Quelltext der Seite Zement

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[[Datei:IT-Rom-Pantheon-Kuppel.jpg|mini|Zement ist als Baustoff seit der Antike in Gebrauch: die zur Zeit Kaiser [[Hadrian]]s zwischen 125 n.&nbsp;Chr. und 128 n.&nbsp;Chr. fertiggestellte Zementkuppel des [[Pantheon (Rom)|Pantheons]] in Rom war mehr als 1700 Jahre lang der [[Liste der größten Kuppeln ihrer Zeit|größte Kuppelbau der Welt]]]]
[[Datei:CementMixingWithSand.jpg|mini|Ein zum Durchmischen vorbereiteter Haufen Sand (braun) und Zement (grau)]]
[[Datei:Stockage de ciments.JPG|mini|In Säcke abgefüllter Zement in [[Tunesien]]]]
'''Zement''' (über älteres ''Cement'' und ''cementum'' wohl gebildet aus [[latein]]isch ''{{lang|la|caementum}}'' „Bruchstein“, „Stein“, „Baustein“, von ''caedere'' „brechen“<ref>[[Udo Benzenhöfer]]: ''[[Johannes de Rupescissa|Johannes’ de Rupescissa]] „Liber de consideratione quintae essentiae omnium rerum“ deutsch. Studien zur Alchemia medica des 15. bis 17. Jahrhunderts mit kritischer Edition des Textes'' (''Heidelberger Studien zur Naturkunde der frühen Neuzeit.'' Band 1). Steiner, Wiesbaden/Stuttgart 1989, ISBN 3-515-05388-3 (Zugleich Philosophische Dissertation, Universität Heidelberg, 1988), S. 180 ''(Cement)''.</ref>) ist ein [[Anorganische Chemie|anorganischer]] und [[Nichtmetalle|nichtmetallischer]] [[Baustoff]]. Er ist feingemahlen und zählt daher zu den [[Schüttgut|Schüttgütern]]. Aufgrund seiner Eigenschaften wird er zum Anfertigen von Bauteilen und Bauwerken verwendet. Innerhalb der Baustoffe zählt Zement zu den [[Bindemittel]]n. Er erhärtet durch die [[chemische Reaktion]] mit Wasser ([[Hydratation]]) und bleibt danach fest. Zur Herstellung von Baustoffen wie [[Mörtel]] und [[Beton]] werden dem Zementpulver sogenanntes [[Zugabewasser]] (früher „Anmachwasser“) und andere Stoffe als [[Zuschlagstoff]]e beigemengt. Aufgrund der weltweiten Verfügbarkeit der Rohstoffe sowie der Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Beton ist Zement weltweit eines der wichtigsten Bindemittel. Mit einer Weltproduktion von 4,1 Milliarden Tonnen im Jahr 2017<ref>[https://de.statista.com/statistik/daten/studie/153695/umfrage/produktion-von-zement-nach-laendern Statista: Produktion von Zement nach den wichtigsten Ländern weltweit im Jahr 2017]</ref> ist Zement der meistverwendete [[Werkstoff]].

Zement wird in Zementwerken produziert. Zu seiner Herstellung werden die natürlichen Rohstoffe [[Kalkstein]] und [[Ton (Bodenart)|Ton]] verwendet, die häufig als natürliches Gemisch vorliegen und dann als [[Mergel]] bezeichnet werden. Falls nötig, werden als Korrekturmaterialien auch [[Quarzsand]] und [[Eisen#Oxide|eisenoxidhaltige]] Stoffe für eine bessere [[Sintern|Sinterung]] beigemischt. Die Rohstoffe werden zu Rohmehl gemahlen und anschließend auf etwa 1450&nbsp;°C erhitzt, bis sie an den Korngrenzen teilweise miteinander verschmelzen ([[Sintern]]) und der sogenannte [[Zementklinker]] entsteht. Das Material, mit nun kugelförmiger Struktur, wird abgekühlt und zum Endprodukt Zement gemahlen. Um Zementsorten mit bestimmten Eigenschaften zu erhalten, können vor dem Mahlen [[Hüttensand]], [[Flugasche]], Kalkstein und [[Gips]] in unterschiedlicher Dosierung und Mahlfeinheit zugegeben werden.

Als problematisch gilt mittlerweile der Einfluss der Zementproduktion auf das Klima. Die Zementindustrie gehört zu den Hauptverursachern von [[Kohlenstoffdioxid]], das mit die [[globale Erwärmung]] bewirkt. Bei der weltweiten Produktion ergibt sich durch das Freisetzen des im Kalk ([[Calciumcarbonat]]) gebundenen Kohlenstoffdioxids zusammen mit der CO<sub>2</sub>-Freisetzung durch die eingesetzte Prozess-Energie ein Ausstoß von ca. 2,7 Milliarden Tonnen CO<sub>2</sub> im Jahr oder rund 8 % des von Menschen verursachten CO<sub>2</sub>-Ausstoßes,<ref>{{Internetquelle |autor=Johanna Lehne, Felix Preston |url=https://www.chathamhouse.org/2018/06/making-concrete-change-innovation-low-carbon-cement-and-concrete-0/1-introduction |titel=Making Concrete Change: Innovation in Low-carbon Cement and Concrete |hrsg=[[Chatham House]] |datum=2018-06-13 |sprache=en |abruf=2024-10-29}}</ref><ref>Song Nie et al.: ''Analysis of theoretical carbon dioxide emissions from cement production: Methodology and application.'' Journal of Cleaner Production, Band 334, 2022 ([https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652621044358 online]).</ref><ref name="uni_mainz">{{Internetquelle |url=https://presse.uni-mainz.de/kohlendioxidausstoss-bei-zementproduktion-kann-langfristig-drastisch-reduziert-werden/ |titel=Kohlendioxidausstoß bei Zementproduktion kann langfristig drastisch reduziert werden |hrsg=Johannes Gutenberg-Universität Mainz |datum=2021-11-09 |sprache=de |abruf=2024-08-20}}</ref><ref>Michelle Ma: ''World’s Biggest Cement Producers Bet on Green Alternative.'' [[Bloomberg L.P.|Bloomberg]], 24. September 2024 ([https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-09-24/world-s-biggest-cement-producers-bet-on-green-alternative online]).</ref> was dem Vierfachen des gesamten [[Umweltauswirkungen des Luftverkehrs|Luftverkehrs]] entspricht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.boell.de/de/2021/05/04/klimakiller-zement |titel=„Klimakiller Zement“ |hrsg=Heinrich-Böll-Stiftung |datum=2021-05-04 |abruf=2024-08-20}}</ref>

== Geschichte ==
Das deutsche Wort Zement geht auf die lateinische Bezeichnung ''[[opus caementicium]]'' zurück. Beim ''opus caementicium'', das den [[Römer]]n bereits vor über 2000 Jahren bekannt war, handelte es sich allerdings nicht um Zement in der heutigen Bedeutung, sondern um ein betonartiges Mauerwerk. Es kann als Vorläufer des heutigen Betons angesehen werden und bestand aus gebranntem [[Kalkstein]] als Bindemittel sowie [[Stein]]en, [[Sand]] und [[Puzzolane]]n als Zuschlag. Da das ''opus caementitium'' widerstandsfähig gegen Wasser war, wurde es zum Bau von Wasserleitungen und Hafen[[mole]]n verwendet, aber auch für Fundamente und für Bauwerke wie das [[Kolosseum]] und das [[Pantheon (Rom)|Pantheon]].

Später wurden mit ''cementum'', ''cimentum'', ''cäment'' und ''cement'' Zuschlagstoffe wie vulkanische Asche, Puzzolane und Ziegelmehl bezeichnet, die man dem gebrannten Kalk zusetzte, um ein hydraulisches Bindemittel ([[Hydraulkalk]], Wasserkalk) zu erhalten. Die Bedeutung des Tongehalts für die hydraulischen Eigenschaften des Zements ([[Romanzement]]) wurde von dem Engländer [[John Smeaton]] (1724–1792) entdeckt. Seit damals steht Zement nicht mehr für den Zuschlagstoff, sondern das Bindemittel.

