Text 4. Kalk

Baukalke nach DIN 1060 werden als Bindemittel für Mauer- und Putzmörtel sowie zur Bodenverbesserung und Verfestigung im Straßenbau verwendet. Man unterscheidet Luftkalke (Weißkalk und Dolomitkalk) und hydraulische Kalke.

Weißkalk wird aus Kalkstein gewonnen. Sein Hauptbestandteil ist Calcium­carbonat CaC03. Dolomitkalk wird aus Dolomitstein (Calcium Magnesium Car­bonat) erzeugt. Zur Herstellung hydraulischer Kalke wird Mergel verwendet.

Wird Kalkstein bei 900°C gebrannt so entweicht das Kohlenstoffdioxid und Calciumoxid entsteht. Bindet Calciumoxid Wasser, so entsteht Calciumhydroxid (Kalkhydrat). Luftkalkmörtel erhärtet wenn sich Calciumhydroxid und Kohlensaure zu Calciumcarbonat verbinden.

Die Carbonaterhärtung ist völlig luftabhängig und kann mehrere Jahre dauern, weil die Luft nur 0,03% Kohlenstoffdioxid enthält. Deshalb darf Luftkalkmörtel nicht für Bauteile unter Wasser oder für sofort hinterfüllte Bauteile verwendet werden. Nur erhärteter Luftkalkmörtel ist weitestgehend wasserbeständig.

Hydraulische Kalke.

Mergel sind Gemenge aus Kalkstein und Ton mit den Tonmineralien Siliciumdioxid SiO2 Aluminiumoxid AI203 und Eisenoxid Fe203. Wird Mergel bis 1200°C gebrannt, so werden die Tonmineralien reaktionsfähig, der Kalk erhärtet hydraulisch, d.h., er erhärtet nach einigen Tagen Luftlagerung auch unter Wasser. Hydraulische Kalke erhärten schneller, erreichen höhere Festigkeiten und sind chemisch unempfindlicher als Luftkalke.

Die Verarbeitungsvorschriften für Kalkmörtel sind einzuhalten.

Die Einsumpfdauer gibt an, wie lange der Kalk mit Wasser angerührt sein muß, bevor er mit Sand zu Mörtel vermischt wird.

Die Mörtelliegezeit legt fest, wie lange der Mörtel nach Wasserzugabe liegen muß, bevor er verarbeitet wird. Ungelöschte Baukalke sind Weißfein- und Weißstückkalk, Dolomitfeinkalk und Wasserfeinkalk. Carbidkalkhydrat gleicht chemisch dem Weißkalk.

Arten der Baukalke

	Handelsbezeichnung	Tonanteil, in%	Luftlagerung
Luftkalke	Weißkalkhydrat Dolomitkalkhydrat Carbidkalkhydrat	– – –	ständig ständig ständig
Hydraulische Kalke	Wasserkalkhydrat Hydraulischer Kalk Hochhydraul. Kalk	10 … 15 15 … 30 über 30	7 Tage 5 Tage 3 Tage

(Batran. Grundwissen Bau.)

Text 5. Zement

Zemente nach DIN 1164 sind feingemahlene hochhydraulische Bindemittel für Mörtel und Beton, die an der Luft und unter Wasser erhärten.

Die Zementrohstoffe Kalkstein und tonhaltiges Gestein, z.B. Mergel, werden nach dem Brechen zuerst gemahlen, fein dosiert und innig gemischt zu Zementrohmehl (Mengenverhältnis Kalkstein zu Ton ca 3:1).

Im Drehrohrofen wird das granulierte Rohmehl bis ca. 1450°C, d.h. bis zur beginnenden Schmelze (Sintergrenze), gebrannt. Dabei durchwandert das Brenngut den schräg liegenden, sich drehenden Ofen, der bis zu 100 m Lange haben kann. Der gesamte Kalk wird hierbei an die Tonmineralien Silicium-, Aluminium- und Eisenoxid chemisch gebunden.

Die steinartigen Portlandzementklinker haben etwa einen Zentimeter Durchmesser. Sie werden mit ca 3% Gipsstein feingemahlen. Je kleiner die Zementkörner, desto größer die Reaktionsoberfläche beim Anmachen mit Wasser, um so höhere Festigkeiten nach 28 Tagen.

Beim Anmachen des Zementes mit Wasser entsteht Zementleim, der die Zuschlagkörner umhüllt. Die Zementbestandteile binden allmählich Wasser. Zementleim wird starres Zementgel. Die chemische Wasserbindung, Hydratation genannt, setzt Hydratationswärme frei. Die Erstarrung des Betons darf nicht vor einer Stunde beginnen und muß nach zwölf Stunden beendet sein. Die Erstarrung wird durch den Gipszusatz verzögert.

Die Erhärtung des Betons erfolgt durch fortgesetzte Wasserbindung (Hydratation) an das Zementgel. Auf diese Weise werden Mindestdruckfestig­keiten innerhalb bestimmter Fristen erreicht (Normfestigkeit). Zementstein entsteht. Die Erhärtung ist zeitlich nicht begrenzt und oft erst nach Jahren abgeschlossen. Die Hydratation setzt eine ausreichende Feuchtigkeitszufuhr voraus. Vorzeitiger Feuchtigkeitsentzug unterbricht den Erhärtungsvorgang. Normzemente müssen den Anforderungen der DIN 1164 entsprechen. Die häufig verwendeten Portlandzemente werden aus Portlandzementklinkern hergestellt. Portlandzemente sind kalkreich (Rostschutz des Stahls), erreichen rasch hohe Festigkeiten (kurze Ausschalfristen) und entwickeln relativ viel Hydratationswärme (Betonieren bei niedrigen Temperaturen).

