Die Wärmeflusskalorimetrie und die in-situ Röntgenbeugung sind Standardmethoden zur Untersuchung der Hydratation von Zementen. In der vorliegenden Arbeit wurden beide Messmethoden verknüpft, um die während der Hydratation ablaufenden Reaktionen hinsichtlich ihres Beitrags zur Gesamthydratationswärme als auch in Bezug auf die Reaktionsmechanismen zu charakterisieren. Zusätzlich wurde der Temperatureinfluss auf die einzelnen Hydratationsreaktionen betrachtet. Für die Untersuchungen wurden ein technischer Weißzement und ein Laborzement mit dem Weißzement vergleichbaren Hydratationseigenschaften verwendet. Es wurde eine spezielle Methode entwickelt, um aus den Veränderungen des quantitativen Phasenbestands der Zementpaste während der Hydratation die Wärmeflusskurven abzuleiten. Hierfür mussten die bei definierten Temperaturen durchgeführten in-situ XRD-Messungen mit einer sehr hohen Genauigkeit mittels Rietveld-Analyse ausgewertet werden. Die quantitativen Veränderungen des Phasenbestands wurden basierend auf den Rietveld-Ergebnissen mit zwei unterschiedlichen Verfahren bestimmt: Die erste Methode liefert die Phasenzusammensetzung der Zementpaste auf Basis der Quantitäten der Rietveld-Analyse durch Umrechnung unter Berücksichtigung der röntgenamorphen C-S-H-Phase und des in der Paste enthaltenen Porenwassers. Mit dem zweiten Verfahren wurden die Veränderungen des Alit- und des Ettringit-Gehalts auf Basis der bei der Rietveld-Verfeinerung angepassten Skalenfaktoren ermittelt. Aus den quantitativen Daten konnte unter Berücksichtigung definierter Reaktionsgleichungen und den dafür errechneten Reaktionsenthalpien die Wärmeflusskurve für die entsprechende Hydratation abgeleitet werden. Ein Vergleich von kalkulierten und gemessenen Wärmeflusskurven lieferte erstens eine Aussage über die Richtigkeit der ermittelten Phasenveränderung. Zweitens bot dies die Möglichkeit, Wärmeflussereignisse in den Wärmeflusskurven den Reaktionen zuzuordnen. So konnte insbesondere der komplexe Ablauf der Aluminatreaktion in Zusammenhang mit einem zweiten Wärmeflussmaximum in der Hauptperiode in Verbindung gebracht werden. Zusätzlich wurde der Anteil der Silikatreaktion auf die Gesamtwärmeentwicklung beschrieben. Weiterhin zeigte sich eine Beschleunigung der Reaktionskinetik mit steigender Temperatur. Die durchgeführte Untersuchung gestattet eine detaillierte Beschreibung der Reaktionen der frühen Zementhydratation.

Heat flow calorimetry and in-situ XRD are standard methods for investigation into cement hydration. Both methods were linked within this work for characterization of the running hydration reactions with respect to their heat release during hydration and their reaction mechanism. Additionally, the influence of temperature on the reactions was investigated. Technical white cement and artificial cement with properties comparable to white cement were used for the experiments. The development of a special method was done for calculation of the heat flow curves from changes in phase composition in the cement paste. The in-situ XRD patterns were recorded at defined temperatures and were analyzed by Rietveld refinement with high accuracy. Based on the Rietveld refinement, changes in phase content were determined by two different ways: The first method calculates the phase composition of the cement paste with respect to the amorphous C-S-H phase and free water by usage of the refined Rietveld quantities. The second procedure results in the changes in phase content of ettringite and alite by usage of refined Rietveld scale factors. The specific heat flow was calculated from the changes in phase content and enthalpies of reaction derived from thermodynamically defined hydration reactions. The comparison of calculated and measured heat flow gives information about the correctness of changes in phase content and, additionally, the possibility to elucidate special heat flow events in the heat flow curve. Hence, the second heat flow maximum in the main period of hydration was assigned to the complex progress of the aluminate reaction. Additionally, the contribution of the silicate reaction on the total heat evolution during hydration was described. The accelerating effect of increasing temperature was shown. This investigation results in an detailed description of the reactions of the early cement hydration.