Aufsatz: Hydration with concomitant ammonia emission in system Portland cement - Ca(NO3)2*2H2O weak solutions – Fraunhofer IRB

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Hydration with concomitant ammonia emission in system Portland cement - Ca(NO3)2*2H2O weak solutions

Autor: Logvinkov, Sergej M.; Shabanova, G. N.; Shumejko, Vita N.
Quelle: Ibausil. 20. Internationale Baustofftagung, 12.-14. September 2018, Weimar, Bundesrepublik Deutschland. Tagungband 2
Seiten: 503-510
2018

Sprache: Englisch

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Der angestrebte vermehrte Einsatz klinkerreduzierter Bindemittel erfordert zukünftig leistungsfähige Zementzumahl- und Betonzusatzstoffe (SCM, engl. für supplementary cementitious materials) in ausreichender Quantität und Qualität. Ein entsprechend großes Potenzial wird calcinierten Tonen zugesprochen. Im Fokus stehen dabei insbesondere Tongemische, die in ihrer mineralogischen Zusammensetzung sehr komplex, aber aufgrund ihrer globalen Verfügbarkeit äußerst interessant sind. Natürliche Tonvorkommen weisen nach einem auf die Mineralogie abgestimmten Calcinierungsprozess puzzolane Eigenschaften auf. Die Beurteilung der Eignung und Leistungsfähigkeit calcinierter Tongemische als zukünftige SCM erfordert Kenntnisse zur Wirkungsweise im zementären System. In der Arbeit werden sowohl ein grundlegendes Verständnis der puzzolanen Effizienz und der Unterschiede der puzzolanen Reaktionsmechanismen herausgearbeitet als auch die Wirkungsweise eines ausgewählten calcinierten Tongemisches von der eines hochreaktiven Metakaolins abgegrenzt. Dafür wurden chemisch-mineralogische Untersuchungen zur Beurteilung der Reaktivität und der ablaufenden puzzolanen Reaktionsmechanismen im klinkerfreien Modellsystem und im zementären System durchgeführt. Die puzzolane Effizienz des calcinierten Tongemisches liegt deutlich unter der von hochreaktivem Metakaolin. Der maßgebliche Anteil an Hydratphasen wird jedoch bei beiden Tonen in den ersten 28 Tagen gebildet. Beide calcinierte Tone beeinflussen deutlich die aluminatische Klinkerreaktion über eine sehr ausgeprägte AFt-AFm-Phasenbildung in der frühen Hydratation. Auch im weiteren Hydratationsverlauf zeigt sich mit zunehmendem Gehalt an reaktiven Aluminiumionen im Bindemittelgemisch eine stark favorisierte AFm-Phasenbildung gegenüber den C-S-H-Phasen. Die klassische Formulierung der puzzolanen Reaktion für Si-reiche SCM muss vor diesem Hintergrund für calcinierte Tone entsprechend erweitert und spezifiziert werden.

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Gegenstand der Arbeit ist die Untersuchung des Fließverhaltens von Zementsuspensionen. Hierbei wird insbesondere auf die dem Fließverhalten zugrundeliegenden Mechanismen der Partikelwechselwirkung eingegangen. Auf dieser Grundlage wird ein Materialmodell vorgestellt, dass es gestattet, das rheologische Verhalten von Zementleimen unter Kenntnis ausgewählter Zementparameter vorherzusagen.

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Die Herstellung von Zement ist ein ausgesprochen komplexer Prozess, bei dem nicht nur die Zementchemie eine wichtige Rolle spielt, sondern auch verfahrenstechnische Fragen und - zunehmend mehr - Fragen des Umweltschutzes. Deshalb bildet die Zementchemie bei diesem umfassenden Buch über die Grundlagen der Herstellung und Verwendung von Zement einen Schwerpunkte, aber auch die Verfahrens- und Umwelttechnik werden ausführlich behandelt. Das Buch richtet sich an die Chemiker, Physiker, Ingenieure und Techniker in Zementindustrie, Maschinenbau, Bauindustrie, Materialprüfung und Umweltschutz, um ihnen die für ihre Tätigkeit erforderlichen Kenntnisse über die Chemie des Zements zu vermitteln. Außerdem soll es als Lehrbuch für das Studium der Werkstoffwissenschaften an Hochschulen und Universitäten verwendbar sein.

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