Influence of calcium sulfate and calcium hydroxide on the hydration of calcium sulfoaluminate clinker: Fid-Bau Portal

Influence of calcium sulfate and calcium hydroxide on the hydration of calcium sulfoaluminate clinker

Winnefeld, Frank / Barlag, Stefan

Calciumsulfoaluminat-Zemente sind eine CO2-freundliche Alternative zu Portlandzement. Um die Hydratationsmechanismen dieses Zementtyps besser zu verstehen, wurde ein handelsüblicher Calciumsulfoaluminat-Klinker untersucht, der mit unterschiedlichen Mengen an Gips, Anhydrit und Portlandit gemischt wurde. Dabei wurde festgestellt, dass die Hydratation der hydraulischen Hauptphase Ye'elimit (C4A3S) durch die Zugabe von Calciumsulfat ausreichender Reaktivität beschleunigt und gesteuert werden kann. Im Beisein von Gips oder Anhydrit entstehen Ettringit und Al(OH)3 als Hydratationsprodukte. Wenn das Calciumsulfat aufgebraucht ist, bildet sich Monosulfat anstelle von Ettringit. Die Zugabe von Calciumhydroxid führt zu einer sehr schnellen Anfangsreaktion unter Bildung von Calciumaluminathydrat C4AHx, was zu einem sehr raschen Abbinden führt. Im Vergleich zu Portlandzementen können Mörtel auf der Basis von Calciumsulfoaluminatzementen eine höhere Druckfestigkeit von bis zu 100 MPa nach 28 Tagen erreichen. Im Allgemeinen ist die Verarbeitbarkeitszeit aller Proben mit Portlandit jedoch so kurz, dass keine reproduzierbaren Mörtel hergestellt werden können. Das bedeutet, dass die Verarbeitungszeit von Bindemittelformulierungen, welche Portlandit oder freien Kalk enthalten (z.B. in Dreistoffmischungen: Calciumsulfatklinker - Portlandzement - Calciumsulfat) durch den Einsatz von Verzögerern verlängert werden muss. Daraus wird geschlussfolgert, dass Calciumsulfoaluminat-Zemente in verschiedenen Arten von Baustoffen, wie hochfesten oder schnell abbindenden Mörteln oder Betonen, als alleiniges Bindemittel oder auch in Kombination mit anderen mineralischen Bindemitteln (z.B. Portlandzement) eingesetzt werden können. Eine Voraussetzung ist jedoch, dass die Eigenschaften in Bezug auf Abbindungsverhalten, Erhärten und Raumbeständigkeit derartiger Systeme durch eine geeignete Mischungszusammensetzung gesteuert werden, indem ein reaktives Calciumsulfat sowie abbinderegelnde Zusatzmittel eingesetzt werden.