Mehrfachansicht
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Produktgruppeninformation

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Zement
Zement

Begriffsdefinition

Zement ist ein feingemahlenes hydraulisch, erhärtendes Bindemittel. Als hydraulische Bindemittel bezeichnet man mineralische Stoffe, die sowohl an der Luft wie auch unter Wasser steinartig erhärten und nach dem Aushärten wasserbeständig sind.

Wesentliche Bestandteile

Ausgangsstoffe für die Herstellung von Portlandzementklinker sind Kalkstein und Ton), wobei Calciumcarbonat, CaCO3, mit 65 bis 90 Masse-% überwiegt. Den restlichen Anteil bilden wechselnde Mengen an Tonmineralien, im wesentlichen Aluminiumsilicate sowie geringe Mengen u.a. von Magnesiumcarbonat, Eisencarbonat, Eisenoxid und Quarz.

Chemische Zusammensetzung von Portlandzementklinkers

Hauptbestandteile

  • Tricalciumsilicat
  • Dicalciumsilicat
  • Tricalciumaluminat
  • Calciumaluminatferrit

Nebenbestandteile

  • Freikalk (CaOfrei)
  • Periklas (MgO)
  • Glasphasen
  • Alkalien

Durchschnittliche chemische Zusammensetzung von Portlandzementklinker

  • CaO (60 -69%)
  • SiO2(20 - 25%)
  • Al2O(4 - 7%)
  • Fe2O(0,2 - 5 %)
  • MgO (0,5 - 5%)
  • Na2O + K2O (0,5 - 1,5%)
  • SO3 (0,1 - 1,3%)

Quellen

  • J. STARK and B. WICHT: Zement und Kalk: Der Baustoff als Werkstoff. 1. Auflage, Birkhäuser Verlag, Berlin, (2000).

Charakteristik

Zement wirkt alkalisch (Reizung der Augen, Haut etc.) und regiert mit Wasser unter Bildung eines wasserbeständigen Bindemittelsteins.

Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Zement wirkt alkalisch (Reizung der Augen, Haut etc.) und regiert mit Wasser unter Bildung eines wasserbeständigen Bindemittelsteins.

In Deutschland verursachen die Zementwerke etwa 17% der industriellen und ca. 3% der gesamten CO2-Emission. CO2 entsteht nicht nur aus der Verbrennung, sondern zu etwa 60 % auch rohstoff-/prozessbedingt bei der Entsäuerung des Kalksteins. Die Zementklinkerproduktion gilt außerdem – neben Verkehr und Energieerzeugung – als Hauptverursacher von Stickstoffoxiden. Die seit 2019 stark gesenkten Tagesgrenzwerte sind nur mehr mit modernen Technologien erreichbar.

Der zunehmende Einsatz von Sekundärbrennstoffen führte zu einer deutlichen Reduktion des Einsatzes an nicht erneuerbaren Energieträgern. Die Zugabe von Betonzumahlstoffen (siehe Zementarten und -zusammensetzung) und Betonzusatzstoffen wirkt sich positiv auf die Ökobilanz des Bindemittels aus.

Lieferzustand

  • Pulverförmig in Säcken oder Silos

Anwendungsbereiche (Besonderheiten)

  • Beton (z.B. für Hoch- und Tiefbau, Straßenbau u.v.m.)
  • hydraulisch gebundene Tragschichten, Bodenverfestigung
  • Zementestrich
  • Putz
  • Mauermörtel

Hinweise für die Produktauswahl

Je niedriger der Anteil an Portlandzement im fertigen Zementbindemittel ist, desto niedriger sind in der Regel die Umweltbelastungen für die Herstellung. Es lohnt sich, die Bindemittelrezeptur für den jeweiligen Einsatzzweck so zu optimieren, dass eine möglichst geringe Menge an Portlandzementklinker benötigt wird.

Mehrfachansicht
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Mehrfachansicht
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Planungs- und Ausschreibungshilfen

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Mehrfachansicht
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Umweltdeklarationen

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Referenz

Referenz

Mehrfachansicht
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Bewertungssystem

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Mehrfachansicht
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Technisches

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Technische Daten

Zemente unterscheiden sich nicht nur durch ihre Zusammensetzung aus den verschiedenen Hauptbestandteilen, sondern auch hinsichtlich ihrer Feinheit, Erstarrungszeiten und Druckfestigkeitsklassen (32,5, 42,5 und 52,5 sowie L, N, R).

