Vorlesung 5 Chemie der Baustoffe

Question 1

Aus welchen Bestandteilen besteht:
- Ton
- Mergel
- Kalkstein
- Gipsstein
- Quarz
- Feldspat

Answer 1

• Ton: Al2O3 * 2SiO2
• Mergel = Ton + Kalkstein
• Kalkstein: CaCO3
• Gipsstein: CaSO4
• Quarz: SiO2
• Feldspat = Ton + CaO + Na2O + K2O

Question 2

Aus welchen Bestandteilen besteht Zement?

Answer 2

Ton + Mergel + Kalkstein

Question 3

Nenne die wichtigsten Prozesse bei der Zementherstellung

Answer 3

• Gewinn/Brechen des Gesteins
• trocknen/mahlen
• homogenisieren/abschneiden
• brennen: Zementklinker
• lagern
• Zemente

Question 4

Was sind die chemischen Hauptbestandteile des Zementklinkers?

Answer 4

Cao 65% +- 2%
SiO2 20% +- 2%
Al2O3 6% +- 2%
Fe2O3 3% +- 2%

Question 5

Wie lautet die Formel für die wichtigsten Module und die Unter- und Oberwerte?

Answer 5

Hydraulemodul:
- (CaO)/(Al2O3 + SiO2 + Fe2O3)
- max: 2,4
- mittel: 2,2
- min: 2,0

Kalkstandard:
- (100 CaO)/(2,8 SiO2 + 1,1 Al2O3 + 0,7 Fe2O3)
- max: 102
- mittel: 97
- min: 92

Question 6

Wie lautet die mineralische Klinkerzusammensetzung?

Answer 6

C3S 60% +- 10%
S2S 16%
C3A 11%
C4AF 8%

Question 7

Was sind die CSH-Phasen?

Answer 7

Klinkerphasen bilden mit Wasser Hydrate Phasen, die den Zementstein bilden

Question 8

Welche Probleme gehen mit dem C3A einher?

Answer 8

Hohe Hydratationsgeschwindigkeit?

Question 9

Mit welchen Mitteln und Wegen kann das Problem der hohen Hydratationsgeschwindigkeit von C3A gelöst werden?

Answer 9

Zugabe von Gips, Halbhydrat oder Anhydrit

• C3A + 3 CsH2 26 H -> C3A(Cs)3H32 (Trisulfat = Entringst, AFt)
• Verzögerter Erstarrungsbeginn durch Bildung von AFt auf der C3A-Oberfläche
• C3A(Cs)3H32 + 2C3A + 4H -> 3C3A(Cs)H12
• Umkristallisation zu Monosulfat bei der kleinen Sulfatkonzentration

Question 10

Wie wirkt sich ein zunehmender w/z Gehalt aus?

Answer 10

Bis 0,2 wird zT Zement nicht hydratisiert, was zur Stabilität beitragen kann. Bis 0,3 bilden sich KEINE Kapillarwasser(Poren).
Mit zunehmendem Kapillarwasser steigt auch die Gefahr, dass es zum Stoffaustausch mit der Umwelt kommt (CO2 und Chloride können reagieren) oder es kann im Winter zu Frostschäden kommen

Question 11

Was bedeutet:
- hydraulisch
- latenthydraulisch
- puzzolanisch?

Answer 11

hydraulisch
- Bindemittel wird mit Wasser an der Luft und unter Wasser fest und bleibt fest CaO/SiO2 > 1,5 (Zement)

Latenthydraulisch:
- Benötigt einen alkalischen Anreger, (meist CaO) keine eigenen Bindemittel, aber Zusatzstoff CaO/SiO2 0,5-1,5 (Hüttensand)

Puzzolanisch
- benötigt stöchimetrische Mengen Alkalien (insb. CaO) CaO/SiO2 < 0,5 (Flugasche, Silicastaub, Metakaolin)

Question 12

Was sind die Hauptunterschiede zwischen CEM I,II,III?

Answer 12

CEM I:
- Hauptsächlich Klinker
- wird in der Praxis nicht mehr eingesetzt

CEM II:
- Sammelbezeichnung für alle Arten Zement, inklusive Hochofenschlacke
- begrenzt auf unter 25 M-%

CEM III:
- größere Mengen Hüttensand
- hat aufgrund des Silikats in der Schlacke eine höhere Druckfestigkeit

Question 13

Wie viel CO2 wird bei der Produktion von 1t Zementklinker freigesetzt?

Answer 13

0,85t CO2
- 70% aus der Entsäuerung
- 30% durch Energieverbrauch

Question 14

Wie kann man dem CO2 Ausstoß entgegenwirken?

Answer 14

• Ersatz von Zementklinker durch latenthydraulische Stoffe und Puzzolane
• Optimierte Herstellungsmethoden (Brenntechnik, Reaktiv Mahlen)

Question 15

Was ist Beton?

Answer 15

Baustoff, erzeugt durch Mischen von Zement, grober und feiner Gesteinskörnungen und Wasser, mit und ohne Zugabe von Zusatzmittel, Zusatzstoffen und Fasern

• Beton erhält seine Eigenschaften durch Hydratation des Zements

Question 16

Welche Klasseneinteilungen gibt es beim Zement?

Answer 16

• Expositions- und Feuchtigkeitsklassen
• Konsistensklassen
• Druckfestigkeitklassen
• Klassen nach dem Größtkorn und der Gesteinskörnung