Zementarten für die Herstellung von Beton und Mörtel

Die Entdeckung bzw. Erfindung des Zementes war ein Meilenstein in der Geschichte der Baustofftechnologie. Als wichtigstes Bindemittel sorgt er für den Zusammenhalt von Beton, Mörtel, Estrich oder Putz.

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Die Herstellung

Mit Wasser gemischt, entsteht zunächst der sogenannte Zementleim, der durch Reaktion des Zements mit dem Wasser zu hartem Zementstein wird. Diesen Vorgang bezeichnet der Fachmann als Hydratation, wobei mehr oder weniger viel Wärme frei wird. Dies ist abhängig vom verwendeten Zement, es gibt spezielle Zemente mit niedriger Hydratationswärme. Der Zement an sich ist vielen als graues Pulver bekannt, wobei es auch weißen oder eingefärbten Zement für Sichtbetonflächen gibt. Der herkömmliche Normalbeton ist allerdings grau und besteht aus den Grundbestandteilen Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz.

Diese Rohstoffe werden in einem Zementwerk gemeinsam gemahlen und anschließend gebrannt. Dabei entsteht der sogenannte Portlandzementklinker. Diesem gibt man noch Gips oder Anhydrit zu und mahlt das Ganze noch einmal. Heraus kommt der Portlandzement, der zuerst ab 1843 in England hergestellt wurde. Der Portlandzement ist Ausgangspunkt vieler weiterer Zementarten wie Hochofen- oder Portlandkompositzemente. Sie entstehen, indem man dem Portlandzement weitere Inhaltstoffe wie gemahlenen Hüttensand, Kalkstein oder Flugasche beimengt. Geliefert wird der Zement dann entweder in Säcken oder Silolastzügen.

Die fünf Hauptzementarten (DIN EN 197-1)

Portlandzement

Unter der Bezeichnung CEM I wird der Portlandzement geliefert. Er besteht zu mindestens 95 Massenprozent aus Portlandzementklinker. Die restlichen fünf Prozent sind Nebenbestandteile, die jede Zementart in diesem Anteil besitzen kann. Mit diesen anorganischen mineralischen Stoffen können die Kornverteilung optimiert und die Verarbeitungseigenschaften verbessert werden. Portlandzemente sind für fast alle erdenklichen Einsatzgebiete geeignet. Sie werden als Sackware für Putz- und Mauermörtel sowie Zementestrich angeboten. Darüber hinaus werden aus Portlandzement Brücken gebaut, Betonelemente und Fertigteile hergestellt sowie Straßenbeläge gegossen.

Portlandkompositzement

Die zweite Hauptzementart ist der Portlandkompositzement (CEM II/A, CEM II/B), der in insgesamt 19 Untergruppierungen unterteilt wird. Er besitzt als Hauptbestandteil Portlandzementklinker und zusätzlich noch verschiedene andere Hauptbestandteile wie Hüttensand (S), kieselsäurereiche (V) oder kalkreiche (W) Flugasche, natürliches (P) oder künstliches (Q) Puzzolan, Silicastaub (D), Kalkstein (L bzw. LL) oder gebrannten Ölschiefer (T). Die Zemente heißen entsprechend dann auch Portlandhüttenzement, Portlandsilicastaubzement, Portlandpuzzolanzement, Portlandflugaschezement, Portlandschieferzement oder Portlandkalksteinzement. Es können auch mehrere der vorgenannten Hauptbestandteile in einem Portlandkompositzement verwendet werden.

Hochofenzemente

Ebenfalls zu den Hauptzementarten zählen die Hochofenzemente (CEM III/A bis C). Diese besitzen neben dem Anteil an Portlandzementklinker auch einen Anteil an Hüttensand. Dieser kann bei einem CEM III/C bis zu 95 Prozent betragen. Nimmt der Anteil an Hüttensand zu, erhärtet der Zementleim anfangs langsamer. Das hat einige Vorteile, entwickelt sich doch eine niedrigere Hydratationswärme, und die Rissneigung ist geringer als bei einem anderen Zement mit weniger Hüttensandanteil. Zudem weist ein Hüttensandzement eine größere Nacherhärtung nach 28 Tagen auf im Vergleich zu Portlandzement. Auch optisch wissen die Hochofenzemente zu überzeugen, werden sie wegen ihrer hellgrauen Farbe doch gerne für Sichtbetonflächen verwendet.