Nach DIN EN 197-1 und DIN 1164 werden auch Zemente mit besonderen Eigenschaften definiert:

  • Zemente mit hohem Sulfatwiderstand (HS-Zement)
  • Zemente mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt (NA-Zement)
  • Zemente mit frühem Erstarren (FE-Zement)
  • Zemente mit schnellem Erstarren (SE-Zement)
  • Zemente mit erhöhtem Anteil organischer Bestandteile (HO-Zement)
  • Zement mit niedriger Hydratationswärme (LH-Zement)

Je nach Anwendungsfall (z.B. Spritzbeton, Beton für Staudamm etc.) sind die richtigen Zemente auszuwählen.
Die Bezeichnungen der Zemente (z.B. CEM III/B 42,5 N-LH/HS/NA) geben eindeutige Informationen zur Zementart, der Festigkeitsklasse, der Anfangsfestigkeit und den besonderen Eigenschaften.

Baustoffklasse nach DIN 4102-1

A1 (nicht brennbar)

Färbung

i.d.R. grau z.T. weiß bzw. rot-braun

Technische Regeln (DIN, EN)

DIN 1164

 

Zement mit besonderen Eigenschaften

                        -10

2013

Teil 10: Zusammensetzung, Anforderungen und Übereinstimmungsnachweis von Zement mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt

                        -11

2003

Teil 11: Zusammensetzung, Anforderungen und Übereinstimmungsnachweis von Zement mit verkürztem Erstarren

                        -12

2005

Teil 12: Zusammensetzung, Anforderungen und Übereinstimmungsnachweis von Zement mit einem erhöhten Anteil an organischen Bestandteilen

DIN EN 196

 

Prüfverfahren für Zement

                        -1

2005

Teil 1: Bestimmung der Festigkeit

                        -2

2012

Teil 2: Chemische Analyse von Zement

                        -3

2009

Teil 3: Bestimmung der Erstarrungszeiten und der Raumbeständigkeit

                        -5

2011

Teil 5: Prüfung der Puzzolanität von Puzzolanzementen

                        -6

2010

Teil 6: Bestimmung der Mahlfeinheit

                        -7

2008

Teil 7: Verfahren für die Probenahme und Probenauswahl von Zement

                        -8

2010

Teil 8: Hydratationswärme - Lösungsverfahren

                        -9

2010

Teil 9: Hydratationswärme - Teiladiabatisches Verfahren

                        -10

2006

Teil 10: Bestimmung des Gehaltes an wasserlöslichem Chrom (VI) in Zement

DIN EN 197

 

Zement

                        -1

2011

Teil 1: Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien von Normalzement

                        -2

2012

Teil 2: Konformitätsbewertung

DIN EN 14216

2004

Zement - Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien von Sonderzement mit sehr niedriger Hydratationswärme

 

DIN EN 14647

2006

Tonerdezement - Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien

DIN EN 15743

2010

Sulfathüttenzement - Zusammensetzung, Anforderungen und Konformitätskriterien

DIN EN ISO 29581-2

2007

Prüfverfahren für Zement - Chemische Analyse von Zement - Teil 2: Analyse mittels Röntgenfluoreszenzanalyse (ISO/DIS 29581-2:2007)

DIN-Fachbericht 197

2001

Leitlinien für die Anwendung von EN 197-2: Zement - Teil 2: Konformitätsbewertung

DIN-Fachbericht CEN/TR 196-4

2007

Prüfverfahren für Zement - Teil 4: Quantitative Bestimmung der Bestandteile

DIN-Fachbericht CEN/TR 15697

2008

Zement - Prüfung der Leistungsfähigkeit hinsichtlich des Sulfatwiderstands - Bericht zum Stand der Technik

ZEMENT-MERKBLATT B 1

2006

Zemente und ihre Herstellung

Bauregelliste

Das Deutsche Institut für Bautechnik stellt in den Bauregellisten A, B und C die technischen Regeln für Bauprodukte und Bauarten sowie bauaufsichtlich geregelte und nicht geregelte Bauprodukte und Bauarten auf.
Nach Zustimmung der obersten Bauaufsichtsbehörden der Länder wird die Bauregelliste bekannt gegeben. Erwerb und weiterführende Informationen zu Bauregelliste und ihren Regelungsbereichen finden Sie auf der Seite des Deutschen Instituts für Bautechnik.
Eine Darstellung und Erläuterungen zur Klassifizierung von Bauprodukten siehe im Lexikon → Klassifizierung von Bauprodukten

Quellen

Neroth G., Vollenschaar D.; Wendehorst Baustoffkunde, Vieweg + Teubner Verlag, 27. Auflage, 2012

Stark, J. und Wicht, B.: Zement und Kalk: Der Baustoff als Werkstoff. 1. Auflage, Birkhäuser Verlag, Berlin, (2000).

