Kalzinierter Ton als hydraulisch wirksames Klinkersubstitut in Zementmischungen

Abstract

In Hinblick auf die geforderten Maßnahmen zur CO2-Emissionsreduktion spielt die Erforschung von klinkerarmen Zementen eine wichtige Rolle. In dieser Arbeit soll eine Zementmischung auf Basis von kalzinierten Tonen und Kalkstein vorgestellt werden, die eine Klinkerreduzierung auf bis zu 50% ermöglicht. Dieser sogenannte Limestone Calcined Clay Cement – kurz LC3 – wurde an der EPFL in Lausanne entwickelt und dessen Einsatz wird anhand eines Projektes in dieser Diplomarbeit veranschaulicht. Zunächst muss die Frage geklärt werden, welche Rohstoffe sich als hydraulisch wirksames Klinkersubstitut eignen. Dazu werden Tone vorgestellt, die nach einer thermischen Behandlung – der so genannten Kalzinierung oder Temperung – puzzolane Eigenschaften aufweisen und somit hydraulisch wirksam sind. Weiters wird der Frage nachgegangen, welche Mischungsverhältnisse mit anderen Zumahlstoffen sich als optimal erweisen und welche Eigenschaften, die daraus entstehenden Frisch- und Festbetone beziehungsweise Mörtel aufweisen im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften wie auch die Dauerhaftigkeit. Anhand eines Projektes, einer Simulation des Produktionsprozesses von Dachziegeln, soll in dieser Arbeit gezeigt werden, dass diese neuartige Zementmischung LC3 eine ähnliche Performance aufweist, wie konventionelle Zementmischungen. Damit soll die Anwendbarkeit von LC3 in der Industrie veranschaulicht werden.

Regarding the required measures for the CO2 emissions reduction, research into low clinker cements plays an important role. In this work, a cement mixture based on calcined clays and limestone will be presented, which enables clinker reduction up to 50%. This so-called Limestone Calcined Clay Cement – in short LC3 – was developed at the EPFL in Lausanne and its use is illustrated in this thesis by a project. First, the question which raw materials are suitable as a hydraulically effective clinker substitute must be clarified. For this purpose, clays are presented which after thermal treatment – the so-called calcination – gain pozzolan properties and are therefore hydraulically effective. The questions which mixing ratios with other additives are optimal and which properties the resulting fresh and hardened concrete or mortar will have – in terms of mechanical properties and durability – are also examined. With the help of a project, a simulation of the production process of roof tiles, this work aims to demonstrate that this new cement mix LC3 shows a similar performance as conventional cement mixes. By this, the feasibility of using LC3 in the industry is illustrated.