Zement

Zement is a aunoaganisches, fein gmohlans Bindemittl fia Meata und Bedau, des hydraulisch wiakt. Waunst Wossa dazua laast, nocha kriagst an Zementleim, dea wos duach Hydratatiaun zan Zementstoa eahärt'. Da Zement is' wichtigste Bindemittl im Bauwesn; Nochtäu is da hoche CO₂-Ausstoß bei da Produktiaun.

Gschicht

Scho de Röma haum den opus caementitium kaunt. In da Mittn vom 19. Joahhundat san de easchtn Zementweak' in Englaund entstaundn. Wäu da Zement de söwe Foabm wia da Koikstoa auf da Insl Portlaund ghobt hod, hod ma eahm ois Portlaund-Zement bezeichnat. Zeascht hod ma de Foamlinge in Schochtöfn, späda daun in Drehrohröfn braunt.

Heastöllung

Schema vo an Zementweak

Es Rohmateriäu wiad im Togebau ohbaut, brochn, trickat, gmischt und gmoin, sodass' Rohmöh entsteht. Des wiad daun bei 1450 °C im Drehrohrofn zan Zementklinka braunt. Da Drehrohrofn is a großes Rohr, wo auf da oan Seitn des Materiäu eine kummt und auf da aundan des fertige wieda ausse, sodass de Aunlog ständig in Betrieb is. Nochm Ohkühn wiad da Klinka in Silos zwischnglogat und mit Gips und hydraulisch wiaksauman Stoffn wia Hittnsaund oda Fluagoschn in Kuglmühln fein zan Zement vamoihn, dea wos daun ois Sack- oda Silowoa vakaft wiad. Längare Logarung fiaht zua Festigkeitsvalustn (noch drei Maunodn: 10-20 %, noch sechs Maunodn: 20-30 %). Feichtigkeit fiaht zua Knollnbüüdung, is oiso gaunz schlecht.

Bstaundtäu'

Da Zement bsteht ausm Zementklinka, Zuamoihstoffn, Nebmbstaundtäun und Zementzuasätzn.

Zementklinka

No ned gmoihnana Zementklinka

De Ausgaungsstoffe fian Zementklinka san Koik und Taun bzw. Meagl, des wiad im Drehrohrofn bei 1450 °C gsintat, dabei schmüüzt de Tauneadn und de Eisnoxide. Meagl is aa nix aundas wia Koik und Taun, de wos scho vo Natua aus mitanaund vamischt san. So entstehngan de chemischn Vabindungan (Klinkaphasn) Trikoiziumsilikat (Alit), Dikoiziumsilikat (Belit), Trikoiziumaluminat und Tetrakoiziumaluminatferrit, in geringan Auntäu aa Koiziumoxid (Freikoik) und Magnesiumoxid (Periklas).

Hydratatiaun

De Zementhydratatiaun is a stoak exotherme Reaktiaun, des muasst bei voluminösn Bauweakn beochtn (z. B. Staumauan). Bei da Reaktiaun mim Wossa (Hydratation) büdn se Kalziumsilikathydrat-Fosan, kuaz CSH, de se mitanaund vafüüzn und so de Festigkeit bewiakn. Dane'm wiad Ca(OH)₂ freigsetzt, des is alkalisch. De untaschiedlichn Klinkaphasn reagian untaschiedli schnöö. Aum schnööstn reagierts C₃A zua Tetrakalziumaluminathydrat. Duachn Zuasotz vo kloanan Mengan Gips im Zementweak büdt se stottdessn Ettringit („Trisulfat“) bzw. späta draus Monosulfat. Da Zement bleibt so vaoawadboa.