Scholz/Hiese: Baustoffkenntnis; 17. Auflage, 2011; Werner Verlag (Wolters Kluwer Deutschland GmbH), Köln

Betontechnische Daten à kostenfrei bestellbar bei den großen Zementherstellern wie z.B. HeidelbergCement, Dyckerhoff, Schwenk, Holcim

Betontechnische Daten

Mehrfachansicht
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Literaturtipps

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Weigler H.: Beton Arten Herstellung Eigenschaften, Ernst&Sohn, 1989, Berlin

Rühl, R.; Kluger, N. (Hrsg.) Berufsgen. der Bauwirtschaft: Handbuch Bauchemikalien, ecomed Verlagsgesellschaft AG & Co. KG, 1995, Hauptbd., Landsberg am Lech

Stark, J. und Wicht, B.: Zement und Kalk: Der Baustoff als Werkstoff. 1. Auflage, Birkhäuser Verlag, Berlin, (2000).

 

 
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Rohstoffe / Ausgangsstoffe

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Hauptbestandteile

Ausgangsstoffe für die Herstellung von Portlandzementklinker sind Kalksteinund , wobei Calciumcarbonat, CaCO3, mit 65 bis 90 Masse-% überwiegt. Den restlichen Anteil bilden wechselnde Mengen an Tonmineralien, im wesentlichen Aluminiumsilicate sowie geringe Mengen u.a. von Magnesiumcarbonat, Eisencarbonat, Eisenoxid und Quarz.

Daraus ergibt sich folgende durchschnittliche chemische Zusammensetzung von Portlandzementklinker

  • CaO (60 -69%)

  • SiO2(20 - 25%)

  • Al2O(4 - 7%)

  • Fe2O(0,2 - 5 %)

  • MgO (0,5 - 5%)

  • Na2O + K2O (0,5 - 1,5%)

  • SO3 (0,1 - 1,3%)

Quellen

  • J. STARK and B. WICHT: Zement und Kalk: Der Baustoff als Werkstoff. 1. Auflage, Birkhäuser Verlag, Berlin, (2000).

Andere Bestandteile neben Portlandzementklinker
Hüttensand (granulierte Hochofenschlacke), Silicastaub, Puzzolane (z.B. Trass, Flugasche, gebrannter Ölschiefer, Kalkstein. Zusätzlich wird Calciumsulfat (Gips, Anhydrit) zur Erstarrungsregelung (verzögertes Erstarren am Anfang nach der Wasserbeigabe) zugegeben.
Durch die Zugabe weiterer und anderer Bestandteile zum Klinker können geringe Mengen an Spurenelementen (z. B. Schwermetalle) in den Zement eingetragen werden. Diese Spurenelemente werden bei der Hydratation des Zementes in die entstehende Zementsteinmatrix eingebunden und somit immobilisiert.

Zementzusatzmittel
Zementzusatzmittel werden zur besseren Herstellung oder zur Verbesserung der Eigenschaften von Zement eingesetzt. In der Regel handelt es sich um organische Bestandteile. Gemäß DIN EN 197 dürfen sie dem Zement mit nicht mehr als insgesamt 1 M.-% zugesetzt werden.
Wesentliche Zementzusatzmittel sind Mahlhilfen wie Glykole, Polyamine oder Triethanol-Amin, die alle zur chemischen Gruppe der Amine (organische Stickstoffverbindungen) gehören. Die Dosiermengen der Mahlhilfen betragen unter 0,2 % (im Allgemeinen unter 0,05 %), bezogen auf den Zement. Sie erleichtern den Mahlvorgang, wodurch weniger Energie verbraucht wird und geringere Emissionen an Staub und Lärm entstehen. Die Amine werden bei der Hydratation des Zementes in der Matrix fest eingebunden und stellen somit während der Nutzungsphase keine Gefahr für die Umwelt dar.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Die Rohstoffe werden ausschließlich im Tagebau gefördert: Gewinnung im Großsprengverfahren, Verladen des Gesteins mit Löffelbaggern oder Radschaufelladern auf Schwerlastwagen, Anlieferung zu den Brechwerken. Die Zementwerke liegen in unmittelbarer Umgebung der Abbaustätten. Dies bedingt kurze Transportwege.

