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Inhaltsverzeichnis

1 Ausgangssituation 3
2 Zielsetzung und Vorgehensweise 4
3 Einsatz von Sekundärbrennstoffen bei der Zementherstellung 6
31 Zeitliche Entwicklung des Sekundärbrennstoffeinsatzes in der
Zementindustrie 6
32 Auswirkungen der Sekundärbrennstoffe auf den Zementherstellungsprozess
8
33 Auswirkungen auf die Zementeigenschaften am Beispiel der
Sekundärbrennstoffe Tiermehl und BPG 10
34 Relevanz für die Praxis 14
35 Mögliche Steuermaßnahmen 15
4 Rheologie von Bindemittelleimen und Mörteln 17
41 Einleitung 17
42 Grundlagen der Rheologie 17
43 Einflüsse auf das Fließverhalten von Bindemittelleimen und Mörteln 19
5 Untersuchungsprogramm 23
51 Ausgangsstoffe 23
511 Zemente 23
512 Gesteinskörnungen 24
513 Zugabewasser 25
514 Betonzusatzmittel 25
52 Untersuchungen 25
521 Korngrößenverteilung / Wasseranspruch / Erstarrungsverhalten 25
522 Chemisch-mineralogische Analyse 25
523 Rheologische Untersuchungen 25
524 Festigkeiten 27
525 Luftporen / Frost-Taumittelwiderstand 27
6 Physikalische und chemisch-mineralogische Untersuchungen an
Zementproben 27
61 Korngrößenverteilung der Zemente 27
62 Wasseranspruch und Erstarrungsverhalten 29
63 Chemisch-mineralogische Untersuchungen 33
7 Untersuchungen zu Rheologie und Ansteifverhalten 41
71 Allgemeines 41
72 Rheologische Untersuchungen an Zementleimen 41
721 Einstellung der Zementleime und Durchführung der rheologischen
Messungen 41
722 Reproduzierbarkeit der rheologischen Messung an Zementleimen 44
723 Ergebnisse und Auswertung 45
724 Zusammenfassende Bewertung der rheologischen Untersuchungen an
Zementleimen 56
73 Rheologische Untersuchungen an Mörteln 57
731 Grundlagen der Untersuchungen an Mörteln 57
732 Einstellung der Mörtel und Durchführung der rheologischen Messungen 58
733 Reproduzierbarkeit der rheologischen Messung an Mörteln 59
734 Ergebnisse und Auswertung 60
8 Festigkeiten 68
81 Bestimmung der Druckfestigkeiten an Mörteln 68
82 Ergebnisse und Auswertung 69
821 Allgemein 69
822 Mörtel mit Zementchargen aus Werk 1 (CEM I 32,5 R) 70
823 Mörtel mit Zementchargen aus Werk 2 (CEM I 42,5 N) und
Werk 3 (CEM I 32,5 R) 72
824 Mörtel mit Zementchargen aus Werk 5 (CEM I 32,5 R) 72
83 Zusammenfassende Bewertung der Untersuchungen zur Festigkeit 73
9 Untersuchungen zum Luftporensystem und Frost-Taumittelwiderstand
an Beton 74
91 Bestimmung der Luftporenkennwerte und des Frost-Taumittelwiderstands
an Beton 74
92 Ergebnisse 76
921 Allgemein 76
922 LP-Betone mit Zementchargen aus Werk 1 (CEM I 32,5 R) 76
923 LP-Betone mit Zementchargen aus Werk 3 (CEM I 32,5 R) 78
93 Zusammenfassende Bewertung der Untersuchungen an LP-Betonen 79
10 Zusammenfassung 80
Literatur 83
Anhang 88

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Nancy Beuntner
Zur Eignung und Wirkungsweise calcinierter Tone als reaktive Bindemittelkomponente im Zement
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Band 628
2019, 156 S., 297 mm, Softcover
Beuth

 

 

