Systematische mikroskopische Darstellung der Frühentwicklung der Betonmatrix

Mit Calciumsilikathydraten umkrustete kolloidale Klinkerteilchen<br>[Cryo-REM, RE]

gefördert durch die Arbeitsgemeinschaft Elektronenoptik (AEO) 2003-2005
Ansprechpartner: Dr.-Ing. Herbert Juling

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.