Verfügbarkeit

Die Rohstoffe sind (noch) in ausreichendem Maße vorhanden. Teilweise muss ein Teilrohstoff (Quarz, Kalk), der in den lokalen Abbaustätten nicht (mehr) vorhanden ist, aus der weiteren Umgebung angeliefert werden. Dies führt zu einer erhöhten Belastung der Umwelt (höherer Energieverbrauch, erhöhte Lärm- und Schadstoffemission, etc.). Teilweise werden auch Sekundärrohstoffe wie Kalkschlämme oder Gießerei-Altsande verwendet. Statt des reinen Portlandzementes (CEM I) werden inzwischen standardmäßig Portlandkomposit- bzw. -hüttenzemente (CEM II bzw. CEM III) angeboten und verwendet, um Primärrohstoffe zu schonen.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Recyclingmaterialien, die bei der Zementherstellung Einsatz finden, sind Hüttensandmehl (Nebenprodukt bei der Stahlherstellung), Silicastaub (fällt bei der Herstellung von Silicium- und Ferrosiliciumlegierungen an) und Flugasche (feiner Staub, der bei der Rauchgasreinigung von Kohlekraftwerken anfällt).

Radioaktivität

Natürlich Radionuklide in Baustoffen können vorkommen in Abhängigkeit von Material und Zuschlagstoffen. Zum Schutz der Bevölkerung vor Strahlenbelas­tungen werden in Deutschland seit mehr als 20 Jahren Untersuchungen und Bewertungen der radioaktiven Stoffe in Baumaterialien durchge­führt. Nach einer Studie des BfS wurden in Deutschland keine zu Bauzwecken verwendbaren Materialien festgestellt, die infol­ge erhöhter Uran- und Radiumkonzentrationen zu höhe­ren Konzentrationen des Radon-222 (Radon) in Räumen führen könnten.

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils industrieller Rückstände als Zuschlag zu beachten, siehe ausführliche BfS-Informationen zu BaustoffenBei Nutzung von Stäuben aus industriellen Prozessen, z.B. Flugaschen oder Silicastaub, sowie bei Rohstoffen vulkanischen Ursprungs wie Trass können die Gehalte der natürlichen Radionuklide angereichert sein.

Das Bundesinstitut für Strahlenschutz (BfS) publizierte in 1) eigene Messungen, Literaturangaben und rechnerische Abschätzungen für die Produktgruppe „Beton“. Dabei wurde die gesamte Spannweite der spezifischen Aktivitäten von natürlichen Zuschlägen (Kies, Sand) und künstlichen Zusätzen (Flugasche, Hochofenzement) zur Betonherstellung berücksichtigt. Laut BfS wird der für die strahlenschutzfachliche Bewertung relevante Wert von 1 mSv/a unter Berücksichtigung des natürlichen Untergrundes nur in Ausnahmefällen erreicht oder unwesentlich überschritten.

Quellen

1) Gehrcke K., Hoffmann B., Schkade U., Schmidt V. , Wichterey K.: Fachbereich Strahlenschutz und Umwelt: Natürliche Radioaktivität in Baumaterialien und die daraus resultierende Strahlenexposition, Online Quelle (abgerufen im November 2020)

 
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Herstellung

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Prozesskette

Prozesskette Zement

Herstellungsprozess

Zuerst werden die Rohstoffe in Brecheranlagen zerkleinert und die einzelnen Komponenten im nötigen Verhältnis vermengt. Anschließend erfolgt die Mahlung der Rohmischung in sogenannten Mahltrocknungsanlagen (Rohrmühlen mit einer Füllung aus Stahlkugeln oder Walzmühlen mit Stahlwalzen) und die Homogenisierung des Rohmehls. Bei Temperatur von ca. 1450 °C werden die Rohstoffe im Drehrohrofen zum Zementklinker gebrannt. Der Klinker wird nach dem Brennen mit Sulfatträger zur Regulierung der Erstarrungsgeschwindigkeit und je nach gewünschter Zementart mit den jeweiligen Haupt- und Nebenbestandteilen gemischt und gemeinsam vermahlen (Sulfatgehalt: 3,5 - 4,5%). Bei unterschiedlichen Mahlbarkeiten können die weiteren Zumahlstoffe auch nach der Mahlung des Klinkers zugemischt werden.

Umweltindikatoren / Herstellung

Referenz

Energieaufwand

Die meiste Energie wird beim Zementklinkerbrand verbraucht. Als traditionelle Brennstoffe finden Steinkohle und Braunkohle, in geringerem Umfang auch Petrolkoks und Heizöl Verwendung. Daneben kommen zunehmend Sekundärbrennstoffe zum Einsatz, so z. B. Altreifen, Kunststoffabfälle, Klärschlamm, Altöl etc. (Anteil im Mittel in Deutschland 69 % im Jahr 2020).

