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Zement

50. Ausgabe

Taschenbuch 2002

VereinDeutscher Zementwerke e.V.

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Die Deutsche Bibliothek CIP-Einheitsaufnahme

Zement-Taschenbuch 2002Verein Deutscher Zementwerke e.V. (Hrsg.), Dsseldorf. Dsseldorf: Verlag Bau+Technik, 2002ISBN 3-7640-427-4

Verein Deutscher Zementwerke e.V. (Hrsg.) by Verlag Bau+Technik GmbH, Dsseldorf 2002Gesamtproduktion: Verlag Bau+Technik GmbH, DsseldorfDruck/Verarbeitung: B.o.s.s Druck und Medien, Kleve

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Vorwort

Mit der vorliegenden 50sten Ausgabe des Zement-Taschen-buches setzt der Verein Deutscher Zementwerke e.V. seinebewhrte Tradition fort, in diesem Standardwerk die wichtigstenund neuesten Erkenntnisse ber die Zementherstellung und-anwendung zusammenzufassen. Im vorliegenden Fall haben dieraschen Entwicklungen in den einzelnen Themenbereichen eserforderlich gemacht, das Zement-Taschenbuch bereits nachzwei Jahren zu berarbeiten und neu herauszugeben. Mit dervorliegenden Jubilumsausgabe wurde das Zement-Taschen-buch somit zeitnah auf den aktuellsten Stand gebracht, dabeiwurde trotz des Umfangs das bisherige kompakte Format alsTaschenbuch beibehalten.

Das Zement-Taschenbuch 2002 trgt dem neuen Normenwerkfr Zement und Beton, das gleichsam einer Runderneuerungunterzogen wurde, in vollem Umfang Rechnung. Insgesamtstanden die Jahre seit dem Erscheinen der vergangenen Aus-gabe des Zement-Taschenbuches im Zeichen der Europisierungvieler Anforderungen an die Herstellung und Anwendung vonZement und Beton. So konnten nach fast 30jhrigem Ringen dieArbeiten an der harmonisierten Europischen ZementnormEN 197 erfolgreich abgeschlossen werden. Sie wurde inDeutschland zum 1. April 2001 im Sinne der Bauprodukten-richtlinie durch die Bauaufsicht rechtsverbindlich eingefhrt.Die Palette der Normzemente wurde durch die europischeNorm von 12 auf 27 erweitert; allerdings kann der Einsatz dieserZemente nur unter Bercksichtigung der nationalen baurecht-

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lichen Belange erfolgen. An dieser Stelle kommt der Betonnormeine besondere Bedeutung zu. Grundlage ist die europischeBetonnorm EN 206-1. Diese ist zwar im Sinne der Bau-produktenrichtlinie nicht harmonisiert, sie gibt jedoch denverbindlichen Rahmen fr Leistungsbeschreibungen, Eigen-schaften, Herstellung und den Konformittsnachweis von Betonvor. Ergnzt wird diese europisch verabschiedete Norm durchdie nationale Anwendungsnorm DIN 1045-2. In dieser Normsind alle zustzlichen in Deutschland geltenden Festlegungenzusammengestellt und damit auch die Verwendungsregeln frZement nach DIN EN 197-1.

Als Konsequenz der fortgeschriebenen Zementnorm, aber auchvor dem Hintergrund des globalen Klimaschutzes gewinnenPortlandkompositzemente immer mehr an Bedeutung. Imeuropischen Ausland werden die Mglichkeiten, Zemente mitgeringeren Anteilen an Portlandzementklinker herzustellen,schon seit vielen Jahren intensiv genutzt. In Deutschlandhingegen war der Marktanteil dieser Zemente mit etwa 10 %ber viele Jahre hinweg vergleichsweise gering. Der Anteil istjedoch in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen und wird inZukunft weiter zunehmen. Das Zement-Taschenbuch wurde indieser Hinsicht ergnzt und berarbeitet, weil der Herstellungund der Anwendung dieser Zemente mit mehreren Hauptbe-standteilen zuknftig eine besondere Bedeutung zukommt, undweil die Praxis eingehende Informationen dazu bentigt.

Die Themenbereiche zur Umweltvertrglichkeit der Zement-herstellung wurden ergnzt, da der Einsatz von Sekundrstoffenbei der Klinkerherstellung schon in den vergangenen Jahrenweiter gesteigert werden konnte. Im Vordergrund stehen heuteberlegungen, Sekundrbrennstoffe aus hausmllstmmigenFraktionen so aufzubereiten, dass die den strengen Anforderun-

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gen an den Einsatz im Zementwerk gengen. Auch dem Ein-satz von Tiermehl in den Drehofenanlagen der Zementindustriewidmet sich diese Ausgabe aus aktuellem Anlass.

Das Zement-Taschenbuch wird abgerundet durch eine Aufstel-lung der wichtigsten Baunormen, Richtlinien und Merkblttersowie eine Zusammenstellung aller VDZ-Mitgliedsunternehmenmit ihren Standorten und ihrem jeweiligen Lieferprogramm.

