Einfluss von überkritischem Kohlendioxid auf die Eigenschaften des Zementsteins

Die Carbonatisierung des Betons durch das in der Luft vorhandene CO2 ist in der Regel ein langsamer Prozess, der zur Absenkung des pH-Werts in der oberflächennahen Betonschicht führt und damit zur Korrosion einer Stahlbewehrung beitragen kann. Es ist aber auch bekannt, dass durch die Carbonatisierung die Festigkeiten von zementgebundenen Bauteilen unter bestimmten Bedingungen steigen können. In den 90iger Jahren wurden amerikanische Patente zur festigkeitssteigernden Behandlung zement- und kalkgebundener Materialien mit überkritischem CO2 (scCO2) veröffentlicht.
Ziel der Arbeit war es, den Einfluss der Zementsteinfeuchte, des w/z-Werts und der Carbonatisierungsbedingungen auf die Struktur- und Phasenveränderungen und die Festigkeiten des Zementsteines mit einem handelsüblichen Portlandzement zu ermitteln. Um den Carbonatisierungsprozess zu beschleunigen, wurden die aus einem handelsüblichen Portlandzement mit w/z Werten von 0,4 und 0,6 hergestellten und bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchten vorgelagerten Zementsteine mit Kohlenstoffdioxid unter erhöhtem Druck und unter überkritischen Bedingungen behandelt. An den Proben wurden die Festigkeiten gemessen und eine Charakterisierung mittels Röntgendiffraktometrie, Kern-Spin-Resonanz-Spektrometrie, Rasterelektronenmikroskopie und Quecksilberdruckporosimetrie durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Carbonatisierung in überkritischem und gasförmigen CO2 zu einer wesentlichen Porositätsminderung und Festigkeitssteigerung führen kann. Der Carbonatisierungsablauf ist von den Carbonatisierungsbedingungen, der Porosität und der Feuchte der Proben abhängig.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Liudvikas Urbonas

Förderung

Verein Deutscher Zementwerke (VDZ), 09.2008 bis 09.2009