Der Franzose [[Louis-Joseph Vicat]] (1786–1861) legte mit der Wiederentdeckung des „römischen Zements“ und der Erfindung des künstlichen hydraulischen Kalks die Grundlagen für die Entwicklung von Zement und [[Kalkmörtel]].

Als eigentlicher Erfinder des Portlandzements gilt der Engländer [[Joseph Aspdin]] (1778–1855). 1824 erhielt er das Patent ''An Improvement in the Mode of Producing an Artificial Stone''; in der Patentschrift benutzte er den Ausdruck „Portland cement“. Die Bezeichnung lehnte sich an den [[Portland (Naturstein)|Portland-Stein]] an, einen [[Kalkstein]], der auf der Halbinsel [[Isle of Portland|Portland]] an der englischen Kanalküste als Werkstein abgebaut wurde und den aus Portlandzement gefertigten Kunstprodukten farblich ähnlich war.

Dieser „Portland cement“ war noch kein Zement im heutigen Sinne, sondern künstlicher [[Romanzement]]: Die Bedeutung des [[Sintern]]s hat anscheinend als erster [[Isaac Johnson (Chemiker)|Isaac Charles Johnson]] (1811–1911) im Jahr 1844 erkannt und mit seinem verbesserten Verfahren den „echten“, ''überbrannten'' Portlandzement in das Baugewerbe eingeführt, wo er aufgrund seiner überlegenen Härte den Romanzement schnell verdrängte.<ref>{{Literatur |Autor=Florian Riepl |Titel=Die wirtschaftliche und technologische Entwicklung der Zementindustrie unter besonderer Berücksichtigung der Verdienste von Hans Hauenschild |Ort=Wien |Datum=2008-06 |Kapitel=Die Geschichte der Zemententwicklung von den frühen Anfängen bis zur Erfindung des Portlandzements – 3.6 Die Entwicklung des Portlandzements |Seiten=23ff |Kommentar=Diplomarbeit |Online=[http://othes.univie.ac.at/1100/1/2008-09-03_0001046.pdf pdf], othes.univie.ac.at}}</ref>

1838 wurde von dem Ulmer [[Apotheker]] [[Gustav Ernst Leube]] und seinen Brüdern in [[Ulm]] das erste deutsche Zementwerk gegründet. Der erste deutsche Portlandzement nach englischem Vorbild wurde in [[Uetersen#Industrialisierung|Uetersen]] produziert. Die Grundlage für die Herstellung des Portlandzements in Deutschland legte [[Hermann Bleibtreu]] (1821–1881), der auch zwei Zementwerke in [[Züllchow]] bei [[Stettin]] (1855) und in [[Bonner Bogen|Oberkassel bei Bonn]] errichtete. Entscheidenden Einfluss auf die weitere Entwicklung hatte [[Wilhelm Michaëlis]] (1840–1911). In seinem 1868 erschienenen Buch mit dem Titel ''Die hydraulischen Mörtel'' machte er als Erster genaue Angaben über die günstigste Zusammensetzung des Rohstoffgemischs. Zu den ältesten bestehenden Bauwerken, die in Portland-Zement ausgeführt wurden, zählt die ab 1871 durch die Berliner Cement AG errichtete Alte Schmiede in der Spittastraße 40 in Berlin-Lichtenberg.<ref>[https://www.stadtentwicklung.berlin.de/staedtebau/foerderprogramme/denkmalschutz/de/foerdervorhaben/kaskelstrasse/index.shtml Lebendige Zentren und Quartiere], auf stadtentwicklung.berlin.de</ref>

1877 schlossen sich sämtliche 23 bestehenden deutschen Portlandzementfabrikanten zum ''Verein Deutscher Portland-Cement-Fabrikanten'' zusammen, um „alle für die Zementindustrie wichtigen technischen und wissenschaftlichen Fragen in gemeinschaftlicher Arbeit zu klären“.<ref>[[Fritz Becker (Architekt)|Fritz Becker]]: ''Die Industrialisierung im Eisenbetonbau''. Dissertation. [[Karlsruher Institut für Technologie|TH Karlsruhe]], Karlsruhe 1930, S. 9.</ref> Zusammen mit der 1876 vom ''Deutschen Verein für Fabrikation von Ziegeln, Tonwaren, Kalk- und Zement'' in Angriff genommenen Ausarbeitung eines einheitlichen Prüfverfahrens und der Aufstellung von Vorschriften für die an die Qualität des Zements zu stellenden Anforderungen und in Verbindung mit den Architektenvereinen, dem Berliner Baumarkt und der Ziegelindustrie wurden 1878 die ersten preußischen Normen zur Prüfung von Portlandzement herausgegeben, die sogleich für alle staatlichen Bauten vorgeschrieben wurden.<ref>[[Karl-Eugen Kurrer]]: ''100 Jahre Normen im Stahlbetonbau.'' In: ''[[Beton- und Stahlbetonbau]].'' Band 98, H. 12, 2003, S. 794–808, S. 795.</ref>

1917 wurde der [[Deutscher Zement-Bund|Deutsche Zement-Bund]] in Berlin gegründet.

== Herstellungsprozess ==
[[Datei:Zementwerk.jpg|mini|Schema eines [[Zementwerk]]es.]]
Der Ausgangsstoff für Zement wird aus überwiegend natürlichen Rohstoffen im Trockenverfahren gemahlen und gemischt, anschließend in einem [[Kontinuierlicher Prozess|kontinuierlichen Prozess]] in [[Drehrohrofen|Drehrohröfen]] gebrannt, gekühlt und erneut gemahlen. Typische Durchsätze der Drehrohröfen sind 3.000 bis 10.000&nbsp;Tonnen [[Zementklinker|Klinker]] pro Tag.

Vorgänger des Trockenverfahrens beim Mahlen der Rohstoffe waren Nass- und Halbnassverfahren, bei denen die Rohstoffe im nassen Zustand vermahlen und gemischt wurden. Wegen des hohen Energieaufwands beim anschließenden Trocknen sind diese Verfahren heute jedoch in der Regel nicht mehr konkurrenzfähig.

Die Rohstoffe sind [[Kalkstein]] (Calciumcarbonat als Quelle für [[Calciumoxid]]), [[Tonmineral|Ton]] (für [[Siliciumdioxid]] und [[Aluminiumoxid]]), [[Sand]] (für Siliciumdioxid) und [[Eisenerz]] (Eisen(III)-oxid). Durch die Zumahlung von Zusatzstoffen wie z.&nbsp;B. [[Hüttensand]], [[Puzzolan]] oder [[Flugasche]] können Zemente mit verschiedenen chemischen und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden. [[Gips]] oder [[Anhydrit]] wird dem Endprodukt zugesetzt.

Die Rohstoffe werden in [[Steinbruch|Steinbrüchen]] oder [[Tagebau]]en abgebaut, in [[Brecher (Zerkleinerungsmaschine)|Brechern]] vorzerkleinert und in das Zementwerk befördert. In einer [[Vertikalmühle]] oder Rohmühle werden alle Rohstoffe zusammen vermahlen und gleichzeitig getrocknet. Das dabei entstehende Rohmehl wird dann in einem Drehrohrofen bei Temperaturen von ca. 1.400–1.450&nbsp;°C zu sogenanntem [[Zementklinker]] gebrannt. Beim Brennen wird das im Kalk gebundene Kohlendioxid freigesetzt. Nach Kühlen auf eine Temperatur von unter 200&nbsp;°C werden die graubraunen Granalien anschließend in einer [[Kugelmühle]] zusammen mit Gips zum fertigen Produkt, dem Zement, vermahlen.

