BK - 04. Mineralische Bindemittel

• Alle Zemente
• Hydraulischer Kalk
• Weisskalk
• Gips

... sind wasserbeständig, erhärten auch, wenn sie völlig eingetaucht sind.

... sind nicht wasserbeständig, lösen sich im Wasser auf.

• Hydraulische Bindemittel (Alle Zemente, Hydraulischer Kalk)
• Nicht hydraulische Bindemittel (Weisskalk, Gips)

• Alle Zemente
• Hydraulischer Kalk

• Weisskalk
• Gips

John Smeaton fand aufgrund eigener Versuche heraus, welches Gestein besonders geeignet ist, um mittels Brennen einen guten wasserbeständigen Kalk herstellen zu können. Insbesondere stellte er fest, dass es zur Herstellung nicht eines besonders harten Rohmaterials bedarf, sondern dass es vielmehr auf den Tonanteil in diesem Rohgestein ankommt. Es folgten fortan Untersuchungen, welche zum Ziele hatten, Genaueres über die chemische Zusammensetzung der Rohmaterialien zur Bindemittelherstellung (Kalksteine und Kalkmergel) zu erfahren.

Josef Aspdin (Maurer) fand heraus, dass eine bestimmte Mischung aus Kalksteinmehl, Ton und Wasser eine steigartige Masse ergibt, welche im Verlaufe der Zeit austrocknet und relativ hart wird. Mittels Brennen in einem Ofen stellte er einen Baustoff von bereits guter Qualität her. Der 1824 patentierte Baustoff fand unter dem Namen Portlandzement rasch weite Verbreitung. So gilt Aspdin als der eigentliche Erfinder dieses Baustoffs und er nannte ihn deshalb Portlandzement, weil der damit künstlich hergestellte Stein eine ähnlich hellbraune Farbe aufwies wie der in der Gegend von Portland abgebaute Naturstein. Verfeinerte Untersuchungen wurden anfangs 19. Jahrhundert in Berlin durchgeführt. Dabei wurde die grundsätzliche chemische Zusammensetzung des Zements erforscht. Die Erkenntnisse waren derart exakt, dass sie auch heute noch im Wesentlichen richtig sind.

1844 wurde, wiederum von einem Engländer (J. C. Johnson), die einzelnen Schritte zur Herstellung von Zement sehr genau beschrieben. Künftig waren nun genaue Daten über die chemische Zusammensetzung des Rohmaterials, Kenntnisse über die Brenntemperaturen und über den Fabrikationsgang verfügbar. Damit stand der weltweiten Ausbreitung des Baustoffs Portlandzement nichts mehr im Wege. 1871 wurde dann auch in der Schweiz erstmals Zement in grösseren Mengen hergestellt (Zementfabrik von Robert Vigier in Luterbach/SO).

• Druckfestigkeit in N/mm2 nach 28 Tagen
• 32.5, 32.5 R
• 42.5, 42.5 R
• 52.5, 52.5 R

60 min nach dem Einbringen

45 min nach dem Einbringen

• CEM: europäisch normierter Zement
• I: Portlandzement
• 42.5: Druckfestgkeit in N/mm2 nach 28 Tagen
• R: hohe Anfangsfestigkeit

• CEM 1: Portlandzement
• CEM 2: Portlandkompositzement
• CEM 3: Hochofenzement
• CEM 4: Puzzolanzement
• CEM 5: Kompositzement

Portlandzement (95 - 100 % rein)

Portlandkompositzement (65 - 94 % rein)

Hochofenzement (5 - 64 % rein)

Puzzolanzement (45 - 89 % rein)

Kompositzement (20 - 64 %)

hohe Sulfatbeständigkeit

hohe Anfangsfestigkeit

• 1. Abbau und Brechen des Rohgesteins (Kalkstein und Mergel)
• 2. Mischen und Mahlen des Rohgesteins zu Rohmehl
• 3. Brennendes Rohmehls zu PC-Klinker
• 4. Mahlendes Klinkers zu Zement

Unter dem “Abbinden” versteht man diejenige Zeitspanne, in welcher der Bindemittelbrei zu einer festen Masse erstarrt, jedoch nur geringe Festigkeit aufweist.

