Abstract:
Um Betone hinsichtlich ihrer ökologischen und technologischen Eigenschaften zu optimieren und dem prognostizierten, weltweit steigenden Zementbedarf gerecht zu werden, sind zukünftig leistungsfähige Zementzumahlstoffe erforderlich. Nach einer aktuellen Veröffentlichung des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. liegt der Klinkerfaktor in Deutschland derzeit bei 0,74 und soll weltweit bis 2050 auf 0,71 herabgesetzt werden, um die während der Zementklinkerproduktion verursachte CO2-Emission zu reduzieren. Dies ist nur möglich, wenn neben bereits etablierten Bindemitteln global verfügbare und energieeffiziente Materialien zum Einsatz kommen. Eine vielversprechende Alternative stellen hierbei calcinierte Tone dar, die gemäß DIN EN 197-1 als natürliches, getempertes Puzzolan klassifiziert und als Zementzumahlstoff verwendet werden können. Dabei rücken Tongemische, die neben Kaolinit weitere Schichtsilikate und Nebenbestandteile enthalten, aufgrund ihrer weltweiten Verfügbarkeit sowie aufgrund von möglichen höheren Substitutionsraten zunehmend in den Fokus der Wissenschaft.
Damit die puzzolane Reaktivität im frühen Hydratationsalter und die Frühfestigkeit im Beton gesteigert werden können, besteht die Herausforderung, das Material deutlich feiner als Zement (< 10 µm) aufzumahlen. Erfahrungen zur Interaktion calcinierter Tone mit Mahlhilfsmitteln liegen derzeit noch nicht vor. In den Untersuchungen wird ein calciniertes Amaltheen-Tongemisch (CT) in Kombination mit verschiedenen, kommerziell verfügbaren Mahlhilfsmittel aufgemahlen und die Reaktivität an einem alkaliarmen Klinker (Z) dargestellt. Im ersten Teil werden granulometrische Kennwerte des CT in Abhängigkeit vom Mahlhilfsmittel aufgezeigt. Anschließend werden an Modellkompositzementen Untersuchungen zur Hydratationskinetik und Frühfestigkeitsentwicklung mittels isothermer Wärmeflusskalorimetrie, Messung des Erstarrungsverhaltens sowie Prüfungen der Frühfestigkeit im Alter von zwei Tagen durchgeführt. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, die Frühfestigkeitsentwicklung des Modellkompositzementes gezielt zu beeinflussen.