Der Einsatz von Sekundärbrennstoffen ist genehmigungspflichtig. Hierbei wird sichergestellt, dass der Einsatz weder die Klinkereigenschaften, noch die Abgasemissionen verschlechtert. Vorsorgend auf Brennstoffebene wird dies normalerweise durch dauerhafte Qualitätskontrollen der Schadstoffbelastung erreicht.

Bei der Herstellung von Zementen wird außerdem Energie zur Mahlung der Rohstoffe und des gebrannten Zementklinkers benötigt. Hierfür kommt v.a. elektrische Energie zum Einsatz.

Im Vergleich zu anderen Bindemitteln wie Gips und Kalk, die sich aber erheblich in ihren Eigenschaften unterscheiden, wird relativ viel Energie aufgewendet.

Graue Energie

In den generischen Zement-Datensätzen in der ÖKOBAUDAT (Release 2021-2) finden sich folgende Angaben zur Grauen Energie, PENRT:

Zementtyp

PENRT

Einheit

Zement (CEM II 32,5)

1,954

MJ/kg

Zement (CEM II 42,5)

2,111

MJ/kg

Zement (CEM II 52,5)

2,312

MJ/kg

Zement (CEM II/A)

2,271

MJ/kg

Zement (CEM II/B)

1,979

MJ/kg

Zement (CEM III 42,5)

1,290

MJ/kg

Zement (CEM III 52,5)

1,491

MJ/kg

Zement (CEM IV 32,5)

1,887

MJ/kg

Zement (CEM IV 42,5)

2,043 MJ/kg

CEM III Zemente weisen durch den hohen Anteil an Hüttensand (Nebenprodukte der Stahlerzeugung) den geringsten PENRT auf (1,29 bzw. 1,491 MJ/kg). Die anderen Zemente liegen in einer Größenordnung von 1,887 bis 2,312 MJ/kg, wobei die Werte für CEM IV tendenziell etwas niedriger sind. Auf Grund der Normvorgaben zur Zementzusammensetzung wäre hier ein eindeutigeres Ergebnis zugunsten der CEM IV Zemente zu erwarten. Für Portlandzementklinker bzw. für Zement mit 95 – 100 % Klinkeranteil (CEM I) befinden sich keine Datensätze in der ÖKOBAUDAT. Es ist davon auszugehen, dass der PENRT-Wert hierfür deutlich höher liegt.

Charakteristische Emissionen

Als Energieträger zum Brennen der Rohstoffe findet fast ausschließlich Steinkohle, Braunkohle und Heizöl Verwendung. Daneben kommen auch sekundäre Brennstoffe zum Einsatz (Anteil: bis zu 50%, im Mittel in Deutschland 16%), so z. B. Altreifen, Gummiabfälle, Altöl etc. Der Einsatz von Sekundärbrennstoffen ist genehmigungspflichtig. Hierbei wird sichergestellt, dass der Einsatz des sekundären Brennstoffes weder die Klinkereigenschaften, noch die Abgasemissionen verschlechtert. Normalerweise wird dies durch dauerhafte Qualitätskontrollen (Schadstoffbelastung) der Brennstoffe erreicht.

Für primäre und für sekundäre Brennstoffe gelten unterschiedliche Anforderungen an die einzuhaltenden Emissionskonzentrationen: für die primären Brennstoffe gelten die Regelungen der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), für sekundäre Brennstoffe die Bestimmungen der 17. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (17. BImSchV, Verordnung über Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe). Die einzuhaltenden Grenzwerte richten sich dabei nach dem Anteil des eingesetzten Abfalls am gesamten Brennstoff (z.B. Primärbrennstoffanteil: 70% --> Grenzwert für Staub = 0,7 * 50 mg/m³ + 0,3 * 10 mg/m³ = 38 mg/m³).

Eine etwaige TOC-Belastung im Abgas stammt nicht vom Brennvorgang selbst, sondern von organischen Verunreinigungen der Rohstoffe, die bei der Aufgabe auf die Ofenanlage umgesetzt werden. Aufgrund der hohen Temperaturen beim Brennprozess werden evtl. toxisch relevante organische Verbindungen aus den Brennstoffen wie z. B. polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sowie Dioxine und Furane thermisch aufgeschlossen und spielen dadurch praktisch keine Rolle mehr.

Wenn Ofenstäube durch Zusatzfilter zurückgehalten werden (z. B. Bypass-Filter zur Verringerung der Alkalität), werden diese später dem gekühlten Klinker zugegeben und gemeinsam vermahlen. Schwermetalle, die mit den Roh- und Brennstoffen in den Drehofen gelangen, werden mit dem Abgasstrom in den Filter- und Ofenstäuben oder unmittelbar im Klinker gebunden. Bei der Hydratation des Zementes werden sie in die entstehende Zementsteinmatrix eingebunden und somit immobilisiert.