Nach dem Ende des Abbindevorgangs beginnt das Erhärten. Für die Praxis sind die anfänglichen Festigkeitswerte (nach 28 Tagen) massgebend.

• R hohe Anfangsfestigkeit
• HS hohe Sulfatbeständigkeit
• A 6-15% Zusatzstoffe
• B 16-25% Zusatzstoffe

• nach 2 Tagen Druckfestigkeit mind. 10 N/mm2
• nach 28 Tagen Druckfestigkeit 42.5 - 62.5 N/mm2
• ist frost- und wetterbeständigist
• leicht zu verarbeiten
• schützt die Stahlbewehrungen vor Rost

• empfindlich auf Säure- und Sulfatangriffe
• greift Aluminium an
• schädigt die Haut
• ist schlechter Schall- und Wärmedämmer

• für Herstellung von Beton und Mörtel
• für Erstellung wetterbeständiger Bauten
• für Bauten mit Druckbeanspruchung

• 1 Zement feinmehlig alles I.O.
• 2 Zement hat weiche Knollen weniger Wasser/Festigkeitseinbusse -20%
• 3 Zement hat harte Knollen evtl. Wegwerfen/schlechte Festigkeitswerte
• 4 Zement harte Knollen+Krusten wegwerfen!

• Rohmaterial (80% Kalkstein, 20% Kalkmergel) zerkleinern
• Brennstoff (Koks, Anthrazit), Brennen bei Temperaturen 900-1000°C
• >> Kalkklinker danach Löschen

• geringe Druckfestigkeit: 4 N/mm2 (nach 28 T)
• Wasserbeständig, bindet auch im Wasser ab
• Mörtel aus HK/Zement ist geschmeidiger & besser verarbeitbar als reiner Zementmörtel
• Da porös ist er geeignet für Wärme- und Schalldämmung
• Weitgehend raumbeständig
• Billiger als Zement

• Rohmaterial Kalkstein (weniger 10% Fremdstoffe), gebrochen
• Brennen (1000-1200°C)
• Branntkalk (auch Stückkalk)
• löschen

• Trockenlöschen (CH) >> Weisskalk
• Nasslöschen >> Sumpfkalk

• Geringe Festigkeiten
• Schneeweisse Farbe
• Rohdichte um die 0.5 kg/dm3
• Weil Kalk basisch ist wirkt er ätzend

• Verputze im Innern, Deckputze, Abrieb
• Bodenstabilisierungen im Strassenbau
• Fabrikation von Kalksandsteinen
• Bindemittelzusatz für Verputzarbeiten

Natürlicher Kalkstein > Brennen > Branntkalk > Löschen > Gelöschter Kalk > Mischen > Kalkmörtel > Erhärten > Künstlicher Kalkstein

• Rohmaterial Gipsstein
• Brennen zu Rohgipsklinker (ca. 200°C)
• Grobmahlung auf Korndurchmesser 0-4mm
• Gipsklinker zweites mal brennen (ca. 170°C)
• Feinmahlung zu normengerechtem Gips

• Innenputz auf Wände und Decken
• Zum Versetzen von Elektrodosen
• Stukkaturarbeiten
• Ummantelung von Holz-/Stahlkonstruktionen als Feuerschutz
• Herstellung von Gipsplatten/Gipskartonplatten

• Gut verarbeitbar und leicht formbar
• Fördert Rostbildung (keine Stahlbewehrung möglich!)
• Grauweisses Pulver - Dehnt sich beim Abbinden aus
• Geringe Wärmeleitfähigkeit
• Gute Widerstandsfähigkeit gegen
• Feuereinwirkung, wirkt feuerhemmend
• Nicht beständig gegen Feuchtigkeit

Druckplatten der Druckprüfmaschine

Stempel

Obere Druckplatte

Probekörper

Untere Druckplatte