Für massige Bauteile und solche, die chemischen Angriffen verstärkt ausgesetzt sind (Tiefbau Wasserbau) ist die Verwendung kalkärmerer Zemente mit niedrigerer Hydratationswärme vorteilhaft. Hierzu gehören Eisenportland-, Hochofen- und Traßzement. Eisenportland- und Hochofenzement werden aus Portlandzementklmkern unter Zusatz von Hüttensand hergestellt. Hüttensand besteht aus Hochofenschlacke, die bei der Roheisengewinnung anfällt. Traßzement ergibt einen besonders dichten Beton. Traß ist Vulkangestein, also natürlichen Ursprungs.

Portlandölschieferzement PÖZ nach DIN 1164 enthält 65 bis 90% Portlandzementklinker und 10 bis 35% gebrannten Ölschiefer. Er ist in allen Festigkeitsklassen außer Z 25 erhältlich.

Weißzement ist eisenoxidarmer Portlandzement Z 45 F. Er wird für hellen Sichtbeton und hellen Putz verwendet.

Die Mindestdruckfestigkeiten der Normzemente nach 28 Tagen (m N/mm²) entsprechen den auf der Verpackung oder Lieferschein angegebenen Festigkeitsklassen Z 25 Z 35, Z 45 und Z 55. Für Säcke, Lieferscheine und deren Aufdruck werden bestimmte Kenn­farben verwendet.

Zemente der Festigkeitsklasse 35 und 45 mit langsamer Anfangserhärtung erhalten die Zusatzbezeichnung L, Zemente mit schnellerer Anfangserhärtung die Zusatzbezeichnung F (frühfest). Ze­mente mit niedriger Wärmeentwicklung (Hydratationswärme) erhalten die Zusatzbezeichnung NW, mit hohem Sulfatwiderstand die Zusatzbezeichnung HS.

Erhärten der Normzemente

Norm-zemente nach DIN 1164	Kurz-zeichen	Prozentgehalt
		PZ Klinker	Hütten­sand	Traß	Öl­schiefer
Portlandzement	PZ	100	–	–	–
Eisenportlandzement	EPZ	min. 65	max. 35	–	–
Hochofenzement	HOZ	15 …64	36 …85	–	–
Traßzement	TrZ	60 …80	–	20 …40	–
Portlandölschieferzement	PÖZ	65 …90	–	–	10 …35

Normdruckfestigkeiten der Zemente

Festigkeits­klasse	Druckfestigkeit in N/mm2 nach Tagen
	2	7	28
	min	min	min	max.
Z 25	–	10	25	45
L Z 35 F	– 10	18 –	35	55

L Z 45 F	10 20	– –	45	65
Z 55	30	–	55	–

Normdruckfestigkeiten der Zemente

Festigkeits-klasse	Kennfarbe (Grundfarbe des Sackes oder des Lieferscheins)	Farbe des Aufdruckes
Z 25	violett	schwarz
Z 35 L Z 35 F	hellbraun hellbraun	schwarz rot
Z 45 L	grün	schwarz
Z 45 F	grün	rot
Z 55	rot	schwarz

Traßhochofenzement (TrHOZ) besteht aus Traß, Hüttensand und Portlandzementklinker. Wegen seiner geringen Hydratationswärme ist dieser Zement für massige Bauteile besonders geeignet. Der geringe Kalkgehalt macht ihn widerstandsfähig gegen aggressive Wasser. TrHOZ entspricht der Festigkeitsklasse 35 L- NW.

Suevit-Traßzement enthalt 20…25% Suevit Traß (bayerischer Traß aus dem Nordlinger Ries) und 75… 80% PZ- Klinker.

Tonerdeschmelzzement (TSZ) wird aus Tonerde (Bauxit, AI203) und Kalkstein hergestellt. Er erreicht hohe Anfangsfestigkeiten bei starker Wärmeentwicklung. TSZ ist für Stahlbeton nicht zugelassen, weil der Rostschutz der Bewehrung nicht gewährleistet ist. TSZ wird vorwiegend im Feuerungsbau für feuerfesten Beton und Mörtel verwendet.

Straßenbauzemente sind Zemente der Festigkeitsklassen Z 35 und Z 45, die über die DIN 1164 hinaus bestimmte Anforderungen erfüllen (begrenzte Mahlfeinheit temperaturabhängige Erstarrung).

Wasserabstoßender Zement ist unempfindlich gegen Regen und Bodenfeuchtigkeit. Seine Zementkörnchen sind mit einem hydrophoben (wasserabstoßenden) Stoff umgeben. Erst beim Mischen bzw. Verdichten reagiert dieser Zement mit Wasser. Wasserabstoßender (hydrophober) Zement wird hauptsächlich zur Bödenverfestigung verwendet. Er wird als Z 45 F geliefert.

(Batran. Grundwissen Bau.)