Das Verhalten von Schwermetallen in Zement und Beton

摘要

Schwermetalle sind in nahezu allen natürlichen Stoffen enthalten und lassen sich mit der modernen Ana-lytik selbst in geringsten Spuren nachweisen. Auch bei ausschließlicher Verwendung primärer Roh- und Brennstoffe sind im Zement Schwermetalle - meist im Spurenbereich - enthalten. Die vorliegenden Konzentrationsbereiche ergeben sich aus den natürlichen Häufigkeitsverteilungen dieser Spurenelemente in den Einsatzstoffen. Finden Sekundäreinsatzstoffe unter den heute üblichen Rahmenbedingungen Eingang in den Zementherstellungsprozess, so können die resultierenden Gesamtgehalte der Schwermetalle im Zement geringfügig angehoben, aber auch reduziert werden. Die Hydratationsreaktionen des Zements bewirken, dass die Schwermetalle nicht in Lösung vorliegen, sondern umgehend physikalisch oder chemisch gebunden werden und somit für weitere Reaktionen nicht mehr zur Verfügung stehen. Eine Ausnahme macht das Chrom, das in seiner sechswertigen Oxidationsstufe zunächst löslich vorliegt und dessen Einbau in die Hydratphasen etwas verzögert erfolgt. Für Diffusionsprozesse stehen lediglich die im Porenwasser gelösten Spurenelemente zur Verfügung. Diese gelösten Anteile liegen unter einem Prozent der jeweiligen Gesamtkonzentrationen. Die Dichtheit sachgerecht hergestellter Betone behindert diese Diffusionsvorgänge zusätzlich, sodass die Menge der auslaugbaren Schwermetalle sehr gering ist. Diese Eigenschaft macht Beton zu einem hoch akzeptierten Baustoff, selbst im Trinkwasserbereich. In einem kürzlich abgeschlossenen Untersuchungsprogramm am Forschungsinstitut der Zementindustrie wurden Stichproben von über 400 deutschen Normzementen auf ihre Spurenelementgehalte untersucht. Es bestätigte sich, dass die in der Zementherstellung eingesetzten Verfahren und Einsatzstoffe zu umweltverträglichen Produkten führen. Der bislang bekannte Korridor der Spurenelementgehalte wird auch bei steigender Verwendung sekundärer Einsatzstoffe nicht verlassen.