Chlor- und Fluorverbindungen werden nicht emittiert, da sie vom basischen Brenngut gebunden werden. Schwefel wird in den Brennprozess mit den Roh- und Brennstoffen eingebracht. Das entstehende Schwefeldioxid wird in den Zementklinker oder am Staub eingebunden.

Stickstoffoxidemissionen

Die Zementklinkerproduktion gilt neben Verkehr und Energieerzeugung als Hauptverursacher von Stickstoffoxiden. Die Verbrennungsgase bei der Zementklinkerproduktion erreichen Temperaturen von bis zu 2000 °C. Bei solchen Hochtemperaturprozessen entstehen unweigerlich Stickstoffoxide (NOx). Ihre Reduktion stellt eine besondere Herausforderung für die Zementindustrie dar. Im Jahr 2019 senkte die novellierte 17. BImSchV die Tagesgrenzwerte von Stickoxid weiter herab auf 200 Milligramm je Kubikmeter. Diese anspruchsvollen Grenzwerte werden nur mehr mit modernen Technologien wie SCR-Katalysatoren (Selektive Katalytische Reduktion) erreicht.

Staubemissionen

Für die Herstellung von Portlandzementklinker müssen Rohstoffe und Brennstoffe staubfein gemahlen werden. Dabei entsteht Staub, ebenso wie beim Brennprozess selbst und bei der anschließenden Zementmahlung. Durch moderne Filtertechnologien sind die Staubemissionen aus der Drehofenanlage heute auf 10 Milligramm pro Kubikmeter begrenzt. In den 1950er Jahren lagen sie noch bei bis zu 3.000 mg/m³.

Schwefeldioxidemissionen

Schwefeldioxid (SO2) entsteht beim Brennvorgang, hauptsächlich bei der Verbrennung von Kohle und Heizöl (schwer). Das entstehende Schwefeldioxid ist auch abhängig vom Schwefelgehalt im Rohstoff. Schwefeldioxid wird zu ca. 90 % in den Klinker eingebunden. Mit Abgasentschwefelungsanlagen konnten die SO2-Emissionen reduziert werden.

Schwermetalle (v.a. Quecksilber und Thallium-Probleme)

Mit den Ersatzbrennstoffen werden auch metallische Spurenelemente in den Brennprozess eingebracht. Die meisten Metalle werden im stark basisch reagierenden Brenngut (PZ-Klinker) weitgehend eingebunden. Emissionen metallischer Spurenelemente können aber nicht ausgeschlossen werden, da unter anderem die Einbindungsrate von leicht flüchtigen Metallen (z.B. Thallium) gering ist. Neben dem Einbindungsgrad in den Klinker wird die Rückhaltung von Metallemissionen somit auch vom Abscheidgrad des Filters bestimmt.

Weitere Schadstoffemissionen

Eine etwaige TOC-Belastung im Abgas stammt nicht vom Brennvorgang selbst, sondern von organischen Verunreinigungen der Rohstoffe, die bei der Aufgabe auf die Ofenanlage umgesetzt werden. Durch die hohen Temperaturen beim Brennprozess werden evtl. toxisch relevante organische Verbindungen aus den Brennstoffen wie z. B. polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sowie Dioxine und Furane thermisch aufgeschlossen und spielen dadurch praktisch keine Rolle mehr.

Wenn Ofenstäube durch Zusatzfilter zurückgehalten werden (z. B. Bypass-Filter zur Verringerung der Alkalität), werden diese später dem gekühlten Klinker zugegeben und gemeinsam vermahlen. Schwermetalle, die mit den Roh- und Brennstoffen in den Drehofen gelangen, werden mit dem Abgasstrom in den Filter- und Ofenstäuben oder unmittelbar im Klinker gebunden. Bei der Hydratation des Zementes werden sie in die entstehende Zementsteinmatrix eingebunden und somit immobilisiert.

Chlor- und Fluorverbindungen werden nicht emittiert, da sie vom basischen Brenngut gebunden werden.

CO2 -Emission / Klimarelevanz

In Deutschland produzieren die Zementwerke etwa 17% der industriellen und ca. 3% der gesamten CO2-Emission. CO2 entsteht bei der Verbrennung und bei der Entsäuerung des Kalksteins. Die rohstoffbedingten Emissionen aus dem Kalkstein haben einen Anteil von etwa 60 % an den Gesamtemissionen.

Andere Treibhausgase werden von den Zementwerken nur in untergeordneten Mengen emittiert.

