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.

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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.