Einfluss von Kalksteinfüllstoff auf Kriechen im Mikromaßstab von stechiometrisch gesättigten Zementsystemen unter gekoppelten Bedingungen von relativer Luftfeuchtigkeit und Temperatur

Die Reduzierung zeitabhängiger Verformungen ist entscheidend für die Langzeitleistung von Ultrahochleistungsbeton (UHPC), insbesondere bei der Entwicklung von Formulierungen mit geringem Klinkeranteil und niedrigem Wasser-zu-Feinststoff (w/f)-Verhältnis. Diese Studie untersucht das Kriechverhalten im Mikromaßstab von Zementpasten mit feinem Kalksteinfüllstoff (LF) als teilweiser Zementersatz unter gekoppelten Bedingungen von relativer Luftfeuchtigkeit (RH) und Temperatur (T). Alle Mischungen wurden mit einem stechiometrisch gesättigten Wasser-Zement-Verhältnis (w/c = 0,40) ausgelegt, um einen hohen Hydratationsgrad zu fördern, während das Wasser-zu-Feinststoff-Verhältnis so angepasst wurde, dass dichte, UHPC-ähnliche Matrizen entstehen. Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS) wurden zur Analyse der Porosität und Mikrostruktur der Zementpasten verwendet. Mit einem fortschrittlichen einachsigen Kriech-Rückstellungstest an prismatischen mikrofeinen Proben (150 × 150 × 300 μm³) wurde das viskoelastische Verhalten unter sieben RH-T-Kombinationen quantifiziert. Der Ersatz von 30 % Zement durch LF erhöhte den einachsigen Kriechmodul um 67 % und verringerte die Porosität um 25 %. In allen Systemen nimmt die Kriechverformung bei höheren RH- und T-Werten zu, wobei diese Effekte gekoppelt sind und sich gegenseitig verstärken. Innerhalb des untersuchten Bereichs reagiert das Kriechen empfindlicher auf RH-Variationen als auf T, obwohl die Zugabe von LF die durch RH und T induzierte Kriechverstärkung abschwächt. Trotz der Belastung durch die Umwelt zeigten alle Systeme langfristige logarithmische Kriechkinetik und einen konstanten Erholungsindex (~56 %). Die Studie liefert originäre Mikromaßstabbefunde, dass die Zugabe von mineralischem Füllstoff nicht nur die Mikrostruktur verbessert, sondern auch die langfristige Umweltbeständigkeit erhöht, was ihre Rolle in der nächsten Generation von kohlenstoffarmen, hochleistungsfähigen Zementwerkstoffen unterstützt. • Zementpasten-Mikroprismen wurden für einachsige Kriech-Rückstellungstests hergestellt. • Kalksteinfüllstoff reduziert Porosität, fördert Hydratation und verringert Kriechen. • Mikroprismen zeigen langfristiges logarithmisches Kriechen und einen Erholungsindex von 56 %. • RH und T erhöhen das Kriechen, während Kalksteinfüllstoff deren Effekte mildert.