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Einfluss verschiedener Sulfatträger auf die Hydratation von Portlandzement - eine praxisnahe Studie an Werkszementen

Winnefeld, F. / Lothenbach, B. / Holzer, L. / Plötze, M. / Rytz, G.

Im Rahmen dieses Beitrages wurde untersucht, inwieweit der Einsatz verschiedener kommerzieller Sulfatträger die Eigenschaften eines Portlandzementes in der Praxis beeinflusst. Dazu wurden drei Sulfatträger mit unterschiedlichen Sulfat-, Dihydrat- und Anhydritgehalten mit einem Klinker im Zementwerk zu einem CEM I 52.5 N vermahlen. Zwei der Sulfatträger enthielten überwiegend Dihydrat und wenig (ca. 10%) Anhydrit, der dritte Sulfatträger ca. 60% Anhydrit und 25% Dihydrat. Der Dihydratanteil wurde bei der Mahlung teilweise zu Halbhydrat entwässert, ohne dass einer der Zemente falsches Erstarren zeigte. Das Hydratationsverhalten der Zemente wurde mit Normprüfungen, sowie speziellen Methoden (Wärmeflusskalorimetrie, Analytik der Porenlösungschemie, Thermoanalyse) untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass im vorliegenden Fall die Variation des Sulfatträgers wenig Einfluss auf Erstarrungsverhalten und Festigkeitsentwicklung des Zementes hat. Dies ist im wesentlichen durch die chemisch-mineralogische Zusammensetzung des Klinkers bedingt. Dieser enthält gemäss quantitativer Röntgenbeugungsanalyse etwa 3 M.-% C3A (zum Vergleich: 7 M.-% C3A nach Bogue) und einen Sulfatgehalt in der Grössenordnung von im Mittel 1.1 M.-%. Der grösste Anteil des Sulfats liegt als Arcanit vor. Aufgrund dieser Ausgangsbedingungen ist für die geringe Menge des Aluminats bereits ein grosses Angebot an leichtlöslichen Sulfaten vorhanden, welches aus dem Klinker stammt. Dieses und das mit dem Sulfatträger in Zudosierungen von weiteren ca. 1.5 M.-% zugegebene S03 (es wurden Gesamt-S03-Gehalte von 2.3 M.-% -2.8 M.-% untersucht) reicht aus, während der ersten Stunden ein für die Erstarrungsverzögerung ausreichendes Angebot von leichtlöslichen Sulfaten aufrechtzuerhalten. Erst bei längeren Hydratationszeiten zeigte sich der Einfluss der Zusammensetzung des Sulfatträgers im Zusammenhang mit dem Zeitpunkt der Bildung von AFm-Phasen.