Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die chemischen Wirkungsmechanismen eines alkalihaltigen und eines alkalifreien Erstarrungsbeschleunigers im Portlandzement zu klären und die frühe Hydratation des entsprechenden Zement-Beschleuniger-System zu modellieren. Auf Grund der spezifischen Eigenschaften des Zementleims bei Zugabe der Beschleuniger wurde die Erstarrungszeit mit dem Tauchkonusverfahren und die Frühfestigkeit durch Ultraschall-Messung ermittelt. Eine Kombination von DCA, ESEM-FEG und XRD mit Rietveld-Verfeinerung eignete sich gut für die Erforschung der frühen Hydratation des Zements ohne und mit Zusätzen. Um die durch die Beschleuniger modifizierte Hydratation zu modellieren, wurde zuerst das reine Zement-System untersucht und daraufhin der chemische Wirkungsmechanismus der Beschleuniger geklärt. Hier spielen die Löslichkeit des Aluminiums, der pH-Wert der flüssigen Phase des Zementleims und die Reaktionsfähigkeit der Beschleuniger eine Rolle. Zudem forcieren die beiden Beschleuniger den Verbrauch der Sulfatträger im Zement. Durch die chemische Auswirkung der Beschleuniger wird der Hydratationsprozess des Zement-Beschleuniger-Systems stark modifiziert. Im Anfangsstadium wird in diesem System deutlich mehr Hydratationswärme auf Grund zusätzlicher chemischer Reaktionen der Beschleuniger freigesetzt. Die verstärkte Ausbildung der Hydratationsprodukte ist für das rasche Erstarren und die schnelle Entwicklung der Frühfestigkeit verantwortlich. Syngenitkristalle bilden sich in beiden Systemen nicht aus. In der dormanten Periode finden zusätzliche Reaktionen bei dem alkalihaltigen Beschleuniger statt. Ab der Accerlationsperiode der Hydratation bilden sich in beiden Systemen C-S-H Phasen und Portlandit. Beide Beschleuniger führen zu einer Erhöhung des Hydratationsgrads nach 24 Stunden. Da die Beschleuniger zusätzlich Alkalien, Aluminat und Sulfat in den Beton einbringen, ergaben Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit des Spritzbetons, dass eine potentielle Gefahr für eine schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion und des Sulfatangriffs bestehen.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die chemischen Wirkungsmechanismen eines alkalihaltigen und eines alkalifreien Erstarrungsbeschleunigers im Portlandzement zu klären und die frühe Hydratation des entsprechenden Zement-Beschleuniger-System zu modellieren. Auf Grund der spezifischen Eigenschaften des Zementleims bei Zugabe der Beschleuniger wurde die Erstarrungszeit mit dem Tauchkonusverfahren und die Frühfestigkeit durch Ultraschall-Messung ermittelt. Eine Kombination von DCA, ESEM-FEG und XRD mit Rietveld-Verfeinerung eignete sich gut für die Erforschung der frühen Hydratation des Zements ohne und mit Zusätzen. Um die durch die Beschleuniger modifizierte Hydratation zu modellieren, wurde zuerst das reine Zement-System untersucht und daraufhin der chemische Wirkungsmechanismus der Beschleuniger geklärt. Hier spielen die Löslichkeit des Aluminiums, der pH-Wert der flüssigen Phase des Zementleims und die Reaktionsfähigkeit der Beschleuniger eine Rolle. Zudem forcieren die beiden Beschleuniger den Verbrauch der Sulfatträger im Zement. Durch die chemische Auswirkung der Beschleuniger wird der Hydratationsprozess des Zement-Beschleuniger-Systems stark modifiziert. Im Anfangsstadium wird in diesem System deutlich mehr Hydratationswärme auf Grund zusätzlicher chemischer Reaktionen der Beschleuniger freigesetzt. Die verstärkte Ausbildung der Hydratationsprodukte ist für das rasche Erstarren und die schnelle Entwicklung der Frühfestigkeit verantwortlich. Syngenitkristalle bilden sich in beiden Systemen nicht aus. In der dormanten Periode finden zusätzliche Reaktionen bei dem alkalihaltigen Beschleuniger statt. Ab der Accerlationsperiode der Hydratation bilden sich in beiden Systemen C-S-H Phasen und Portlandit. Beide Beschleuniger führen zu einer Erhöhung des Hydratationsgrads nach 24 Stunden. Da die Beschleuniger zusätzlich Alkalien, Aluminat und Sulfat in den Beton einbringen, ergaben Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit des Spritzbetons, dass eine potentielle Gefahr für eine schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion und des Sulfatangriffs bestehen.
Chemische Wirkung von Erstarrungsbeschleunigern auf die frühe Hydratation des Portlandzements
Chemical effect of solidification accelerators on the early hydration of portland cement
Qi Xu (Autor:in)
2005
120 Seiten, Bilder, Tabellen, 180 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Chemische Wirkung von Erstarrungsbeschleunigern auf die frühe Hydratation des Portlandzements
| UB Braunschweig | 2005
Zur Hydratation der vier Hauptklinkerphasen des Portlandzements
| Tema Archiv | 1995