Fremdionenstabilisierte Dicalciumsilikate - Synthese und hydraulische Reaktion

Abstract

Da die Zementindustrie einen Anteil von 8% am weltweiten CO2-Ausstoß verursacht, ist die Produktion von nachhaltigem Zement in den Fokus von Forschung und Entwicklung gerückt. Eines dieser neuartig entwickeltes Bindemittel ist das, auf hydraulischen Calciumhydrosilikaten basierende Produkt Celitement. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher reaktive Calciumsilikate hergestellt und charakterisiert. Hauptaugenmerk lag dabei auf dem C2S. Durch den Einbau von Fremdionen gelang es, die Hochtemperaturmodifikationen (α’H- und α-C2S) zu stabilisieren. Hydratationsversuche unter Standardbedingungen zeigten einen Umsatz nach 100 Stunden in die C-S-H Phase. Die hydraulischen Reaktivitäten unter hydrothermalen Bedingungen wurden in situ an der Beamline SUL-X der Strahlenquelle für Synchrotronstrahlung in Karlsruhe sowie ex situ in Laborautoklaven untersucht. Durch die hydrothermale Behandlung der C2S-Phasen konnte α C2SH hergestellt werden, das für die Produktion von Celitement geeignet ist.

The cement industry has a global share of about 8 % on the CO2 emission. Therefore, there is increased demand for research on new sustainable binding materials as well as on clinker substitute products. A newly developed binding material based on hydraulic calcium hydrosilicates is Celitement. Therefore this work aims on the production and characterization of calcium silicates. The investigation focuses on the phase C2S. Due to the incorporation of foreign ions the high temperature modifications (α’H- and α-C2S) can be stabilized. Hydration studies under standard conditions show that C2S converted into the C-S-H phase within 100 hours. The hydraulic reactivity under hydrothermal conditions was studied by means of XRD in situ using the beamline SUL-X at the synchrotron radiation facility in Karlsruhe as well as ex situ in laboratory autoclaves. The hydrothermal treatment of the C2S samples produced α-C2SH, suitable for the production of Celitement.