Thermodynamisch‐analytische Modellierung der Karbonatisierung in Betonen aus klinkerreduzierten Zementen

Abstract

KurzfassungDas Bestreben, die Umwelteinwirkungen von Zement und Beton zu verringern, wird zukünftig zum vermehrten Einsatz klinkerreduzierter Zemente führen. Etablierte Modelle zur Vorhersage der Karbonatisierungstiefe (xc) sind aber häufig auf Betone aus handelsüblichem Zement beschränkt. In diesem Beitrag werden die Karbonatisierungsraten von Beton aus Zement mit bis zu 60 Gew.‐% Kalksteinmehl (LS) und w/z‐Werten von 0,3 bis 0,75 untersucht. Zur Abschätzung der xc wurde ein gekoppeltes analytisch‐thermodynamisches Modell entwickelt. Der vorgeschlagene Modellierungsansatz beinhaltet die thermodynamische Berechnung der effektiven CO2‐Bindekapazität und einen analytischen Ansatz zur Abschätzung des CO2‐Diffusionskoeffizienten. Die gute Übereinstimmung zwischen berechneten und experimentell (XRD und TGA) ermittelten Phasenzusammensetzungen zeigt, dass thermodynamische Teilmodelle eine Möglichkeit bieten die Vorhersagegenauigkeit der xc zu verbessern. Die größten Abweichungen zwischen simulierten und tatsächlichen xc wurden bei dichtem Beton beobachtet. Die Untersuchungen und Modellierungen ergaben, dass die betontechnologisch optimierten, klinkerreduzierten Betone mit bis zu 60 Gew.‐% Kalksteinmehl ähnlich hohe Karbonatisierungswiderstände aufweisen können wie Beton aus CEM I 52.5 R.