Der angestrebte vermehrte Einsatz klinkerreduzierter Bindemittel erfordert zukünftig leistungsfähige Zementzumahl- und Betonzusatzstoffe (SCM, engl. für supplementary cementitious materials) in ausreichender Quantität und Qualität. Ein entsprechend großes Potenzial wird calcinierten Tonen zugesprochen. Im Fokus stehen dabei insbesondere Tongemische, die in ihrer mineralogischen Zusammensetzung sehr komplex, aber aufgrund ihrer globalen Verfügbarkeit äußerst interessant sind. Natürliche Tonvorkommen weisen nach einem auf die Mineralogie abgestimmten Calcinierungsprozess puzzolane Eigenschaften auf. Die Beurteilung der Eignung und Leistungsfähigkeit calcinierter Tongemische als zukünftige SCM erfordert Kenntnisse zur Wirkungsweise im zementären System. In der Arbeit werden sowohl ein grundlegendes Verständnis der puzzolanen Effizienz und der Unterschiede der puzzolanen Reaktionsmechanismen herausgearbeitet als auch die Wirkungsweise eines ausgewählten calcinierten Tongemisches von der eines hochreaktiven Metakaolins abgegrenzt. Dafür wurden chemisch-mineralogische Untersuchungen zur Beurteilung der Reaktivität und der ablaufenden puzzolanen Reaktionsmechanismen im klinkerfreien Modellsystem und im zementären System durchgeführt. Die puzzolane Effizienz des calcinierten Tongemisches liegt deutlich unter der von hochreaktivem Metakaolin. Der maßgebliche Anteil an Hydratphasen wird jedoch bei beiden Tonen in den ersten 28 Tagen gebildet. Beide calcinierte Tone beeinflussen deutlich die aluminatische Klinkerreaktion über eine sehr ausgeprägte AFt-AFm-Phasenbildung in der frühen Hydratation. Auch im weiteren Hydratationsverlauf zeigt sich mit zunehmendem Gehalt an reaktiven Aluminiumionen im Bindemittelgemisch eine stark favorisierte AFm-Phasenbildung gegenüber den C-S-H-Phasen. Die klassische Formulierung der puzzolanen Reaktion für Si-reiche SCM muss vor diesem Hintergrund für calcinierte Tone entsprechend erweitert und spezifiziert werden.

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Michael Haist
Zur Rheologie und den physikalischen Wechselwirkungen bei Zementsuspensionen
Karlsruher Reihe Massivbau, Baustofftechnologie, Materialprüfung, Band 66
Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 2009
2010, XX, 205 S., Ill., graph. Darst. 24 cm, Softcover
KIT Scientific Publishing

 

 

Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung des Fließverhaltens von Zementsuspensionen. Hierbei wird insbesondere auf die dem Fließverhalten zugrundeliegenden Mechanismen der Partikelwechselwirkung eingegangen. Auf dieser Grundlage wird ein Materialmodell vorgestellt, dass es gestattet, das rheologische Verhalten von Zementleimen unter Kenntnis ausgewählter Zementparameter vorherzusagen.

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Forschungsberichte

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Xiaochen Lin, Anya Vollpracht
Bewertung der Umweltverträglichkeit von Zementsuspensionen
Bauforschung, Band T 3357
2018, 135 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Sinne des Grundsatzpapiers "Grundsätze zur Bewertung der Auswirkung von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser" ist die Verträglichkeit eines Baustoffs für Boden und Grundwasser bei der bauaufsichtlichen Zulassung nachzuweisen. Für Zementsuspensionen wurde der inverse Säulenversuch nach Schössner als Prüfverfahren ausgewählt, allerdings werden mit diesem Versuch überproportional große Mengen an Inhaltsstoffen ausgewaschen. Dies wurde bereits in Vorprojekten festgestellt und als Alternative ein Frischbetonstandtest vorgeschlagen. Bisher konnte in den zuständigen Gremien jedoch keine Einigung zur Prüfung von Zementsuspensionen erzielt werden. Daher wurden in diesem Projekt nochmals vergleichende Untersuchungen durchgeführt und die Datenbasis vergrößert, um die Bandbreite der kommerziellen Produkte in Deutschland abzudecken.

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Wolfgang Brameshuber, Xiaochen Lin, Anya Vollpracht
Literaturrecherche zur Auslaugkinetik von zementgebundenen Baustoffen
Bauforschung, Band T 3300
2013, 82 S., 40 Abb. u. 17 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden Daten von Langzeitstandtests aus zahlreichen Literaturquellen in einer Datenbank gesammelt und ausgewertet. Die Freisetzungen der meisten Spurenelemente aus zementgebundenen Baustoffen sind sehr klein. Ausgenommen sind Chrom, Kupfer, Thallium und Vanadium, deren Freisetzung umweltrelevant sein kann. Um die Auslaugkinetik zu bestimmen, wurden die Auslaugraten in doppellogarithmischem Maßstab über der Zeit aufgetragen (IgJ-Igt-Diagramm) und die Steigungen ermittelt. Die theoretische Steigung einer rein diffusionskontrollierten Auslaugung mit konstantem Diffusionskoeffizienten ist 0,5. Aufgrund der Gefügeverdichtung durch eine weitere Hydratation sinkt der Diffusionskoeffizient während der Versuchsdurchführung. Die Freisetzungsraten umweltrelevanter Parameter klingen daher normalerweise schneller ab als mit Steigung 0,5. Die Alkalien, die kaum in Hydratationsprodukte eingebunden werden und daher diffusiv freigesetzt werden, zeigen im IgJ-Igt-Diagramm Steigungen um 0,66. Eine Reihe von umweltrelevanten Stoffen zeigt ebenfalls Steigungen im Bereich von 0,65. Bei einigen Schwermetallen sind jedoch Abweichungen festzustellen. Vanadium zeigt flachere z. T. sogar zum Ende des Auslaugversuchs ansteigende Freisetzungsraten. Offenbar ist Diffusion hier nicht maßgeblich. Es sollten weitere Versuche zur Freisetzung über längere Zeiträume durchgeführt werden. Die Auslaugung von Blei, Molybdän und Zink fällt steiler ab als -0,65. Neben der Erstellung der Datenbank wurde das derzeitige Bewertungskonzept des DIBt in dieser Literaturrecherche grundlegend erläutert und es wurden die getroffenen Konventionen begründet. Im bestehenden Konzept wurde ein Diffusionsansatz mit zeitlich konstantem Diffusionskoeffizienten gewählt. Im Rahmen dieses Projekts wurden die in der Datenbank zusammengestellten realitätsnäheren Freisetzungsverläufe genutzt. Die Modellierung wurde für Chromat durchgeführt. Die im Bewertungskonzept abgeleitete Gleichung zur Berechnung der zulässigen Freisetzung (zul. E56d =

