Projekt

Ziel der Untersuchung ist, den Einfluss der zwei Prozessparameter, chemische Zusammensetzung des Rohmehls und Abkühlrate, auf den Phasenbestand und die Mischkristallzusammensetzungen von synthetisch hergestellten Fe-reichen Calciumaluminatzementen (CAFZ) zu klären. Insbesondere die Änderungen im Hydratationsverhalten bei Variation dieser zwei Prozessparameter ist von Interesse. Durch die Kombination der Elektronenstrahlmikrosondenanalytik mit der röntgenographischen Phasenanalyse wird eine kalibrierte Quantifizierungsmethode erstellt, mit der unterschiedliche Phasenbestände der synthetischen CAFZ ermittelt werden. Die Bestimmung der Fe-Gehalte von Ferrat und Gehlenit ist nicht durch den Vergleich mit synthetisch hergestellten Mischkristallgliedern möglich. Die Substitution der Kationen Si⁴⁺-Al³⁺-Fe³⁺ verzerrt die Gittermetrik. Die Berechnung der Fe-Gehalte der Phasen Monocalciumaluminat, Gehlenit und Ferrat aus den Besetzungsfaktoren hingegen führte bisher zu sehr guter Übereinstimmung mit den ermittelten Fe-Gehalten der Elektronenstrahlmikrosondenanalytik. Die erstellte Quantifizierungsmethode ist flexibel bezüglich der Mischkristallzusammensetzungen der Phasen Monocalciumaluminat, Ferrat und Gehlenit. Entsprechend der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung von industriell hergestellten CAFZ werden abschließend die Phasen Mayenit, Pleochroit, Magnetit, Wüstit in die Methode integriert. Damit kann eine Qualitätskontrolle dieser Zemente beim Hersteller oder für die Kunden im Bereich der Spezialbindemittel durchgeführt werden. Die Hydratationsuntersuchungen der synthetischen CAFZ haben bisher ergeben, dass die Ferratphase ist an der Hydratation der synthetischen beteiligt ist. Die Quantität und der Fe-Gehalt der Ferrate bestimmen die Wärmeentwicklung kurz nach dem Anrühren der Zemente mit Wasser und die Länge der Induktionsperiode. Das Gefüge der synthetischen CAFZ, der Gehalt an Monocalciumaluminat und an Ferrat und auch dessen chemische Zusammensetzung üben zu diesem Zeitpunkt einen entscheidenden Einfluss auf den entstehenden Lösungswärmen aus. Zu späteren Zeitpunkten der Hydratation wird eine weitere Reaktion der Ferrate durch die Passivierung der Ferratoberfläche verhindert.