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[[Datei:Zementklinker.JPG|mini|Zementklinker]]
[[Datei:Clinker.jpg|mini|Zementklinker]]
'''Zementklinker''' ([[Portlandzement]]klinker, kurz: Klinker) ist der gebrannte Bestandteil des [[Zement]]s, der für die Aushärtung unter Beimengung von Wasser zuständig ist. Die Bezeichnung Klinker stammt von der Ähnlichkeit zu hochgebrannten ([[Sintern|gesinterten]]) Ziegeln ([[Klinker]]n).
Zementklinker ist jedoch nicht mit dem [[Mauerziegel|Ziegelprodukt]] zu verwechseln.

Die Zementklinkerproduktion ist Stand 2019 die drittgrößte Quelle für industrielle [[Treibhausgas]]emissionen in Deutschland, mit 20 Millionen Tonnen [[Treibhauspotential|CO<sub>2</sub>-Äquivalent]] jährlich.<ref>[https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1078829/umfrage/treibhausgasemissionen-der-deutschen-industrie-nach-branchen/ Treibhausgasemissionen des Industriesektors in Deutschland nach Branchen im Jahr 2019], [[Statista]], abgerufen am 12. Januar 2021</ref>

Als Ausgangsprodukte werden im Wesentlichen [[Tonminerale]] und [[Calciumcarbonat|Kalk]] eingesetzt, meist in Form ton- und kalkhaltiger Gesteine wie [[Kalkstein]] oder [[Mergel]]. Die Rohstoffe werden gemahlen und anschließend bei etwa 1.450 °C erhitzt, bis sie teilweise miteinander verschmelzen ([[Sintern]]). Das nun kugelförmige Material wird abgekühlt und erneut gemahlen, um [[Zement]] zu erhalten. Vor dem Brennen können [[Quarzsand]] und [[Eisenoxide|eisenoxidhaltige]] Stoffe zugefügt werden, um die Sinterung zu verbessern.
Um Zementsorten mit bestimmten Eigenschaften zu erhalten, können beispielsweise auch [[Hüttensand]], [[Flugasche]] und [[Gips]] zugegeben werden.

Bei der Sinterung entstehen im Wesentlichen die vier Klinkerphasen:
* Tricalciumsilikat (Alit) C3S
* Dicalciumsilikat (Belit) C2S
* Tricalciumaluminat C3A
* Tetracalciumaluminatferrit C4AF

Der Klinker besteht hauptsächlich aus folgenden [[Phase (Materie)|Phasen]]<ref>{{Literatur |Autor=H.F.W. Taylor |Titel=Cement chemistry |Auflage=2 |Verlag=Thomas Telford Publishing |Datum=1997 |ISBN=978-0-7277-3945-2 |Seiten=1f |DOI=10.1680/cc.25929}}</ref>:
{| class="wikitable"
|-
! Klinkerphase / Klinkermineral
! Chemische Formel
! [[Zementchemische Notation|Kurzformel]]
|-
|Tricalciumsilikat
|<math>\mathrm{3CaO \cdot SiO_2}</math>
|<math>\mathrm{C_3S}</math> – [[Alit]]
|-
|Dicalciumsilikat
|<math>\mathrm{2CaO \cdot SiO_2}</math>
|<math>\mathrm{C_2S}</math> – [[Belit]]
|-
|Tetracalciumaluminatferrit
|<math>\mathrm{4CaO \cdot (Al_2O_3,Fe_2O_3)}</math>
|<math>\mathrm{C_4(A,F)}</math> – [[Brownmillerit]]
|-
|Tricalciumaluminat
|<math>\mathrm{3CaO \cdot Al_2O_3}</math>
|<math>\mathrm{C_3A}</math> – [[Calciumaluminat]]
|-
|freies [[Calciumoxid|CaO]]
|<math>\mathrm{CaO}</math>
| - Freikalk
|}

Die für die Aushärtung wichtigste Phase ist das Tricalciumsilikat, das die höchste Anfangshärte besitzt.

Die Bestimmung der Klinkerphasen erfolgt entweder durch [[Röntgenbeugung|Röntgendiffraktometrie]] oder die klassische Berechnung nach Bogue aus dem Gehalt der Hauptkomponenten<ref>{{Literatur |Autor=Robert Herman Bogue |Titel=Calculation of the Compounds in Portland Cement |Sammelwerk=Industrial and Engineering Chemistry |Band=1 |Nummer=4 |Datum=1929 |Seiten=192-197}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Robert Herman Bogue |Titel=The Chemistry of Portland Cement |Auflage=1. |Verlag=Reinhold Publishing Corporation |Ort=New York |Datum=1947 |Seiten=184-206}}</ref>.

Chemisch gesehen besteht der Portlandzementklinker aus folgenden Hauptkomponenten:<ref>Broschüre ''Zementerzeugung in Österreich'' ([https://zement.at/ext_media/downloads/zement_broschuere_web.pdf PDF-Datei]), Seite 018, ''Zement+Beton Handels- und Werbeges.m.b.h'', ''Betonmarketing Österreich'', September 2012</ref>
{| class="wikitable"
|-
! Komponente
! Anteil durchschnittlich [Massen-%]
|-
|[[Calciumoxid]], <math>\mathrm{CaO}</math>
|60 – 67
|-
|[[Kieselsäure]], <math>\mathrm{SiO_2}</math>
|18 – 23
|-
|[[Aluminiumoxid]], <math>\mathrm{Al_2O_3+TiO_2}</math>
|4 – 9
|-
|[[Eisen(III)-oxid|Eisenoxid]], <math>\mathrm{Fe_2O_3}</math>
|1 – 4
|-
|[[Magnesiumoxid]], <math>\mathrm{MgO}</math>
|0,5 – 5
|-
|[[Schwefeltrioxid]], <math>\mathrm{SO_3}</math>
|0,1 – 1,5
|-
|[[Alkalien]]
|0,5 – 2
|-
|[[Glühverlust]]
|0,1 – 1
|}

Die Hauptkomponente [[Alit]] bildet sich im Beisein einer Schmelzphase ab etwa 1250 °C. Um eine ausreichend vollständige Reaktion (Restfreikalkgehalt unter 1,5 %) zu erzielen, sind Temperaturen von etwa 1450 °C für eine Dauer von 5 Minuten notwendig; dabei sollten im Brennaggregat eine vorwiegend oxidierende Atmosphäre vorherrschen und die Vorprodukte [[Belit]] und [[Freikalk]] homogen vorliegen.

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4067577-4}}

[[Kategorie:Zement]]
[[Kategorie:Bindemittel für Feststoffe]]

Zementklinker - Versionsgeschichte

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