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Einfluss von Calciumsulfat und ­Calciumhydroxid auf die Hydratation von Calciumsulfoaluminat-Klinker

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Zusammenfassung: Calciumsulfoaluminat-Zemente sind eine CO₂-freundliche Alternative zu Portlandzement. Um die Hydratationsmechanismen dieses Zementtyps besser zu verstehen, wurde ein handelsüblicher Calciumsulfoaluminat-Klinker untersucht, der mit unterschiedlichen Mengen an Gips, Anhydrit und Portlandit gemischt wurde. Es wurde festgestellt, dass die Hydratation der hydraulischen Hauptphase Ye’elimit (C₄A₃S−) durch die Zugabe von Calciumsulfat ausreichender Reaktivität beschleunigt und gesteuert werden kann. Im Beisein von Gips oder Anhydrit entstehen Ettringit und Al(OH)₃ als Hydratationsprodukte. Wenn das Calciumsulfat aufgebraucht ist, bildet sich Monosulfat anstelle von Ettringit. Die Zugabe von Calciumhydroxid führt zu einer sehr schnellen Anfangsreaktion unter Bildung von Calciumaluminathydrat C₄AH_x, was zu einem sehr raschen Abbinden führt. Im Vergleich zu Portlandzementen können Mörtel auf der Basis von Calciumsulfoaluminatzementen eine höhere Druckfestigkeit, bis zu 100 MPa nach 28 Tagen, erreichen.

1 Einleitung

Die Herstellung von Portlandzementklinker macht ca. 5 % der von Menschen verursachten CO₂-Emissionen aus. Eine vielversprechende CO₂-freundliche Alternative ist die Herstellung von Klinkern auf Basis Calciumsulfoaluminat (C₄A₃S−) [1]. Dieser Klinker kann bei einer Temperatur von ca. 1250 °C aus Calciumsulfat, Kalkstein und Bauxit hergestellt werden [2]. Im Vergleich zu Alit (1,80 g CO₂ pro ml Zementphase) setzt Calciumsulfoaluminat nur 0,56 g CO₂ pro ml hydraulischer Phase frei [1]. Zudem ist dieser Klinkertyp im Vergleich zu Portlandzement leichter mahlbar. In Abhängigkeit von...

Frank Winnefeld ¹, Stefan Barlag ^1,2
1 Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research, Dübendorf/Switzerland
² Technical University Bergakademie Freiberg, Freiberg/Germany