Die Wirkung von Nanosilica auf die Hydratation von OPC (CEM I) wurde mithilfe der Diffenrentialthermoanalyse (DTA), Thermogravimetrie (TG) und Fourier-Transformations-Infrarot- Spektroskopie (FTIR) untersucht. Zementleimproben mit OPC und OPC-Mischungen mit 3 und 5 M.-% Nanosilica wurden mit einem w/z-Wert von 0,4 hergestellt. Das in den Untersuchungen verwendete Nanosilica hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von 15 nm. Die Zementleimproben lagerten in verschlossenen Plastikröhrchen über 1, 3, 7 und 28 Tage. Nach diesen Hydratationsdauern wurden die Plastikröhrchen geöffnet, der hydratisierte Zementstein gemahlen und die Hydratation mit Aceton gestoppt. Die getrockneten hydratisierten Proben wurden mit den oben genannten Methoden auf ihre Mineralogie und Hydratationsprodukten hin untersucht. Die DTA- und TG-Kurven wurden über einen Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 950 bis 1 000 °C aufgezeichnet. Der gesamte sowie der sich aus der Ca(OH)₂-Zersetzung ergebende Gewichtsverlust wurden aus diesen Kurven berechnet. Die Ergebnisse zeigten, dass der Gesamtgewichtsverlust der hydratisierten Proben mit OPC-Nanosilica, vor allem im frühen Stadium, höher waren als die vergleichbaren hydratisierte Probe mit OPC. Die DTA/TG-Ergebnisse zeigen damit eine beschleunigende Wirkung auf die Zementhydratation im frühen Stadium. Die Ergebnisse zeigen neben dem höheren Gesamtgewichtsverlust der hydratisierten Proben mit OPC-Nanosilica einen geringeren Gewichtsverlust durch die Ca(OH)₂-Zersetzung im Vergleich zu den hydratisierten OPC-Proben. Diese Ergebnisse deuten auf eine puzzolanische Reaktion durch Nanosilica hin sowohl im frühen Stadium nach Tag 1 als auch im späteren Hydratationszeitraum. Durch die FTIR-Untersuchungen konnten die aus den DTA- und TG-Untersuchungen abgeleiteten Ergebnisse bestätigt werden. An den OPC- und OPC-Nanosilica Proben wurden auch die Erstarrungszeiten und die Druckfestigkeiten bestimmt. Die OPC-Nanosilica- Proben zeigten einen deutlich kürzeren Erstarrungsbeginn. OPC-Nanosilica mit 3 und 5 M.-% Nanosilica zeigten im Vergleich zu der OPC-Probe einen um 50 und 83 % verkürzten Erstarrungsbeginn. Das Erstarrungsende dieser OPC-Nanosilica-Proben war im Vergleich zur OPC-Probe um 7 bis 44 % verkürzt. Die Verwendung von 3 bis 5 M.-% Nanosilica führte über den Zeitraum von 1 bis 28 Tagen zu einer Steigerung der Festigkeit von 10 bis 49 %.

The effect of nanosilica on OPC hydration was investigated using differential thermal analysis, thermogravimetry and Fourier-transform infrared spectroscopy. Pastes of OPC and OPC blends containing 3 and 5 mass % nanosilica, were prepared using a w/c ratio of 0.4. Nanosilica of average particle size of 15 nm was used in these investigations. The pastes were hydrated for 1, 3, 7 and 28 d in sealed plastic vials. Hydration was stopped at the required age by opening the vial and washing the ground paste with acetone. The dried hydrated powdered samples were investigated for their mineralogy and hydration products using the above-mentioned instrumental methods. The DTA and TG curves of the samples were recorded from ambient to 950 to 1 000. The total weight loss as well as the weight loss corresponding to Ca(OH)₂ decomposition were computed from these curves. The results indicated that the total weight loss of the hydrated samples containing nanosilica, especially at early ages, was higher compared to the total weight loss of corresponding hydrated OPC samples. The DTA/TG studies thus indicated the acceleratory effect of nanosilica on early cement hydration reactions. The results further indicated that though the total weight loss of hydrated OPC-nanosilica samples was higher, the weight loss corresponding to Ca(OH)₂ decomposition was lower in these samples compared to the weight loss from Ca(OH)₂ decomposition in hydrated OPC samples. These results indicated pozzolanic reaction of nanosilica even at early age of 1 d as well as at later ages. FTIR investigations supported the conclusions drawn from the DTA/TG investigations. OPC and OPC nanosilica blends were also tested for setting time and compressive strength. Samples containing nanosilica exhibited significantly shorter initial setting times. The initial setting time of blends containing 3 and 5 mass % nanosilica was reduced by 50 and 83 % respectively, compared to initial setting time of the control OPC. The reduction in the final setting time of these blends was in the range of 7 to 44 %. Use of 3 to 5 mass % nanosilica in the OPC blends resulted in an increase of 10 to 49 % in compressive strength at ages of 1 to 28 d.