4.3 : Hydratation von Zement

Die Hydratation von Zement ist eine chemische Reaktion zwischen Zementpartikeln und Wasser. Dieser Prozess erfolgt hauptsächlich über zwei Mechanismen: Durch Lösung und topochemisch. Beim Lösungsprozess lösen sich wasserfreie Verbindungen in ihre Bestandteile auf, Hydrate bilden sich in der Lösung und fallen dann aus der übersättigten Lösung aus. Der topochemische Prozess umfasst Festkörperreaktionen an der Oberfläche der Zementpartikel. Der Lösungsprozess dominiert den topochemischen Prozess in den frühen Hydratationsphasen.

Aluminate hydratisieren schnell und reagieren sofort mit Wasser, wobei erhebliche Wärme freigesetzt wird. Gips wird hinzugefügt, um diese Reaktion zu verlangsamen, indem Sulfationen freigesetzt werden, die die Löslichkeit von Aluminaten verringern und so die Abbindegeschwindigkeit steuern. Die Hydratationsprodukte von Aluminaten sind Calciumaluminathydrat und Calciumaluminoferrithydrat. Calciumsilikate hydratisieren zu Calciumsilikathydrat (C-S-H) und Calciumhydroxid, wobei Tricalciumsilikat schneller hydratisiert als Dicalciumsilikat. Die vollständige Hydratisierung von Tricalciumsilikat (C_3S) ergibt 61 % Calciumsilikathydrat (C-S-H) und 39 % Calciumhydroxid, während die Hydratisierung von Dicalciumsilikat (C_2S) 82 % C-S-H und 18 % Calciumhydroxid ergibt. Calcium-Silikat-Hydrat ist entscheidend für die Zementfestigkeit, daher kann eine Erhöhung des Dicalciumsilikat-Gehalts im Verhältnis zu Tricalciumsilikat die Festigkeit von Beton verbessern.