Klinkerphasen

Phasen des Zementklinkers

Beitrag der Klinkerphasen zur Druckfestigkeitsentwicklung im Zementstein bis zum Alter von 360 Tagen (nach R. H. Bogue und W. Lerch)

Bei der Zementherstellung wird das Rohmaterial im Drehofen bis zur Sinterung erhitzt. Dabei bilden sich neue Verbindungen, es entsteht der Zementklinker mit verschiedenen Klinkerphasen.
Das sind Calciumsilicate und Calciumaluminate, die dem Zement seine charakteristischen Eigenschaften bei der hydraulischen Erhärtung (Hydratation) geben: Tricalciumsilicat (Alit/C₃S), Dicalciumsilicat (Belit/C₂S), Calciumaluminatferrit (Aluminatferrit, C₂(A,F)), Tricalciumaluminat (Aluminat/C₃A), freies Calciumoxid und freies Magnesiumoxid (Periklas).
Die Bezeichnungen Alit, Belit, Celit und Felit stammen von dem schwedischen Geologen Alfred Elis Törnebohm, der 1897 die mikroskopisch als Hauptbestandteile zu erkennenden Phasen nach den ersten Buchstaben des Alphabets benannt hat, da er ihre Zusammensetzung noch nicht kannte. Die Bezeichnungen Alit und Belit werden auch heute noch verwendet, um die Silicate des Klinkers, die immer geringe Mengen Aluminium-, Eisen- und Magnesiumoxid sowie Alkalien enthalten, von den reinen Silicaten zu unterscheiden. Die Bezeichnungen Celit und Felit sind heute dagegen nicht mehr gebräuchlich.
Die Klinkerphasen weisen bei der Hydratation unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeiten auf und tragen in verschiedener Art zur Festigkeitsentwicklung des Zementsteins bei. Während Tricalciumaluminat (Aluminat/C₃A) und Tricalciumsilicat (Alit/C₃S) am schnellsten hydratisieren, reagieren Calciumaluminatferrit (Aluminatferrit/C₂(A,F)) und Dicalciumsilicat (Belit/C₂S) wesentlich langsamer. Die Frühfestigkeit des Portlandzements wird in erster Linie durch die Hydratation des Tricalciumsilicat bestimmt, während das Dicalciumsilicat maßgeblich für die Festigkeitsentwicklung im höheren Alter ist.

Literatur

• Locher, Friedrich W.: Zement – Grundlagen der Herstellung und Verwendung. Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 2000
• Verein Deutscher Zementwerke e. V. (Hrsg.): Zement-Taschenbuch 51. Ausgabe. Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 2008
• Törnebohm, Alfred Elis: Die Petrographie des Portlandzements (Dt.); Tonind.-Ztg. 21 (1897) No. 110, S. 1148-1151; No. 111, S. 1157-1159.