{{Siehe auch|Technischer Kalkkreislauf#Brennen des Kalks}}

== Einteilung und Eigenschaften ==
Durch die Zumahlung von Stoffen wie [[Hüttensand]], [[Puzzolan]], [[Flugasche]] oder [[Kalkstein]] erhält man Zemente mit besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften.
So beispielsweise:
* Zement mit niedriger Hydratationsgeschwindigkeit und niedriger Hydratationswärme: '''LH'''
* Zement mit hohem Sulfatwiderstand: '''SR'''. Dieser enthält wenig [[Tricalciumaluminat]], da dies bei Exposition mit sulfathaltigen Wässern chemisch mit dem Sulfat reagiert. Dabei vergrößert sich das Volumen, und der Zement wird bröckelig.
* Zement mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt: '''NA'''

Außer der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung ist auch die Feinheit eines Zements ausschlaggebend für seine Eigenschaften. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass ein Zement, der feiner ist, auch eine höhere Festigkeit entwickelt. Die [[spezifische Oberfläche]] (auch als [[Blaine (Zement)|Blaine]] bezeichnet) dient als Maß für die Feinheit und liegt normalerweise zwischen 2.500 und 5.000&nbsp;cm²/g.

Die lose [[Schüttdichte]] von pulverförmigem Zement liegt bei 0,9 bis 1,2 kg/dm³. Diese erhöht sich durch Einrütteln auf 1,6 bis 1,9 kg/dm³. Abgebundener Zement ist mit einer [[Dichte]] von rund 3 kg/dm³ deutlich kompakter.<ref>[https://www.betontechnische-daten.de/de/1-5-6-dichte-und-schuettdichte Dichte und Schüttdichte], [[Heidelberger Zement]]. Abgerufen im November 2021. In: Betontechnische-Daten.de</ref>

=== {{Anker|Festigkeitsklasse}} Arten, Festigkeit und Verwendung nach EN 197 und DIN 1164 ===
{| class="wikitable float-right" style="text-align:center;"
|- class="hintergrundfarbe8"
|+ Zementfestigkeitsklassen nach EN&nbsp;197<ref>{{Internetquelle |url=http://beton-technische-daten.de/1/1_5.htm |titel=Zementeigenschaften – Druckfestigkeit |hrsg=HeidelbergCement |archiv-url=https://web.archive.org/web/20130808234100/http://beton-technische-daten.de/1/1_5.htm |archiv-datum=2013-08-08 |archiv-bot= |offline=1 |abruf=2018-07-15}}</ref> und Kennzeichnung nach DIN&nbsp;1164
! rowspan="2"| Bezeichnung !! colspan="3"| Druckfestigkeit [N/mm²] !! colspan="2"| Kennfarbe
|- class="hintergrundfarbe8"
! nach 2 Tagen !! nach 7 Tagen !! nach 28 Tagen !! Sackfarbe !! Aufschriftfarbe
|-
| 32,5 L || – || ≥&nbsp;12,0 || rowspan="3"| 32,5 – 52,5 || rowspan="3"| hellbraun ||
|-
| 32,5 N || – || ≥&nbsp;16,0 || schwarz
|-
| 32,5 R || ≥&nbsp;10,0 || – || rot
|- style="border-top:medium solid"
| 42,5 L || – || ≥&nbsp;16,0 || rowspan="3"| 42,5 – 62,5 || rowspan="3"| grün ||
|-
| 42,5 N || ≥&nbsp;10,0 || – || schwarz
|-
| 42,5 R || ≥&nbsp;20,0 || – || rot
|- style="border-top:medium solid"
| 52,5 L || ≥&nbsp;10,0 || – || rowspan="3"| ≥&nbsp;52,5 || rowspan="3"| rot ||
|-
| 52,5 N || ≥&nbsp;20,0 || – || schwarz
|-
| 52,5 R || ≥&nbsp;30,0 || – || weiß
|}

Anforderungen an Zemente (wie z.&nbsp;B. die Druckfestigkeit, chemische Zusammensetzung) werden in [[Europa]] durch die [[Europäische Norm]] EN 197-1 geregelt. Es wird zwischen drei verschiedenen Festigkeitsklassen unterschieden, mit Normfestigkeiten von 32,5, 42,5 und 52,5 MPa nach 28&nbsp;Tagen Erhärtung. In Abhängigkeit von der Anfangsfestigkeit eines Zements wird dieser zudem innerhalb einer Festigkeitsklasse als langsam- (L), normal- (N) oder schnellerhärtend (R, von [[Englische Sprache|engl.]] ''rapid'') bezeichnet. Um Verwechslungen insbesondere auf Baustellen vorzubeugen, sind den Zementen in Deutschland Kennfarben beim Papier der Zementsäcke und dem Aufdruck zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt in der DIN&nbsp;1164. Die europäische Norm verzichtet auf solche Kennzeichnungen.

{{Anker|CEM}}Die [[Europäische Norm|EN]] 197-1 klassifiziert neben der Festigkeit Zemente auch nach ihrer Zusammensetzung. Fünf verschiedene Arten werden in der Norm definiert:
* CEM I – Portlandzement
* CEM II – Portlandkompositzement
* CEM III – [[Hochofenzement]]
* CEM IV – [[Puzzolan]]zement
* CEM V – Kompositzement

Zusätzlich werden in EN 197-1 27 '''Normalzementarten''' über die prozentualen Gewichtsanteile der Ausgangsstoffe definiert.

Die Überarbeitung der europäischen Zementnorm EN 197-1 zur Aufnahme neuer, klinkerärmerer und damit klimafreundlicherer Zemente („CEM II/C“, „CEM VI“ …)<ref>{{Literatur |Autor=Christoph Müller |Titel=Schritte zur weiteren Reduzierung des Klinker/Zement-Faktors: Klinkereffiziente Zemente – ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Dekarbonisierung von Zement und Beton |Sammelwerk=Beton |Band=72 |Nummer=9 |Datum=2022 |Seiten=302-307}}</ref> verzögerte sich in der Vergangenheit aus legistischen Problemen immer wieder.<ref>{{Internetquelle |url=https://cembureau.eu/policy-focus/sustainable-construction/construction-products-regulation/ |titel=Construction Products Regulation |werk=Cembureau |hrsg=Cembureau |sprache=en |abruf=2024-08-20}}</ref> Daher wurde 2021 mit der [[Europäische Norm|Europäischen Norm]] EN 197-5 ein eigenes Dokument veröffentlicht.<ref>{{Literatur |Autor=X. Guillot, F. Van Rickstal, M. Schneider |Titel=Recent advances on European cement standards prepared by CEN TC51 for more sustainable products |Sammelwerk=The 16th International Congress on the Chemistry of Cement 2023 (ICCC2023) |Ort=Bangkok |Datum=2023-09 |Sprache=en}}</ref> Da diese Norm nicht im [[Amtsblatt der Europäischen Union]] verlautbart wurde, handelt es sich um keine [[harmonisierte Norm]] im Sinne der [[Verordnung (EU) Nr. 305/2011|Bauproduktenverordnung.]]

Sonstige Zemente werden '''Sonderzemente''' genannt. Eine Beschreibungsvorschrift regelt die Bezeichnung dieser Zemente, für die in der Norm keine genaue Zusammensetzung definiert wird.

Neben der EN 197-1 benennt in Deutschland die [[DIN-Norm|DIN]] 1164 die vorgesehenen Anwendungsbereiche der einzelnen Zementarten. Abhängig von den erwarteten Umwelteinflüssen und Einbausituationen definiert die DIN 1164 „Expositionsklassen“ und benennt die jeweils geeigneten Zementarten (z.&nbsp;B. eignen sich hüttensandhaltige Zemente zur Herstellung von Unterwasserbeton).

In Österreich werden Zusatzanforderungen an Zemente für besondere Verwendungen in [[ÖNORM]] B 3327-1 näher definiert.<ref>{{Literatur |Titel=ÖNORM B 3327-1: Zemente gemäß ÖNORM EN 197-1 für besondere Verwendungen – Teil 1: Zusätzliche Anforderungen |Hrsg=Austrian Standards International |Datum=2005-07-01}}</ref>
[[Datei:Throwel in a bucket.JPG|mini|Aus Zement, Wasser, Sand und anderen Stoffen (z.&nbsp;B. Kalk) gemischter [[Mörtel]]]]

=== Portlandzement ===
[[Datei:Portland-Zementfabrik-Itzehoe 01.jpg|mini|Die [[Alsen (Zementhersteller)|Alsensche Portland-Zementfabrik]] in [[Itzehoe]] um 1895]]
[[Datei:Uetersen Zementfabrik 1900.jpg|mini|Die erste deutsche Portlandzementfabrik in [[Uetersen]]]]
[[Datei:Zementwerk02-2.jpg|mini|Silhouette des ehemaligen [[Dyckerhoff (Zementhersteller)|Dyckerhoff]]-Zementwerks in [[Neubeckum]] mit Vorwärmerturm (Mitte), Silos und Förderbandbrücken]]
[[Datei:Höver Ort.jpg|mini|Ortseinfahrt von [[Höver (Sehnde)|Höver]] mit [[Holcim]]-Zementwerk]]
Portlandzement wird hergestellt durch die Vermahlung von [[Zementklinker]] und [[Baukalk|Kalk]] bzw. [[Anhydrit]]. Er besteht chemisch gesehen aus ca. 58 bis 66 % [[Calciumoxid]] (CaO), 18 bis 26 % [[Siliciumdioxid]] (SiO<sub>2</sub>), 4&nbsp;bis 10 % [[Aluminiumoxid]] (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) und 2&nbsp;bis 5 % [[Eisen(III)-oxid|Eisenoxid]] (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>).

