Wasserbeständigkeit von auf REA-Gips basierten Multi-Komponenten-Bindemittelsystemen

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1 Wasserbeständigkeit von auf REA-Gips basierten Multi-Komponenten-Bindemittelsystemen Ying Wang, M.Sc. Dr.-Ing. Liudvikas Urbonas Prof. Dr.-Ing. Detlef Heinz cbm Centrum Baustoffe und Materialprüfung TU München 2. Weimarer Gipstagung , Weimar

2 Ziel Untersuchung der Wasserbeständigkeit der auf REA- Gips basierten Multi-Komponenten-Bindemittelsysteme Multi Komponenten Bindemittelsystem kostengünstig emissionsarm REA-Gips SFA CEM REA-Gips (α-halbhydrat) Steinkohlenflugasche Zement Hüttensandmehl (HSM) Ying Wang 2

3 Zusammensetzung der Bindemittelmischung Probenbezeichnung G28H Zement : Puzzolan 20:80 Bindemittelmischung [M.-%] α-halbhydrat 50 CEM I 42,5R 3 Steinkohlenflugasche (SFA) 12 Hüttensandmehl (HSM) 35 Pasten- und Mörtelprismen wurden mit dieser Rezeptur hergestellt. Mörtelproben enthalten nach Massenanteilen einen Teil Bindemittelmischung und drei Teile CEN- Normsand. Zum Vergleich wurden Prismen aus reinem α-halbhydrat hergestellt und unter denselben Bedingungen gelagert. Ying Wang 3

4 Prüfkörper und Lagerung Prismen: mm 3 I. 24 Std. bei 20 C/ r. F.>95 % II. Nach Ausschalen weiter gelagert: 20 C in Wasser 8 C in Wasser im Klimaraum 20 C/r. F. 65% Je zwei Woche Wasser gewechselt V Wasser /S Prüfkörperoberfläche =0,03 m 3 /m 2 Ying Wang 4

5 Massenänderung (Wasserlagerung) Mörtelprismen Lagerung: 20 C/Wasser Mörtelprismen Lagerung: 8 C/Wasser Massenänderung in % G28H (w/b 0,5) G28H (w/b 0,3) alpha-halbhydrat (w/b 0,3) Massenänderung in % G28H (w/b 0,5) G28H (w/b 0,3) alpha-halbhydrat (w/b 0,3) Alter [Tage] Alter [Tage] Die Massen der Mörtelproben G28H bei w/b 0,5 und w/b 0,3 sind praktisch konstant geblieben, während die Masse von Mörtelproben aus reinem α-halbhydrat ständig abnahm. Ying Wang 5

6 Massenänderung (Wasserlagerung) Abb. Fotos von Mörtelprismen nach langer Wasserlagerung bei 20 C. A: G28H (w/b 0,5) nach 360 Tagen B: G28H (w/b 0,3) nach 360 Tagen C: α-halbhydrat (w/b 0,3) nach 270 Tagen Die Mörtelprismen G28H (A und B) wiesen nach 360 Tagen Wasserlagerung bei 20 C unveränderte Oberflächen auf. Ying Wang 6

7 Druckfestigkeit - der w/b-wert - die Gesteinskörnung C / Wasser 20 C / r. F. 65% Mörtel G28H (w/b 0,5) Mörtel G28H (w/b 0,3) Paste G28H (w/b 0,25) Paste alpha-hh (w/b 0,25) Mörtel G28H (w/b 0,5) Mörtel G28H (w/b 0,3) Paste G28H (w/b 0,25) Paste alpha-hh (w/b 0,25) Druckfestigkeit [MPa] Druckfestigkeit [MPa] d 7d 28d 90d 180d 0 2d 7d 28d 90d 180d Alter [Tage] Alter [Tage] Ying Wang 7

8 Porosität 20 C / Wasser 8 C / Wasser kumulative Porenvolumen [cm 3 /g] 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 20 C/Wasser 2d 20 C/Wasser 28d 20 C/Wasser 90d 20 C/Wasser 180d kumulative Porenvolumen [cm 3 /g] 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 8 C/Wasser 2d 8 C/Wasser 28d 8 C/Wasser 90d 8 C/Wasser 180d 0,00 0,01 0, Durchmesser ( m) 0,00 0,01 0, Durchmesser ( m) Die Porengrößenverteilung der Mörtelprobe G28H (w/b 0,3) nach 2d, 28d, 90d und 180d Wasserlagerung Ying Wang 8

9 Dehnung und Ettringitbildung Dehnung [mm/m] 20 C / Wasser Dehnung Paste G28H (w/b 0,4) 3,5 Dehnung Paste G28H (w/b 0,25) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 4,0Alter [Tage] Ettringit Anteil [%] Paste G28H (w/b 0,4) Ettringit Anteil [%] Paste G28H (w/b 0,25) 20% 15% 10% 5% Ettringit Anteil 0,0 1d 2d 7d 28d 90d 0% Die gemessenen Dehnungen sind nicht allein von der Menge des gebildeten Ettringits abhängig. Ying Wang 9

10 Untersuchung des Gefüges Außen Randbereich der Probe Innen G28H (w/b 0,3) nach 180 Tagen unter Wasser bei 20 C Ying Wang 10

11 Untersuchung des Gefüges X 65 Die REM-Aufnahme am Dünnschliff zeigt, dass die Auslaugung von Gips im Randbereich bis zu einer Tiefe von etwa 0,8 mm stattfindet. Innen Außen G28H (w/b 0,3) nach 180 Tagen unter Wasser bei 20 C Ying Wang 11

12 Zusammenfassung Das Gips-Zement-Flugasche-Hüttensand-Bindemittelsystem mit 50 M.-% α-halbhydrat weist eine deutlich bessere Wasserbeständigkeit auf. Die Festigkeit des Bindemittelsystems nahm während der Wasserlagerung kontinuierlich zu. Ein niedriger w/b-wert ermöglicht eine starke Festigkeitserhöhung der wassergelagerten Proben. Die Zugabe von Gesteinskörnung hat keinen Einfluss auf die Tendenz des Festigkeitsanstiegs während der Wasserlagerung. Nach 28 Tagen in Wasser erreichten die Mörtelprismen mit der Gips-Zement-Flugasche-Hüttensand- Bindemittelmischung eine ähnlich hohe Druckfestigkeit wie die Pastenprismen. Ying Wang 12

13 Danksagung Das IGF-Vorhabens (AiF17117N) der VGB Forschungsstiftung wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.