De wichtigstn Klinkaphasn san:

Trikalziumsilikat (3 CaO · SiO₂, Kurzzeichn C₃S, „Alit“)
Dicalciumsilikat (2 CaO · SiO₂, Kurzzeichn C₂S, „Belit“))
Trikalziumaluminat (3 CaO · Al₂O₃, Kurzzeichn C₃A, „Löfflbinda“)
Tetrakalziumaluminatferrit (4 CaO · Al₂O₃ · Fe₂O₃, Kurzzeichn C₄AF)

Phasen vo da Hydratation:

Stufn I: De Calciumsulfate reagian mim C₃A zua Ettringit-Kristoin auf da Obaflächn vo de Klinkerkerna. Nocha hosd de Hydratation vom C₃S unta Büüdung vo CSH-Phasn auf da Oberflächn, de behindan de weitere Reaktion („Ruheperiodn“).
Stufn II: Eastorrn (1-3 h): De Büüdung vo fosafeamiga CSH-Phasn behindat zunehmend de Bewegung vo de Kerna.
Stufn III: „Bschleinigungsperiodn“ (noch ca. 4 h): Es kummt zua ana vastärktn Reaktiaun vo de Silicatphasn zua laungfosrign CSH-Phasn, länglichn Ettringitkristoin und plattigm Kalziumhydroxid unta zuanehmenda Vazauhnung (des endt noch 12-24 h).
Stufn IV: De Reaktiaunsgschwindigkeit nimmt weita oh. De vabliebanan Porenraime wean duach feinkristallins, kuazfosrigs Kalziumsilikathydrat und Kalziumaluminathydrat ausgfüüt. Vuaraussetzung dofia is ausreichends Wossa (innan: Aunmachwossa, Obaflächn: Befeichtung).

De Reaktiaunsgleichungan lautn:

C₃S: $\mathrm {\ 2\ (3\ CaO\cdot SiO_{2})+6\ H_{2}O\longrightarrow (3\ CaO\cdot 2\ SiO_{2}\cdot 3\ H_{2}O)+3\ Ca(OH)_{2}}$
C₂S: $\mathrm {\ 2\ (2\ CaO\cdot SiO_{2})+4\ H_{2}O\longrightarrow (3\ CaO\cdot 2\ SiO_{2}\cdot 3\ H_{2}O)+Ca(OH)_{2}}$
C₃A: $\mathrm {\ (3\ CaO\cdot Al_{2}O_{3})+12\ H_{2}O+Ca(OH)_{2}\longrightarrow (4\ CaO\cdot Al_{2}O_{3}\cdot 13\ H_{2}O)}$
C₄AF: $\mathrm {\ (4\ CaO\cdot Al_{2}O_{3}\cdot Fe_{2}O_{3})+13\ H_{2}O\longrightarrow (4\ CaO\cdot Al_{2}O_{3}\cdot Fe_{2}O_{3}\cdot 13\ H_{2}O)}$

Beiträg vo de oanzlnan Klinkaphasn zua Festigkeit:

C₃S: schnölle Reaktiaun, Friahfestigkeit
C₂S: laungsame Reaktiaun, Festigkeit im hochn Oita
C₃A und C₄AF: sofuatige Reaktiaun, gringa Festigkeitsbeitrog

Zuamoihstoffe

De Zuamoihstoffe wiakn bei da Festigkeitsentwicklung vom Zement mit, owa es san koane sööbstständign Bindemittl, sondan se brauchn Koikhydrat.

Hittnsaund (S)
Natialiche Puzzolane (P)
Natialiche getempate Puzzolane (Q)
kieslsairereiche Flugoschn (V)
koikreiche Flugoschn (W)
Braunta Schiefa (T)
Koikstoa mit an Auntäu vo oaganischm Kuinstoff vo unta 0,5 Massnprozent (L)
Koikstoa mit an Auntäu vo oaganischm Kuinstoff vo unta 0,2 Massnprozent (LL)
Silicastaub (D)

Nebmbstaundtäu

Bis zua fünf Massnprozent deafn fein zakloanate, aunoaganische minaralische Stoffe sei. Do hauns ois eine, wos iagndwo im Zementweak iwa bliem is, wia z. B. Rohmöh aus da Klinkaproduktiaun.

Zementzuasätz'

Fias Regln vom Eastorrn wiad ihm Zement im Weak a kloa wengl Koiziumsulfat (Gips, Anhydrit) zuage'm. Des deafst owa söwa nia mochn, Zement und Gips mitanaund mischn, wäu sunst kaunst das daune haun.

