Multiskaliges Verständnis der Hydratationsreaktionen von Tricalciumsilikat

Zusammenfassung Tricalciumsilikat, der Hauptbestandteil von Portlandzement, hydratisiert zu kristallinem Calciumhydroxid und Calcium-Silikat-Hydraten (C-S-H) nanokristallinem Gel. Diese Hydratationsreaktion ist im Nanoskalabereich schlecht verstanden. Das Verständnis der atomaren Anordnung in nanokristallinen Phasen ist intrinsisch kompliziert, und diese Herausforderung wird durch das Vorhandensein zusätzlicher kristalliner Phase(n) verschärft. Hier verwenden wir Kalorimetrie und Synchrotron-Röntgenpulverdiffraction, um den Hydratationsprozess von Tricalciumsilikat quantitativ zu verfolgen: i) seine Auflösung, ii) Kristallisation von Portlandit und iii) Ausfällung von C-S-H-Gel. Hauptsächlich ermöglicht die Synchrotron-Paarverteilungsfunktion (PDF) die Identifizierung eines defekten Klinotobermorit, Ca 11 Si 9 O 28 (OH) 2 . 8.5H 2 O, als die nanokristalline Komponente von C-S-H. Darüber hinaus zeigt die PDF-Analyse auch, dass das C-S-H-Gel eine Monolayer-Calciumhydroxid enthält, das sich dehnt, wie es kürzlich durch Berechnungen erster Prinzipien vorhergesagt wurde. Diese Ergebnisse sowie zusätzliche Laborcharakterisierungen ergaben ein multiskaliges Bild für das C-S-H-Nanokompositgel, das die beobachteten Dichten und Ca/Si-atomaren Verhältnisse im Nano- und Mesoskala erklärt.