Eine Grundvoraussetzung, um die maximale Leistungsfähigkeit eines Zements zu erzielen, ist die Abstimmung des Sulfatangebots im Zement auf die Reaktivität des Portlandzementklinkers. Ein zu geringes oder zu hohes Sulfatangebot führt zur Bildung von Reaktionsprodukten, die den Raum zwischen den Zementpartikeln überbrücken. Dadurch kommt es zum sogenannten "frühen" oder "falschen" Erstarren. Bei einem optimierten Sulfatangebot wird auf der Oberfläche der Aluminate eine Schicht aus Ettringit gebildet, die zu einer Verzögerung des Erstarrens führt. Dies wird als optimiertes Erstarren bezeichnet, da eine lange Verarbeitbarkeit des Zementleims gewährleistet ist, ohne dass unerwünschte Fehlreaktionen auftreten. Dadurch wird bereits im frühen Stadium der Hydratation eine optimale Verdichtung des Gefüges erzielt.
Bei der Zementherstellung hat sich als Sulfatträger ein Gemisch aus Gips und Anhydrit zur Erstarrungsregelung etabliert. Dabei kommen sowohl natürliche als auch künstliche Stoffe zum Einsatz. Während der Mahlung kann der Gips in Abhängigkeit von der Mühlentemperatur in unterschiedlichem Umfang zu Calciumsulfat-Halbhydrat oder Anhydrit entwässern. Die verschiedenen Sulfatträger unterscheiden sich in ihrer Löslichkeit und damit in dem Sulfatangebot, das während der ersten Minuten bzw. Stunden der Hydratation für die Ettringitbildung zur Verfügung steht.
Das optimale Sulfatangebot für einen Klinker kann durch die Messung der Erstarrungszeiten an labortechnisch hergestellten Zementen ermittelt werden. Hierfür werden dem Klinker bei einem konstanten SO3-Gehalt unterschiedliche Anteile von Gips, Anhydrit oder Halbhydrat zugesetzt. Das Erstarrungsverhalten der Klinker wird über Penetrometermessungen verfolgt. Fehlreaktionen wie z. B. die Bildung von Sekundärgips lassen sich anhand von thermischen Analysen (DSC) verfolgen. Darüber hinaus kann die Hydratation der Zementleimpasten im ESEM verfolgt werden. | 