Bei der gleichzeitigen Steigerung von Qualität und Nachhaltigkeit von Betonprodukten haben sich Limestone Calcined Clay Cements (LC3) als vielversprechende Lösung erwiesen. Sie ermöglichen eine Reduzierung der CO₂-Emissionen um bis zu 40 Prozent. Die Mischverhältnisse können dabei variieren: Die am meisten untersuchte Kombination namens LC3-50 enthält etwa 50 Prozent Klinker, 30 Prozent kalzinierten Ton, 15 Prozent Kalkstein und einen optimierten Sulfatgehalt.
Reduzierter Energieverbrauch
Die mechanischen Festigkeiten von klinkerreduzierten Zementen im frühen Alter sind für die Praxis allerdings oft nicht ausreichend, daher sollten sie optimiert werden. Eine ideale Möglichkeit ist die Verwendung von festigkeitssteigernden Zusatzmitteln auf Basis von synthetisch hergestellten C-S-H-Nukleationskeimen wie Master X-Seed® STE 54. Die synthetischen C-S-H-Nukleationskeime regen das natürliche Kristallwachstum stark an und führen so zu einer deutlich beschleunigten Festigkeitsentwicklung. Durch ihren Einsatz wird die Hydratation von LC3-Zementen verbessert. Die mechanischen Festigkeiten steigern sich bereits nach einem Tag markant. Dies hält bis zu 28 Tage und darüber hinaus an. So können klinkereffiziente Zemente zukünftig auch in Elementwerken eingesetzt werden, ohne dass die Betonelemente energieintensiv und teuer wärmebehandelt werden müssen.
Druckfestigkeitsentwicklung eines Portlandzements im Vergleich zu einem LC3-Zement mit 50% Klinker ohne und mit 1% Master X-Seed® STE 54.
Wechselwirkung effizient nutzen
Ebenfalls typisch für LC3-Zement ist sein hoher Fliessmittelbedarf, um eine verarbeitbare Betonkonsistenz zu erreichen. Kombiniert ist dies oft mit einer kurzen Verarbeitungszeit des Betons, wenn klassische PCE-Fliessmittel zum Einsatz kommen. Grund hierfür ist unter anderem die hohe Oberfläche des kalzinierten Tons. Sie übersteigt diejenige eines herkömmlichen Zementklinkers um ein Vielfaches. Durch die hohe Oberfläche wird der überwiegende Teil des zugegebenen Fliessmittels für die Dispergierung des kalzinierten Tons verbraucht. Dies wirkt sich negativ auf die Verarbeitungszeit des Betons aus. Genau für diesen Fall hat Master Builders Solutions® die Intelligent Cluster System Technologie (ICS) entwickelt, die in den MasterCO2re®-Produkten zum Einsatz kommt. Durch eine bedarfsgerechte Freisetzung der Polymere wird dessen Wechselwirkung mit dem kalzinierten Ton kontrolliert und die Verarbeitung signifikant verbessert.
Grosser Fortschritt
Die Kombination von Master X-Seed® STE und MasterCO2re® stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung von Ökobetonen dar. Master X-Seed® STE optimiert die Hydratationskinetik und ermöglicht trotz geringem Klinkergehalt eine schnellere Festigkeitsentwicklung, während MasterCO2re® durch seinen Wirkmechanismus die Verarbeitungseigenschaften verbessert. Zusammen bieten diese Produkte eine effektive Lösung für die Herausforderungen des modernen Bauens. Sie steigern die Effizienz, senken den Energieverbrauch und helfen, die CO₂-Emissionen von Beton um bis zu 50 Prozent zu reduzieren. Diese innovative Kombination fördert nicht nur die Nachhaltigkeit im Bauwesen, sondern trägt auch zur Schaffung langlebiger und widerstandsfähiger Betonstrukturen bei.
Literatur
Morales-Cantero, A.; De la Torre, A.; Cuesta, A.; Santacruz, I., M.R. Bernal, I.; Mazanec, O; Dalla-Libera, A.; Borralleras, P., Aranda, M.: In situ synchrotron powder diffraction study of LC3 cement activation at very early ages by C-S-H nucleation seeding. Cement and Concrete Research, Volume 178, April 2024, https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2024.107463
Dhers; S; Müller, A., Guggenberger, R., Freimut, D.; Weldert, K., Sachsenhauser, B., Yermakou, V., Mikanovic, N.: On the relationship between superplasticizer demand and specific surface area of calcined clays in LC3 systems. Construction and Building Materials 411 (2024), https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.134467
A. Morales-Cantero, A. Cuesta, A. G. De la Torre, A. Cuesta; I. Santacruz, O. Mazanec, Dalla-Libera; A.; Dehrs, S.; Schwesig, P.; Borralleras, P., Aranda, M. A. G.: Activation of LC3 low-carbon cements by C-S-H seeding. September 2023, DOI: 10.13140/RG.2.2.26594.09920
