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Zur Konstitution von Hüttensand, seiner quantitativen Bestimmung und seinem Festigkeitsbeitrag im Zement

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[Quelle: http://d-nb.info]

Hüttensand als Zementbestandteil muss nach Massenanteilen mindestens zwei Drittel glasig erstarrte Hochofenschlacke enthalten. Dieser hohe amorphe Anteil wird allgemein als maßgeblich für seine latent hydraulischen Eigenschaften betrachtet. Darüber hinausgehend kann die überwiegend glasige Beschaffenheit analytisch genutzt werden, um den Hüttensandgehalt im Zement zu bestimmen. Daraus resultieren zwei Ziele, die im Rahmen der Arbeit behandelt werden. Das erste der beiden Ziele ist, den allgemeinen Kenntnisstand über die Reaktivität von Hüttensand, insbesondere die Ursachen für unterschiedlich ausgeprägte Festigkeitsbeiträge verschiedener Hüttensande im Zement, zu erweitern bzw. zu modifizieren. Auf der Basis dieser Erkenntnisse sollte den Zementherstellern ein Zugang eröffnet werden, Hüttensandeigenschaften über das bisherige Maß hinaus beschreiben und beurteilen zu können. Sowohl von der Beschaffenheit des Hüttensandglases selbst als auch von der Art und Morphologie kristalliner Hüttensandbestandteile sind Rückschlüsse auf die Hüttensandqualität, d.h. auf seine Wirkung im Zement möglich. Ein Zugang zu diesen Zusammenhängen lässt sich u.a. durch die Beobachtung des Einflusses hoher Temperaturen auf die Phasenzusammensetzung von Hüttensand gewinnen. Die Entglasungsreaktion selbst, aber auch bereits die Veränderung der Glasbeschaffenheit durch den Temperatureinfluss sowie die Auswirkungen auf den Festigkeitsbeitrag im Zement in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung werden betrachtet. Das zweite Ziel, das ebenfalls mit der glasigen Beschaffenheit von Hüttensand im Zusammenhang steht, war die Entwicklung eines röntgendiffraktometrischen Verfahrens zur Bestimmung des Hüttensandgehaltes im Zement. Auf diesem Weg steht in Aussicht, alternativ zu den bislang eingesetzten Bestimmungsverfahren eine Methode zu etablieren, die geeignet ist, als vereinfachtes Normverfahren eingesetzt zu werden.

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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

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Daorong, Fan; Zhen, Luo; Xinyu, Tang; Yunlu, Lei
SO2 emissions and reduction technologies in the Chinese cement industry
ZKG, 2023

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Zhengming, Yi; Juan, Zhou; Xiaolin, Chen
Emission characteristics of NOx and SO2 during the co-combustion of refuse-derived fuels and bituminous coal in a cement precalciner
ZKG, 2023

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Schrabback, Jorg
Keine Angst vor neuen Zementen. Erfahrungen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit erdfeuchter Betonwaren
BWI - BetonWerk International, 2023

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Zurbriggen, Roger; Winnefeld, Frank; Lang, Jörg
Principles of fast-setting mortars and concretes. LPM AG, Empa, Celanese AG (kostenlos)
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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