Baustoffekunde at RWTH Aachen

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Organische Bindemittel

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Anorganische Bindemittel + Eigenschaften

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Hydratische Verfestigung
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Verarbeitung von Luftkalk

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Herstellung von hydraulischen Kalken

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Zement (Allgemein)

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Herstellung von Portlandzementklinker
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Hydratation von Portlandzement

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Umwandlung von Ettringit zu Monosulfat

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Weitere Hauptbestandteile von Zement

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Hüttensandmehl
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Puzzolanische Stoffe

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Baustoffekunde

Organische Bindemittel
  • Bitumen (Asphalt, Bitumenbeschichtungen u.ä.)
  • Kunstharz (Putze, Polymerbeton)

Baustoffekunde

Anorganische Bindemittel + Eigenschaften
  • Luftbindemittel (erhärtet an Luft, bedingt wasserlöslich) -> Luftkalke
  • Hydratbinedmittel (erhärten mit Wasser, sind wasserlöslich) -> Gips
  • Hydraulische Biindemittel (erhärten an Luft oder ohne Luft, wasserbeständig) -> hydraulischer Kalk, Zemente
  • Mischformen -> Putz- und Mauerbinder

Baustoffekunde

Hydratische Verfestigung
Die Reaktion eines Bindemittels mit Wasser. Unter Wasserverbrauch führt diese zu einem festen Endprodukt.

Baustoffekunde

Verarbeitung von Luftkalk
  • Ungelöschter Kalk: Stückkalk oder gemahlener, pulverförmiger Feinkalk. Beim Ablöschen heftige Reaktion mit erheblicher Volumenvergrößerung und Temperaturentwicklung
  • gelöschter Kalk: pulverförmig & trocken als Kalkhydrat oder Kalkteig. Einsatz auf Baustellen

Baustoffekunde

Herstellung von hydraulischen Kalken
  • Brennen von Mergel (Kalkstein + Ton) bei ca. 1200 Grad
  • Es bilden sich Branntkalk, Calciumsilikate und Calciumaluminate
  • -> Wasserzugabe
  • Es bilden sich Calciumsilikathydrate, Calciumaluminathydrate und Portlandit (Calciumhydroxid)

hoher Anteil Calciumsilikate -> hochhydraulische Kalke

=> höhere Festigkeiten und schnelleres Erhärten als Luftkalke

Baustoffekunde

Zement (Allgemein)
  • Bindemittel für Betone und Mörtel
  • Bestandteile: Portlandzementklinker, geringer Mengen an Sulfatträger, ggf. weitere Hauptbestandteile
  • Herstellung: Gewinnung von Mergel und Kalkstein (Ausgangsstoffe), das Brennen des Rohmels zum Portlandzementklinker, Mahl- und Mischvorgänge

Baustoffekunde

Herstellung von Portlandzementklinker
  • Brennen von Mergel (Kalktein, Ton, Korrekturstoffe) bei ca. 1450 Grad
  • Es bilden sich die Klinkerphasen (Calciumsilikate, Calciumaluminate, Calciumaluminatferrit)

Baustoffekunde

Hydratation von Portlandzement
Reaktion von Zement und Wasser = Hydratation
  • Ausgangsstoffe: Klinkermineralien(-Phasen) und Salfatträger (Zement)
  • Wasserzugabe
  • Calciumsilikate reagieren zu Calciumsilikathydraten (den C-S-H-Phasen) und Calciumhydroxid (Portlandit). C3A reagiert mit Sulfatträger zu Ettringit
  • -> Umwandlung von Ettringit zu Monosulfat

Exotherme Reatktion = Wärme wird freigesetzt


Baustoffekunde

Umwandlung von Ettringit zu Monosulfat
  • Ausgangsstoff: Ettringit
  • zunehmend wir C3A gelöst
  • wenn kein Sulfat mehr zu Verfügung steht, wird Ettringit zu Monosulfat

Baustoffekunde

Weitere Hauptbestandteile von Zement
  • latent-hydraulische Stoffe: reagieren im Beisein von Anregern (Katalysator) zu C-S-H-Phasen. -> wichtiger Stoff: Hüttensandmehl
  • puzzolanische Stoffe: 
  • inerte Stoffe

Funktion: 
  • Optimierung der Korngrößenverteilung -> Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften
  • chem. Reaktion mit Wasser/Calciumhydroxid -> Zement- und Betonfestigkeit, Porenstruktur
  • Reduktion der CO2-Emissionen (pro Tonne Zement)

Baustoffekunde

Hüttensandmehl
  • Nebenprodukt bei der Herstellung von Roheisen (aus flüssiger Hochofenschlacke, abgeschreckt)
  • Glasiger Stoff
  • körnige Form -> muss aufgemahlen werden

Baustoffekunde

Puzzolanische Stoffe
Alle Stoffe können in Zement eingesetzt werden und reagieren mit Calciumhydroxid und Wasser und bilden CSH-Phasen

  • Ölschiefer: Vorkommen Süden DE, Zusammensetztung variable, (auch hydraulisch möglich), gebrannt
  • Trass: vulkanischen Ursprungs
  • Steinkohlenflugaschen: industrielle Nebenprodukte, stammen aus der Stromerzeugung in Steinkohlekraftwerken, Qualität wird durch Brennprozess beeinflusst
————> Silikas. erheblich reaktiver als Flugasche
  • Silikastaub: aus Herstellungvon Ferrosilicum, 100xfeiner als Zement und Flugasche, nur in geringen Mengen in Zement



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