Zur Eignung und Wirkungsweise calcinierter Tone als reaktive Bindemittelkomponente im Zement: Hinweise für die Verwendung von Zement zu Beton, Grundlagen…

Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e._V.

doi:10.5771/9783410658016

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Zur Eignung und Wirkungsweise calcinierter Tone als reaktive Bindemittelkomponente im Zement

Hinweise für die Verwendung von Zement zu Beton, Grundlagen für die Neuregelung zur Beschränlung der Rißbreite Erläuterungen zur Richtlinie für Beton mit Fließmitteln für Fließbeton

Herausgeber:innen:
Reihe:: DAfStb-Heft
Verlag:: 2019

Zusammenfassung

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 vorliegenden 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 Aluminium-Ionen 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. Die gefügeverdichtende Wirkung calcinierter Tone zeigt sich auch in einer Festigkeitssteigerung als Bindemittel. Die vorliegende Arbeit bestätigt die puzzolane Reaktivität von calcinierten Tongemischen, welche nicht nur auf den Gehalt an Kaolinit in den Tonen zurückzuführen ist, sondern auch auf dem Beitrag von Drei- und Vierschichtsilikaten basiert.

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Bibliographische Angaben

Auflage: 1/2019
Copyrightjahr: 2019
ISBN-Print: 978-3-410-65799-6
ISBN-Online: 978-3-410-65801-6
Verlag: DIN Media, Berlin
Reihe: DAfStb-Heft
Sprache: Deutsch
Seiten: 156
Produkttyp: Sammelband

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

1. Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff
2. Abkürzungsverzeichnis Kein Zugriff
1. 1.1 Motivation Kein Zugriff
2. 1.2 Zielsetzung und inhaltliche Schwerpunkte Kein Zugriff
2 Zementersatzstoffe – Bedarf, Verfügbarkeit und die zukünftigeRolle calcinierter Tongemische Kein Zugriff Seiten 3 - 5
1. 3.1 Überblick zu Wirkmechanismen der SCM Kein Zugriff
2. 1. 3.2.1 Struktur und thermische Aktivierbarkeit von Schichtsilikaten Kein Zugriff
  2. 3.2.2 Calcinierungsprozess Kein Zugriff
  3. 3.2.3 Ausgewählte Eigenschaften calcinierter Tone Kein Zugriff
3. 3.3 Methoden zur Beurteilung der Puzzolanität Kein Zugriff
4. 3.4 Löslichkeitsverhalten und Reaktivität Kein Zugriff
5. 3.5 Reaktionsmechanismen im klinkerfreien System AS2-CH Kein Zugriff
6. 1. 3.6.1 Die frühe Hydratation im binären zementären System Kein Zugriff
  2. 3.6.2 Bedeutung der AFm- und C-A-S-H-Phasen in der puzzolanen Reaktion Kein Zugriff
  3. 3.6.3 Einfluss der Zementzusammensetzung auf die puzzolane Effizienz Kein Zugriff
7. 3.7 Einfluss calcinierter Tone auf die Porosität des Zementsteins Kein Zugriff
8. 3.8 Schlussfolgerungen und offene Fragen Kein Zugriff
1. 4.1 Vorgehensweise Kein Zugriff
2. 1. 4.2.1 Calcinierte Tone Kein Zugriff
  2. 4.2.2 Zemente Kein Zugriff
  3. 4.2.3 Granulometrische Charakterisierung der Ausgangsstoffe Kein Zugriff
3. 1. 4.3.1 Proben im klinkerfreien System Kein Zugriff
  2. 4.3.2 Proben im zementären System Kein Zugriff
4. 1. 4.4.1 Wärmeflusskalorimetrie Kein Zugriff
  2. 4.4.2 Röntgendiffraktometrie (XRD) Kein Zugriff
  3. 4.4.3 Zusammensetzung der Porenlösung Kein Zugriff
  4. 4.4.4 Thermogravimetrie (TG/DTG) Kein Zugriff
  5. 4.4.5 Quecksilberdruckporosimetrie Kein Zugriff
  6. 4.4.6 Festigkeitsuntersuchungen Kein Zugriff
  7. 4.4.7 Rasterelektronenmikroskopie Kein Zugriff
1. 1. 5.1.1 Löslichkeitsverhalten calcinierter Tone Kein Zugriff
  2. 5.1.2 Reaktionskinetik der frühen Hydratation Kein Zugriff
  3. 5.1.3 Untersuchung der Reaktionsprodukte bis 48 Stunden mittels XRD Kein Zugriff
  4. 5.1.4 Untersuchung der Reaktionsprodukte bis 180 Tage mittels XRD Kein Zugriff
  5. 5.1.5 Untersuchung der Hydratphasenentwicklung mittels TG Kein Zugriff
  6. 5.1.6 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen Kein Zugriff
2. 1. 5.2.1 Reaktionskinetik mittels Wärmeflusskalorimetrie Kein Zugriff
  2. 5.2.2 Untersuchung der Hydratation mittels in situ-XRD Kein Zugriff
  3. 5.2.3 Untersuchungen an Porenlösungen Kein Zugriff
  4. 5.2.4 Untersuchung der Hydratphasenentwicklung in den ersten 48 Stundenmittels TG Kein Zugriff
  5. 5.2.5 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen Kein Zugriff
3. 1. 5.3.1 Hydratphasenentwicklung mittels XRD Kein Zugriff
  2. 5.3.2 Untersuchungen an Porenlösungen Kein Zugriff
  3. 5.3.3 Untersuchungen der Hydratwasser- und CH-Bindung Kein Zugriff
4. 1. 5.4.1 Untersuchungen der Porosität im Zementstein Kein Zugriff
  2. 5.4.2 Untersuchung der Festigkeitseigenschaften im Zementstein Kein Zugriff
1. 6.1 Reaktionspotenzial calcinierter Tone Kein Zugriff
2. 6.2 Einfluss calcinierter Tone auf die frühe Hydratation Kein Zugriff
3. 6.3 Die puzzolane Reaktion im Hydratationsverlauf Kein Zugriff
4. 6.4 Einfluss auf die Eigenschaften von Zementstein Kein Zugriff
1. 7.1 Einfluss calcinierter Tone auf die frühe Klinkerreaktion Kein Zugriff
2. 7.2 Modell zur puzzolanen Reaktion calcinierter Tone Kein Zugriff
8 Zusammenfassung und Ausblick Kein Zugriff Seiten 117 - 120
9 Literatur Kein Zugriff Seiten 121 - 128
Verzeichnis der in der Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton - DAfStb - seit 1945 erschienen Hefte Kein Zugriff Seiten 129 - 144