Ab einem Anteil von 36 % [[Hüttensand]] wird der Zement als [[Hochofenzement]] bezeichnet.

In der Zahnmedizin wird eine modifizierte Form des Portlandzements unter dem Namen ''Mineral Trioxid Aggregat'' (MTA) zum [[Anatomische Lage- und Richtungsbezeichnungen#Verlaufsbezeichnungen|retrograden]] Verschluss von [[Wurzelkanal|Wurzelkanälen]] oder zur Perforationsdeckung verwendet.

=== {{Anker|Sonderzement|Kompositzement}}Sonder- und Kompositzemente ===
Im Kompositzement wird ein Anteil des Zementklinkers durch Stoffe mit [[Puzzolan|puzzolanischen]] Eigenschaften ersetzt. Neben dem natürlichen [[Trass (Gestein)|Trassgestein]] wurden bislang vorwiegend Nebenprodukte aus industriellen [[Brennen (Verfahren)|Brenn-Prozessen]] verwendet, in erster Linie [[Hüttensand]] und [[Flugasche]]. In Zukunft wird calcinierter Ton (gebrannter Ton) eine größere Rolle spielen, der unter anderem beim Abriss von Altbauten in Form von gebrannten Ziegeln anfällt.<ref name="Trümer" />

; {{Anker|Trasszement}}Trasszement
: ''Trasszement'' wird unter Beimischung des natürlichen [[Puzzolan]]s [[Trass (Gestein)|Trass]] hergestellt und ergibt einen weniger wasserdurchlässigen Mörtel als Portlandzement. Er wird zum Vermauern von [[Naturstein]]en genutzt, da er weniger [[Ausblühung]]en zeigt.

; Tonerdezement
{{Hauptartikel|Tonerdezement}}

; Schnellzement
: Schnell aushärtender Zement, meist Mischung aus Portland- und Tonerdezement

; Spritzzement
: ''Spritzzemente'' oder ''Spritzbindemittel'' sind schnell erstarrende Bindemittel, die auch ohne Zugabe von Erstarrungsbeschleunigern bei der Herstellung von [[Spritzbeton]] eine rasche Festigkeitsentwicklung gewährleisten. Bei der Herstellung des Zements wird auf die Zumahlung von Roh[[gips]] zum Klinker verzichtet, der für die gemeinhin bei Zement erwünschte Abbindezeitverzögerung sorgt. Robert Keller aus Vils in Tirol setzte 1983 erstmals solchen Zement zur Herstellung von Spritzbeton ein, der inzwischen auch in Österreich und Deutschland im [[Tunnelbau]] eingesetzt wird.<!-- Belege ? -->

; Faserzement
{{Hauptartikel|Faserzement}}

; Weißzement
{{Hauptartikel|Weißzement}}
: Zement ist meist ein graues Pulver. Daneben wird auch als ''Dyckerhoff-Weiß'' bezeichneter ''[[Weißzement]]'' hergestellt, der ebenso wie [[Calciumhydroxid|Weißkalkhydrat]] zugleich als [[Pigment]] und als [[Bindemittel]] dient. Weißzemente werden aus sehr eisenarmen Rohstoffen hergestellt ([[Eisen(III)-oxid|Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]-Gehalt < 0,1 %) und hauptsächlich für [[Terrazzo]], [[Sichtbeton]] und durchgefärbten [[Putz (Werkstoff)|(Edel-)Putz]] eingesetzt. Weißzement eignet sich nicht nur für hellfarbige Zubereitungen, sondern lässt sich mit Farbpigmenten leichter einfärben als gewöhnlicher grauer Portlandzement, so dass er zur Herstellung von [[Zementfliese]]n und Terrazzoplatten genutzt wird.

=== Spezialzemente ===
; ''Thurament''
: ist ein spezieller Zement aus Hochofenschlacke bzw. Hüttensand mit einem Anteil Gips, der in Thüringen hergestellt wird.

; ''Celitement''
: ist ein Spezialzement, der im Gegensatz zu herkömmlichem Zement eine wesentlich günstigere Stoff- und Energiebilanz aufweist.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.pkm.kit.edu/kit_experten_1161.php |text=Celitement: Energieeffiziente Baumaterialien – Bindendes Versprechen an die Umwelt |wayback=20121020181247 }}, auf pkm.kit.edu</ref> Ähnlich robust und fest wie herkömmlicher Zement wird Celitement bei unter 300&nbsp;°C hergestellt; in einer Pilotanlage werden die Hauptkomponenten Calciumoxid und Siliziumdioxid bei etwa 200&nbsp;°C und einem Absolutdruck von mindestens 10&nbsp;bar [[Wasserdampf#Erscheinungsformen|unter gespanntem Dampf]] im Autoklaven zu Calciumhydrosilikaten hydrolysiert ([[Solvothermalsynthese#Geschichte|Hydrothermalsynthese]])<ref>[https://rp-online.de/panorama/wissen/forschung/deutscher-entwickelt-gruenen-beton_aid-14123029 Deutscher entwickelt „Grünen Beton“], rp-online, 30. August 2012.</ref><ref name="C.Bruder">{{Literatur| Autor=Carolin Lutz| Titel=Ein neues Konzept zur online-Spektroskopie-basierten Optimierung der Produktqualität des Hochleistungszementes Celitement| Verlag= Karlsruher Institut für Technologie – Institut für Angewandte Informatik | Ort=Eggenstein-Leopoldshafen | Datum=2016-12-16| DNB=1123146152 | Seiten=12}}</ref>. Im nachgelagerten Prozessschritt erfolgt während der Mahlung in z.&#8239;B. einer Kugelschwingmühle die Trennung der SiOH-Wasserstoffbrückenbindungen, um das Calciumhydrosilikat wieder hydraulisch zu aktivieren. Celitement benötigt in seiner Herstellung weniger Kalk als herkömmlicher Zement: Das Verhältnis CaO/SiO<sub>2</sub> ist mit 0,5–2 geringer als das von Portlandzement mit ca. 2,8. Dies bringt erhebliche ökologische und ökonomische Vorteile: Energieverbrauch und Kohlenstoffdioxidausstoß reduzieren sich gegenüber der Herstellung von Portlandzement um die Hälfte.<ref>[http://www.chemie.de/news/d/97266/ ''Neuer Zement schont Klima und Ressourcen: Partner unterzeichnen Gründungsvertrag für die Celitement GmbH.''] auf: ''chemie.de'', 23. Februar 2009.</ref><ref>[https://www.kit.edu/kit/pi_2009_610.php ''Grüner Zement''], KIT Presseinformation 143/2009</ref>

== Zusammensetzung ==
<!-- Die [[Qualität]] und Zusammensetzung eines Zements wird heute ständig im [[Labor]] überwacht. Dazu werden in regelmäßigen Abständen automatisch Proben aus der laufenden Produktion entnommen und mit modernen Analysemethoden hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht. Dadurch wird gewährleistet, dass auch bei schwankenden Rohstoffeigenschaften ein durchgängig konstantes Produkt hergestellt werden kann. << Etwas nichtssagende Allgemeinplätze. Löschen ? -->

