Search

Lithium salt-based additives for early strength-enhancement of ordinary Portland cement - high alumina cement paste

Ping Gu / Beaudoin, J.J.

Mischungen aus normalem Portlandzement und tonerdereichem Zement binden rasch ab und werden deshalb gerne für Reparaturen verwendet. Ihre Druckfestigkeit nach längerem Aushärten ist jedoch unbefriedigend. Nach der Literatur ist hierfür die verzögerte Hydration und die Bildung von Ettringit im Portlandzement verantwortlich. Bei tonerdereichen Zement wurden bereits Zusätze auf Basis von Lithiumsalzen erfolgreich getestet, die durch die Bildung von Lithiumhydrometaaluminaten LiH(AlO2)2.5H2O, die als heterogene Keime der Calciumaluminathydrate wirken, für eine rasche Verfestigung sorgen. Diese Zusätze wurden auch für die Reparaturmischungen aus 80 % Portlandzement und 20 % tonerdereicher Zement erfolgreich getestet. Im Verhältnis 4 ml Lösung auf 10 g binäre Zementmischung wurden an Lithiumcarbonat gesättigte Lösungen bzw. Lösungen, die andere nicht genannte Lithiumverbindungen enthielten, hinzugefügt. Zum Vergleichszwecken wurden Zementmischungen ohne Zusätze getestet. Der Wasser/Zement-Wert lag bei 0.4. Nach 1 h Aushärtung erreichte die zusatzfreie Zementmischung 0,7 MPa, die lithiumhaltige Zementmischung 2,30 MPa und die lithiumcarbonathaltige Zementmischung 4,04 MPa. Im Gefüge der zusatzfreien Zementmischung fanden sich nadelige Ettringitphasen, während in den lithiumhaltigen Mischungen miteinander vernetzte langfasrige Strukturen entstanden waren. Die Druckfestigkeit der zusatzfreien Zementmischung stieg nur noch allmählich auf 2,6 MPa nach 48 und auf 10,7 MPa nach 72 h an. Die Druckfestigkeit der lithiumcarbonat- und lithiumhaltigen Zementmischungen erreichte zwar in den ersten 24 h ebenfalls nur geringe Werte von 4 und 6 MPa, stieg aber in den folgenden 24 h überproportional auf 17,9 und 31,6 MPa an, so daß die ersten 24 h als Inkubationszeit aufzufassen sind. Die während der Aushärtung freigesetzte Energie zeigte deutlich, daß der Lithiumzusatz das Energiemaximum von 37,6 h in der zusatzfreien Zementmischung auf 7,5 h in der lithiumhaltigen Zementmischung verlagerte. Um die Anfangsfestigkeit der Zementmischung weiter zu steigern, empfiehlt sich der Zusatz von Wollastonit-Mikrofasern.