Anorganische Bindemittel Flashcards
Hydraulische Bindemittel
Zement
- Beton
- Zementputz
- Trockenmörtel
Hydraulische Bindemittel
Hydraulischer Kalk
- Kalk-Zement-Putz
* Mauermörtel
Nichthydraulische Bindemittel
Luftkalk
Kalkmörtel
Nichthydraulische Bindemittel
Gipsbaustoff
- Baugips
- Gipskartonbauplatten
- Anhydritestrich
Nichthydraulische Bindemittel
Magnesiabinder
Magnesiaestrich
Nichthydraulische Bindemittel
Lehm
Lehmputz
Hydraulische Bindemittel
Definition
- erhärtet an Luft und unter Wasser
- sind nach Erhärtung wasserbeständig
- unlöslich unter Wasser
Nichthydraulische Bindemittel
Definition
- erhärtet an Luft
- Sind nach Erhärtung relativ gut wasserlöslich
- nicht beständig unter Wasser
Gipsvorkommen
natürlich
- Gips als natürliches Gesetin / Mineral weltweit verbreitet
* Abbau unter & über Tage (z.B. im Harz)
Gipsvorkommen
künstlich
- Inustrielles Anfallprodukt aus Rauchgas-Entschwefelungs-Anlagen = REA-Gips
- Kohleverbrennung
- > SOklein2-haltige Abgase
- > Reinigungsprozess Ca(OH)klein2 + SOklein2(g) + Oklein2 (g) + H2O
- > CaSOklein4.2Hklein2O
ca. 50% des deutsche Gipsvorkommen
Gips-& Anhydritbaustoffe - Herstellung & prinzipielle Reaktion
Kreislauf
• Gipsstein: CaSOklein4 * 2H2O
- Brennen 130-180 °C • Halbhydrat (Stuckgips): CaSOklein4 *0,5H2O - Wasserzugabe • CaSOklein4 * 0,5 H2O + 1,5 H2O - Erhärtung "Hydratation"
- Brennnen 300-600^C • Anhydrit CaSOklein4 - Wasserzugabe • CaSOklein4 + 2H2O + Anreger (NAklein2SOklein4, Kalk, Zement) - Erhärtung "Hydratation"
Hydratation von beta-Halbhydrat (Stuckgips)
- CaSOklein4 * 0,5H2O -> CaSOklein4 * 2H2O
- beta-Halbhydrat + Wasser -> Gips
nach 10-15 min
• Verzögerung durch: Zucker, Zitronensäure
Beschleunigung durch: KOH, NaCI etc.
- Druckfestigkeit
- therm. Ausdehnungskoeff.: 20*10^-6 K^-1
- chem. Dehnung beim Abbinden: 1 mm/m
Gips-& Anhydritbaustoffe
Typische Eigenschaften
- sehr gute bauphysikalische Eigenschaften bzgl. rascher Feuchteaufnahme & -abgabe (bis zu 50 M.-%)
- nach dem Versteifen kein Feuchthalten notwendig
- schall- 6 wärmedämmend
- feuerhemmend
- Ästhetik (weiß, beliebig einfärbbar)
Gips-& Anhydritbaustoffe
Typische Eigenschaften
Nachteile
- bei Durchfeuchtung starker (vorübergehender) Festigkeitsrückgang
- Lösungserscheinungen bei Kontakt mit fließendem Wasser
- korrosionsfördernd bei Eisen & Stahl (Sulfat-Ionen)
- nicht zusammen mit hydraulischen Bindemitteln einsetzen (Gefahr der Ettringitbildung)
Gips-& Anhydritbaustoffe
Typische Anwendungsgebiete
Mehrphasengips (Putzgips)
• beta-Halbhydrat CaSOklein4 0,5H2=
- 130-180°C
• Anhydrit III & II
- > 180°C
- > 30 min
- > 3 N/mm²
- Wandputz, Trockenmörtel
Gips-& Anhydritbaustoffe
Typische Anwendungsgebiete
Anhydritbinder
- Anhydrit II
- 300-600°C
- > 30 min
- 5-20 N/mm²
- Estrich, Putz
Kalkkreislauf - Luftkalkherstellung & Erhärtung
• Kalkstein CaCOklein3
- Brennen 900°C (-CO2)
• Branntkalk: CaCOklein3 - > CaO + CO2 (g)
- Löschen + H2O
• Gelöschter Kalk (Weisskalkhydrat): Ca(OH)klein2 + H2O
- + CO2
• Carbonatisierung: Ca(OH)klein2 + COklein2 -> CaCOklein3 + 2H2O
- -H2O, langsames Erhärten
Natürlicher hydraulischer Kalk
Tabelle s13
Künstliche & formulierte hydraulische Kalke
Kalkhydrat \+ Zement, Puzzolane, Hüttensand -> Vermahlung = • künstliche hydraulische Kalk: HL 2; HL 3,5; HL 5
• formulierte Kalke:
FL 2; FL 3,5; FL 5
Luftkalk vs Hydraulischer Kalk
Luftkalk
- Erhärtung durch Carbonatisierung
- Sehr langsame Reaktion
- Nicht wasser- und frostbeständig
- Keine hydraulischen Eigenschaften (d.h. kein Wasserbindevermögen)
- sehr große Feinheit, hohe Ergiebigkeit
- gute Verarbeitbarkeit (Geschmeidigkeit, Wasserrückhaltevermögen)
Luftkalk vs Hydraulischer Kalk
Luftkalk
Anwendungsgebiete im Bauwesen
- Mauermörtel für niedrige Beanspruchung
- Putzmörtel ohne längere Feuchteeinwirkung
