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C. L. Lengauerslide - 1
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinker-Zusammensetzung
C. L. Lengauerslide - 2
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinker-Zusammensetzung Portland Zement Hauptphasen
Alit 3CaO·SiO2 C3S
Belit 2CaO·SiO2 C2S
Aluminat 3CaO·Al2O3 C3A
Ferrit 2CaO·(Al2O3,Fe2O3) F
Calziumsulfat CaSO4 CS´
Freikalk,Lime CaO C
Periklas MgO M
Arkanit K2SO4 KS´
Langbeinit-Ca K2Ca2(SO4)3 K2C2S´3
Aphtitalit K3Na(SO4)2 K3NS´2
C. L. Lengauerslide - 3
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinker-Zusammensetzung
C. L. Lengauerslide - 4
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C3S (Alit)
3 CaO · SiO2 = Ca3SiO5
Mineral: Hatrurit
ideale Zelle rhomboedrisch R3m(160) a = 7.14, c = 25.59 Å, γ = 120°, V = 1132 Å3
reale Überstruktur monoklin C1m1(8)- a = 33.11, b = 7.05, c = 18.54 Å, β = 94.19°, V = 4289 Å3
7 Polymorphe
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C. L. Lengauerslide - 5
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C3S (Alit)
3 CaO · SiO2 = Ca3SiO5
thermodynamisch nur stabil 1250 – 2150 °C
T < 1250 °C: C3S → C2S + C
hT R-Modifikation jedoch stabil bei RT durch Einbau von Fremdionen → Alit
+H2O → C-S-H + CH C-S-H = meist X-ray amorphe Phasen
im Nanobereich
- Tobermorit-14A (Plombierit)
- Jennit
CH = Portlandit Ca(OH)2
C. L. Lengauerslide - 6
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C3S (Alit)
idiomorphe, pseudohexagonale XX
oft mit Einschlüssen (z.B. Belit)
C. L. Lengauerslide - 7
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C3S (Alit)
Alit mit vielen Einschlüssen
rundliche Körner = Belit
C. L. Lengauerslide - 8
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C3S (Alit)
Alite-Kristalle mit randlichem Belit
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C. L. Lengauerslide - 9
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C2S (Belit)
2 CaO · SiO2 = β - Ca2SiO4
Mineral Larnit, Kontakt- Pyrometamorphose
ideale Zelle monoklin P21/n(14) a = 5.50, b = 6.76, c = 9.34 Å, β = 94.14° Dimorph von Calcio-Olivin
5 Polymorphe: α, α´H, α´L, β, γ γ ist die thermodynamisch stabile Phase bei RT, jedoch keine
hydraulischen Eigenschaften β ist bei RT thermodynamisch instabil, jedoch hydraulische
Eigenschaften Stabilisierung durch Fremdionen → Belit
C. L. Lengauerslide - 10
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen
L (C2S) = Larnit β-Ca2[SiO4], T = Ternesit Ca5[SiO4]2SO4, M = Mayenit Ca12Al14O32(Cl,OH)2
L
M
T
L
M
100 μm
C. L. Lengauerslide - 11
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C2S (Belit)
xenomorphe, rundliche XX
oft mit charakteristischen Zwillingslamellen
C. L. Lengauerslide - 12
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C2S (Belit)
xenomorphe XX von Belit: Blaufärbung durch HF
idiomorphe XX von Alit: Braunfärbung durch HF
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C. L. Lengauerslide - 13
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C3A (Tricalciumaluminat)
3 CaO · Al2O3 = Ca3Al2O6
orthorhombisches Polymorph Pbca(61)
a = 10.87, b = 10.86, c = 15.11 Å
kubisches Polymorph Pa-3(205)
a = 15.26 Å
monoklines Polymorph
a = 10.85, b = 10.86, c = 15.13 Å, β = 90.28°
in PZ bei RT kubische Modifikation
Fremdionen könne die anderen Modifikationen stabilisieren, vor allem bei Alkaligehalten
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W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C3A (Tricalciumaluminat)
Klinkermatrix aus Aluminat (schwarz) und Ferrite (weiß)
Hydration 2C3A + 27 H → C2AH8 + C4AH19 (AFm-Phase)
C3A + CH + 19H → C4AH19
C3A + xCS´ + yH → C6AS´3H32 (AFt-Phase, Ettringit)
C. L. Lengauerslide - 15
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C2AF (Ferrit)
2 CaO · (Al2O3, Fe2O3) = Ca2(AlxFe+31-x)2O5 [0 < x < 0.7]
Mineral: Brownmillerit RT-Form orthorhombisch Ibm2(46) a = 5.53, b = 14.59, c = 5.32 Å hT-Form Pnma(62) a = 5.41, b = 14.72, c = 5.59 Å Mineral: Srebrodolskit Ca2Fe+3
2O5
in PZ Fe ↔ Mg + (Ti,Si)
C. L. Lengauerslide - 16
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen C (Freikalk)
CaO
Mineral: Lime
kubisch Fm-3m(225)
a = 4.81 Å
tritt bei zu grober Körnung im Rohmehl auf
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C. L. Lengauerslide - 17
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenM (Magnesia)
MgO
Mineral: Periklas
kubisch Fm-3m(225)
a = 4.20 Å
Bei zu grober Dolomitkörnung im Rohmehl
C. L. Lengauerslide - 18
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
Klinkerphasen Alkali-Sulfate
Arkanit K2SO4 KS´
Langbeinit-Ca K2Ca2(SO4)3 K2C2S´3
Aphtitalit K3Na(SO4)2 K3NS´2
Hohe Wasserlöslichkeit
SO42- Ionen wichtig zur Bildung der SO3-Hydratphasen
C. L. Lengauerslide - 19
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
Alite mit feindispersen Freikalk
Klinker mit hoher CaO Sättigung
C. L. Lengauerslide - 20
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
Alite und Belit statistisch verteilt, kein Freikalk
Klinker mit geringer CaO Sättigung
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C. L. Lengauerslide - 21
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
K+Na gebunden in Alkali-Sulphaten
C3A-kub (dunkel): moderate Reaktivität
C. L. Lengauerslide - 22
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
K+Na gebunden im Aluminate (dunkel)
C3A-ortho/mon: rasche Reaktivität
C. L. Lengauerslide - 23
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
Belit-Cluster mit feinverteiltem Freikalk
C. L. Lengauerslide - 24
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
Freikalk-Cluster in Alit
Cluster zeigt original Korngröße
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C. L. Lengauerslide - 25
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
Freikalk und Quarz
schlechte Rohmehlaufbereitung
C. L. Lengauerslide - 26
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
Belit-Rand auf Klinkerkorn
Effekt von Brennstoffasche
C. L. Lengauerslide - 27
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
hohe Porosität, kleine Alit XX
kurze Sinterzone
C. L. Lengauerslide - 28
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
geringe Porosität, große Alit XX
lange Sinterzone
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C. L. Lengauerslide - 29
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
große Porosität, Freikalk-Cluster
schlecht gebrannter Klinker
C. L. Lengauerslide - 30
W2_28_51 / SS2013Mineralische Werkstoffe II / Zement
KlinkerphasenMikroskopie
Lamellen von Belit in Alit XX
reduzierende Bedingungen
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