Auf einen Blick

  • LC3-Zement (Limestone Calcined Clay Cement) ermöglicht bis zu 45% Austausch von Portlandzement ohne Qualitätsverlust
  • Selbstverdichtender Beton (SCC) mit lokalem LC3 erfüllt alle rheologischen Anforderungen
  • Verbesserte Mikrostruktur führt zu höherer Spät- und Dauerhaftigkeit
  • Kostenreduktion durch regionale Rohstoffe statt importierter Zusatzstoffe
  • Praxistaugliche Technologie für nachhaltige Bauausführung

Die Publikation untersucht die Eignung von LC3-Zement als nachhaltigen Ersatz für Portlandzement in selbstverdichtendem Beton. Im Fokus steht die ressourceneffiziente Nutzung lokaler Ton- und Kalksteinvorkommen, um importierte Zusatzstoffe zu ersetzen und gleichzeitig die technischen Eigenschaften des Betons zu erhalten oder zu verbessern.

Chemische Zusammensetzung und Materialeffizienz

LC3-Zement kombiniert gemahlenen Kalkstein und gebrannten Ton als Zusatzstoffe zu Portlandzementklinker. Die Studie testete drei Austauschraten von Portlandzement durch lokales LC3: 15%, 30% und 45%. Bei allen Mischungen blieben die rheologischen Eigenschaften des selbstverdichtenden Betons innerhalb der Akzeptanzkriterien. Die Fließfähigkeit nahm zwar mit steigendem LC3-Anteil graduell ab, blieb jedoch für praktische Anwendungen voll ausreichend. Besonders relevant ist die Tatsache, dass lokale Rohstoffe ohne aufwändige Aufbereitung verwendbar sind, was die Materialkosten signifikant senkt.

LC3 ermöglicht die Substitution von fast der Hälfte des Portlandzements durch regionale Materialien bei gleichbleibender oder verbesserter Betonqualität.
TRL 4: Laborvalidierung der Technologie

Mechanische Festigkeit und Entwicklungsverhalten

Die mechanischen Tests zeigten differenzierte Ergebnisse je nach Austauschrate und Alter des Betons. Moderate LC3-Anteile von 15% bis 30% führten zu verbesserten Frühfestigkeiten, da die puzzolanische Reaktion des gebrannten Tons die Hydratationskinetik beschleunigt. Bei höheren Austauschraten von 45% entwickelte sich die Festigkeit langsamer, erreichte jedoch im Alter von 28 bis 90 Tagen gleichwertige oder sogar höhere Werte als die Referenzmischung. Die Zugfestigkeit blieb bei allen Austauschraten stabil; selbst bei 45% LC3-Anteil wurden keine negativen Effekte beobachtet. Dieses Verhalten ist besonders für Bauvorhaben relevant, bei denen Ausbauzeiten eingeplant werden können.

LC3-Beton erreicht bei längerer Erhärtungszeit die Festigkeitswerte konventionellen SCC und eignet sich für Projekte mit flexiblen Ausschalzeiten.
TRL 4: Laborvalidierung der Technologie

Porosität und mikrostrukturelle Verbesserung

Ultraschallmessungen und Porositätsanalysen bestätigten eine verbesserte Mikrostruktur des LC3-Betons. Die Gesamtporosität sank mit zunehmendem LC3-Anteil, was auf eine dichtere Porenstruktur hindeutet. Die Ultraschallwellengeschwindigkeit stieg entsprechend an – ein Indikator für homogenere und kompaktere Betonmatrix. Diese Verbesserung erklärt die gesteigerte Spätfestigkeit und weist auf eine erhöhte Dauerhaftigkeit hin. Für Maurer bedeutet dies, dass mit LC3 hergestellte Konstruktionen langfristig widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse wie Frost-Tau-Wechsel oder chemische Angriffe sind.

Die dichtere Mikrostruktur erhöht die Lebensdauer von Stahlbetonbauteilen und reduziert langfristig Instandhaltungskosten.
TRL 4: Laborvalidierung der Technologie

Transferpotenzial für Maurer

Für das Maurerhandwerk eröffnet LC3-Zement konkrete Anwendungsfelder. Bei der Herstellung von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen kann herkömmlicher Portlandzement durch bis zu 45% LC3 ersetzt werden, ohne dass Verarbeitungsprobleme auftreten. Selbstverdichtender LC3-Beton eignet sich besonders für filigrane Schalungen, schwer zugängliche Bereiche und bewehrte Konstruktionen, da er keine mechanische Verdichtung benötigt. Maurerbetriebe können regionale Wertschöpfung aufbauen, indem sie lokale Ton- und Kalksteinvorkommen nutzen oder LC3-Zemente von regionalen Mischwerken beziehen. Bei Fundamenten, Pfeilern und Wänden ist der Einsatz direkt umsetzbar; für tragende Bauteile sind die Vorgaben der Norm DIN EN 206 mit entsprechenden Nachweisen einzuhalten. Die längere Erhärtungszeit bei hohen LC3-Anteilen erfordert angepasste Ausschalsysteme, bietet jedoch wirtschaftliche Vorteile durch geringere Materialkosten und verbesserte Ökibilanz.

Fazit

LC3-Zement in selbstverdichtendem Beton stellt eine technisch ausgereifte und wirtschaftlich attraktive Alternative zum konventionellen Portlandzement dar. Die Studie belegt die praktische Umsetzbarkeit mit lokalen Rohstoffen bei voller Leistungsäquivalenz. Für Maurerbetriebe ergeben sich Vorteile bei Materialbeschaffung und Nachhaltigkeitskommunikation. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit geeigneter Ton- und Kalksteinvorkommen sowie die Anpassung von Mischrezepturen an lokale Bedingungen. Die Technologie ist für den Praxiseinsatz bereit und profitiert von zunehmender Normung und Herstellererfahrung.

Quellen