- Zusatz zu Zementmörtel & Beton zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften
- Herstellung von Kalksandsteinen & Porenbeton
Luftkalk vs Hydraulischer Kalk
Hydraulischer Kalk
- Erhärtung durch Carbonatisierung & Hydratation (chem. Wasserbindung)
- Schnellere Erhärtung
- Teilweise hydraulische Eigenschaften
- Je nach Formulierung höhere Festigkeiten & höheren Widerstand gegen Feuchtebelastung
Luftkalk vs Hydraulischer Kalk
Hydraulischer Kalk
Anwendungsgebiete im Bauwesen
- Mörtel & Putze mit höheren Anforderungen (z.B. Außenputz)
- Mörtel für schlagregenbeanspruchtes Mauerwerk (z.B. Schornstein)
- Fahrbahnunterbau, Bodenverfestigungen
Magnesiabinder (“Sorelzement”)
Kreislauf
• Magnesit (MgCO3) - Brennen 800-900°C • MgCO3 -> MgO + CO2 - Wasserzugabe mit MgCl2 als Katalysator • MgO + H2O -> Mg(OH)2 + Bildung von Magnesiaoxichloriden -Carbonatisierung • Mg(OH)klein2 + CO2 -> MgCO3
Magnesiabinder (“Sorelzement”)
Probleme
- Nicht wasserbeständig (Nur für Innen- und Trockenräume)
- starkes Schwinden & Quellen (bis 2,5 mm/m)
- Korrosionsfördernd (z.B. bei Stahl)
Zementherstellung
Kreislauf
• Rohstoffe - Gewinnen & Brechen - Homogenisieren & Lagern • Rohmehl - Brennen • Klinker - Homogenisieren & Lagern • andere Hauptbestandteile • Sulfatträger - Mahlen - Lagern - Verladen
Zementherstellung
relativ schnell aber energieintensiver Prozess
- Rohmehl-Herstellung
- 2 min im Vorwärmerturm 300-1000°C
- 30 min Drehohrofen 1000-1500°C
- 30 min im Klinkerkühler 1500-100°C
- Klinkersilo / Zementmahlung
Zementherstellung
- Größter Energiebedarf für die Calcinierung von CaCO3 -> CaO + CO2
- Theoretisch braucht man ca. 1.8 GJ zur Herstellung von 1t Zementklinker
- Infolge von Wärmeverlusten, zusätzlicher Trocknungsenergie ist ther. praktische Energiebedarf > 3GJ/t Klinker
Hauptbestandteile des Portlandzementklinkers
- Alit (C3S)
- Belit (C2S)
- Aluminat (C3A)
- Ferrit (C4AF)
Ziel: Anteil an Alit maximieren (trägt am meisten zur Festigkeit bei
Portlandzement
Portlandzementklinker + Gips
Hauptbestandteile des Portlandzement
- Alit (C3S)
- Belit (C2S)
- Aluminat (C3A)
- Ferrit (C4AF)
- Gips (CS)
Zementzusatzstoffe
inert
- Gesteinsmehle (Kalkstein, Quarz, etc.)
* inaktiv
Zementzusatzstoffe
Puzzolanisch
- Flugasche
- Mikrosilica
• reagiert mit Ca(OH)2 zu festigkeitsbildenden Calcium-Silikat-Hydrat
Zementzusatzstoffe
Latent hydraulisch
- Hüttensandmehl
* Reaktiv in Anwesenheit von Wasser
Beispiel: Bedeutung der Zementbezeichnung
CEM II A - M (S-LL) 32.5 R
• CEM II
- Portlandkompositzement
• A
- Zusatzstoffanteil 0…19%
• M
- Mischzement “multiple blend”
• (S-LL)
- S: Hüttensand (“slag”)
- LL: kalkstein (“limestone”)
• 32.5R
- Festigkeitsklasse 32.5 N/mm² nach 28d
Zement im Beton
- Im Normalbeton 250.350kg Zement/m³ Beton
- Verantwortlich für die Festigkeitsentwicklung durch Hydratationsreaktionen zwischen Zement & Wasser
- ca. 50% des Anmachwassers werden durch Hydratation chemisch gebunden
- Zementleim als Klebstoff des Betons
Portlandzement
Hydratation: Calciumsilikate (C3S, C2S)
Alit
• C3S + H2O -> CSH+ Ca(OH)2
Belit
• C2S + H2O -> CSH + Ca(OH)2
CSH
wichtig
- CSH ist hauptverantwortlich für die Festigkeitsentwicklung
* Ca(OH)2 ist verantwortlich um einen hohen pH Wert einzustellen und so die Bewehrung vor Korrosion zu schützen
Portlandzement
Hydratation: Aluminat (C3A)
- C3A + Gips + H2O -> Ettringit (nach wenigen Sekunden)
* Ettringit -> Monosulfat (nach 1d)
Portlandzement
Hydratation: Aluminat (C3A)
wichtig
- C3A ist die reaktivste Klinkerphase
* Die Zugabe von Gips & die Bildung von Ettringit verzögern die Hydratationsreaktionen des C3A´s
Portlandzement
Hydratation: Ferrit (C4AF)
• C4AF + gypsum -> Ettringit oder Monosulfat
Portlandzement
Hydratation: Ferrit (C4AF)
wichtig
C4AF reagiert ähnlich wie C3A nur viel langsamer
Kinetik
Tabelle