Puzzolanzemente

Ebenfalls zu den Normalzementen werden die Puzzolanzemente gezählt (CEM IV/A und B). Auch hier bildet wieder der Portlandzementklinker zu 65 bis 89 Prozent die Basis (beim CEM IV/A). Dazu kommen zu 11 bis 35 Prozent die weiteren Bestandteile Silicastaub (höchstens 10 M.-%), Puzzolane und Flugasche. Zwei dieser drei Hauptbestandteile müssen mindestens verwendet werden. Weniger Portlandzementklinker (45 bis 64 Prozent) wird beim CEM IV/B verwendet. Entsprechend ist der Anteil an sonstigen Bestandteilen höher.

Kompositzemente

Die fünfte Gruppe der Hauptzemente bilden schließlich die Kompositzemente. Sie sind in den beiden Varianten CEM V/A und CEM V/B erhältlich. Außer den beiden Hauptbestandteilen Portlandzementklinker und Hüttensand besitzen Kompositzemente noch die Hauptbestandteile Puzzolane und/oder kieselsäurereiche Flugasche.

Übersicht aller Zementarten (DIN EN 197-1)

Zementart Hauptbestandteile neben Portlandzementklinker
Hauptart Benennung Kurzzeichen Art Anteil [M.-%]
CEM I Portlandzement CEM I - 0
CEM II Portlandhüttenzement CEM II/A-S Hüttensand (S) 6-20
Portlandhüttenzement CEM II/B-S Hüttensand (S) 21-35
Portlandsilicastaubzement CEM II/A-D Silicastaub (D) 6-10
Portlandpuzzolanzement CEM II/A-P natürliches Puzzolan (P) 6-20
Portlandpuzzolanzement CEM II/B-P natürliches Puzzolan (P) 21-35
Portlandpuzzolanzement CEM II/A-Q künstliches Puzzolan (Q) 6-20
Portlandpuzzolanzement CEM II/B-Q künstliches Puzzolan (Q) 21-35
Portlandflugaschezement CEM II/A-V kieselsäurereiche Flugasche (V) 6-20
Portlandflugaschezement CEM II/B-V kieselsäurereiche Flugasche (V) 21-35
Portlandflugaschezement CEM II/A-W kalkreiche Flugasche (W) 6-20
Portlandflugaschezement CEM II/B-W kalkreiche Flugasche (W) 21-35
Portlandschieferzement CEM II/A-T gebrannter Schiefer (T) 6-20
Portlandschieferzement CEM II/B-T gebrannter Schiefer (T) 21-35
Portlandkalksteinzement CEM II/A-L Kalkstein (L) 6-20
Portlandkalksteinzement CEM II/B-L Kalkstein (L) 21-35
Portlandkalksteinzement CEM II/A-LL Kalkstein (LL) 6-20
Portlandkalksteinzement CEM II/B-LL Kalkstein (LL) 21-35
Portlandkompositzement CEM II/A-M möglich: S, D, P, Q, V, W, T, L, LL 6-20
Portlandkompositzement CEM II/B-M möglich: S, D, P, Q, V, W, T, L, LL 21-35
CEM III Hochofenzement CEM III/A Hüttensand (S) 36-65
Hochofenzement CEM III/B Hüttensand (S) 66-80
Hochofenzement CEM III/C Hüttensand (S) 81-95
CEM IV Puzzolanzement CEM IV/A Puzzolane (D, P, Q, V) 11-35
Puzzolanzement CEM IV/B Puzzolane (D, P, Q, V) 36-55
CEM V Kompositzement CEM V/A Hüttensand (S) u. Puzzolane (P, Q, V) 18-30
Kompositzement CEM V/B Hüttensand (S) u. Puzzolane (P, Q, V) 31-50