Stiftung Institut für Werkstofftechnik
Amtliche Materialprüfungsanstalt (MPA) Bremen
Abteilungsleiter: Dr.-Ing. Herbert Juling
MPA Bremen
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Systematische mikroskopische Darstellung der Frühentwicklung der Betonmatrix
gefördert durch die Arbeitsgemeinschaft Elektronenoptik (AEO) 2003-2005
Ansprechpartner: Dr.-Ing. Herbert Juling
Mit Calciumsilikathydraten umkrustete kolloidale Klinkerteilchen
[Cryo-REM, RE]
Systematic microscopic visualisation ot the early development of concrete
By means of light and electron microscopic investigations this project tries to visualise the early hydration processes in the concrete matrix, especially from the point of view of the necessary space of the different phases. Depending on the value of development different microscopic techniques will be used, beginning with polarisation light microscopy and ending with cryo electron microscopy. The choice ot the method should leed to an artfact free imaging of the prepared samples.
Die Methode der Cryo- Rasterelektronenmikroskopie erwies sich als außerordentlich gut geeignet, die Stadien der Zement-Matrixentwicklung unter realen Bedingungen abzubilden.
Nach den bisherigen mikroskopischen Erfahrungen spielen bei der frühen Abbindung die kolloidaler Teilchen (< 2 µm) eine entscheidende Rolle. Die grundsätzliche Entwicklung der ersten 24 Stunden kann wie folgt beschrieben werden.
In den ersten Stunden nach Anmachen sind auf den großen Zementklinkerkörnern noch kaum Phasenbildungen zu erkennen. Die kleinen kolloidalen Teilchen < 2 µm dagegen zeigen wegen ihrer großen spezifischen Oberfläche erste Hydratationsprodukte. Die Porenräume sind noch weitgehend mit wässriger Lösung gefüllt, das Ansteifen hat noch nicht begonnen. Bei beginnender Erstarrung (bei frühfesten Zementen nach 3-4 Stunden) entstehen lange, ausgedehnte Kristalle, bzw. Kristallplättchen (vermutlich Portlandite).Im weiteren Verlauf werden die kolloidalfeinen Zementteilchen vollkommen aufgelöst und hinterlassen kompakte feinkristalline Krusten aus Calciumsilikathydrat (CSH), die allmählich zusammenwachsen. Die größeren Zementklinker sind randlich hydratisiert, während der Kern trocken bleibt und nicht reagiert.
Während der weiteren Entwicklung verdichtet sich der Porenraum weiter mit feinen CSH-Fasern, die Ettringite verschwinden wieder.