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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Hygrisches Schwinden von erhaertetem Zementstein

On hygral shrinkage mechanisms of hardened cement paste

Der Beitrag befasst sich allgemein mit den verschiedenen Mechanismen des Schwindens zementhaltiger Baustoffe wie Beton und Zementstein und stellt dabei das noch nicht hinreichend verstandene hygrische Schwinden in den Vordergrund. Das Schwinden zementhaltiger Baustoffe ist das Ergebnis von vielen unterschiedlichen Prozessen. Beim Frischbeton versteht man die verschiedenen Vorgaenge, die zum Schwinden fuehren, zum Beispiel Aufloesung der Zementpartikel, negative Volumenbilanz bei der Hydratation und Kapillarunterdruck mittlerweile recht gut. An solchen Kenntnissen mangelt es jedoch bei erhaertetem Zementstein. Hier sind noch grundlegende Untersuchungen zum besseren Verstehen der Schwindvorgaenge erforderlich. Dies ist besonders wichtig, da das Schwinden des Zementsteins zur Bildung von Mikrorissen fuehren kann, die letztlich die Permeabilitaet des Betons erhoehen. Versuche haben ergeben, dass die Ionenkonzentration im Porenwasser einen wesentlichen Einfluss auf das Schwinden des Zementsteins hat. Es konnte aber auch gezeigt werden, dass Aenderungen der Oberflaechenspannung des Porenwassers kaum einen Einfluss auf das Schwinden haben. Bei den Versuchen, die zu diesen Ergebnissen fuehrten, wurden dem Anmachwasser Mittel zugesetzt, welche die Oberflaechenspannung des Wassers vermindern. Alle Versuchsergebnisse zeigen, dass das Trockenschwinden auf molekularer Ebene nicht mit der Laplace-Gleichung fuer den Druck in einem Wassertropfen infolge der Oberflaechenspannung erklaert werden kann. Das Schwinden von Zementstein kann nur durch die komplexen Wechselwirkungen zwischen der waessrigen Porenloesung und der Oberflaeche der C-S-H-Kristalle in den Nanoporen waehrend der Hydratation erklaert werden. Saemtliche Vorgaenge in den groesseren Kapillarporen sind fuer das Schwinden nahezu vernachlaessigbar. Zu einem genaueren Verstaendnis der Mechanismen kann man moeglicherweise durch Simulation des urspruenglichen chemo-physikalischen Drucks zwischen den C-S-H-Kristallen in Abhaengigkeit von den adsorbierten Wasserschichten kommen. ABSTRACT IN ENGLISH: Shrinkage of cement-based materials such as concrete is the result of a number of distinct processes. Shrinkage mechanisms of fresh cement paste, i.e. dissolution of cement, negative volume balance of the hydration process and capillary under-pressure, are well understood by now. Shrinkage of hardened cement paste in contrast still needs more fundamental investigations. Experiments have shown that the ionic concentration of the pore solution has a strong influence on shrinkage. It has also been shown that changing the surface tension of the pore solution has hardly any effect on shrinkage. Selected experimental results will be presented and discussed in this contribution. All these results underline the fact that drying shrinkage is not consistent with the Laplace equation. Shrinkage of hardened cement-based materials can be explained only by the complex interaction between the aqueous pore solution and the surface of the C-S-H crystallites in the nanopores. Processes in larger capillary pores are nearly negligible. A more precise understanding of the mechanisms may be obtained by simulation of the chemo-physical origin of the pressure between C-S-H particles as a function of the number of adsorbed water layers. (A)

Language

  • English

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01448836
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Oct 9 2012 9:19AM