Beim Brennprozess im Drehrohrofen bilden sich nach dem [[Calcinieren]] des [[Calciumcarbonat|Kalks]] (CaCO<sub>3</sub>) zu [[Calciumoxid]], bei dem CO<sub>2</sub> freigesetzt wird, durch teilweises [[Sintern]] aus diesen Hauptbestandteilen [[Mineral]]ien, die für die besonderen Eigenschaften von Zement von entscheidender Bedeutung sind. Die wichtigsten dieser Verbindungen sind:
* Tricalciumsilikat (Alit), [[Zementchemische Notation|bauchemisch kurz]] C<sub>3</sub>S (allgemeine chemische Formel 3&nbsp;CaO&nbsp;·&nbsp;SiO<sub>2</sub>)
* Dicalciumsilikat (Belit), kurz C<sub>2</sub>S (2&nbsp;CaO&nbsp;·&nbsp;SiO<sub>2</sub>)
* Tricalciumaluminat, kurz C<sub>3</sub>A (3&nbsp;CaO&nbsp;·&nbsp;Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
* Tetracalciumaluminatferrit, kurz C<sub>4</sub>AF bzw. C<sub>4</sub>(A,F) (4&nbsp;CaO&nbsp;·&nbsp;Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>&nbsp;·&nbsp;Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) und C2(A,F).

Beim Aushärten von Zement mit Wasser ([[Hydratation]]) wachsen einerseits '''Calciumsilicathydrat'''-Fasern, kurz '''CSH''' oder C<sub>3</sub>S<sub>2</sub>H<sub>3</sub> (3&nbsp;CaO&nbsp;·&nbsp;2&nbsp;SiO<sub>2</sub>&nbsp;·&nbsp;3&nbsp;H<sub>2</sub>O), und andererseits bildet sich [[Portlandit]], kurz CH ([[Kalkhydrat|Ca(OH)<sub>2</sub>]]), der dem Endprodukt eine hohe [[Alkalie|Alkalität]] mit einem [[pH-Wert]] von 12–14 verleiht.

== Hydratation und Festigkeitsentwicklung ==
Zement ist, im Gegensatz zu (Luft-)[[Kalkmörtel]], ein hydraulisches Bindemittel. Als hydraulisch werden Stoffe angesehen, die sowohl an der [[Luft]] als auch unter Wasser erhärten und auch beständig sind. Er erhärtet nicht wie Luftkalk unter Aufnahme von [[Kohlenstoffdioxid]] aus der Luft, sondern reagiert mit [[Wasser]] unter Bildung unlöslicher, stabiler Verbindungen. Diese Verbindungen, die Calciumsilikathydrate, bilden feine nadelförmige Kristalle aus, welche sich untereinander verzahnen und so zur hohen Festigkeit eines Zementmörtels oder Betons führen.

Nebenreaktionen der Hydratation sind beispielsweise
* [[Alkali-Kieselsäure-Reaktion]]. Durch Volumenzunahme kann sie zu einem Aufbrechen von Beton führen.
* [[Puzzolanische Reaktion]]. Sie bewirkt eine Zunahme der Festigkeit innerhalb mehrerer Monate unter Bildung von weiterem Calciumsilikathydrat sowie gegebenenfalls [[Calciumaluminate|Calciumaluminathydraten]], [[Hydrogranat]]en, Strätlingit oder [[Ettringit]]-Phasen.
* Bildung von [[Wollastonit]] (Calciumsilicat).

Das Erstarren und Erhärten des Zements beruht auf der Bildung wasserhaltiger Verbindungen, die bei der Reaktion zwischen den Zementbestandteilen und dem Zugabewasser entstehen. Im Allgemeinen wird Zement in verhältnismäßig wasserarmen, plastischen Gemischen mit [[Wasserzementwert]]en zwischen etwa 0,3 und 0,6 verwendet. Die Reaktion wird als Hydratation, die Reaktionsprodukte werden als Hydrate oder Hydratphasen bezeichnet. Eine Folge der unmittelbar einsetzenden Reaktionen ist ein [[Ansteifen]] des Zementleims, das anfangs noch sehr gering ist, sich aber mit der Zeit verstärkt. Erreicht das Ansteifen des Zementleims ein bestimmtes Maß, so spricht man vom Beginn des [[Erstarren (Baustoff)|Erstarrens]]. Die zeitlich anschließende weitere Verfestigung des Zementleims gilt als Erstarren, die danach fortschreitende Verfestigung wird [[Erhärten]] genannt.

Ursache des Ansteifens, Erstarrens und Erhärtens ist die Bildung eines mehr oder weniger starren Gefüges aus Hydratationsprodukten, das den wassergefüllten Zwischenraum zwischen den Feststoffpartikeln des Zementleims, Mörtels oder Betons ausfüllt. Der zeitliche Verlauf, nicht jedoch die Art der Hydratationsprodukte, hängt daher in sehr starkem Maß von der Größe des Zwischenraums ab, d.&nbsp;h. vom Wasserzementwert. Die festigkeitsbildenden Hydratationsprodukte sind bei den ''silicatischen Zementen'' in erster Linie Calciumsilicathydrate und beim ''Tonerdezement'' Calciumaluminathydrate. Weitere Hydratationsprodukte sind [[Calciumhydroxid]], [[Calciumferrithydrat]]e, sulfathaltige Hydrate und verwandte Verbindungen wie [[Katoit|Hydrogranat]] und [[Gehlenithydrat]].

Silicatische Zemente bestehen zu über 70 % aus Calciumsilicaten oder silicatischen Bestandteilen. Daher kommt der Hydratation dieser Verbindungen und den Eigenschaften der dabei entstehenden Calciumsilicathydrate besondere Bedeutung zu. Da die Calciumsilicathydrate CaO-ärmer als die Calciumsilicate des Zementklinkers sind, bildet sich bei der Hydratation des Portlandzements außerdem Calciumhydroxid. Alle Zemente enthalten als wesentliche Bestandteile auch Aluminium- und [[Eisen#Oxide|Eisenoxide]] sowie [[Sulfat]]e, daher bilden sich auch Calciumaluminathydrate, Calciumferrithydrate und sulfathaltige Verbindungen sowie auch komplexere Hydratationsprodukte. Der [[pH-Wert]] der Porenlösung nimmt vergleichsweise hohe Werte an und ist für die meisten Hydratationsreaktionen von besonderer Bedeutung.

Kurz nach dem Kontakt mit Wasser setzt eine kurze, intensive Hydratation ein (Prä-Induktionsperiode), Calciumsulfate gehen teilweise und Alkalisulfate nahezu vollständig in Lösung. Aus der Reaktion von Calcium- und Sulfat-Ionen mit Tricalciumaluminat bilden sich auf den Oberflächen der Klinkerpartikel kurze, hexagonal säulenförmige [[Ettringit]]kristalle. Daneben kommt es, ausgehend vom Tricalciumsilicat, zur Bildung von ersten Calciumsilicathydraten (CSH) in kolloidaler Form. Durch die Bildung einer dünnen Lage von Hydratationsprodukten auf den Klinkerpartikeln verebbt diese erste Hydratationsperiode, und die Ruheperiode oder Induktionsperiode beginnt, während der praktisch keine weitere Hydratation stattfindet. Die ersten Hydratationsprodukte sind noch zu klein, um den Raum zwischen den Zementpartikeln zu überbrücken und ein festes Gefüge aufzubauen. Damit bleiben die Zementpartikel noch gegeneinander beweglich – das bedeutet, die Konsistenz des Zementleims ist nur wenig steifer geworden. Das Erstarren des Zementleims beginnt nach etwa ein bis drei Stunden, wenn sich erste, noch sehr feine Calciumsilicathydratkristalle auf den Klinkerpartikeln bilden. Nach Abschluss der Ruheperiode setzt erneut eine intensive Hydratation der Klinkerphasen ein. Diese dritte Periode (Beschleunigungsperiode) beginnt nach etwa vier Stunden und endet nach 12 bis 24 Stunden. Dabei baut sich ein Grundgefüge auf, bestehend aus CSH-Faserbüscheln bzw. CSH-Blattstrukturen, plattigem Calciumhydroxid und in die Länge wachsenden Ettringitkristallen. Durch die größeren Kristalle werden die Räume zwischen den Zementpartikeln überbrückt. Im weiteren Hydratationsverlauf nimmt die Verfestigung stetig zu, jedoch mit reduzierter Hydratationsrate. Das Gefüge verdichtet sich dabei und die Poren werden zunehmend ausgefüllt.

