Zur Konstitution von Hüttensand, seiner quantitativen Bestimmung und seinem Festigkeitsbeitrag im Zement

Hüttensand als Zementbestandteil muss nach Massenanteilen mindestens zwei Drittel glasig erstarrte Hochofenschlacke enthalten. Dieser hohe amorphe Anteil wird allgemein als maßgeblich für seine latent hydraulischen Eigenschaften betrachtet. Darüber hinausgehend kann die überwiegend glasige Beschaffenheit analytisch genutzt werden, um den Hüttensandgehalt im Zement zu bestimmen. Daraus resultieren zwei Ziele, die im Rahmen dieser Arbeit behandelt werden. Das erste der beiden Ziele ist, den allgemeinen Kenntnisstand über die Reaktivität von Hüttensand, insbesondere die Ursachen für unterschiedlich ausgeprägte Festigkeitsbeiträge verschiedener Hüttensande im Zement, zu erweitern bzw. zu modifizieren. Auf der Basis dieser Erkenntnisse soll den Zementherstellern ein Zugang eröffnet werden, Hüttensandeigenschaften über das bisherige Maß hinaus beschreiben und beurteilen zu können. Sowohl von der Beschaffenheit des Hüttensandglases selbst als auch von der Art und Morphologie kristalliner Hüttensandbestandteile sind Rückschlüsse auf die Hüttensandqualität, d. h. auf seine Wirkung im Zement, möglich. Ein Zugang zu diesen Zusammenhängen lässt sich u. a. durch die Beobachtung des Einflusses hoher Temperaturen auf die Phasenzusammensetzung von Hüttensand gewinnen. Die Entglasungsreaktionen selbst, aber auch bereits die Veränderung der Glasbeschaffenheit durch den Temperatureinfluss sowie die Auswirkungen auf den Festigkeitsbeitrag im Zement in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung sollen betrachtet werden. Das zweite Ziel, das ebenfalls mit der glasigen Beschaffenheit von Hüttensand im Zusammenhang steht, ist die Entwicklung eines röntgendiffraktometrischen Verfahrens zur Bestimmung des Hüttensandgehalts im Zement. Auf diesem Wege steht in Aussicht, alternativ zu den bislang eingesetzten Bestimmungsverfahren eine Methode zu etablieren, die geeignet ist, als vereinfachtes Normverfahren eingesetzt zu werden. Die beschriebenen Erkenntnisse liefern eine Grundlage, das hydraulische Verhalten unterschiedlicher Hüttensande anhand ihrer chemischen und mineralogischen Eigenschaften im trockenen Zustand sowie infolge thermischer Behandlung näher zu beschreiben bzw. zu verstehen. Diesen vergleichenden Betrachtungen liegt der thermodynamische Ansatz zugrunde, dass Hüttensande allgemein infolge ihres hohen Glasanteils ein hohes Maß an freier Energie beinhalten und bestrebt sind, diese innere Energie durch entsprechende Reaktionen, ggf. gehemmt durch energetische Barrieren, die im allgemeinen als Aktivierungsenergie beschrieben werden, abzubauen. Die dargelegten Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Röntgenpulverdiffraktometrie ein leistungsfähiges Verfahren für die Bestimmung des Hüttensandgehalts von Zement ist. Die Auswertung kann entweder über die Erhöhung des Untergrunds (Glasbuckel) erfolgen oder nach Zugabe eines inneren Standards. Mit allen hier beschriebenen röntgendiffraktometrischen Verfahren lassen sich sehr gute Genauigkeiten erreichen.