Tagungsband - BFT International

durch den Zusatz von C-S-H-Keimen, andererseits
auf einer äußeren Beschleunigung durch Power-
Ultraschall.
Calcium-Silikat-Hydrate (C-S-H) sind das Hauptre-
aktionsprodukt zwischen einem Portlandzement
und Wasser. Sie sind maßgeblich für die Festig-
keitsentwicklung im Betongefüge verantwortlich.
Der Entstehung der C-S-H-Phasen liegt ein Kristal-
lisationsprozess zu Grunde, welcher naturgemäß
mit der Bildung erster homogener oder hetero-
gener Kristallkeime aus der übersättigten Lösung
einsetzt. Zur Entstehung erster C-S-H-Keime benö-
tigt ein normaler Beton mehrere Stunden. In dieser
Zeit ist am Beton ein Erstarren, jedoch noch kein
Erhärten zu beobachten. Erst mit dem Wachstum
der C-S-H-Keime werden Zwischenräume im Ge-
füge überbrückt und eine messbare Festigkeit baut
sich auf. Eine beschleunigende Wirkung an Betonen
auf Basis von Portlandzementen kann erzielt wer-
den, wenn eine gezielte Zugabe von synthetischen
C-S-H-Phasen diesen ersten Keimbildungsprozess
überspringt (ABB. 1). Im Gegensatz zu anderen
Erhärtungsbeschleunigern, welche oft von Nach-
teilen hinsichtlich des Korrosionsschutzes der
Stahlbewehrung begleitet sind, basiert diese Er-
härtungsbeschleunigung auf einem Wachstum der
dosierten C-S-H-Keime bzw. auf einem Aufwachsen
neuer C-S-H-Phasen auf deren Oberfläche. Mit die-
sem Beschleunigungssystem lässt sich der Erhär-
Prof. Dr.-Ing.
Horst-Michael Ludwig,
Bauhaus-Universität Weimar
horst-michael.ludwig@
uni-weimar.de
Geb. 1962;
1984-1989 Studium der
Baustoffverfahrenstech
nik an der Hochschule
für Architektur und
Bauwesen Weimar;
1989-1996 wissen-
schaf-tlicher Assistent
an der Hochschule
Weimar; 1996 Promo-
tion; 1996-2008 Gesamt-
laborleiter bei der Schwenk Zement KG, Karlsstadt;
2001-2008 Leiter Forschung und Entwicklung
der gesamten Schwenkgruppe; 2002-2008 Ge-
schäftsführer der ZEMBET Entwicklungsgesellschaft
mbH; 2008-2009 Head of Research/Development
and Innovation bei der HeidelbergCement AG,
Leimen; 2008-2009 FH-Würzburg-Schweinfurt;
seit 2009 Professor und Direktor des F.A. Finger-
Institutes für Baustoffe an der Bauhaus-Universität
Weimar
AUTHOR //
AUTOR
the growth of new C-S-H phases on their sur-
faces. This acceleration system makes it pos-
sible to minutely control the process of con-
crete hardening during the first twelve hours
after casting, which are particularly relevant
to the precast industry.
Another option for managing the setting and
hardening behavior of cement-containing sys-
tems is to apply power ultrasound. Power ul-
trasound refers to ultrasonic frequencies from
20 to 100 kHz. Long-established fields of use
of this method are surface cleaning, the dis-
persion and homogenization of suspensions,
and sonochemistry. Power ultrasound provides
the opportunity of influencing the course of
chemical reactions. In this respect, the most
important effect is cavitation, i.e. the forma-
tion and collapse of cavities in liquids due to
pressure fluctuations. It is assumed that the
major short-term changes in pressure and tem-
perature caused by cavitation influence the
formation of nuclei and the crystallization pro-
cess (hot-spot theory). In cementitious sys-
tems, power ultrasound can shorten the induc-
tion period of the alite reaction and positively
influence the formation of C-S-H nuclei. Hence,
an accelerated setting process and build-up of
early strength in the first 24 hours after casting
are possible (FIG. 2). �
Dipl.-Ing. Dennys Dressel,
Bauhaus-Universität Weimar
dennys.dressel@
uni-weimar.de
Geb. 1978;
1999-2005 Studium des
Bauingenieurwesens an
der Bauhaus-Universität
Weimar; 2005-2007
Prüfstellenleiter einer
ständigen Betonprüf-
stelle der Berger Beton
GmbH mit dem Verant-
wortungsbereichSach- sen/Sachsen-Anhalt/
Thüringen und WPK-Beauftragter der Berger
Rohstoffe GmbH; seit 2007 wissenschaftlicher
Mitarbeiter am F.A. Finger-Institut für Baustoff-
kunde; Forschungsschwerpunkte: Grundlagenun-
tersuchungen zur Reaktivität von Hüttensanden,
aktivierende Mahlhilfen für die Zementindustrie,
CO 2 -optimierte Portlandzementklinker; diverse
Fachpublikationen
AUTHOR //
AUTOR
KONGRESSUNTERLAGEN // PODIUM 1
tungsverlauf in dem für die Fertigteilindustrie rele-
vanten Zeitraum der ersten 12 h gezielt steuern.
Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung des Er-
starrungs- und Erhärtungsverhaltens von zement-
haltigen Systemen ist die Applikation von Power-
Ultraschall. Power-Ultraschall bezeichnet
Ultraschall mit Frequenzen zwischen 20 und 100
kHz. Konventionelle Einsatzgebiete sind die Reini-
gung von Oberflächen, das Dispergieren und Ho-
mogenisieren von Suspensionen und die Sonoche-
mie. Das Potenzial von Power-Ultraschall besteht
darin, den Ablauf chemischer Reaktionen zu be-
einflussen. Der wichtigste Effekt in diesem Zusam-
menhang ist die Kavitation (Bildung und Auflösung
von Hohlräumen in Flüssigkeiten infolge von
Druckschwankungen). Es wird angenommen, dass
die bei der Kavitation entstehenden kurzzeitig
hohen Druck- und Temperaturänderungen die
Keimbildung und Kristallisation beeinflussen („Hot-
Spot-Theorie“). In zementären Systemen kann
durch Power-Ultraschall die Induktionsperiode der
Alitreaktion verkürzt und die Keimbildung der C-
S-H Phasen positiv beeinflusst werden. Ein be-
schleunigtes Erstarren und eine beschleunigte
Frühfestigkeitsentwicklung bis 24 h sind somit
möglich (ABB. 2). �
Dipl.-Ing. Simone Peters,
Bauhaus-Universität Weimar
simone.peters@
uni-weimar.de
Bauhaus-Universität Weimar
1999-2006 Studium
des Bauingenieur-
wesens an der
Bauhaus-Universität
Weimar (Studien-
richtung Baustoffe &
Sanierung);
AUTHOR //
AUTOR
seit 2009 wissenschaft-
liche Mitarbeiterin am
F.A. Finger-Institut für
Baustoffkunde an der
www.bft-online.info BFT 02/2011 25