Die chemischen Reaktionen der Klinkerphasen mit dem Anmachwasser lassen sich als chemische Reaktionsgleichung darstellen:
* C3S: <math>\mathrm{\ 2 \ (3 \ CaO \cdot SiO_2) + 6 \ H_2O \longrightarrow (3 \ CaO \cdot 2 \ SiO_2 \cdot 3 \ H_2O) + 3 \ Ca(OH)_2}</math>
* C2S: <math>\mathrm{\ 2 \ (2 \ CaO \cdot SiO_2) + 4 \ H_2O \longrightarrow (3 \ CaO \cdot 2 \ SiO_2 \cdot 3 \ H_2O) + Ca(OH)_2}</math>
* C3A: <math>\mathrm{\ (3 \ CaO \cdot Al_2O_3) + 12 \ H_2O + Ca(OH)_2 \longrightarrow (4 \ CaO \cdot Al_2O_3 \cdot 13 \ H_2O)}</math>
* C4AF: <math>\mathrm{\ (4 \ CaO \cdot Al_2O_3 \cdot Fe_2O_3) + 13 \ H_2O \longrightarrow (4 \ CaO \cdot Al_2O_3 \cdot Fe_2O_3 \cdot 13 \ H_2O)}</math>

Die Hydratationsprodukte bilden sich nicht gleichzeitig, sondern entsprechend ihrer Reaktionsfähigkeit mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und nach unterschiedlicher Dauer. Der Übergang von Erstarren zum Erhärten erfolgt „fließend“.

== Umwelt- und Klimaschutz ==
[[Datei:Weltweite-co2-produktion-durch-zementherstellung.png|mini|Jährlicher weltweiter CO<sub>2</sub>-Ausstoß aufgrund von Zementherstellung (1925–2000).]]

=== Emissionen ===
Bis in die 1960er Jahre galten Zementwerke als „Dreckschleudern“, die eine große Menge an [[Staub]] und [[Abgas]]en in die Umwelt leiteten. Obwohl Zementwerke immer noch viermal so viel CO<sub>2</sub> freisetzen wie der weltweite Flugverkehr zusammen,<ref name="spiegel2010">{{Internetquelle |autor=Dietmar Hipp |url=http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-72462723.html |titel=Kurzer Prozess |hrsg=[[Der Spiegel]] |datum=2010-08-02 |abruf=2013-10-11}}</ref> verminderte sich die lokale Luftverschmutzung bei der Zementherstellung danach deutlich, indem modernere [[Filter (Fluidtechnik)|Filteranlagen]] die Staub[[Emission (Umwelt)|emission]] ebenso drastisch senkten wie die Weiterentwicklung der Drehrohröfen und der Feuerungstechnologie den Energieverbrauch und den Ausstoß schädlicher Abgase wie [[Schwefeldioxid]] (SO<sub>2</sub>), [[Kohlenstoffdioxid]] (CO<sub>2</sub>) und [[Stickoxide]]n (NO<sub>x</sub>). Letztere werden durch sogenannte „SNCR-Verfahren“ ([[Selektive nichtkatalytische Reduktion]]) aus den Abgasen entfernt.

Ein sich mit zunehmendem [[Treibhauseffekt]] verschärfendes Problem ist allerdings der hohe Ausstoß von Kohlendioxid. Die Zementindustrie gehört zu den Hauptemittenten von [[Treibhausgas]]en, die die [[globale Erwärmung]] bewirken. Weltweit werden jährlich 4,1 Milliarden Tonnen Zement hergestellt, der im Mittel etwa 60 % CaO enthält. Damit ergibt sich durch das Freisetzen des im Kalk gebundenen Kohlendioxids, selbst bei optimaler Prozessführung, ein Ausstoß von mindestens drei Milliarden Tonnen CO<sub>2</sub> oder etwa 6 bis 8 % des jährlichen CO<sub>2</sub>-Ausstoßes.<ref>{{Internetquelle |url=https://reader.chathamhouse.org/making-concrete-change-innovation-low-carbon-cement-and-concrete |titel=Chatham House Report: Making Concrete Change: Innovation in Low-carbon Cement and Concrete |hrsg=[[Chatham House]] |datum=2018-06-13 |abruf=2019-05-19 |sprache=en }}</ref><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]]. ''Die Zementklinkerproduktion ist Stand 2019 die drittgrößte Quelle für industrielle Treibhausgasemissionen in Deutschland, mit 20&nbsp;Millionen Tonnen [[Treibhauspotential|CO2-Äquivalent]] jährlich.'' Abgerufen am 12.&nbsp;Januar 2021.</ref> Wäre die globale Zementindustrie ein Land, so wäre sie der drittgrößte Emittent weltweit – nach der Volksrepublik China und den Vereinigten Staaten. Um die Vorgaben des [[Übereinkommen von Paris|Pariser Klimaabkommens]] zu erfüllen, müssten die jährlichen Emissionen der Zementindustrie bis zum Jahr 2030 um mindestens 16 Prozent sinken. Dementsprechend werden Überlegungen angestellt, Zement mit umweltverträglicheren Methoden herzustellen. {{Siehe auch|Beton #CO2-Emissionen}}

Es gibt Ansätze für neue Herstellungsprozesse, die deutlich weniger CO<sub>2</sub> freisetzen.<ref name="spiegel2010" /><ref>{{Internetquelle |url=https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2018-cemen.pdf |titel=Mineral Commodities Summary |hrsg=USGS |format=PDF |abruf=2018-06-12 |sprache=en }}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Lucy Rodgers |url=https://www.bbc.com/news/science-environment-46455844 |titel=Climate change: The massive CO2 emitter you may not know about |hrsg=BBC News |datum=2018-12-17 |abruf=2019-05-19 |sprache=en }}</ref><ref>Kai Stoppel: [https://www.n-tv.de/wissen/Neue-Hoffnung-fuer-Klimakiller-Beton-article21279697.html Forscher finden möglichen Ausweg {{!}} Neue Hoffnung für Klimakiller Beton?], auf n-tv.de</ref><ref>[https://www.cleanthinking.de/zement-ohne-klinker-franzoesisches-startup-mit-bahnbrechender-technologie/ Zement ohne Klinker: Französisches Startup mit bahnbrechender Technologie], auf cleanthinking.de</ref> Eine Gruppe Wissenschaftler an der Universität Mainz gab bekannt, ein Verfahren zur Herstellung ohne den Brennprozess gefunden zu haben, das im Laborexperiment funktioniert habe und die Prozessemissionen auf Null und die energetischen Emissionen auf 10 % reduzieren könne. Weitere Forschung für großtechnische Umsetzungen sei jedoch nötig.<ref name="uni_mainz" /> Solche Zemente ohne [[Sintern|Sinterung]] oder ohne [[Klinker]] werden in den Forschungsprogrammen der [[Europäische Union|Europäischen Union]] aktuell nicht berücksichtigt.<ref>A. Marmier: ''Decarbonisation options for the cement industry'' Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2023, [[doi:10.2760/174037]].</ref>

