Versuch: Erhärten von Zementmörtel (hydraulischem Mörtel)
Schülerversuch; an 2 Tagen je 5 min.
Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.
Geräte
Plastikbecher (300 ml), Becherglas (500 ml), Tee-Ei, Glasstab.
Chemikalien
Zement (C), Sand, Wasser.
Durchführung
Aus 1 Teil Zement und 2 Teilen Sand wird mit Wasser ein
dicker Mörtelbrei angerührt. Dieser wird anschließend
in ein Tee-Ei gefüllt, welches geschlossen in ein mit Wasser
gefülltes Becherglas getaucht und an einem quer darüber
liegenden Glasstab aufgehängt wird. Nach einigen Tagen nimmt
man das Tee-Ei aus dem Wasser und prüft den Inhalt auf seine Härte.
Beobachtung
Der Zementmörtel hat abgebunden.
Auswertung
(Portland-)Zement enthält neben sauren Oxiden
(SiO2, Al2O3,
Fe2O3) das basische Calciumoxid,
welches beim Brennen von Kalksteinen (Portlandsteine)
gewonnen wird. Das Verhältnis von basischen zu sauren Oxiden
heißt hydraulisches Modul. Es beträgt bei den
handelsüblichen Zementsorten 2,3 (basisches Oxid :
saure Oxide = 70 : 30). Bei Temperaturen über 1400 °C wird der
so genannte Zementklinker gebildet, der vorwiegend aus Tricalcium-Silicat
(3 CaO
3 CaO
Ÿ SiO2 + 2 H2O à CaO Ÿ SiO2 + 2 Ca(OH)2Dabei wird auch Wasser in die Silicatstruktur eingebaut. Die Härte des Betons beruht darauf, dass bei der Hydratation gebildete mikroskopisch kleine Kristallnadeln miteinander verwachsen und ein festes Gerüst bilden. Wenn der abgebundene Beton an der Luft trocknet, reagiert das entstandene Calciumhydroxid, wie beim Luftmörtel, mit dem Kohlenstoffdioxid aus der Luft zu Calciumcarbonat, dessen Kristalle ebenfalls in das Silicatgerüst eingebaut werden.
Literatur
F. Bukatsch, W. Glöckner, Experimentelle Schulchemie, Anorganische Chemie - Metalle,
Band 3, Aulis Verlag Deubner & Co KG, Köln 1977, 18.