Hydratation

Beim Anmachen des Zements mit Wasser ensteht der sogenannte Zementleim, eine flüssige bis plastische Suspension.
Unmittelbar nach dem Anmachen beginnen chemisch- physikalische Reaktionen die nach einer gewissen Zeit Ansteifen, Erstarren und anschließend Verfestigen (Erhärten d.h aus dem Zementleim wird fester Zementstein) des Zement-Wasser-Gemisches bewirken.

Diese als Hydratation des Zements bezeichnete Reaktion beginnt an der Oberfläche der Zementkörner und dringt zum Kern hin vor, solange das für die Reaktion erforderliche Wasser vorhanden ist.Das Erstarren und Erhärten beruht vor allem auf der Bildung kristallwasserhaltiger Verbindungen,die als Hydratphasen bezeichnet werden.

Bild: Hydratphasen [3]

Zur vollständigen Hydratation von Portlandzement ist Wasser in einer Menge von etwa 40 % des Zementgewichts erforderlich. Eine Wassermenge von 25 % des Zementgewichts wird chemisch gebunden. Die verbleibende Menge (etwa 15 % des Zementgewichts) wird physikalisch, in verdampfbarer Form gebunden. Dieses Wasser ist erforderlich, um eine vollständige Hydratation zu bewirken. Es befindet sich in den feinsten Poren zwischen den Hydraten, den Gelporen (Anhaltswert für Gelporendurchmesser: << 50 nm). Durch die Volumenverminderung des chemisch gebundenen Wassers während der Reaktion, durch unvollständige Hydratation (z. B. Durch zu frühes Austrocknen) und durch Verwendung von w/z-Werten 0,40 entstehen größere Poren, die Kapillarporen genannt werden (Anhaltswert für Kapillarporendurchmesser: 50 nm bis 100 nm). Während das chemisch gebundene Wasser unverdampfbar ist und deshalb zum Feststoff des Zementsteins rechnet, kann das in den Gel- und Kapillarporen physikalisch gebundene Wasser verdampfen.

Quelle:

[1] Skript "Werkstoffe im Bauwesen" von Prof. Dr.-Ing. Reinhardt

[2] Deutscher Beton-Verein E.V. "Beton-Handbuch"

[3] Rostásy, F.S.; "Baustoffe"; Verlag W.Kohlhammer; Stuttgart, Berlin, Köln, Mainz; 1983