Zur Einsparung fossiler Brennstoffe wie [[Kohle]], [[Erdgas]] und [[Erdöl]] werden zum Teil sogenannte Sekundär- oder [[Ersatzbrennstoff]]e eingesetzt. Diese alternativen flüssigen und festen Brennstoffe wie Altöl oder Lösemittel oder auch aufbereiteter [[Hausmüll|Haus-]] und Gewerbemüll, [[Autoreifen]], [[Klärschlamm]], [[Tiermehl]], [[Altholz]] oder andere [[Biomasse]]n werden im Drehrohrofen aufgrund der oxidierenden Bedingungen und extrem hohen Temperaturen (Flammentemperatur > 2.000&nbsp;°C) ohne die Entstehung zusätzlicher schädlicher Abgase verbrannt. Die Emissionen unterliegen den Standards der EU-Mit-Verbrennungsrichtlinie 76/2000EC, über deren Einhaltung die genehmigenden Behörden elektronisch wachen. In der Schweiz beträgt der Anteil dieser alternativen Brennstoffe mehr als 50 %.<ref>{{Internetquelle |autor=Daniel Bütler |url=https://www.beobachter.ch/umwelt/schweizer-zementwerke-amtlich-bewilligte-giftschleudern |titel=Schweizer Zementwerke: Amtlich bewilligte Giftschleudern |werk=[[Beobachter (Zeitschrift)|beobachter.ch]] |datum=2019-07-04 |abruf=2019-08-01}}</ref> In ganz Westeuropa ist man ebenfalls bestrebt, den Anteil sogenannter [[Sekundärbrennstoff]]e im Zementwerk bis in die Größenordnung von ca. 70 % zu bringen. Dabei wird diese Entsorgungsmöglichkeit durch die Mitverbrennung, auch in Schwellenländern, als probates Mittel genutzt, kostengünstig fehlende Entsorgungsinfrastrukturen zu entwickeln und eine nachhaltige landeseigene Entsorgung unter hohen Umweltschutzstandards zu gewährleisten. Seit etwa 1990 werden ganze Pkw- und Lkw-Altreifen (ohne voriges [[Schredder (Maschine)|Schreddern]]) im Ofeneinlauf des Drehrohrofens thermisch und – wegen der Eisenkarkasse – stofflich genutzt.

Eine befürchtete Emission von [[Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane|Dioxinen oder Furanen]] konnte bis heute wissenschaftlich nicht belegt werden, da der hohe basische Calciumanteil, die Abgasatmosphäre sowie die dafür ungünstigen Temperaturbedingungen im geschlossenen System die sogenannte [[De-novo-Synthese]] verhindern.

=== Energie- und Rohstoffverbrauch ===
Die Herstellung von Zementklinker erfordert einen großen Energieeinsatz.
Ein gewisser Anteil des Zementklinkers lässt sich durch Zumahlstoffe mit [[Puzzolan|puzzolanischen]] Eigenschaften ersetzen. Das Ergebnis sind sogenannte [[#Kompositzement|Kompositzement]]e. Bislang wurden häufig [[Hüttensand]] und [[Flugasche]] eingesetzt, bei denen es sich um Rest- und Abfallstoffe aus anderen Industriezweigen handelt, deren Verfügbarkeit aber rückläufig ist.<ref name="Trümer" />

''Kalzinierter Ton'' wird in Zukunft voraussichtlich zum wichtigsten ''Kompositmaterial'' (auch ''SCM'', ''supplementary cementitious material'') zur Herstellung von Kompositzement. [[Tonminerale]] sind weltweit fast uneingeschränkt verfügbar. Die Verwendbarkeit hängt von den genauen Inhaltsstoffen und der Reinheit des Tons ab, der überwiegend aus [[Kaolinit]], [[Illit]] und [[Montmorillonit]] besteht.<ref name="Trümer">André Trümer: [https://www.uni-weimar.de/fileadmin/user/fak/bauing/professuren_institute/Finger_Institut/Studium/Promotionen/Zusammenfassung_der_Promotionsschrift_truemer.pdf Calcinierte Tone als Puzzolane der Zukunft ‒ Von den Rohstoffen bis zu den Eigenschaften im Beton], Fakultät Bauingenieurwesen der Bauhaus-Universität Weimar.</ref>

Die Wärmeenergiebilanz des Herstellungsprozesses von Zementklinker hat sich durch die Nutzung von Abwärme aus dem Drehrohrofen, beispielsweise zur Mahltrocknung und zum Vorwärmen des Rohmehls, verbessert.<!-- Umweltschutzrichtlinien und die damit verbundenen gesetzlichen [[Emissionsgrenzwert]]e haben dazu geführt, dass in modernen Zementwerken diese Faktoren zunehmend beachtet werden.  << Allgemeinplatz. -->

Die Gewinnung der Rohstoffe für die Zementherstellung führte in manchen Regionen zur Vertreibung der indigenen Bevölkerung, zum Verlust ihrer Lebensgrundlage und zur Zerstörung der natürlichen Landschaften.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.watchindonesia.org/20442/sedulur-sikep-heidelbergcement?lang=de |titel=Indigene Gemeinschaft Sedulur Sikep und ihr Kampf gegen HeidelbergCement mit Menschenrechtspreis geehrt |abruf=2019-11-15}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Anett Keller |Titel=Umweltzerstörung in Indonesien: Bauern gegen Zementwerke |Sammelwerk=Die Tageszeitung: taz |Datum=2012-12-17 |Online=https://taz.de/Umweltzerstoerung-in-Indonesien/!5077096/ |Abruf=2019-11-15}}</ref>

=== Schwermetall-Belastung ===
Besonderes Augenmerk wird auf die Emission von flüchtigen [[Spurenelement]]en und [[Schwermetalle]]n, wie [[Quecksilber]], [[Cadmium]] oder [[Thallium]] gelegt, während alle schwer- und nicht flüchtigen Spurenelemente durch den frisch entsäuerten [[Kalkstein]] [[Adsorption|adsorptiv]] gebunden werden (Prinzip der [[Trockensorption]]). In Zementen enthaltene lösliche [[Chromate]] können eine Allergie, die so genannte [[Chromatallergie|Maurerkrätze]] auslösen, wobei der hohe basische pH-Wert der wässrigen Lösung die Reizung der Haut verstärkt.

== Vorsichtsmaßnahmen bei der Verarbeitung ==
{{Infobox Gefahrstoffkennzeichnung
| Name              = Zement
| CAS               = {{CASRN|65997-15-1|Q844123}}
| EG-Nummer         = 266-043-4
| ECHA-ID           = 
| CLH               = 
| Quelle GHS-Kz     = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=80660|CAS=65997-15-1|Name=Zement|Abruf=2019-03-28}}</ref>
| GHS-Piktogramme   = {{GHS-Piktogramme|05|07}}
| GHS-Signalwort    = Gefahr
| H                 = {{H-Sätze|315|318|335}}
| EUH               = {{EUH-Sätze|-}}
| P                 = {{P-Sätze|280|305+351+338+310|302+352|333+313|261|304+340+312}}
| Quelle P          = <ref name="GESTIS" />
}}
Unter Einfluss von Wasser entsteht im Zement eine Lauge mit hohem [[pH-Wert]] von bis zu 13, die zu schweren Verätzungen und [[Nekrose]]n an Haut oder Augen führen kann (Zementbrand).<ref>{{Internetquelle |url=http://www.aerztezeitung.de/medizin/krankheiten/haut-krankheiten/article/820479/zementbrand-nach-estrich-hautklinik.html |titel=Zementbrand: Nach dem Estrich in die Hautklinik |werk=[[Ärzte-Zeitung]] online |datum=2012-08-28 |abruf=2015-04-19}}</ref> Da die Symptome oft erst nach Stunden auftreten, wird die Gefahr oft zu spät erkannt. Daher sollten bei der Verarbeitung von Zement Brille und Handschuhe getragen werden.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.ergo.com/de/Presse/Overview/Verbraucherthemen/Fitness-Gesundheit/Aktuell/20130320-FG |titel=Gesundheitsrisiken für Heimwerker |hrsg=[[ERGO-Versicherungsgruppe]] |datum=2013-03-20 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20150204121814/http://www.ergo.com/de/Presse/Overview/Verbraucherthemen/Fitness-Gesundheit/Aktuell/20130320-FG |archiv-datum=2015-02-04 |archiv-bot= |offline=1 |abruf=2018-07-15}}</ref> Sollten bei der Verarbeitung von Zement Kleidung oder Handschuhe durch die ''Zementlauge'' durchnässt werden, sollten diese gewechselt werden.

