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Gliederung · Beton · Herstellung von Zement · Brennen von Zement · Abbinden von Zement · Hydrolyse von Portlandzement · Veränderungen der Viskosität,

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Präsentation zum Thema: "Gliederung · Beton · Herstellung von Zement · Brennen von Zement · Abbinden von Zement · Hydrolyse von Portlandzement · Veränderungen der Viskosität,"—  Präsentation transkript:

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2 Gliederung · Beton · Herstellung von Zement · Brennen von Zement · Abbinden von Zement · Hydrolyse von Portlandzement · Veränderungen der Viskosität, der Erstarrungsgeschwindigkeit und der Festigkeit · Hochleistungsbeton · Motivation · Bauen mit UHFB – Einsatzbereiche · Zusammensetzung von UHFB · Zusammenfassung

3 Beton Drei wichtige Bestandteile: · Zement · Wasser · Füllstoff (z.B. Sand / Kies) Betonzusatzstoffe und –zusatzmittel: · Betonstahl-> Stahlbeton · Fasern-> Faser- / Stahlfaserbeton · Verflüssiger · Beschleuniger

4 Herstellung von Zement

5 Brennen von Zement Wichtige Bestandteile: CaO SiO 2 Al 2 O 3

6 Brennen von Zement Wichtig: Ca2Si -> Dicalciumsilicat Ca 2 SiO 4 Ca3Si -> Tricalciumsilicat Ca 3 SiO 5 -> Inselsilikate

7 Brennen von Zement Inselsilikate hcp der Sauerstoffionen Schichtfolge (ABAB) grün: Ca in ½ der OL rot: Si in 1/8 der TL isolierte [SiO 4 ]-Tetraeder Schicht A Schicht B

8 Abbinden von Zement · Hydrolyse von Portlandzement · Veränderungen der Viskosität, der Erstarrungsgeschwindigkeit und der Festigkeit · Beispiel: Betonverflüssiger

9 Hydrolyse von Portlandzement 1. Phase: 3 CaSO H 2 O + Ca 3 Al 2 O 6 -> 3 CaO · Al 2 O 3 · 3 CaSO 4 · 32 H 2 O Ettringit (kleine faserförmige Kristalle) Ohne CaSO 4 – Zugabe: Ca 3 Al 2 O 6 + H 2 O -> Ca 3 Al 2 O 6 · 6 H 2 O große Kristalle führen zu schnellem Erstarren

10 Hydrolyse von Portlandzement 2. Phase: lange Ettringit-Kristalle bilden mit Silicaten ein festes Netzwerk Erhärtungsphase: Ettringit reagiert während der Zementhärtung mit Tricalciumaluminat: 3 CaO ·Al 2 O 3 · 3 CaSO 4 · 32 H 2 O + Ca 3 Al 2 O H 2 O -> 3 (3 CaO · Al 2 O 3 · CaSO 4 · 12 H 2 O)

11 Hydrolyse von Portlandzement Erhärtungsprozess: 2 Ca 3 SiO 5 + nH 2 O –> Ca 3 Si 2 O 7 · nH 2 O + 3 Ca(OH) 2 -in Tagen abreagiert Tobermonit-Phasen (z.B. Jaffeit) 2 Ca 2 SiO 4 + nH 2 O –> Ca 3 Si 2 O 7 · nH 2 O + Ca(OH) 2 -in Monaten abreagiert Weiterhin Reaktion mit CO 2 aus der Luft: Ca(OH) 2 + CO 2 -> CaCO 3 + H 2 O Volumenvergrößerung

12 Hydrolyse von Portlandzement

13 Veränderungen der Viskosität, der Erstarrungsgeschwindigkeit und der Festigkeit durch Zugabe von Zusatzstoffen: · Beschleuniger: beschleunigt Erhärtungsprozess Anwendung: Betonieren bei tiefen Temperaturen/ in fließendem Gewässer · Verzögerer: verzögert den Erhärtungsprozess Anwendung: Betonieren bei hohen Temperaturen Transport über große Distanzen

14 Veränderungen der Viskosität, der Erstarrungsgeschwindigkeit und der Festigkeit Beispiel: Betonverflüssigern Anwendung: · Pumpbetone · Beton mit sehr hohen Druckeigenschaften Vorteile: · Erhöhung der Druckfestigkeit/Dichtigkeit · vermindert Wasseranspruch Nachteil: · starke Verzögerung beim Abbinden

15 Beispiel: Betonverflüssigern Polycarboxylate mit Seitenketten Veränderungen der Viskosität, der Erstarrungsgeschwindigkeit und der Festigkeit

16 Hochleistungsbeton - Motivation · steigende Gebäudehöhe Petronas Towers in Kuala Lumpur

17 Hochleistungsbeton - Motivation · Offshore-Bauwerke

18 Hochleistungsbeton - Motivation · Großbrücken Salginatobelbrücke bei Schiers

19 Hochleistungsbeton - Motivation · Klima Burj Dubai (>800 m) Temperaturen um 45 °C im Sommer

20 Bauen mit UHFB – Einsatzbereiche ·druckbeanspruchte Bauteile, z. B. hoch beanspruchte Stützen · biegebeanspruchte Bauteile, z. B. Brückenträger, Balken · Bauteile zum Schutz vor umweltgefährdenden Stoffen, z. B. Auffangwannen, Chemikalienlager · chemisch hoch beanspruchte Bauteile, z. B. Kühltürme, landwirtschaftliche Bauteile

21 Hochleistungsbeton Beton: Druckfestigkeit: 40 N/mm² (~ 250 Kleinwagen) Zugfestigkeit: 4 N/mm² Ultrahochfester Beton (UHFB): Druckfestigkeit: 200 N/mm² (~ Stahl) Zugfestigkeit: 15 N/mm² Biegzugfestigkeit: 50 N/mm²

22 Zusammensetzung von UHFB · Reaktive SiO 2 erhöhte Keimbildungsrate · Kontrolle der Morphologie der Hydratphasen · Fuller – Verteilung der Füllstoffe mikrofeine mineralische Feinstoffe, z. B. Quarzmehl + 6 bis 17 mm lange Stahl- oder Kunststofffasern

23 Reaktive SiO 2 Silicastaub: SiO 2 + Ca(OH) 2 + nH 2 O -> Ca 3 SiO 5 + mH 2 O SiO2 im Überschuss, dient als Nukleierungsmittel -> Bildung vieler kleiner Kristallite anstatt weniger großer Kristallite

24 Fuller - Verteilung

25 Zusammenfassung - UHFB · höhere/ größere Bauwerke · Druckfestigkeit: 200 N/mm² · Optimierte Inhaltsstoffe · Einsatzgebiete: · druck- und biegebeanspruchte Bauteile · chemisch beanspruchte Bauteile · Forschung an erhöhter Festigkeit

26 Literaturverzeichnis · · · · · Manfrinetti P., Fornasini M.L., The phase diagram of the Ca-Si- system, 1999 ·http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Kalkofentemperatur. png&filetimestamp= ·

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !


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