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Wolfgang Brameshuber, Julia Steinhoff
Gemeinsame Verwendung von Flugasche und Hüttensand als Zusatzstoff im Beton. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2775
2011, 119 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im vorliegenden Forschungsvorhaben sollten zum einen grundlegende Untersuchungen zu der gemeinsamen Verwendung von Flugasche und Hüttensandmehl im Beton durchgeführt werden und zum anderen herstellbedingte Schwankungen der Eigenschaftskennwerte unterschiedlicher Produktionschargen der Betonausgangsstoffe auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften untersucht werden. Des Weiteren sollte nachgewiesen werden, dass durch eine gezielte granulometrische Optimierung der Sieblinie im Feinbereich die tatsächlichen Potentiale von gezielter Kombination von Ausgangsstoffen mit unterschiedlichen Feinheiten vollständig ausgeschöpft werden können. In Projektphase 1 wurden zunächst verschiedene Ausgangsstoffe charakterisiert. Für die zweite Projektphase wurden marktgängige Produkte ausgewählt. Es wurden ein CEM I 42,5 R, ein CEM II/B-S 32,5 R und ein CEM III/A 32,5 N sowie eine Flugasche mittlerer Feinheit und ein Hüttensandmehl mit 4000 cm2/g (Blaine) verwendet. In Projektphase 2 wurden an diversen Mörtelmischungen die Frisch- und Festmörteleigenschaften überprüft. Die Mischungen wurden so zusammengesetzt, dass sie zur Vergleichbarkeit gleiche Klinker- und Hüttensandmehlanteile aufwiesen. Zur Erfassung der herstellbedingten Schwankungen wurden die Untersuchungen an jeweils 6 Chargen der Ausgangsstoffe durchgeführt, wobei insgesamt eine hohe Gleichmäßigkeit festzustellen war. Der Nachweis, dass bei praxisnaher Zusammensetzung der Mörtel unter Verwendung von Zement, Flugasche und Hüttensandmehl vergleichbare Frisch- und Festmörteleigenschaften zu erzielen sind wie bei der Verwendung von Hochofenzement und Flugasche konnte teilweise erbracht werden. Die Frischmörteleigenschaften waren vergleichbar. Sie lagen im Bereich üblicher Normmörtel mit Ausbreitmaßen zwischen 200 und 240 mm, Luftgehalten zwischen 1,4 und 2,5 Vol.-Prozent und Rohdichten zwischen 2,23 und 2,31 g/cm3. Bei den Festigkeiten traten unterschiedliche Effekte auf. Bis zum Alter von 28 Tagen war die Kombination des CEM II mit Flugasche und Hüttensandmehl wesentlich gü

