Entwicklungsprinzipien und technische Grenzen der Herstellung zementarmer Betone

Der vorliegende Beitrag erläutert die Prinzipien der Mischungsentwicklung zementarmer, besonders nachhaltiger Betone. Hierbei wird gezielt der Frage nachgegangen, wie weit der Zementgehalt von Beton reduziert werden kann, ohne dabei zentrale betontechnologische Kenngrößen wie die Verarbeitbarkeit oder die Betondruckfestigkeit negativ zu beeinflussen. Das Kernelement des hier vorgestellten Mischungsentwurfsalgorithmus bilden Methoden der Packungsdichteoptimierung, durch die der Wasseranspruch der Korngemische bestehend aus Zement, Gesteinsmehlen und Gesteinskörnung minimiert werden kann. Im vorliegenden Beitrag wir dabei ein kombinierter Ansatz, bestehend aus dem Kornverteilungsmodell von Funk und Dinger sowie des CIPM-Modells von Fennis, vorgeschlagen. Die durchgeführten experimentellen Untersuchungen belegen, dass es damit gelingt, die Bindemittelintensität (d.h. den Zementbedarf zur Sicherstellung von 1 MPa an Druckfestigkeit in 1 m³ Beton) um einen Faktor von ca. 3 gegenüber Normalbeton zu reduzieren. Die Untersuchungsergebnisse zeigen darüber hinaus, dass die Verarbeitbarkeit der Betone in guter Näherung als Funktion des Quotienten aus der tatsächlichen Packungsdichte und der maximal möglichen Packungsdichte des Korngemisches vorhergesagt werden kann.