Der verzögerten Aushärtung von Schnellzementpaste auf den Grund gegangen

(25.11.2019) Wenn Zement mit Wasser angerührt wird, entsteht eine Zement-Was­ser-Paste. Sollen mit dieser Paste Gebäude saniert, Straßen oder Brücken repariert werden, muss sie einigermaßen fließfähig sein - dazu nimmt man beispielsweise Phosphorsäure. Wie das aber genau bei Calciumaluminat-Zement, einem Bestandteil von Schnellzement funktioniert, war lange nicht bekannt. Tanja Manninger vom Lehrstuhl für Mineralogie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist es jetzt aber gelungen, den Mechanismus, der dahintersteckt, zu entschlüsseln. Ihre Ergebnisse hat sie in der Zeitschrift „Cement and Concrete Research“ veröffentlicht.

Tanja Manninger, Lehrstuhl für Mineralogie, erforscht Schnellzement mit Hilfe einer Presse, die das Wasser aus dem Zementstein hinausdrückt. (Foto © FAU / Luisa Macharowsky) 

Eine Zementpaste härtet aus, weil sich Mineralkristalle bilden, die das Wasser chemisch binden. Die kristallinen Feststoffe verzahnen sich dabei ineinander und sorgen so für Festigkeit. Dieser Prozess kann verzögert werden, indem der Masse z.B. Phosphorsäure beigemischt wird. Die Phosphorsäure in der Calciumaluminat-Zement­mi­schung bewirkt, dass sich der an sich alkalische pH-Wert ändert. Solange dieser Wert verändert ist, kann die Zementpaste nicht aushärten. Dies führt also dazu, dass sie länger verarbeitbar bleibt, so das Ergebnis von Frau Manninger.

Kein Qualitätsverlust

Aber wie verhält sich der fertige Calciumaluminat-Zement, dessen Erhärtung durch Phosphorsäure verzögert wurde – ist er möglicherweise weniger stabil? In mehreren Experimenten hat die Forscherin herausgefunden, dass der mit Phosphorsäure versetzte und der normale Calciumaluminat-Zement sich mineralogisch gleich verhalten.