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2. Weimarer Gipstagung26.-27.3.2014, Weimar
Wasserbeständigkeit von auf REA-Gips basierten Multi-Komponenten-Bindemittelsystemen
Ying Wang, M.Sc. Dr.-Ing. Liudvikas Urbonas Prof. Dr.-Ing. Detlef Heinzcbm Centrum Baustoffe und MaterialprüfungTU München
REA-Gips (α-halbhydrat) ZementSteinkohlenflugasche Hüttensandmehl (HSM)
CEM
SFA
REA-Gips
Multi‐Komponenten‐Bindemittelsystem
Ying Wang 2
Ziel Untersuchung der Wasserbeständigkeit der auf REA-
Gips basierten Multi-Komponenten-Bindemittelsysteme
• kostengünstig• emissionsarm
Ying Wang 3
Probenbezeichnung G28HZement : Puzzolan 20:80
Bin
dem
it-te
lmis
chun
g[M
.-%]
α-Halbhydrat 50
CEM I 42,5R 3
Steinkohlenflugasche (SFA) 12
Hüttensandmehl (HSM) 35
Zusammensetzung der Bindemittelmischung
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.
• Prismen: 40×40×160 mm3
I. 24 Std. bei 20 °C/ r. F.>95 %II. Nach Ausschalen weiter gelagert:
• 20 °C in Wasser8 °C in Wasser
• im Klimaraum 20 °C/r. F. 65%
Ying Wang 4
Prüfkörper und Lagerung
Je zwei WocheWasser gewechselt
V Wasser/S Prüfkörperoberfläche=0,03 m3/m2
Ying Wang 5
Massenänderung (Wasserlagerung)
1 41 81 121 161 201 241 281 321 361-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
G28H (w/b 0,5) G28H (w/b 0,3) alpha-Halbhydrat (w/b 0,3)
Mas
senä
nder
ung
in %
Alter [Tage]
MörtelprismenLagerung: 20 °C/Wasser
1 41 81 121 161 201 241 281 321 361-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
G28H (w/b 0,5) G28H (w/b 0,3) alpha-Halbhydrat (w/b 0,3)
Mas
senä
nder
ung
in %
Alter [Tage]
MörtelprismenLagerung: 8 °C/Wasser
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 6
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
Massenänderung (Wasserlagerung)
Die Mörtelprismen G28H (A und B) wiesen nach 360 Tagen Wasserlagerung bei 20 °C unveränderte Oberflächen auf.
Ying Wang 7
Druckfestigkeit- der w/b-Wert- die Gesteinskörnung
2d 7d 28d 90d 180d0
10
20
30
40
50
60
70
80
Dru
ckfe
stig
keit
[MPa
]
Alter [Tage]
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)
2d 7d 28d 90d 180d0
10
20
30
40
50
60
70
80
Dru
ckfe
stig
keit
[MPa
]
Alter [Tage]
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)
20 °C / Wasser 20 °C / r. F. 65%
Ying Wang 8
Porosität
0,01 0,1 1 10 1000,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
kum
ulat
ive
Pore
nvol
umen
[cm
3 /g]
Durchmesser (m)
20 °C/Wasser 2d 20 °C/Wasser 28d 20 °C/Wasser 90d 20 °C/Wasser 180d
0,01 0,1 1 10 1000,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
kum
ulat
ive
Pore
nvol
umen
[cm
3 /g]
Durchmesser (m)
8 °C/Wasser 2d 8 °C/Wasser 28d 8 °C/Wasser 90d 8 °C/Wasser 180d
Die Porengrößenverteilung der Mörtelprobe G28H (w/b 0,3) nach 2d, 28d, 90d und 180d Wasserlagerung
20 °C / Wasser 8 °C / Wasser
Ying Wang 9
Dehnung und Ettringitbildung
1d 2d 7d 28d 90d0%
5%
10%
15%
20%
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Alter [Tage]
Ettringit Anteil [%] Paste G28H (w/b 0,4) Ettringit Anteil [%] Paste G28H (w/b 0,25) Ettringit A
nteil
Deh
nung
[mm
/m]
Dehnung Paste G28H (w/b 0,4) Dehnung Paste G28H (w/b 0,25)
Die gemessenen Dehnungen sind nicht allein von der Menge des gebildeten Ettringits abhängig.
20 °C / Wasser
Ying Wang 10
Untersuchung des Gefüges
Randbereich der Probe
Außen
Innen
G28H (w/b 0,3) nach 180 Tagen unter Wasser bei 20 °C
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Untersuchung des Gefüges
X 65
AußenInnenG28H (w/b 0,3) nach 180 Tagen unter Wasser bei 20 °C
Die REM-Aufnahme am Dünnschliff zeigt, dass die Auslaugung von Gips im Rand-bereich bis zu einer Tiefe von etwa 0,8 mm stattfindet.
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
Danksagung
• Das IGF-Vorhabens (AiF17117N) der VGBForschungsstiftung wurde über die AiF im Rahmen desProgramms zur Förderung der IndustriellenGemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministeriumfür Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlussesdes Deutschen Bundestages gefördert.
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