Untersuchungen des Einflusses von Ca(OH)2, CaO, C12A7 und Li2CO3 auf das Hydratationsverhalten von Monocalciumaluminat

Diplomarbeit aus dem Jahr 2002 im Fachbereich Geowiss. / Geographie - Geologie, Mineralogie, Bodenkunde, Note: sehr gut, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Institut für Mineralogie), Sprache: Deutsch, Abstract: Monocalciumaluminat (CA) ist die in allen Tonerdezementen mit mindestens 40% vertretene und für das Hydratationsverhalten und die erzielten Eigenschaften des erhärteten Tonerdezements verantwortliche Hauptphase. Aufbauend auf den Untersuchungen von NEUMANN (2001)wurde im Rahmen dieser Arbeit der Einfluss der anorganischen Additive Mayenit (C12A7), Portlandit (CH) und Calciumoxid (CaO) auf das Hydratationsverhalten von Monocalciumaluminat mit Hilfe eines wärmeflusskalorimeters und röntgenographischer Pulvermethoden (XRPD) untersucht. Hierzu wurden zunächst die Reinphasen CA und C12A7, sowie eine Probe der Zusammensetzung 95 Gew. % CA und 5 Gew. % C12A7 bei 1250°C in einem Kammerofen unter Luftatmosphäre synthetisiert, mittels Rietveldmethode charakterisiert und auf eine einheitliche spezifische Oberfläche aufgemahlen. Um den Einfluss der anorganischen Additive auf das Hydratationsverhalten von CA zu zeigen, wurden sowohl die Reinphasen CA und C12A7 als auch die Mischungen der synthetisierten Reinphasen unter Zugabe von 5 Gew.% des jeweiligen Additivs im Wärmeflusskalorimeter hydratisiert. In einem weiteren Schritt wurde der Einfluss von 0,02% Li2CO3 in Wasser gelöst als Beschleuniger auf das Hydratationsverhalten untersucht. Die entstandenen Hydratationsprodukte wurden mit XRPD identifiziert. Um den zeitlichen Verlauf des Phasenbestandes mit den aufgenommenen Wärmeflusskurven korrelieren zu können, wurde an ausgewählten Proben die Phasenbestände während der Hydratation mittels Röntgenbeugung analysiert. In allen Fällen, bei denen die anorganischen Additive zugesetzt wurden, kam es zu einer signifikanten Verbesserung der Reproduzierbarkeit des Hydratationsverhaltens von CA. Gleiches ergibt sich auch beim Einsatz des Li2CO3, das sich beschleunigend auf das Hydratationsverhalten auswirkt. Des weiteren wurden die Zeitpunkte maximalen Wärmeflusses bei Einsatz der Additive deutlich früher erreicht als bei der Hydratation des reinen CA ohne Zugabe von Additiven. Die Röntgenbeugungsanalysen während der Hydratation ergaben, dass die Bildung einer Hydratphase stets mit dem Lösen des CA zu korrelieren ist.