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Einfluss von Langzeitverzögerern auf der Basis von Phosphonsäure auf die Hydratation von Klinker und Zement; Teil 1
Dr. J. Rickert, Prof. Dr. G. Thielen,
Forschungsinstitut der Zementindustrie, Düsseldorf, Germany
Langzeitverzögerer (LVZ) sind Betonzusatzmittel, die die Hydratation von Zement sehr stark hemmen können. Eingesetzt als so genannte Recyclinghilfen ermöglichen sie z.B. im Rahmen des Frischbetonrecyclings eine direkte Wiederverwendung von Waschwasser bzw. Restbeton. Die Auswirkungen derartig stark in den Hydratationsvorgang eingreifender Betonzusatzmittel auf die Hydratation von Klinker und Zement werden meist nur empirisch bestimmt und kontrovers diskutiert. Über die Wirkungsmechanismen von Langzeitverzögerern fehlen wissenschaftlich begründete Kenntnisse noch weitgehend. Um Betone zielsicher und wirtschaftlich über lange Zeiträume verzögern zu können, wurden in mehreren Forschungsvorhaben die Auswirkungen von Langzeitverzögerern auf der Basis von Phosphonsäure (PBTC) auf die Hydratation verschiedener Klinkerphasen (C3S, C3A, C4AF), Portlandzementklinker und Portlandzemente systematisch untersucht. Die Untersuchungen an reinen Klinkerphasen ergaben, dass die Langzeitverzögerung im Wesentlichen auf einer Blockierung der Hydratation der Calciumsilikate beruht. Diese Blockade ist auf die Ausbildung einer schwer löslichen Schicht aus Calciumphosphonat zurückzuführen, für dessen Bildung gelöstes Calcium benötigt wird. Die Ergebnisse der Untersuchungen an reinen Klinkerphasen haben sich bei den Untersuchungen an Portlandzementen bestätigt. Die Anfangsreaktionen der Aluminate mit gelöstem Sulfat zu feinkörnigem primären Ettringit wurden durch den Langzeitverzögerer nicht beeinträchtigt. Bei sulfatoptimierten Portlandzementen konnte die Hydratation der Calciumaluminate und -silikate stets planmäßig langzeitverzögert werden. Bei zu geringem Angebot an Calciumsulfat wurde durch Zugabe von LVZ die Hydratation des C3A stark beschleunigt, was ein besonders schnelles Ansteifen und Erstarren zur Folge hatte. Die weitere Festigkeitsentwicklung wurde jedoch stark gehemmt, da gleichzeitig die reaktionsträgeren Calciumsilikate verzögert wurden. Es hat sich gezeigt, dass die Sulfatoptimierung der Zemente durch LVZ nicht ersetzt werden kann, sondern dass die durch Calciumsulfat initiierte Bildung von primärem Ettringit sowie die Bereitstellung von Calcium-Ionen wesentliche Voraussetzungen für eine planmäßige Wirkungsweise des LVZ sind.
Summary CEMENT INTERNATIONAL 01/2006 S. 102-108
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