In der folgenden Tabelle ist das Globale Erwärmungspotenzial (GWP) der in der ÖKÖBAUDAT enthaltenen generischen Zementdaten angeführt.

Zementtyp

GWP

Einheit

Zement (CEM II 32,5)

0,783

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM II 42,5)

0,795

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM II 52,5)

0,811

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM II/A)

0,876

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM II/B)

0,720

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM III 42,5)

0,378

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM III 52,5)

0,394

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM IV 32,5)

0,676

kg CO2-eq/kg

Zement (CEM IV 42,5)

0,688 kg CO2-eq/kg

Die Interpretation ist analog jener für die PENRT-Werte, wobei im Fall des GWP die CEM IV Zemente erwartungsgemäß durchwegs besser als die CEM II Zemente abschneiden.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Es sollte persönliche Schutzausrüstung getragen werden (Augen-, Atem- und Gehörschutz).

Maßnahmen Umweltschutz

Maßnahmen zum Schutz der Umwelt und der Luft sind modernen Technologien wie SCR-Katalysatoren (Selektive Katalytische Reduktion), Entschwefelungsanlagen, hocheffiziente Filter und Einhausung der Anlagen zu Staubrückhaltung etc..

REACH- und CLP-Verordnung

Zement ist gemäß CLP-Verordnung eingestuft und wird mit den GHS-Symbolen GHS05 Ätzwirkung und Ausrufezeichen GHS07 sowie mit dem Signalwort „Gefahr“ gekennzeichnet.

Es gelten folgende H-Sätze zur Gesundheitsgefährdung:

  • H315 Verursacht Hautreizungen.
  • H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen.
  • H318 Verursacht schwere Augenschäden.
  • H335 Kann die Atemwege reizen.

Diese Angaben gelten für den trockenen pulverförmigen Zement und den frischen Zementleim/mörtel. Im abgebundenen Zustand, das heißt ausgehärteten Zustand, gehen keine Gesundheitsgefahren von Zement aus.

„Gemäß Anhang XVII, Absatz 47 der Chemikalienverordnung (EG)  Nr. 1907/2006, (REACH) 1dürfen Zement und zementhaltige Zubereitungen nur in Verkehr gebracht und verwendet werden, wenn ihr Gehalt an wasserlöslichem Chrom VI (Chromat) nach Hydratisierung nicht mehr als 0,0002 % (2 ppm) bezogen auf die Trockenmasse des Zements beträgt. Ausnahme ist die Verwendung in überwachten, geschlossenen und vollautomatischen Prozessen, bei denen Zement und zementhaltige Zubereitungen ausschließlich mit Maschinen in Berührung kommen und für den Verarbeiter keine Gefahr von Hautkontakt besteht.“

Aus: Betontechnische Daten → Gesundheitliche Relevanz von Zement

Transport

Die Zementwerke liegen in der Regel in unmittelbarer Umgebung der Abbaustätten. Dies bedingt kurze Transportwege in der Herstellungsphase des Grundstoffes.

Literatur

Verein Deutscher Zementwerke e.V., Hrsg. Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 2018. Düsseldorf, 2019

Verein Deutscher Zementwerke e.V., Hrsg. Umweltdaten der deutschen Zementindustrie 2020. Stand Juli 2021, Düsseldorf, 2019

 

 
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Verarbeitung

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Bei der Verarbeitung von zementhaltigen Produkten ist auf die richtige Zugabemenge von Wasser zu achten. Eine Überdosierung von Wasser kann eine Verschlechterung der Produkteeigenschaften hervorrufen.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Gesundheitsgefahren gehen nach heutigem Kenntnisstand überwiegend von der stark alkalischen Lösung aus, die sich beim Anmachen des Zements mit Wasser bildet (pH-Wert 12,5 bis 13,5) und Reizungen verursacht. Ergebnisse von in vitro-Versuchen zeigen, dass Gemische mit mehr als 1% Zement die Haut reizen und schwere Augenschäden hervorrufen. 

Bei der Verarbeitung zementhaltiger Produkte sind daher persönliche Schutzmaßnahmen erforderlich (u.a. Augenschutz, Handschutz, Hautschutz, Körperschutz).

Allergische Hautreaktionen auf Chromat (sogenannte „Maurerkrätze“) sind heutzutage nicht mehr zu erwarten, da die Herstellung und Verwendung nicht chromatarmer zementhaltiger Produkte (GISCODE ZP2) seit dem 17. Januar 2005 verboten ist.

