Influence of PCE-superplasticizer on the nucleation and growth of products obtained during the hydration of portland cement and the intercalation of polymers in C-S-H phases.
Final Report Abstract
Das geförderte Projekt liefert einen umfangreichen Datenpool zur Wechselwirkung von Fließmitteln mit Zement, insbesondere mit C3S. Es wurden grundlegende Fragestellungen nach den Ursachen der verzögernden Wirkung von Fließmitteln auf die Zementhydratation beantwortet. Hier ist festzuhalten, dass die Kristallisation aller untersuchten zementären Hydratphasen (C-S-H, Portlandit, Ettringit, Gips) durch die Anwesenheit von Fließmitteln verzögert wird. Weiterhin konnte mittels AUZ nachgewiesen werden, dass bei Zugabe von FM die Prozesse der Keimbildung und des Keimwachstums von heterogen (Oberflächen) zu homogen (in der Lösung) verschoben werden. Weiterhin haben die Ergebnisse gezeigt, dass auch in der Induktionsphase der Hydratation schon nanometergroße Kristallkeime bzw. Cluster vorliegen. Demgegenüber konnte keine signifikante Änderung der Auflösungsgeschwindigkeit durch Fließmittel festgestellt werden. Der Vergleich der C3S-Auflösungsrate in Gegenwart von Calcit deutet darauf hin, dass entweder die Auflösungsgeschwindigkeit nicht bestimmend für den globalen Hydratationsprozess ist oder dass das gewählte experimentelle Setup ungeeignet ist, die Auflösungsprozesse eindeutig abzubilden. Somit bleibt dieser Punkt derzeit noch offen. Die verzögernde Wirkung von Fließmitteln auf die Hydratation von C3S konnte auf die zwei prinzipiellen Auswirkungen der Fließmittel in diesem System zurückgeführt werden. Diese sind die Komplexierung von freien und adsorbierten Ionen sowie die Clusterbildung in der wässrigen Phase (wenn FM eine sterische Wirkung aufweisen). Im dritten Teil der Untersuchungen stand die Interkalation eines Polymers in C-S-H-Phasen im Fokus. Die umfangreichen Tests, die teilweise außerhalb des FIB durchgeführt wurden, zeigen, dass das gewählte Polymer nicht in die Struktur von C-S-H-Phasen eingebaut werden kann, obwohl es durchaus für den Einbau in Calciumcarbonat geeignet ist. Dies zeigt, dass die Randbedingungen der Hydratation zementärer Systeme es erforderlich machen, die Polymerstruktur anzupassen, um analoge Effekte wie in der Biomineralisation zu erzielen. Hier sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Vorteile eines C-S-H-Polymer-Hybrids technisch nutzbar zu machen.
Publications
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- The formation of C-S-H-phases in the aqueous phase of C3S-pastes and the role of superplasticizers. 10th CANMET/ACI International Conference on Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete, 2012
T. Sowoidnich, C. Rößler, H.-M. Ludwig and A. Völkel
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T. Sowoidnich, S. Peters, B. Möser and H.-M. Ludwig
- Calcium complexation and cluster formation as principal modes of action of polymers used as superplasticizer in cement systems. Cement and Concrete Research, 2015. 73(0): p. 42-50
T. Sowoidnich, T. Rachowski, C. Rößler, A. Völkel and H.-M. Ludwig
(See online at https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.01.016) - Dissolution rates during the early hydration of tricalcium silicate. Cement and Concrete Research, 2015. 72(0): p. 108-116
F. Bellmann, T. Sowoidnich, H.-M. Ludwig and D. Damidot
(See online at https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.02.002)
