Werkstoffe 1 - Zement

CO₂  (Kohlenstoffdioxid)

SO₃  (Schwefeltrioxid)

Tricalciumsilikat (Alit):

Verantwortlich für die Früh- und Spätfestigkeit

Dicalciumsilikat (Belit):

Auswirkungen auf die sehr späte Festigkeit.

Tricalciumaluminat:

- Auswirkungen auf die sehr frühe Festigkeit

- Während dem Brennvorgang Teil der Schmelze

Tetracalciumferrit:

- Verantwortlich für die graue Farbe

- Während dem Brennvorgang Teil der Schmelze

C3S -Kristalle haben eher eckige Formen.

C2S -Kristalle sind eher rund.

C3A und C4AF Phasen befinden sich zwischen den C3S - und C2S -Kristallen (Zwischengitterplatz).

Methode für die Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Zement.

Dabei wird die Permeabilität eines Gases durch eine Schüttschicht von Zement gemessen.

1. Decarbonatisieren

2. Phasenumwandlung

3. Brennen

4. Abschrecken

Während dem Decarbonatisieren (1.Stufe des Brennprozess).

CaCO3 → CaO + CO2

Für jede Tonne produziertes CaO werden 780 kg CO2 frei.

Endprodukt des Brennprozess

Supplementary Cementious Materials (Zusatzstoffe)

- Flugasche

- Hochofenschlacke /Hüttensand

- Silicastaub

- Ungebrannter Kalkstein

Kieselsäurehaltige oder kieselsäure- und tonerdhaltige Stoffe, die bei Wasserzugabe festigkeitsbildend reagieren können.

Wasserbindevermögen: Eigenschaft des Bindemittels hydraulisch (mit Wasser), sowohl an der Luft als auch unter Wasser zu reagieren, zu erhärten und fest zu bleiben.

hydraulisch, latent hydraulisch, puzzolane

"Schlummernde" Hydraulizität: Stoffe die erst bei Zugabe eines Anregers (z.B. Calciumhydroxid) hydraulisch erhärten.

- Abfallprodukt von Kohlekraftwerke

- Reagiert mit CH zu C-H-S

- Reagiert sehr langsam --> bremst die Geschwindigkeit der Festigkeitsentwicklung

- Reduziert die Hitzeentwicklung

- Flugasche kann die Verarbeitbarkeit von Beton verbessern und Entmischung verhindern

- Reststoff aus dem Hochofen, der bei der Eisen- und Stahlproduktion anfällt

- Ähnliche Zusammensetzung wie Zement, aber geringerer CaO-Gehalt

- Latent hydraulisch

- Abbinden des Zements wird deutlich verzögert (bei dicken Bauteilen nützlich)

- Bessere Spätfestigkeit und Dauerhaftigkeit

- Nebenprodukt bei der Siliziumproduktion

- Anteil >85% amorphe Kieselsäure

- Spezifische Oberfläche: 15000 m2/g

- Hoher Kieselsäureanteil, Grosse Spezifische Oberfläche --> fast vollständige Reaktion des Zements

- Vorallem für hoch- und ultrahochfester Beton

- Erhöhte Dauerhaftigkeit

Klinkerersatz bis zu 5% gestattet. (Meistens Kalkstein)

Klinkerersatz bis zu 35% gestattet.

A: 6 - 20%     B: 20 - 35%

Nur Hüttensand als Klinkerersatz.

Kategorien:

A: 35 - 65%    B: 66 - 80%   C: 81 - 95%

Nur puzzolanische Zusatzstoffe

Wird in Regionen mit vulkanischen Materialien produziert.

A: 11 - 35%    B: 36 - 55%

Klinkerersatz bis zu 80% gestattet.

A: 36 - 60%    B: 61 - 80%

Reaktion zwischen Zement und Anmachwasser.

Das Erstarren und Erhärten vom Zementleim zum Zementstein.

Portlandit (CH)

Calciumsilicahydrat (C-H-S)

Ettringit (AFt)

AFm

Hydratphase - CH

Entsteht bei der Hydratisierung von Calciumsilikaten --> grosse sperrige Kristalle

Anteil im hydratisierten Zementleims: 25 - 28%

Wichtige Rolle bei Dauerhaftigkeit: Mit eindringendem CO2 --> Kalzit (CaCO3)
Dadurch wird der hohe pH-Wert im Beton beibehalten --> verzögert Korrosion der Bewehrung

Hydrationsphase - C-H-S

Verantwortlich für Festigkeit des hydratisierten Zementleims

Mengenanteil: 60 - 65%

 Variable Stöchiometrie (durch "-" gekennzeichnet)

Komplexe Anordnung von C-H-S Kristallen --> Stark gewundenes , poröses Netzwerk
--> verlangsamt Eindringen von agressiven Stoffen

Hydratphase

Gruppe von Mineralien (Aluminat-Ferrit-Trisulfaten)

Ettringit das Wichtigste

Entsteht als Nebenprodukt der Reaktion von C3A mit dem Calciumsulfat

Gruppe von Mineralien, die aus positiv geladenen Calcium- und Aluminiumschichten gebildet sind.

Die positive Ladung wird zwischen Schichten durch unterschiedliche Anionen ausgeglichen.

z.B. Friedelsches Salz