von denen 5,5 Mio. t (trocken) zu Hüttensand granuliert wurden, die nahezu vollständig zur Herstellung hüttensandhaltiger Zemente verwendet wurden.
Hüttensandhaltige Zemente sind
- Portlandhüttenzemente (CEM II-S) mit Hüttensandgehalten von 6 M.-% bis 35 M.-%,
- Portlandkompositzemente CEM II-M mit neben Portlandzementklinker und Hüttensand mindestens noch einem weiteren Hauptbestandteil und
- Hochofenzemente (CEM III) mit Hüttensandgehalten:
- von 36 M.-% bis 65 M.-% (CEM III/A),
- von 66 M.-% bis 80 M.-% (CEM III/B) und
- von 81 M.-% bis 95 M.-% (CEM III/C).
Sie werden entweder durch gemeinsames Mahlen der Hauptbestandteile und Sulfatträger hergestellt oder die Hauptbestandteile werden getrennt gemahlen und anschließend gemischt.
Die latent-hydraulische Reaktion des Hüttensands führt dazu, dass die Anfangserhärtung des Zements mit zunehmendem Hüttensandgehalt langsamer abläuft. Da der Hüttensand jedoch in höherem Hydratationsalter immer noch einen deutlichen Reaktionsfortschritt zeigt, weisen hüttensandreiche Zemente bei entsprechend sorgfältiger Nachbehandlung eine größere Nacherhärtung nach 28 Tagen auf als Portlandzemente.
Die langsame Anfangserhärtung führt zu einer niedrigen Hydratationswärmeentwicklung, damit zu geringen Zwangspannungen und letztlich zu einer geringen Rissneigung.
Hüttensandhaltige Zemente sind in der Regel auch Zemente mit besonderen Eigenschaften. CEM III-Zemente erfüllen abhängig vom Hüttensandgehalt die Anforderungen an Zemente mit niedriger Hydratationswärmeentwicklung (LH oder VLH). CEM III/B- und CEM III/C-Zemente gelten als Zemente mit hohem Sulfatwiderstand (HS-Zement). Hüttensandhaltige Zemente CEM II-S und CEM III können als Zemente mit niedrig wirksamem Alkaligehalt (NA-Zement) eingesetzt werden, sofern das Na2O-Äquivalent in Abhängigkeit vom Hüttensandgehalt gewissen Anforderungen entspricht.
Mit hüttensandreichen Zementen hergestellte Betone haben sehr helle Oberflächen und werden daher gerne bei den häufig gewünschten hellgrauen oder eingefärbten Sichtbetonflächen eingesetzt.