Die vorliegende Ausgabe des Zement-Taschenbuchs ist in wirt-schaftlich schweren Zeiten erstellt worden. Dennoch haben dieMitarbeiter des Forschungsinstituts bei knappen Ressourcen mithohem Einsatz daran gearbeitet, damit das Zement-Taschenbuchneu herausgegeben werden konnte. Auch in unseren Mitglieds-werken und in den befreundeten Industrien haben viele Men-schen zum Gelingen dieser Ausgabe beigetragen, indem sie unswertvolle Hinweise und Anregungen zukommen lieen. Undnicht zuletzt war, wie so oft, der Verlag Bau+Technik durchEinsatz und Anstrengung Garant fr ein pnktliches Erscheinendes Zement-Taschenbuchs. Allen denjenigen, die mit dazubeigetragen haben, dass das Zement-Taschenbuch nun in seiner50sten Ausgabe erschienen ist, und dass darin erneut dieaktuellen Erkenntnisse ber die Zementherstellung und -anwen-dung praxisnah zusammengefasst werden konnten, sei an dieserStelle herzlich gedankt.

Dsseldorf, im Mai 2002

Verein Deutscher Zementwerke e.V.Dr. rer. nat. M. Schneider, Hauptgeschftsfhrer

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Inhaltsverzeichnis

I Zement 1

1 Geschichtliche Entwicklung der Zemente 3

2 Zementarten 19

2.1 Normung ......................................................................... 192.2 Zementarten ..................................................................... 202.3 Qualittssicherung ........................................................... 262.4 Zemente mit besonderen Eigenschaften .......................... 27

3 Zementherstellung 31

3.1 Einsatzstoffe .................................................................... 313.1.1 Einsatzstoffe fr den Klinkerbrennprozess ........... 313.1.2 Hauptbestandteile des Zements ............................ 36

3.2 Verfahrenstechnik ............................................................ 453.2.1 Klinkerherstellung ................................................ 453.2.2 Reaktionen beim Brennen und Khlen

des Klinkers .......................................................... 613.2.3 Zementherstellung durch Mahlen und Mischen ... 653.2.4 QM-Systeme bei der Zementherstellung .............. 74

3.3 Umweltvorsorge .............................................................. 763.3.1 Emissionen ........................................................... 763.3.2 Emissionsminderung ............................................ 853.3.3 Klimaaspekte ........................................................ 91

3.4 Arbeitssicherheit .............................................................. 943.4.1 Herstellung von Zement ....................................... 953.4.2 Umgang mit Zement ........................................... 102

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4 Hydratation des Zements und Gefge des Zement-steins 109

4.1 Hydratation des Zements .............................................. 1094.1.1 Hydratphasen ...................................................... 1094.1.2 Hydratationsablauf ............................................. 1144.1.3 Hydratationswrme ............................................. 123

4.2 Gefge des Zementsteins .............................................. 1254.2.1 Gefgeaufbau ..................................................... 1254.2.2 Wasserbindung ................................................... 1304.2.3 Porenlsung ........................................................ 133

5 Bautechnische Eigenschaften des Zements 137

5.1 Mahlfeinheit und Korngrenverteilung ....................... 1395.2 Ansteifen und Erstarren ................................................ 1425.3 Wasseranspruch ............................................................. 1475.4 Verarbeitbarkeit ............................................................. 1485.5 Erhrten und Festigkeit ................................................. 1495.6 Raumbestndigkeit ........................................................ 1525.7 Transportvorgnge im Zementstein ............................... 1525.8 Chemische Widerstandsfhigkeit .................................. 160

5.8.1 Lsender Angriff ................................................ 1605.8.2 Treibender Angriff .............................................. 1615.8.3 Carbonatisierung ................................................ 1655.8.4 Sulfatwiderstand ................................................. 168

5.9 Umweltvertrglichkeit (Auslaugen /Ausgasen) ............. 170

II Beton 175

1 bersicht 177

1.1 Definitionen und Normung ........................................... 1771.2 Geschichtliche Entwicklung des Baustoffs Beton

und der Betonkonstruktionen ........................................ 183

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2 Ausgangsstoffe 191

2.1 Zement .......................................................................... 1912.1.1 Genormte Zemente ............................................. 1912.1.2 Leistungsmerkmale und Anwendungsbereiche .. 1932.1.3 Wahl des Zements ............................................... 1972.1.4 Mindestzementgehalt .......................................... 2022.1.5 Baupraktische Anwendung ................................. 203

2.2 Betonzusatzstoffe .......................................................... 2072.2.1 Zusatzstoffarten .................................................. 2072.2.2 Reaktive Zusatzstoffe (Typ II) ............................ 2092.2.3 Inaktive Zusatzstoffe (Typ I) .............................. 2172.2.4 Organische Zusatzstoffe ..................................... 220

2.3 Zugabewasser ................................................................ 2212.4 Betonzusatzmittel .......................................................... 2