Gefügebildung in klinkerarmen Bindemitteln mit hohem Kalksteinanteil
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden dichtgepackte Bindemittelmischungen aus Portlandzementklinker mit einem hohen Anteil (40 Vol.-% und mehr) an Kalksteinmehl, Aragonitpulver oder Quarzmehl untersucht mit dem Ziel, durch Optimierung der Packungsdichte den maximalen Austauschgrad des Klinkers in einem Korngemisch zu erzielen. Basierend auf den Ergebnissen können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: Kalksteinmehl, Aragonit und Quarzmehl ähnlicher Korngröße beeinflussen die Klinkerhydratation auf unterschiedliche Weise. Kalksteinmehl beschleunigte die Hydratation, während Aragonit und besonders Quarz die Hydratation am Anfang verzögerte. Die positive Wirkung von Kalksteinmehl kann nicht nur auf einen physikalischen Effekt zurückgeführt werden – zusätzlich erhöht das Vorhandensein von Kalkstein die Menge des gebundenen Wassers und des Portlanditgehaltes pro Masseneinheit Klinker. 40 Vol.-% (entspricht ca. 35 M.-% in der Mischung) des sehr feinen Kalksteinmehls oder des Aragonits können die Druckfestigkeiten des groben Klinkers bei gleichem w/b-Wert im späteren Alter (nach 7d) günstig beeinflussen: 16,0 MPa bzw. 19,5 MPa gegenüber 10,0 MPa nach 7d; rund 35,0 MPa gegenüber 17,6 MPa nach 28d; 46,4 MPa bzw. 48,4 MPa gegenüber 38,7 MPa nach 91d. Die Feinheit des Klinkers war allerdings der wichtigste Parameter in der frühen Hydratationsphase in Bezug auf die Festigkeit. Größere Mengen an Klinker (48 M.-% und mehr) konnten bei den hier realisierten Stoffkombinationen jedoch nicht ohne Beeinträchtigung der Druckfestigkeitsentwicklung durch Kalkstein ersetzt werden, unabhängig von der Erzielung einer höheren Packungsdichte und einem reduzierten w/b-Verhältnis. Der Sulfatgehalt wurde für alle Klinkerfraktionen auf 4,3 M.-% eingestellt, um die optimale Sulfatbilanz für die feinste Klinkerfraktion zu erreichen. Die Zugabe von Zusatzstoffen, die eine zusätzliche Oberfläche für Hydratationsprodukte bieten, könnte jedoch einen Einfluss auf den Sulfatbedarf einer Mischung haben. Ein umfassender Ansatz zur Einstellung des Sulfatgehalts in Mischungen mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen wäre daher für künftige Untersuchungen nützlich, um den Sulfatverbrauch während der Hydratation zu steuern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Einfluss der Packungsdichte von Korngemischen auf die Gefügebildung. 20. Internationale Baustofftagung in Weimar, ibausil, 2018
Secheyko, P.; Beddoe, R.E.; Urbonas, L.; Heinz, D.
- Gefügebildung in klinkerarmen Bindemitteln mit hohem Kalksteinanteil. 59. Forschungskolloquium des DAfStb, München, 2018
Secheyko, P.; Beddoe, R.E.; Urbonas, L.; Heinz, D.
- Microstructure formation in densely packed cements with high limestone content. ICCC Prag, 2019
Secheyko, P.; Beddoe, R.E.; Urbonas, L.; Heinz, D.