Portlandzement(staub) ist gemäß [MAK- und BAT-Werteliste 2017] in Kategorie krebserzeugend III 3b eingestuft und entspricht damit einem Stoff nach → Anhang I, 9.2 „Bedingt zulässige Einsatzstoffe dieser Prüfkriterien, der nur in begründeten Fällen eingesetzt werden darf“. Im verarbeitungsfertigen Produkt Transportbeton tritt Portlandzementstaub aufgrund der Vermischung mit Wasser nicht auf. Im eingebauten Produkt ist Portlandzement nur noch im abgebundenen Zustand enthalten.

AGW-Werte

Portlandzement (staub):
5 mg/m³ gemessen in der einatembaren Fraktion

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden.

Zemente werden als Gemisch/ Zubereitung eingestuft.
Produkt bezogene Informationen gemäß CLP-Verordnung müssen daher in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) der jeweiligen Produkte ausgewiesen sein.

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

  • ZP1 Zementhaltige Produkte, chromatarm
  • ZP2 Zementhaltige Produkte, nicht chromatarm

Die Herstellung und Verwendung nicht chromatarmer zementhaltiger Produkte (GISCODE ZP2) ist seit dem 17. Januar 2005 verboten

Umweltrelevante Informationen

Energiebedarf

Bei der Verarbeitung von Zementen wird Energie beim Mischen zu einem verarbeitbaren Putz, Mörtel oder Beton verbraucht. Die Energiemenge ist abhängig von den verwendeten Mischaggregaten, ist aber im Vergleich zur Energie die bei der Herstellung aufgewendet werden muss gering.

Wassergefährdung

Eindringen von verdünnter Zementsuspension (Waschwasser) in Boden, Gewässer und Kanalisation muss aufgrund Freisetzung basischer Bestandteile durch Auslaugen / Auswaschen vermieden werden (WGK 1: schwach wassergefährdend). Hierzu zählen keine Bodeninjektionen oder dergleichen, bei denen die Zemente bzw. Zementmörtel aufgrund ihrer Zusammensetzung und ihrer schnellen Erhärtung kaum eine lang andauernde Beeinträchtigung darstellen.

 
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Nutzung

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Sie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. 

Für eine ganzheitliche Betrachtung sind zusätzlich die jeweiligen Bauproduktgruppen zu betrachten. Im rechten Navigationsmenü finden sich Links zu den zugeordneten Bauproduktgruppen. Wenn Sie sich in einer Bauproduktgruppe befinden, sind dort ggf. Links zu den zugeordneten Grundstoffen abgebildet.

Zement ist im Nutzungszustand im erhärteten Bauprodukt als fester Stoff gebunden. Von Zementbindern werden weder im Neuzustand noch bei der Nutzung Schadstoffe in die Raumluft emittiert. Potenzielle Emissionen in die Umwelt werden durch die Eigenschaften des zementgebundenen Baustoffs und dessen Anwendungsbereich bestimmt. Im Allgemeinen sind außergewöhnliche umwelt- oder gesundheitsrelevante Auswirkungen durch die Verwendung von Zement weder im Neuzustand noch bei bestimmungsgemäßer Nutzung noch im Schadensfall zu erwarten.

 
DatenblattansichtZement
Anzeigebereich für ein zweites Datenblatt

Nachnutzung

 

 

Sie befinden sich in der Mehrfachansicht!

 

So können Sie einzelne Bauproduktgruppen sowie Grundstoffe nebeneinander ansehen.

 

Gehen Sie, wie gewohnt über das große Ausklappmenü. Wenn Sie in dem linken Feld die Auswahl ändern möchten so entriegeln Sie einfach das Schloss durch anklicken.

 

Das Datenblatt wird in dem entriegelten, grünen Feld eingefügt.

 

Ist für einen Eintrag im Ausklappmenü derzeit kein Datenblatt verfügbar, so ist dieser grau und kursiv dargestellt. Trotz der fehlenden Interaktionsmöglichkeit zu solch einem Eintrag muss dieser im Aufklappmenü angezeigt werden, da sonst nicht alle tiefer liegenden Datenblätter auswählbar wären.

Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung

Sie befinden sich in einer WECOBIS-Grundstoffgruppe. 

Für eine ganzheitliche Betrachtung sind zusätzlich die jeweiligen Bauproduktgruppen zu betrachten. Im rechten Navigationsmenü finden sich Links zu den zugeordneten Bauproduktgruppen. Wenn Sie sich in einer Bauproduktgruppe befinden, sind dort ggf. Links zu den zugeordneten Grundstoffen abgebildet.

Zement kann als hydraulisch abbindendes Bindemittel nicht mehr zurückgewonnen werden. Er wird daher als Bestandteil des Bauprodukts nachgenutzt oder beseitigt.