Im Rahmen dieser Arbeit wurde das frühe Hydratationsverhalten eines technisch verwendeten Portlandzementes mittels Wärmeleitungskalorimetrie und zeitaufgelöster Röntgenbeugung untersucht. Dabei sind in der Industrie übliche Zusatzmittel beigemengt und deren Wirkung auf die Hydratation beobachtet worden. Zusätzlich wurden synthetische Modellzemente hergestellt, die durch Zugabe von Sulfatträgern den Portlandzement als vereinfachtes System simulieren sollten. Aus Untersuchungen technischer Mörtelmischungen ergab sich eine Vielzahl an interessanten Fragestellungen. Wie wirken einzelne Zusatzmittel auf die Hydratation des verwendeten Portlandzementes? Warum existieren mehrere Wärmeflussmaxima während der Hydratation? Es lassen sich jedoch schwer Reaktionsmechanismen oder Wirkungseffekte aus der Komplexität dieser Mörtelmischungen ableiten. Deshalb wurde versucht, das System auf Portlandzement und Zusatzmittel zu beschränken und ähnliche Abläufe nachzuahmen. Durch Untersuchungen bekannter, beschleunigend wirkender Zusatzmittel wie Calciumformiat und von bekanntlich auf die Hydratation eher verzögernd wirkender Zusatzmittel wie Celluloseetherersatzstoffe sollte eine Nomenklatur für Beschleuniger und Verzögerer gefunden werden. Es wurde die Hauptperiode der Hydratation unterteilt. Die in der Wärmeflusskurve detektierten Maxima sind mit Hilfe der Wärmeleitungskalorimetrie ermittelt worden. Zwar konnten die Wirkungseffekte der Additive auf die Wärmeflussmaxima nachgewiesen werden, dennoch blieb offen, auf welche einzelnen Hydratationsreaktionen die Additive Einfluss nehmen. Aus der Literatur ist seit längerem bekannt, dass das erste Wärmeflussmaximum der zuerst beginnenden Silikat- und der dann folgenden Aluminatreaktion zugeschrieben wird. Die Hydratationsreaktionen, die die weiteren Wärmeflussmaxima verursachen, werden in der Literatur kontrovers diskutiert. Zum einen wurde der zusätzliche Wärmebeitrag von mehren Autoren der Umwandlung von Ettringit zu Monosulfat zugeschrieben. Zum anderen könnte er der Literatur nach auch zu einer völlig anderen Hydratationsreaktion, der Hydratation der Ferratphasen, gehören. Der Nachweis mit Hilfe der zeitaufgelösten Röntgenbeugung ergab hinsichtlich dieser Fragestellung keine abschließende eindeutige Klärung. Deshalb wurde versucht, den hier untersuchten Portlandzement CEM I A 52,5 R in seine bekannten Hauptphasen zu unterteilen und somit das System zu vereinfachen. Es wurde eine dem Portlandzement CEM I A analoge synthetische Mischung aus Tricalciumsilikat und Tricalciumaluminat im Verhältniss 90 zu 10 hergestellt. Die durch Oberflächenanalyse nach BLAINE ermittelte Feinheit des Portlandzementes CEM I A 52,5 R wurde durch geeignetes Aufmahlen der Synthesemischung reproduziert. Es wurde das Hydratationsverhalten dieser synthetischen Mischung mit der analogen Oberfläche von rund 5000 cm2/g nach BLAINE und dem aus den Voruntersuchungen optimalen Wasser-Feststoff-Gehalt untersucht. Durch Zugabe von verschiedenen Sulfatträgern ist der Portlandzement CEM I A 52,5 R sehr vereinfacht simuliert worden. Beim technischen Sulfatträger der Zusammensetzung von 80 Ma.-% Anhydrit und 20 Ma.-% Gips wurde ein dem CEM I A sehr ähnliches Erscheinungsbild der Wärmeflusskurve und der in-situ Röntgenaufnahme detektiert. Bei Zugabe von synthetischem Gips der Zusammensetzung von 90 Ma.-% Gips und 10 Ma.-% Bassanit zum Modellzement splittete sich die Wärmeflusskurve auf und der Phasenbestand veränderte sich im Vergleich zur Hydratation des Portlandzementes CEM I A 52,5 R. Die Reflexmuster der Hydratationsprodukte wurden mittels zeitaufgelöster Röntgenbeugung detektiert und anhand der Powder-Diffraction-File-Datenbank den einzelnen Phasen zugeordnet. Dabei ließen sich die amorphen Reaktionsprodukte wie im Fall der C-S-H- Phase nicht röntgenographisch nachweisen. Dennoch wurde mit Hilfe der zusätzlich zur Wärmeleitungskalorimetrie angewandten Beugungsmethode ein Modell zu den Hydratationsreaktionen, die während des zweiten Wärmeflussmaximums abliefen, erstellt. Mit einer Profilanalyse der Wärmeflusskurve durch Fitten mit einer Lorentzfunktion wurden drei Maxima der Hydratationsreaktionen während der Hauptperiode herausgearbeitet. Demnach war die dritte Hydratationsreaktion des synthetischen Modellzementes bei Zugabe des technischen Sulfatträgers bei circa 20 Stunden etwas weniger ausgeprägt als beim originalen Portlandzement CEM I A. Die zeitlaufgelöste Röntgenbeugung ergab ab circa zwölf Stunden eine Bildung von Monosulfat. Zwar konnte die Monosulfatphase röntgenographisch nachgewiesen werden, dennoch stellt sich die Frage, ob der Wärmebeitrag des zweiten Wärmeflussmaximums des untersuchten Portlandzementes nicht nur durch die Umwandlung von Ettringit zu Monosulfat hervorgerufen wurde.

