Die Reaktionskinetik des Gipsabbindens: Makroskopische Reaktionsraten und Mechanismen in molekularem Maßstab

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Das Gipsabbinden setzt sich in molekularem Maßstab aus drei Teilschritten zusammen: Auflösung des Halbhydrats (CaSO4 · 0.5 H2O, Bassanit) sowie Keimbildung und Kristallwachstum des Dihydrats (CaSO4 · 2 H2O, Gips). Eine zentrale Rolle für diese Umwandlung über eine Lösungsphase spielt die Reaktion an...

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Niemann, Lars
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Karlsruher Mineralogische und Geochemische Hefte
Das Gipsabbinden setzt sich in molekularem Maßstab aus drei Teilschritten zusammen: Auflösung des Halbhydrats (CaSO4 · 0.5 H2O, Bassanit) sowie Keimbildung und Kristallwachstum des Dihydrats (CaSO4 · 2 H2O, Gips). Eine zentrale Rolle für diese Umwandlung über eine Lösungsphase spielt die Reaktion an der Grenzfläche zwischen Kristall und Lösung. Mit Hilfe eines kombinierten makroskopisch-mikroskopischen Ansatzes wurde ein Reaktionsmodell entwickelt. In molekularem Maßstab wurden Kristallwachstums- und Auflösungsmechanismen jeweils unabhängig voneinander in-situ charakterisiert. Auf der Basis der mikroskopischen Mechanismen konnten makroskopische Ratengleichungen abgeleitet werden. Die experimentell bestimmten Daten dieser Arbeit ermöglichen eine quantitative Beschreibung der Hydratation im vereinfachten Modellsystem. Grundlegende Fragen nach der reaktiven Oberfläche der Minerale und nach den fundamentalen Mechanismen werden beantwortet und ergänzend der Einfluß von Additiven auf die Reaktionskinetik untersucht.
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Eine zentrale Rolle für diese Umwandlung über eine Lösungsphase spielt die Reaktion an der Grenzfläche zwischen Kristall und Lösung. Mit Hilfe eines kombinierten makroskopisch-mikroskopischen Ansatzes wurde ein Reaktionsmodell entwickelt. In molekularem Maßstab wurden Kristallwachstums- und Auflösungsmechanismen jeweils unabhängig voneinander in-situ charakterisiert. Auf der Basis der mikroskopischen Mechanismen konnten makroskopische Ratengleichungen abgeleitet werden. Die experimentell bestimmten Daten dieser Arbeit ermöglichen eine quantitative Beschreibung der Hydratation im vereinfachten Modellsystem. 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