Untersuchungen des Einflusses von Ca(OH)2, CaO, C12A7 und Li2CO3 auf das Hydratationsverhalten von Monocalciumaluminat

Inhaltsverzeichnis

• Kurzzusammenfassung
• Einleitung
  • Aufgabenstellung und Konzeption der Arbeit
• Kenntnisstand
  • Systeme
    • System CaO - Al2O3 - SiO2
    • System CaO-Al2O3
    • Die Phase Monocalciumaluminat (CA)
    • Die Phase Mayenit (C12A7)
  • Hydratation
    • Hydratation von TZ allgemein
    • Hydratation von CA
    • Hydratation von C12A7
    • Einfluß von Lithium auf das Hydratationsverhalten von CA
• Experimentelle Methoden
  • Synthesen
    • Synthese der Reinphasen CA und C12A7
    • Synthese der Probe CA95M5s
    • Synthese des Ca(OH)2
  • Herstellung der Mischungen
  • Untersuchungsmethoden
    • Qualitative Röntgenbeugungsanalyse
    • Röntgenbeugungsanalyse für die Rietveldverfeinerung
    • Verfeinerungsstrategien
    • Oberfächenbestimmung nach Blaine
    • Korngrößenuntersuchung mittels Lasergranulometrie
    • Kalorimetrische Messungen
    • Kinetische Röntgenbeugungsanalyse
• Ergebnisse
  • Qualitative Röntgenbeugungsanalyse der Synthesen
  • Ergebnis Rietveldverfeinerung
    • Strukturanpassung CA
    • Strukturanpassung C12A7
  • Phasenreinheitsbestimmung mittels Rietveldanalyse
  • Quantitative Phasenanalyse mittels Rietveldmethode
  • Kalorimetrische Hydratationsuntersuchungen
    • Hydratation des reinen CA mit H₂O [CA]
    • Hydratation von CA mit H₂O +0,02% Li2CO3 [CALI]
    • Hydratation des reinen C12A7 mit H₂O [C12A7]
    • Hydratation von C12A7 mit H2O + 0,02% Li₂CO3 [C12A7-L]
    • Hydratation der Mischung 95 % CA und 5 % C12A7 mit H₂O [CA95M5g]
    • Hydratation der Mischung 95% CA + 5% C12A7 mit H2O+0,02% Li₂CO3 [CA95M5g-L]
    • Hydratation der Synthese 95% CA und 5% C12A7 mit H2O [CA95M5s]
    • Hydratation der Synthese 95% CA 5% C12A7 mit H2O + 0,02% Li₂CO3 [CA95M5S-L]
    • Hydratation der Mischung 95% CA und 5% Ca(OH)2 mit H₂O [CA95P5]
    • Hydratation der Mischung 95% CA + 5% Ca(OH)2 mit H2O + 0,02% Li2CO3 [CA95P5-L]
    • Hydratation der Mischung 95% CA + 5% CaO mit H₂O [CA95C5]
    • Hydratation der Mischung 95% CA + 5% CaO mit H2O + 0,02% Li₂CO3 [CA95C5-L]
  • Röntgenbeugungsanalyse der Hydratationsprodukte
  • Untersuchung der Kinetik der Hydratation mit der Röntgenbeugunsanalyse
    • Kinetische Untersuchung der Hydratation der Mischung aus 95 Gew.% CA und 5 Gew.% C12A7 [CA95M5g]
    • Kinetische Untersuchung der mit Li2CO3 beschleunigten Hydratation der Mischung aus 95 Gew.% CA und 5 Gew.% C12A7 [CA95M5g-L]
    • Kinetische Untersuchung der Hydratation der Mischung aus 95 Gew.% CA und 5 Gew.% CH [CA95P5]
    • Kinetische Untersuchung der mit Li₂CO3 beschleunigten Hydratation der Mischung aus 95 Gew.% CA und 5 Gew.% CH [CA95P5-L]
• Zusammenfassung und Diskussion
  • Rietveldverfeinerung der Röntgenbeugungsdaten
    • Strukturverfeinerungen der synthetisierten Reinphasen
    • Quantifizierung der synthetisierten Proben und Mischungen mit der Rietveld-Methode
    • Zusammenfassung Rietveld-Verfeinerung der Röntgenbeugungsdaten
  • Hydratation der synthetisierten Phasen und Mischungen
    • Ausgangspunkt für die Untersuchungen
    • Einfluss der Zugabe eines Ca -reichen Additivs auf den Zeitpunkt des maximalen Wärmeflusses ( tmax)
    • Einfluss der Zugabe von 0,02% Li₂CO3 in H₂O gelöst auf tmax
    • Vergleich des Hydratationsverhaltens der Mischung aus den Reinphasen (CA95M5g) und der Synthese gleicher Zusammensetzung (CA95M5s)
    • Einfluss der Zugabe eines Ca -reichen Additivs auf die Hydratations-wärme in den ersten 24 Stunden nach Hydratationsbeginn (H24.)
    • Einfluss der Zugabe von 0,02% Li₂CO3 auf H24
    • Einfluss der Zugabe eines Ca -reichen Additivs auf die Hydratations-wärme in den ersten 48 Stunden nach Hydratationsbeginn (H48.)
    • Einfluss der Zugabe von 0,02% Li₂CO3 auf H48
  • Untersuchungen der Kinetik der Hydratation mit Röntgenbeugungsanalyse und Wärmeflusskalorimeter
  • Schlussfolgerungen
• Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Untersuchung des Einflusses verschiedener Additive auf das Hydratationsverhalten von Monocalciumaluminat (CA). Das Ziel der Arbeit ist es, das Verständnis der Hydratationsreaktionen von CA zu erweitern und Erkenntnisse zu gewinnen, die zur Optimierung von Zementen und Baustoffen beitragen können.

• Einfluß von Ca(OH)2, CaO, C12A7 und Li2CO3 auf die Hydratation von CA
• Rietveld-Verfeinerung der Röntgenbeugungsdaten von CA und C12A7
• Quantitative Phasenanalyse der Hydratationsprodukte
• Kinetische Untersuchung der Hydratationsreaktionen mit Röntgenbeugungsanalyse und Kalorimetrie
• Einfluß von Lithium auf die Hydratationskinetik

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung führt in die Thematik der Diplomarbeit ein und erläutert die Aufgabenstellung und Konzeption der Arbeit. Der Kenntnisstand bietet einen Überblick über die relevanten Systeme, insbesondere das System CaO-Al2O3, und die Hydratation von Monocalciumaluminat, C12A7 und den Einfluss von Lithium auf deren Hydratationsverhalten.

Der Abschnitt "Experimentelle Methoden" beschreibt die verwendeten Synthesemethoden für die Reinphasen CA und C12A7 sowie die Herstellung der Mischungen. Die verschiedenen Untersuchungsmethoden, wie Röntgenbeugungsanalyse, Rietveldverfeinerung, Kalorimetrie und kinetische Röntgenbeugungsanalyse werden detailliert erläutert.

Im Kapitel "Ergebnisse" werden die Ergebnisse der qualitativen und quantitativen Phasenanalyse, die Rietveldverfeinerung und die kalorimetrischen Hydratationsuntersuchungen der verschiedenen Proben vorgestellt. Die kinetische Untersuchung der Hydratationsreaktionen wird ebenfalls im Detail behandelt.

Schlüsselwörter

Monocalciumaluminat, C12A7, Mayenit, Hydratation, Rietveld-Verfeinerung, Kalorimetrie, kinetische Röntgenbeugungsanalyse, Additive, Lithium, Zement, Baustoff