Tagungsband - BFT International

PANEL 5 // PROCEEDINGS
� The implementation of the Kyoto Protocol
and its follow-up instruments has prompted
the cement industry to consider, at a very ear-
ly stage, reducing the CO2 emissions generated
during cement production by manufacturing
cements with a lower Portland cement clinker
ratio. As composite constituents of cement and
concrete, blast-furnace slag, limestone dust
and coal fly ash have been successfully used
for decades.
FLY-ASH CONTAINING COMPOSITE CEMENTS – HIGH PERFORMANCE
AND UNIFORMITY
FLUGASCHEHALTIGE KOMPOSITZEMENTE – HOHE LEISTUNGSFÄHIGKEIT
UND GLEICHMÄSSIGKEIT
In the past few years, tests have shown that
Portland cement clinker may not be replaced
by just a single component. Rather, an intelli-
gent combination of several components with
different particle size distributions and harde-
ning characteristics appeared to be a promising
approach. Cements combining the use of blast-
furnace slag and limestone have become a
generally accepted option in all market seg-
ments (e.g. CEM II/B-M (S-LL) 42.5 R). This pre-
sentation reports on the extension of this
concept to coal fly ash.
AUTHOR //
AUTOR
Dr.-Ing. Ditmar Hornung,
Dyckerhoff AG, Wiesbaden
ditmar.hornung@
dyckerhoff.com
Geb. 1950; 1968-1975 Studium der Verfahrens-
technik an der TU Dresden; 1975 Promotion;
1975-1990 verschiedene technische Leitungs-
funktionen im Zement-
werk Deuna/Thüringen;
1991-2004 verantwort-
lich für Produktqualität,
Produktentwicklung bei
der Deuna Zement GmbH
(Dyckerhoff AG); seit
2005 Leiter Portfolio-
management und
Anwendungsberatung
Zement bei der
Dyckerhoff AG, Vertrieb
90 BFT 02/2011 www.bft-online.info
� Die Umsetzung des Kyoto-Protokolls und der
nachfolgenden Protokolle führte in der Zement-
industrie bereits sehr früh zu Überlegungen, die
CO 2 -Emissionen bei der Zementproduktion zu
reduzieren, indem Zemente mit einem geringeren
Portlandklinkeranteil hergestellt werden. Als Kom-
positbestandteile im Zement und Beton haben
sich Hüttensandmehl, Kalksteinmehl und Stein-
kohlenflugasche seit Jahrzehnten bewährt.
In den zurückliegenden Jahren konnte durch Un-
tersuchungen festgestellt werden, dass der Port-
landklinker nicht nur durch eine Komponente
ersetzt werden kann, sondern dass die intelligente
Kombination von mehreren Komponenten mit
unterschiedlichen Kornverteilungen und unter-
schiedlichen Erhärtungscharakteristiken hier Lö-
sungsansätze ergab. Zemente mit der Kombina-
tion aus Hüttensand und Kalkstein sind
mittlerweile in allen Anwendungsbereichen am
Markt etabliert (z. B. CEM II/B-M (S-LL) 42,5 R). Im
Rahmen des Vortrages wird über eine Erweiterung
dieses Konzeptes auf Steinkohlenflugaschen be-
richtet.
Der Einsatz der Steinkohlenflugaschen direkt im
Beton ist gängige Praxis, hierbei werden jedoch
alle Qualitätsschwankungen der Steinkohlenfluga-
sche mit in den Beton getragen. Aus Untersu-
chungen ist bekannt, dass neben den stofflichen
Schwankungen eine starke Varianz der Kornver-
teilungen, insbesondere ein deutlich unterschied-
licher Anteil an groben Flugascheteilchen, vorlie-
gen kann, der zu Schwankungen in den
Verarbeitungseigenschaften des Betons führt.
Hier setzen die Produktionsbedingungen bei der
Zementherstellung mit dem Ziel einer Vergleich-
mäßigung der Flugaschekornverteilungen an. Die
Flugasche wird über einen Windsichter in die Um-
laufmahlanlage gegeben (ABB. 1). Die groben
Teilchen werden von dem Windsichter einer Müh-
le zugeführt und damit einer weiteren Zerkleine-
rung ausgesetzt. Die bereits in Zementfeinheit
vorliegenden Flugascheteilchen werden dem fer-
tig gemahlenen Portlandzementklinker direkt
beigemischt. Durch diese Vorgehensweise wird
eine für die jeweilige Steinkohlenflugasche opti-
male Kornverteilung und durch den Mahlvorgang
eine Aktivierung eines Anteils dieser Komponen-
The direct addition of various types of coal fly
ash to concrete is common practice; however,
any quality fluctuations of the coal fly ash will
also affect the quality of the concrete. Tests
revealed that a strong particle size distribution
variance may exist in addition to material fluc-
tuations, especially a significantly differing
ratio of coarse fly ash particles, which leads to
concrete workability fluctuations.
At this point, the cement production process
conditions need to be modified with the aim
of achieving a more uniform distribution of fly
ash particles. Fly ash is fed into the rotary mill
through an air separator (FIG. 1). The air sepa-
rator conveys the coarse particles to a mill
where they are subjected to an additional grin-
ding process. Fly ash particles that are fine
enough to be used in the cement are directly
added to the finished Portland cement clinker.
This method ensures an optimal particle size
distribution for each type of coal fly ash used
whilst activating a certain portion of this com-
ponent by the grinding process. At the same
time, the feed of the fly ash into the rotary
mills, which also act as mixers, results in a
more uniform nature of the fly ash used.
Limestone is of particular importance as an
additional component used in the so-called M
cements. Fine grinding of the limestone toge-
ther with the Portland cement clinker results
in an extremely finely ground limestone com-
ponent in the cement due to the fact that this
mix is easier to grind. This extreme fineness
may make such cements sticky. The aim is thus
to establish a defined particle size distribution
also for these components for the purpose of
using them in the cement.
Tests carried out at the Bauhaus University of
Weimar have shown that the limestone com-
ponent with its very fine particles is involved
in the hydration reactions, especially of the
tricalcium phase. The conversion rate of the
calcium silicate hydrate phases formed during
hydration can be increased by adding hydrati-
on nuclei. FIG. 2 shows how the limestone
particles are occupied by such calcium silicate
hydrate phases.