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Veränderung des Betongefüges durch die Wirkung von Steinkohlenflugasche und ihr Einfluss auf die Betoneigenschaften | |
DFG | |
IDN 0 | |
Forschungsstelle |
RWTH Aachen, Institut für Bauforschung (Prof. Dr.-Ing. P. Schießl) |
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Bearbeiter |
Härdtl, R. |
Auftraggeber |
Diss., gefördert von VGB, DFG |
Stand | Abschluss: November 1994 |
Bestehende Anwendungs- und Anrechnungskonzepte für Steinkohlenflugasche (SFA) als Betonzusatzstoff in Normen und Richtlinien beruhen im wesentlichen auf dem empirisch ermittelten Festigkeitsbeitrag der SFA. In dieser Arbeit werden die prinzipiell bekannten Wirkungsmechanismen von SFA differenziert herausgearbeitet. Durch die Verfolgung der Reaktionsverläufe werden diese Mechanismen nach Möglichkeit nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ beurteilt.Darauf aufbauend werden Erklärungen für den Einfluß der SFA auf Festbetoneigenschaften wie Festigkeit, Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit gegeben, die ihre Hauptursache in der Veränderung des Betongefüges hat. Die Geschwindigkeit und der Grad der puzzolanischen Reaktion steigt mit zunehmendem Klinkergehalt des Zements. Ursache ist ein tendenziell steigender pH-Wert der Porenlösung, der das Anlösen des Flugascheglases bestimmt, und eine größere Menge des als Reaktionspartner notwendigen Ca(OH)(Index 2). In stärkerem Maße als bisher angenommen wird die Geschwindigkeit der puzzolanischen Reaktion von diffusionsabhängigen Teilprozessen bestimmt, die vom Porengefüge und der Dichtheit des umgebenden Zementsteins abhängen. So liegt bei steigenden w/z-Werten ein tendenziell höherer Reaktionsgrad der SFA vor,da durch die höhere Porosität die Diffusionsprozesse der beteiligten Reaktionspartner [Ca(OH)(Index 2) und gelöste Kieselsäure der SFA] weniger behindert werden. Andererseits verlangsamt sich die puzzolanische Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmendem Hüttensandgehalt des Zements, da diese Zemente üblicherweise ein dichteres Porengefüge ausbilden. Proportional zum Reaktionsfortschritt der SFA werden durch Umwandlung des Ca(OH)(Index 2) zusätzliche CSH-Phasen gebildet, die eine etwas andere molare Zusammensetzung aufweisen als die CSH-Phasen der Zementhydratation. Diese Reaktionsvorgänge sind jedoch kaum mit einer Volumenzunahmeder Feststoffprodukte verbunden, so daß die puzzolanische Reaktion der SFA keine signifikante Reduzierung der Gesamtporosität bewirkt. Durch einen geringeren Kapillarporen- und einen höheren Gelporenanteil liegt dagegen eine deutliche Verschiebung der Porengrößenverteilungen hinzu feineren Poren vor. Der Festigkeitszuwachs durch die Reaktion der SFA beruht im wesentlichen auf der Menge der zusätzlich gebildeten CSH-Phasen und der Reduzierung des bruchmechanisch ungünstigen Kapillarporenanteils. Der wesentliche Einfluß der SFA auf die Dauerhaftigkeit des Betons liegt in der Veränderung der Porenstruktur. Von Bedeutung ist hier besonders die Unterbrechung der Kontinuität des Kapillarporengefüges, durch die fast alleTransportvorgänge eingeschränkt werden, so daß das Eindringen betonangreifender Medien behindert wird. |
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Veröffentlichung | Veränderung des Betongefüges durch die Wirkung von Steinkohlenflugasche und ihr Einfluß auf die Betoneigenschaften. Deutscher Ausschuß für Stahlbeton (DAfStb) Heft 448, 1995, 107 S. |