== Wirtschaftliche Aspekte ==
=== Zementindustrie in Deutschland ===
Die Zementindustrie in Deutschland gliedert sich in 21 Unternehmen, die zusammen 53 Zementwerke betreiben. Mit ca. 7.900 Mitarbeitern haben die deutschen Zementwerke im Jahr 2022 rund 32 Millionen Tonnen Zement und 23 Millionen Tonnen Klinker hergestellt und dabei einen Umsatz von rund 3,4 Milliarden Euro erzielt. 1,0 Millionen Tonnen Zement wurden 2022, vorwiegend aus den europäischen Nachbarländern, importiert. Gleichzeitig exportierten die deutschen Hersteller rund 6,2 Millionen Tonnen Zement. Die Investitionsquote der Hersteller lag 2021 bei rund 8,5 Prozent.<ref>{{Literatur |Titel=Zahlen und Daten 2023 – Zementindustrie in Deutschland |Hrsg=Verein Deutscher Zementwerke e. V. |Datum=2023-10 |ISBN=978-3-926509-45-1}}</ref>

=== Zementindustrie in Österreich ===
In Österreich sind Zementwerke vorwiegend im Bereich der Kalkalpen angesiedelt. An acht Standorten (Stand 2024) stehen Anlagen zum Brennen von Zementklinker zur Verfügung.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.zement.at/der-baustoff/zement/zementerzeugung |titel=Zementerzeugung |hrsg=Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie (VÖZ) |sprache=de |abruf=2024-08-06}}</ref> In Österreich werden jährlich rund 4,4 Millionen Tonnen Zement und 3,1 Millionen Tonnen Zementklinker hergestellt (Stand 2023).<ref>{{Internetquelle |url=https://www.zement.at/service/archiv/37-2024/459-kennzahlen-der-zementindustrie-2023 |titel=Kennzahlen der Zementindustrie 2023 |hrsg=Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie (VÖZ) |sprache=de |abruf=2024-08-06}}</ref>

=== Zementindustrie in der Schweiz ===
In der [[Schweiz]] werden jährlich rund 5 Millionen Tonnen Zement verbraucht. 2019 wurde der Bedarf zu 86 Prozent durch die sechs schweizerischen Zementwerke und zu 14 Prozent durch Importe gedeckt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.swisstopo.admin.ch/de/home.detail.news.html/swisstopo-internet/news2020/news_release/20201218.html |titel=Zementherstellung – Bericht zu Rohstoffbedarf und Versorgungssituation in der Schweiz |hrsg=[[Bundesamt für Landestopografie|Bundesamt für Landestopografie swisstopo]] |datum=2020-12-18 |abruf=2021-02-02}}</ref>

=== Verbraucher ===
Den größten Bedarf an Zement hat die [[Volksrepublik China]].

Der Jahresverbrauch an Zement ist eine wichtige Kenngröße zur Intensität wie auch der Art der Bautätigkeit in einer Region. In Ländern wie [[Indonesien]] werden nur ca. 15 bis 20&nbsp;kg pro Einwohner jährlich benötigt; in Ländern wie [[Singapur]] oder den arabischen Ländern kann der Verbrauch mehr als 2.000&nbsp;kg pro Einwohner im Jahr betragen. Der Verbrauch in [[Deutschland]] beträgt etwa 350&nbsp;kg pro Einwohner im Jahr, der der [[Schweiz]] ist etwa doppelt so hoch.

=== Produzenten ===
{| class="wikitable" style="text-align:right;"
|+ Die größten Zementhersteller weltweit (2017 bzw. * 2015)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.statista.com/statistics/267364/world-cement-production-by-country/ |titel=Global cement production top countries 2017 {{!}} Statistic |abruf=2018-07-02 |sprache=en }}</ref>
|-
! Rang || Land || style="border-right:medium solid"| Produktion<br />(in Mio. [[Tonne (Einheit)|t]])
! Rang || Land || Produktion<br />(in Mio. t)
|-
| 1 || style="text-align:left;" | {{Volksrepublik China}} || style="border-right:medium solid" | 2.400,0 || 10 || style="text-align:left;" | {{Russland}} || 58,0
|-
| 2 || style="text-align:left;" | {{Indien}} || style="border-right:medium solid" | 280,0 || 11 || style="text-align:left;" | {{Iran}} || 56,0
|-
| 3 || style="text-align:left;" | {{USA}} || style="border-right:medium solid" | 86,3 || 12 || style="text-align:left;" | {{Brasilien}} || 54,0
|-
| 4 || style="text-align:left;" | {{Vietnam}} || style="border-right:medium solid" | 78,0 || 13 || style="text-align:left;" | {{Japan}} || 53,0
|-
| 5 || style="text-align:left;" | {{Türkei}} || style="border-right:medium solid" | 77,0 || 14 || style="text-align:left;" | {{Mexiko}}* || 35,0
|-
| 6 || style="text-align:left;" | {{Indonesien}} || style="border-right:medium solid" | 66,0 || 15 || style="text-align:left;" | {{Thailand}}* || 35,0
|-
| 7 || style="text-align:left;" | {{Saudi-Arabien}} || style="border-right:medium solid" | 63,0 || 16 || {{Deutschland}}* || 32,0
|-
| 8 || style="text-align:left;" | {{Südkorea}} || style="border-right:medium solid" | 59,0 || 17 || style="text-align:left;" | {{Pakistan}}* || 32,0
|-
| 9 || style="text-align:left;" | {{Ägypten}} || style="border-right:medium solid" | 58,0 || 18 || style="text-align:left;" | {{Italien}}* || 23,0
|}

== Siehe auch ==
* [[Puzzolanische Reaktion]]
* [[Zementation (Geologie)]]

== Literatur ==
* {{Literatur
   |Autor=Lothar Müller
   |Titel=Portlandzement
   |Sammelwerk=Chemie in unserer Zeit
   |Band=7
   |Nummer=1
   |Datum=1973
   |Seiten=19-24
   |DOI=10.1002/ciuz.19730070104}}
* Friedrich W. Locher: ''Zement: Grundlagen der Herstellung und Verwendung.'' Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2000, ISBN 3-7640-0400-2.
* Verein Deutscher Zementwerke: '' Zement-Taschenbuch 2002, 50. Ausgabe.'' Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2002, ISBN 3-7640-0427-4.
* Wilhelm Scholz, Wolfram Hiese: ''Baustoffkenntnis.'' Werner Verlag, Köln 2007, ISBN 978-3-8041-5227-4.
* Georges Spicher, Hugo Marfurt, Nicolas Stoll: ''Ohne Zement geht nichts. Geschichte der schweizerischen Zementindustrie.'' NZZ Libro, Zürich 2013, ISBN 978-3-03823-835-5.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Cement|Zement}}
{{Wiktionary}}
* {{HLS|14020||Autor=Lucienne Hubler}}
* {{DNB-Portal|4067574-9}}
* [https://www.vdz-online.de/wissensportal/publikationen/zement-merkblatt-b1-zemente-und-ihre-herstellung Zementmerkblatt B1: Zemente und ihre Herstellung] (PDF-Datei; 309 kB)
* [https://www.vdz-online.de/wissensportal/publikationen/zement-taschenbuch-2002 Zement-Taschenbuch, 50. Auflage 2002] (PDF-Datei; 7,3 MB)
* [https://www.zement-verbindet-nachhaltig.de/ Initiative für Nachhaltigkeit in der deutschen Zementindustrie]
* [http://www.juracement.ch/htm/2529/de/Virtuelle-Fabrik.htm Virtuelle Zementfabrik]
* [http://www.zementmuseum-hemmoor.de/ Deutsches Zementmuseum in Hemmoor an der Oste]
* [https://anno.onb.ac.at/cgi-content/anno-plus?apm=0&aid=arc&datum=18950005&seite=00000045&zoom=1 Die Entwicklung des deutschen Cementes], ''[[Der Architekt (österreichische Zeitschrift)|Der Architekt]]'', 1895

=== Verbände ===
* [https://www.vdz-online.de/ Verein Deutscher Zementwerke e.&nbsp;V.]
* [https://www.zement.at/ Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie]
* [https://www.cemsuisse.ch/ Verband der Schweizerischen Cementindustrie]
* [https://www.vdz-online.de/historisches VDZ – Darstellung der Geschichte]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4067574-9|LCCN=sh/85/021731|NDL=00570636}}

[[Kategorie:Baustoff]]
[[Kategorie:Bindemittel für Feststoffe]]
[[Kategorie:Zement| ]]
[[Kategorie:Mineralogie]]