4.4 : Festigkeit und Hydratationswärme

Die Hydratation von Zement ist eine exotherme Reaktion, bei der Wärme freigesetzt wird, wenn Zement hydratisiert. Diese Hydratationswärme ist entscheidend für die Festigkeitsentwicklung von Zement. Die Geschwindigkeit, mit der diese Wärme freigesetzt wird, beeinflusst den Temperaturanstieg, wobei ein Großteil der Wärme früh im Hydratationsprozess freigesetzt wird, die Hälfte innerhalb der ersten drei Tage und etwa 75 % innerhalb der ersten Woche.

Die Hydratationswärme ist für jede Zementverbindung von Bedeutung; beispielsweise tragen Tricalciumaluminat (C_3A) und Tricalciumsilikat (C_3S) am meisten zu diesem Prozess bei. Tabelle 1 fasst die Hydratationswärme für Zementverbindungen wie C_3S, C_2S, C_2A und C_4A zusammen. Durch Anpassen der Anteile dieser Verbindungen können die Geschwindigkeit und die Gesamtmenge der während der Zementhydratation freigesetzten Wärme gesteuert werden.

Tabelle 1. Hydratationswärme für Zementverbindungen

Die Festigkeitsentwicklung von hydratisiertem Zement wird hauptsächlich von den Verbindungen Tricalciumsilikat (C_3S) und Dicalciumsilikat (C_3S) beeinflusst. C_3S trägt in den ersten vier Wochen nach der Hydratation erheblich zur Festigkeit bei, während C_2S eine wichtigere Rolle bei den langfristigen Festigkeitszuwächsen spielt, insbesondere nach dem ersten Jahr. Nach einem Jahr tragen beide Verbindungen, wenn man sie auf Masse-für-Masse-Basis betrachtet, gleichermaßen zur Gesamtfestigkeit des Zements bei.