Eine Möglichkeit, um die mit der Betonbauweise verbundenen Treibhausgasemissionen zu reduzieren, ist die verstärkte Verwendung klinkerarmer Zemente. Allerdings stehen die klassischen Klinkersubstitutionsstoffe Steinkohlenflugasche und Hüttensand in Deutschland schon heute nicht in gewünschter Menge zur Verfügung. Daher sind kalksteinmehlreiche Bindemittel hier eine vielversprechende Option, wobei durch Zugabe von calciniertem Ton der Zementklinkergehalt weiter gesenkt werden kann. Zur Identifikation der Leistungsfähigkeit derartiger Zemente wurden Mörtel‐ und Betonproben aus Zementen mit Kalksteinmehl und unterschiedlichen calcinierten Tonen mit einer maximalen Substitutionsrate von 50 M.‐ % hinsichtlich der Frischmörteleigenschaften und auch verschiedener Festmörteleigenschaften wie Druckfestigkeit, Schwindverhalten und Karbonatisierungstiefe untersucht. Durch den kombinierten Einsatz von Kalksteinmehl und calciniertem Ton konnten gegenüber den Referenzproben aus Portlandzement (CEM I) vergleichbare 28‐d‐Druckfestigkeiten, allerdings bei verminderter Frühfestigkeit, erreicht werden. Sowohl der Widerstand gegenüber Karbonatisierung als auch die Schwindverformung sind bei gleichen Festigkeiten etwas geringer. Insgesamt wird durch die Verwendung derartiger Zementzusammensetzungen eine Minderung des Treibhauspotenzials der Betone von 40 % erreicht.
Um die mit der Betonindustrie verbundenen CO2‐Emissionen deutlich zu reduzieren, ist ein verstärkter Einsatz von Betonzusatzstoffen zur Reduktion des Zementklinkergehalts des Betons anzustreben. Eine Anrechenbarkeit von Betonzusatzstoffen Typ II für die Berechnung des äquivalenten w/z‐Werts und den Nachweis des Mindestzementgehalts ist bereits über den k‐Wert‐Ansatz in DIN EN 206‐1 bzw. DIN 1045‐2 normativ geregelt. Durch eine Erweiterung des Ansatzes auf Kalksteinmehle könnte ein Anreiz geschaffen werden, den Zementklinkergehalt im Beton weiter abzusenken und somit die CO2‐Emissionen deutlich zu reduzieren. Obwohl Kalksteinmehl als Betonzusatzstoff Typ I nahezu inert ist, besteht aufgrund physikalisch‐mechanischer Effekte ein gewisser Beitrag zur Festigkeitsentwicklung von Beton. Nachfolgend wird auf Grundlage von Ergebnissen langjähriger Forschungsarbeiten eine potenzielle Anrechenbarkeit von Kalksteinmehl, basierend auf dem Prinzip der vergleichbaren Leistungsfähigkeit nach DIN EN 1992‐1, für Betone vorgestellt. Als Ergebnis wird für Kalksteinmehl ein k‐Wert von 0,15 bei der Berechnung des Wasserzementwerts sowie eine volle Anrechenbarkeit auf den Mindestzementgehalt vorgeschlagen.
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...
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