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Wolfgang Brameshuber, Anya Vollpracht, Stefan Rasch
Erarbeitung von Anwendungsregeln für Hüttensand als Betonzusatzstoff gemäß der harmonisierten Europäischen Stoffnorm
Bauforschung, Band T 3223
2009, 72 S., zahlr. Abb., 29 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden die Eigenschaften von Betonen mit Hüttensandmehl nach DIN EN 15167-1 geprüft. Diese Stoffnorm legt die Anforderungen an den gemahlenen Hüttensand fest. Vorgaben zur Anwendung des Hüttensandmehls als Betonzusatzstoff (Typ II) werden nicht gemacht. Hierfür müssen nationale Anwendungsregeln formuliert werden. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine Datengrundlage für die Erarbeitung dieser Anwendungsregeln zu schaffen. Insbesondere sollte der versuchstechnische Nachweis einer zementäquivalenten Wirksamkeit (k-Wert) von Hüttensand nach DIN EN 15167-1 erbracht werden. Neben der Ableitung des k-Werts wurde überprüft, ob eine Verwendung nach dem Austauschkonzept möglich ist. Für das Projekt wurden fünf europäische Hüttensande ausgewählt, die als Granulate ans ibac geliefert und speziell für dieses Projekt aufgemahlen wurden. Die Mahlfeinheit sollte dabei möglichst nah an der Mindestanforderung der DIN EN 15167-1 liegen, um auch die ungünstigsten Hüttensandmehle abzudecken. Auch die Auswahl der Hüttensande orientierte sich an den Minimalanforderungen der Norm. In ihrer chemischen Zusammensetzung entsprechen die Hüttensande DIN EN 15167-1, die Anforderungen an den Aktivitätsindex und die Mahlfeinheit werden von einem Hüttensandmehl geringfügig unterschritten. Die Prüfungen an den Hüttensandmehlen erfolgten in Kombination mit einem CEM I 32,5 R, einem CEM II/B-S 32,5 R und einem CEM III/A 32,5 N. Zunächst wurden an allen Zement/ Hüttensand-Kombinationen die relativen Mörteldruckfestigkeiten (bezogen auf die Festigkeit der Referenzzementmörtel) bestimmt. Es wurden hierbei h/z-Verhältnisse von 0,25 bis 1,5 gewählt. Wie erwartet sinken die relativen Festigkeiten mit steigendem Hüttensandgehalt des Zements und mit steigendem h/z-Verhältnis ab. Im Betonmaßstab wurden die zementäquivalenten Wirksamkeiten von vier Hüttensandmehlen im Alter von 7, 28 und 56 Tagen bei h/z-Verhältnissen von 0,33, 1,0 und z. T. 1,5 nach dem k-Wert-Konzept bestimmt. Allerdings konnte nicht immer ein zuve

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Björn Siebert
Untersuchungen zur Gleichmäßigkeit von Zementen über längere Produktionszeiträume, insbesondere hinsichtlich ihrer Wechselwirkungen mit Betonzusatzmitteln
Bauforschung, Band T 3116
2006, 91 S., 59 Abb., 29 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für die Untersuchungen standen Proben von 3 Portlandzementen und einem Portlandhüttenzement (CEM II-S) aus unterschiedlichen Zementwerken zur Verfügung. Für jeden Zement - aus jeweils demselben Lieferwerk - waren maximal 6 Proben vorhanden, die verschiedenen Zulieferungen an 3 Transportbetonwerke über einen Zeitraum von einem halben Jahr entnommen wurden. Zusätzlich wurden in die Untersuchungen auch zwei Zementproben eines Zementwerkes einbezogen, von denen die Zusammensetzung der im Herstellungsprozess verwendeten Brennstoffe bekannt war. Entsprechend dem mit der Arbeitsgruppe abgestimmten Arbeitsplan wurden Untersuchungen am Ausgangsstoff Zement (Chemisch-mineralogische Zusammensetzung und Korngrößenverteilung), an Zementleimen (Wasseranspruch, Erstarrungsverhalten, Rheologie), an Mörteln (Rheologie, Konsistenz / Ansteifen, Druckfestigkeit) sowie an LP-Betonen (Luftporenkennwerte, Frost-Taumittelwiderstand) durchgeführt. Als Betonzusatzmittel wurden Fließmittel auf Basis PCE, Melaminsulfonat, Naphthalinsulfonat und Ligninsulfonat, ein Verzögerer auf Phosphat-Basis sowie ein LP-Bildner eingesetzt. Die Zusatzmittel stammten aus einer einzigen Liefercharge, sodass diesbezüglich Unterschiede ausgeschlossen werden konnten.

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Zeitschriftenartikel

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Leucker, Roland
Klimaschutz im Verkehrswegebau - Ausbau der Infrastruktur in Deutschland
Bautechnik, 2022

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Li, Quanliang; Mei, Shuxia; Xie, Junlin; Chen, Jun; Liu, Gang; yang, Xinfu; Zhang, Haibo; Liu, Gang
Numerical simulation of oxygen-enriched combustion in a rotary kiln in the primary air and the secondary air respectively
ZKG, 2022

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Wenzel, Michael; Matschei, Thomas
ReActiv - Industrielle Aktivierung von Bauxitrückständen für die Herstellung nachhaltiger Zemente. Nutzbarmachung des Abfallstroms der Primäraluminiumherstellung
Beton, 2022

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Mei, Junpeng; Chen, Chuan; Chen, Dingsheng; Zeng, Dongyao; Chen, Xiaohan; Luo, Weiping; Jiang, Tianhua; Li, Hainan
The influence of triisopropanolamine on the hydration and microstructure of cement/fly-ash systems during steam curing
ZKG, 2022

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Santhanam, Manu
Ermittlung und Bewertung der Kompatibilität zwischen Zement und Zusatzmitteln
BWI - BetonWerk International, 2022

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