Was beschleunigt Abbinden im Zement?

Zement besteht überwiegend aus Kalkstein und Ton. Dieser Werkstoff ist eine der wesentlichen Komponenten in der modernen Bauindustrie. Wegen seiner guten Verarbeitbarkeit und der hohen Flexibilität ist er dort nicht mehr wegzudenken. Zement kommt beim Bau von Straßen, Gebäuden und Brücken zum Einsatz. Aus einer Vielzahl von Gründen kann es erforderlich sein, den Prozess der Herstellung von Betonteilen zu verkürzen.

Häufig spielt hierbei die zeitlich herausfordernde Planung von Bauvorhaben eine wesentliche Rolle. Eine der gebräuchlichsten Methoden, dies zu erreichen, ist die Beschleunigung des Abbindevorganges. Dafür können mehrere Möglichkeiten genutzt werden. Für den gezielten Einsatz dieser Optionen ist es wesentlich, den Prozess der Betonherstellung, insbesondere den Schritt des Abbindens zu verstehen.

Beton Abbinden beschleunigen: Welche Möglichkeiten gibt es?

Hauptbestandteil des Baustoffes Betons ist Zement. Wird dieser mit Wasser angemischt, kommt es zu einer chemischen Reaktion; der Hydratation. Etwa eine Stunde nach Zugabe des Wassers beginnt die Mischung schrittweise zu erstarren. Es bilden sich kristalline Stoffe, die das Wasser chemisch binden; die Kalzium-Silikat-Hydrate. Der Zement beginnt, sich langsam zu verfestigen. Der so entstehende Frischbeton ist noch feucht und dickflüssig. Diese Eigenschaft macht es möglich, den Baustoff während dieser Phase zu gießen. Die außerordentlich flexiblen Einsatzmöglichkeiten des Frischbetons sind ein großer Vorteil für die Bauindustrie. Sie gestattet das Ausformen komplizierter gestalteter Bauteile.

Im weiteren Verlauf der Hydratation wird weiteres Kalzium-Silikat-Hydrat gebildet. Durch Ausbildung einer starren Gitterstruktur sorgt dieser Stoff für die spätere Festigkeit des Betons. Während des Vorganges des eigentlichen Abbindens nimmt der Zement nach und nach das gesamte Wasser auf. Hierbei ist das Mengenverhältnis von Wasser und Zement von Bedeutung. Der größte Teil des zugegebenen Wassers sollte chemisch gebunden sein, um einen leistungsfähigen Beton zu generieren. Nach zirka 24 Stunden ist der Zement nahezu vollständig erstarrt.

In der anschließenden letzten Phase des Erhärtens erlangt der Baustoff seine endgültige Festigkeit. Abhängig vom verwendeten Zement kann dies mehrere Wochen oder Monate in Anspruch nehmen.

Zugabe von Wasser

Einen wesentlichen Einfluss auf den Abbindeprozess nimmt die Menge des zugegebenen Wassers. Höhere Wassermengen führen zu einer beschleunigten chemischen Reaktion. Der höhere Anteil des verfügbaren Wassers erreicht in kurzer Zeit eine größere Menge Zement und reagiert mit dieser. Der Prozess des Abbindens wird beschleunigt. Die Zugabe von geringeren Wassermengen verlangsamt den Prozess. Wird jedoch zu viel Wasser zugegeben, kann dies die spätere Festigkeit des Betons beeinträchtigen. Um Qualitätsprobleme zu vermeiden, ist ein definiertes Mengenverhältnis von Wasser und Zement einzuhalten. Die sogenannte Wasser-Zement-Ratio ist ein wichtiger Parameter, der sorgfältig überwacht wird. Diese ist ausschlaggebend für die späteren Eigenschaften des Betons.

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Einwirken von Temperatur

Grundsätzlich beschleunigen höhere Temperaturen den Abbindeprozess; niedrigere Temperaturen verlangsamen ihn. Ursache dafür ist die rascher ablaufende chemische Reaktion von Wasser und Zement unter Zufuhr thermischer Energie. Aus diesem Grund härtet Beton, der bei warmem Wetter gegossen wird, üblicherweise rascher aus. Doch auch in diesem Fall ist Sorgfalt geboten. Erfolgt das Aushärten des Betons zu schnell aus, kann dies zur Entstehung von Rissen und damit Qualitätsnachteilen führen. Eine genaue Überwachung und Steuerung der Temperatur sind entscheidend, um einen Beton zu erzeugen, der qualitativ hochwertig ist und den geforderten Ergebnissen entspricht.

Chemische Zusätze

Werden dem Zement chemische Zusätze beigemischt, kann dies zu einem rascheren Abbinden führen. Diese Zusätze wirken sich beschleunigend auf die chemische Reaktion aus; die für das Abbinden erforderliche Zeit reduzierten sich. Oftmals wird dem Zement Kalzium-Chlorid zugegeben, das als Beschleuniger wirkt. Insbesondere bei tieferen Temperaturen wird Kalzium-Chlorid genutzt, um das Abbinden zu beschleunigen. Auf diese Weise lässt sich die Gefahr von Prozessverzögerungen bei kälterem Wetter relativieren. Der Beschleuniger sollte sorgsam und gemäß der jeweiligen Mengenvorgabe dosiert werden, um nachteilige Auswirkungen auf die Qualität des Betons zu unterbinden.

Art des Zementes

Für das Anmischen von Beton können unterschiedliche Arten von Zement zum Einsatz kommen. Bekannt sind unter anderem Flugasche-Zement, Portland-Zement und Hochofen-Zement. Die Zusammensetzung der jeweiligen Art beeinflusst deren Abbindeverhalten und damit die für das Erstarren erforderliche Zeitdauer. Der gebräuchliche Portland-Zement ist in normalen sowie frühfesten Varianten erhältlich. Frühfestigkeit bedeutet ein rascheres Aushärten und eine höher Anfangsfestigkeit des Materials.

Beton aus Flugasche-Zement zeichnet sich durch einen geringeren Wasserbedarf bei der Herstellung des Frischbetons aus. Er gestattet eine höher Verdichtung und ist damit resistenter gegen Frost sowie chemische Einflüsse. Hochofen-Zement führt zu Beton, der eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Salze aufweist. Er eignet sich sehr gut für Bauten in Meeresnähe.

Mechanische Einflussnahme

Unter Anwendung mechanischer Mittel, wie Vibrieren, Rütteln oder Schütteln, lässt sich das Abbinden beschleunigen. Der Einfluss der mechanischen Energie sorgt für die effektivere Verteilung des Wassers im Zement. Die begünstigt die chemische Reaktion. Der Vorgang der Hydratation läuft dadurch beschleunigt ab. Der Einsatz von Rüttel- oder Vibrationsgeräten ist insbesondere im Brücken- und Straßenbau verbreitet.