Entwicklung und Anwendung eines Hochofenzements mit speziellen Eigenschaften
CEM III/A 52,5 N-HS/NA mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe
Bilgeri, Peter
Als Zemente mit hohem Sulfatwiderstand (HS) gelten nach DIN 1164-10 Portlandzemente CEM I mit einem C3A-Gehalt <= 3 M.-% und einem Al2O3-Gehalt <= 5 M.-% sowie hüttensandreiche Hochofenzemente CEM III mit einem Hüttensandgehalt von mindestens 66 M.-%. Der Sulfatwiderstand beider Zementarten beruht auf verschiedenen Mechanismen. Während im Portlandzement durch die Begrenzung des C3A- und Al2O3-Gehalts die Reaktionspartner für eine schädliche Reaktion minimiert werden, weist der Hochofenzement aufgrund des hohen Hüttensandgehalts einen so hohen Diffusionswiderstand auf, dass die Sulfationen nicht eindringen können. In Deutschland haben sich neben dem Portlandzement CEM I 42,5 R-HS besonders die Hochofenzemente CEM III/B 32,5 N-LH/HS/NA und CEM III/B 42,5 N-LH/HS/NA etabliert, die neben der HS-Eigenschaft auch einen niedrigen Alkaligehalt (NA) und eine niedrige Hydratationswärmeentwicklung (LH) aufweisen. Kundenwünsche nach einem Hochofenzement mit hohem Sulfatwiderstand und erhöhter Frühfestigkeit (vergleichbar mit Portlandzement CEM I 42,5 R-HS) sowie Überlegungen des Zementherstellers Cemex, den bisherigen CEM I 42,5 R-HS zu substituieren, waren Motivation, einen Hochofenzement CEM III/A 52,5 N-HS/NA zu entwickeln. Mit der Ablösung des Portlandzements CEM I 42,5 R-HS durch den Hochofenzement CEM III/A 52,5 N-HS/NA kann die generell sehr gute Ökobilanz von Beton nochmals verbessert werden. Für die Herstellung des CEM III/A 52,5 N-HS/NA verwendet Cemex HüttenZement hauptsächlich Hüttensand (rd. 52 M.-%), der bei der Zementproduktion keine CO2-Emissionen verursacht. Diese Optimierung führt zum effektiveren Einsatz des energieintensiven Portlandzementklinkers und ist ein aktiver ökologischer Beitrag für die Bauwirtschaft. Mit der Entwicklung des Hochofenzements CEM III/A 52,5 N-HS/NA hat Cemex konsequent die aus ökologischen und ökonomischen Gründen erforderliche Substitution von Portlandzementen fortgesetzt. Die Reduzierung des Anteils von energieintensiv hergestelltem Portlandzementklinker hat eine deutliche Verminderung der Inanspruchnahme von Ressourcen zur Folge und ermöglicht es, die Nachhaltigkeit des Bauens mit Beton zu steigern. Bei sachgerechter Herstellung, Verarbeitung und Nachbehandlung weisen Betone mit diesem Zement die gleiche, teils höhere Leistungsfähigkeit auf wie bisher verwendete Betone mit CEM I-HS-Zementen. Werden auf den CEM III/A 52,5 N-HS/NA sowie den Anwendungsbereich abgestimmte Hochleistungs-Fließmittel auf PCE-Basis verwendet, können die Produkteigenschaften nochmals wesentlich verbessert und Fertigungsprozesse im Betonwerk optimiert werden. Die Verwendung von CEM III/A 52,5 N-HS/NA ist für viele Anwendungen die „Univerallösung“. Mit diesem Zement kann nicht nur ein hoher Sulfatwiderstand, sondern ein hoher Widerstand gegen starken Angriff durch verschiedenste Medien erzielt werden. Mit seiner Verwendung erfolgt eine erweiterte Abdeckung unvorhersehbarer Risiken bei sich ändernden Schadstoffen in Abwasser, Grundwasser, Boden oder Luft. Für Anwendungen, bei denen sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Dauerhaftigkeit und/oder Festigkeit an den Beton gestellt werden, ist der Einsatz des CEM III/A 52,5 N-HS/NA besonders empfehlenswert. Bei Betonen mit niedrigem Wasserzementwert und daher sehr dichtem Gefüge ist die Einführung künstlicher Mikroluftporen zur Erzielung eines hohen Frost-Tausalz-Widerstands nicht mehr zwingend notwendig. Die Perspektive hinsichtlich der Verwendung des CEM III/A 52,5 N-HS/NA für spezielle Hochleistungsbetone sowohl beim Fertigteilhersteller als auch im Transportbetonwerk ist viel versprechend. – Development and application of a blastfurnace cement with special properties – CEM I Portland cements with a C3A content <= 3 mass % and an Al2O3 content <= 5 mass % as well as slag-rich CEM III blastfurnace cements with a granulated blastfurnace slag content of at least 66 mass % count as high sulfate-resisting (HS) cements as specified in DIN 1164-10. The sulfate resistance of the two types of cement is based on different mechanisms. In Portland cement the restriction on the levels of C3A and Al2O3 minimizes the reaction partners for a harmful reaction while blastfurnace cement has such a high resistance to diffusion because of the high granulated blastfurnace cement content that the sulfate ions are not able to penetrate. In addition to CEM I 42,5 R-HS Portland cement the CEM III/B 32,5 N-LH/HS/NA and CEM III/B 42,5 N-LH/HS/NA blastfurnace cements have become particularly well established in German. As well as the HS property they also have a low alkali content (NA) and a low heat of hydration (LH). The customers’ requests for a blastfurnace cement with high sulfate resistance and increased early strength (comparable with CEM I 42,5 R-HS Portland cement) and the consideration given by the cement producer Cemex to the replacement of the existing CEM I 42,5 R-HS provided the motivation for development of a CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement. Replacing CEM I 42,5 R-HS Portland cement by CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement can improve the generally very good eco-balance of concrete even further. For the production of the CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement Cemex HüttenZement mainly uses granulated blastfurnace slag (about 52 mass %), which does not give rise to any CO2 emissions during production of the cement. This optimization leads to more effective use of the energy-intensive Portland cement clinker and constitutes an active ecological contribution for the construction industry. The development of CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement means that Cemex has systematically advanced the replacement of Portland cements that is necessary for ecological and economic reasons. The reduction in the proportion of Portland cement clinker with its energy-intensive production has resulted in a significant reduction in the demands on resources and has made it possible increase the sustainability of building with concrete. With correct production, placement and curing, concretes made with this cement have the same, and sometimes better, performance than the concretes used previously that were produced with CEM I-HS cements. If high-performance plasticizers based on PCE that are matched to the CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement and to the area of application are used then it is possible to make further substantial improvements to the product properties, and the production processes in the concrete plant can be optimized. The use of CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement is the “universal solution” for many applications. This cement can provide not only a high sulfate resistance but also high resistance to severe attack by a wide variety of media. Its use provides extended coverage against unforeseen risks with changing harmful substances in wastewater, ground water, soil and air. The use of CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement is particularly recommended for applications where there are very heavy demands on the durability and/or strength of the concrete. For concretes with a low water/cement ratio, and therefore a very dense microstructure, it is no longer essential to introduce synthetic micro-pores to achieve a high resistance to freeze-thaw with de-icing salt. The outlook for the use of the CEM III/A 52,5 N-HS/NA blastfurnace cement for special high performance concretes is very promising both for the producers of precast elements and for ready-mixed concrete plants.
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beton 7.8/2008 ab Seite 332
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