In the present work the early hydration behaviour of Ordinary Portland Cement (OPC) has been investigated by means of heat flow calorimetry and time-resolved X-ray diffraction. Typical industrial admixtures were mixed with their OPC and the influences on the hydration were observed. Additional synthetic model cement systems were prepared. The addition of sulphate carrier to the model cement system has been simulated a simple OPC system. A lot of interesting questions are the results of the investigations of mortar mixtures. How influences several admixtures the OPC hydration? Why exist different maxima during the main period of the hydration? It is difficult to derivate the reaction mechanism and the interacted influences on the hydration caused by the complexity of mortar mixtures. So the OPC with the admixtures was minimized and the analogues reactions were simulated. Investigation of known accelerator as Calcium formate (Cafo) and retarder as cellulose ether substitutes (CEER) should give a possibility to create a nomenclature for these chemical admixtures. The main period of hydration was classified. The effects on the hydration were demonstrated by means of heat flow calorimetry, but the question of the working influence of the admixtures on the several hydration reactions stayed open. The first maximum at the main period of the literate known OPC hydration is attributed to the silicate reaction and the second to the aluminate reaction. The literature discussed the additional heat flow maxima controversially. The major part of authors allocated this additional heat flow maximum about 20 hours to the conversion of Ettringite into Monosulphate. The minor part of authors represented the view of the hydration reaction of Ferrat phases. But this estimation could not verify by means of time-resolved X-ray diffraction. In the next part of this work synthetic model cement systems were prepared for simplification the OPC system into the main content phases of the cement. The model cement system of C3S and C3A were synthesized with content of 90 ma.-% Alite and 10 ma.-% Aluminate. The synthetic model cement 90/10 C3S/C3A was investigated with a similar surface about 5000 cm2/g after BLAINE and with an optimal water-solid-content. A simplified OPC was imitated by admixture of different sulphate carrier to the model cement 90/10 C3S/C3A. On one hand an industrial used sulphate carrier was added with a composition of 80 ma.-% Anhydrite and 20 ma.-% Gypsum. On the other hand synthetic Gypsum with a composition of 90 ma.-% Gypsum and 20 ma.-% Bassanite was added to the model cement. The trend of the heat flow curve and the X-ray diffraction result by the admixture of the technical sulphate carrier are very similar to these of the OPC. The heat flow curve of the synthetic cement system was splitting by admixture of Gypsum as sulphate carrier. Also the hydration products changed in comparison on OPC hydrated phases measured by time-resolved X-ray diffraction. These phases were allocated on the basis of the Powder-Diffraction-File-Database (PDF). Near by the amorphous hydrated products, C-S-H-phases are not detectable by means of X-ray diffraction. However an additional theory was created via heat flow calorimetry and time-resolved X-ray diffraction to representation of the hydration reactions during the heat flow maximum at later times. This theory was supported by a profile analysis of the heat flow curve arranged by specific fitting software using Lorentz functions. According to this the heat flow curve were divided into three maxima during the main period. The content of the third heat flow maximum started about 14 h of the synthetic model cement is less developed as the heat content of OPC. The time-resolved X-ray diffraction showed after a time of 12 h a formation of Monosulphate. In spite of this detection the Monosulphate phase is questionable, if the heat liberation at later time about 20 h is only or actually formed by the conversion of Ettringit into Monosulphate.