Zementoatn

Noamäuzemente

Zementfestigkeitsklassn noch EN 197^[1] und Kennzeichnung noch DIN 1164
Bezeichnung	Druckfestigkeit [N/mm²]			Kennfoabm
Bezeichnung	noch 2 Togn	noch 7 Togn	noch 28 Togn	Sackfoabm	Aufschriftfoabm
32,5 L	–	≥ 12,0	≥ 32,5 und ≤ 52,5	hööbraun
32,5 N	–	≥ 16,0	≥ 32,5 und ≤ 52,5		schwoaz
32,5 R	≥ 10,0	–	≥ 32,5 und ≤ 52,5		rod
42,5 L	–	≥ 16,0	≥ 42,5 und ≤ 62,5	grean
42,5 N	≥ 10,0	–	≥ 42,5 und ≤ 62,5		schwoaz
42,5 R	≥ 20,0	–	≥ 42,5 und ≤ 62,5		rod
52,5 L	≥ 10,0	–	≥ 52,5	rod
52,5 N	≥ 20,0	–	≥ 52,5		schwoaz
52,5 R	≥ 30,0	–	≥ 52,5		weiß

Noch da ÖNORM EN 197-1 gibt's fünf Hauptzementoatn:

CEM I: Portlaundzement
CEM II: Portlaundkompositzemente (Portlaundhittnzement, Portlaundpuzzolanzement, Portlaundfluagoschnzement, Portlaundschiefazement, Portlaundkoikstoazement, Portlaundsilikatstaubzement, Portlaundkompositzement)
CEM III: Hochofnzement
CEM IV: Puzzolanzement
CEM V: Kompositzement

De Zemente wean mit da Zementoat, dem Auntäu und da Oat vom Zuamoihstoff, da Festigkeitsklassn und da Aunfaungsfestigkeit bezeichnat.

Zan Beispüü waun aum Sackl fuigands draufsteht, wos hoaßt des?

CEM II A - L 42,5 R

CEM II is a Portlaundkompositzement, mim Auntäu A (des steht beim CEM II fia 6 - 20 M.-%) aun Koikstoa (mit an Auntäu vo oaganischm Kuinstoff vo unta 0,5 Massnprozent), oiso a Portlaundkoikstoazement. Des 42,5 is de Festigkeitsklassn, des hoaßt de Druckfestigkeit noch 28 Togn beträgt 42,5 N/mm² (= MPa); R steht fia Rapid, damit san ned de Hüttldoafa gmoant, sondan des is englisch fia schnöö, oiso hod a a hoche Aunfaungsfestigkeit.

Sondazemente

Maunchmoi kauns sei, dassd an speziöön Zement brauchst, drum san in da ÖNORM EN 197, ÖNORM EN 14216 und ÖNORM B 3327 Sondazemente gregelt.

Zemente mit niadriga Hydratatiaunswärman (LH - low heat): zan Betaunian vo massign Bautäun und bei hochn Außntemperatuan.
Zemente mit seah niadriga Hydratatiaunswärman (VLH - very low heat): zan Betaunian vo seah massign Bautäun wia Staudämman, fia de gibt's extra de Festigkeitsklassn 22,5.
Zemente mit stoak eahähtm Widastaund gegn Sulfataungriff (SR - sulfat resistance, CEM I), den gibt's aa C₃A-frei, daduach wiad de Wärmeentwicklung gringa und de Rissbüüdung minimiat.
Zemente mit mäßig eahähtm Widastaund gegn Sulfataungriff (SR, CEM III).
Schnöözement: dea eahärt' schnölla wengan hochm Aluminiumauntäu.
Weißzement: eisnoxidfreia Zement fia Sichtbetaunowaflächn.
Quöözement: de quöön beim Eahärtn auf, bestengan aus Portlaundzement, Aluminatn, Gips und Hochofnschlackn.

Beleg

↑ Zementeigenschaften – Druckfestigkeit. HeidelbergCement, archiviert vom Original [1] am 8. August 2013; abgerufen am 19. August 2013.

Im Netz

Commons: Zement – Sammlung vo Buidl, Videos und Audiodateien

Zemente und ihre Herstellung (PDF-Datei; 309 kB)
Zement-Taschenbuch, 50. Auflage 2002 (PDF-Datei; 7,3 MB)
Virtuelle Zementfabrik
Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie
VDZ – Darstellung der Geschichte

[1] Zementeigenschaften – Druckfestigkeit. HeidelbergCement, archiviert vom Original [1] am 8. August 2013; abgerufen am 19. August 2013.

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