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Verringerung des Klinker-Zement-Verhältnisses

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Der Klinkergehalt von genormten Zementen in der EU kann theoretisch zwischen 5 % und 95 % liegen. Der Klinkergehalt bestimmt traditionell den Anwendungsbereich, für den der Zement geeignet ist. Gewöhnlicher Portlandzement kann bis zu 95 % Klinker enthalten, wobei die restlichen 5 % in der Regel aus Gips bestehen. Das derzeitige Klinker-Zement-Verhältnis in der EU liegt bei durchschnittlich 73,7 %.

Klinker kann durch verschiedene zementhaltige Zusatzstoffe (SCM) ersetzt werden, darunter:

  • Kalkstein
  • Flugasche
  • gemahlene granulierte Hochofenschlacke (GGBFS – Ground Granulated Blast Furnace Slag)
  • natürliches Puzzolan
  • kalzinierter Ton

Einige dieser SCM, wie Flugasche und GGBFS, stammen aus sehr kohlenstoffintensiven Quellen, so dass eine angemessene Kohlenstoffbilanzierung bei solchen Substitutionen besonders wichtig ist. Die Lebenszyklusemissionen von Zement, bei dem der Klinker durch GGBFS ersetzt wird, sind 22-40 % niedriger und bei der Substitution durch Flugasche 15-46 % niedriger alsvon herkömmlichem Zement.

Nach aktuellem Stand kann der Klinker-Zement-Wert auf bis zu 60 % gesenkt werden, ohne dass wichtige Zement- oder Betoneigenschaften beeinträchtigt werden. In der Praxis hängt die Umsetzung einer Reduzierung des Klinker-Zement-Verhältnisses jedoch von der lokalen Materialverfügbarkeit und den regionalen Normen ab, die die Anteile der SCMs regeln.

SCMsMerkmale
KalksteinWeitgehend verfügbar.
FlugascheDie Verfügbarkeit von Flugasche hängt v.a. von den lokalen Kapazitäten der kohlebasierten Wärmekraftwerke ab. Es wird erwartet, dass der Anteil der kohlebasierten Kraftwerkskapazitäten in Zukunft sinken wird.
Gemahlene granulierte Hochofenschlacke (GGBFS)Die Verfügbarkeit hängt von den Standorten und der Leistung der Roheisenproduktion ab. Jüngste Szenarien zum Klimawandel gehen davon aus, dass sich die Eisen- und Stahlindustrie in einer kohlenstoffarmen Zukunft von Roheisen auf Sekundärstahl verlagern könnte, wodurch die weltweit verfügbaren Mengen an GGBFS sinken würden.
Natürliche PuzzolaneNatürliche Puzzolane haben neben der Emissionsminderung durch den Ersatz von Klinker weitere Vorteile, beispielsweise die verbesserte Dauerhaftigkeit, verbesserte Dichte, langfristige Festigkeit oder auch Nachhaltigkeit und Verfügbarkeit. Nachteile sind aber z. B. eine geringere Verarbeitbarkeit und ein höherer Wasser- und Fließmittelbedarf.
Kalzinierter TonKalzinierter Ton ist nicht durch das Rohstoffangebot begrenzt.  Seine Aktivierung erfordert zwar eine Kalzinierung, führt aber zu keinen CO2-Emissionen aus der Karbonatzersetzung und verbraucht im Vergleich zu OPC-Klinker 45 % weniger Energie.

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