🧱 Zementabbindezeit (Vicat)
Bestimmung der Anfangs- und Endabbindezeit von Zement mittels Vicat-Gerät sowie Prüfung der Raumbeständigkeit (Ausdehnung). Wesentliche Zementqualitätsparameter.
Übersicht
Die Zementabbindezeit ist einer der wichtigsten technologischen Parameter, der das Zeitfenster für Transport, Einbau und Verarbeitung von Beton oder Mörtel bestimmt. Die Norm PN-EN 196-3 beschreibt die Methode zur Bestimmung der Anfangs- und Endabbindezeit mittels Vicat-Gerät sowie die Prüfung der Zementraumbeständigkeit (Ausdehnung).
Das Vicat-Gerät ist eine Vorrichtung, bei der ein beweglicher Stab mit Last (Masse der beweglichen Teile 300 ± 1 g) frei fällt und in Zementleim eindringt, der in einem Vicat-Ring platziert ist. Zur Bestimmung der Anfangsabbindezeit wird eine Nadel mit Durchmesser 1,13 ± 0,02 mm verwendet, und für die Endabbindezeit — eine Nadel mit Ringaufsatz.
Die Prüfung beginnt mit der Bestimmung der Normsteife — solcher Wassermenge, bei der der Vicat-Stempel (Ø10 mm) sich im Leim auf eine Tiefe von 6 ± 2 mm vom Boden eindringt. Dann wird Leim mit Normsteife vorbereitet und der Abbindefortschritt geprüft. Anfangsabbindung ist der Moment, wenn die Nadel 6 ± 3 mm über dem Ringboden stoppt. Endabbindung — wenn die Nadel ≤0,5 mm eindringt.
Anforderungen der Norm PN-EN 197-1: Anfangsabbindung nicht früher als 60 min (Klassen 32,5 und 42,5) oder 45 min (Klasse 52,5). Endabbindung — keine Normanforderungen, aber üblicherweise 3–8 h. Raumbeständigkeitsprüfung (Le Chatelier) darf 10 mm nicht überschreiten.
Prinzip der Methode
Das Vicat-Gerät nutzt das Penetrationsprinzip — eine Nadel mit bekannter Masse und Durchmesser fällt frei unter eigenem Gewicht in Zementleim mit Normsteife. Mit fortschreitender Zementhydratation erhärtet der Leim und die Nadel dringt weniger tief ein. Anfangsabbindung ist der Moment, wenn der Leimwiderstand ausreicht, um die Nadel 6 ± 3 mm über dem Ringboden zu stoppen. Endabbindung — wenn die Nadel nur ≤0,5 mm eindringt. Der Vicat-Ring hat Abmessungen: Höhe 40 ± 0,2 mm, Innendurchmesser 70–80 mm.
Anwendungen
- Werkseigene Produktionskontrolle von Zement (WPK gem. PN-EN 197-2)
- Bewertung der Zementkonformität mit Norm PN-EN 197-1
- Qualitätskontrolle von Spezialzementen (schnellbindend, niedrig-hydratisierend)
- Prüfung der Auswirkungen chemischer Zusatzmittel auf Abbindezeit
- Bewertung von Temperatureffekten auf Abbindekinetik
- Ringversuche (PT) von Zementlaboren
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Masse der beweglichen Teile | 300 ± 1 g |
| Nadeldurchmesser (Anfangsabbindung) | 1,13 ± 0,02 mm |
| Stempeldurchmesser (Konsistenz) | 10,00 ± 0,05 mm |
| Vicat-Ring-Höhe | 40,0 ± 0,2 mm |
| Prüftemperatur | 20,0 ± 1,0°C |
| Kammerfeuchtigkeit | ≥90% |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 196-3:2016
- Titel (PL)
- Metody badania cementu — Część 3: Oznaczanie czasów wiązania i stałości objętości
- Title (EN)
- Methods of testing cement — Part 3: Determination of setting times and soundness
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Stationsvorbereitung
Vicat-Gerät in Raum bei 20 ± 1°C aufstellen. Stabfreigängigkeit prüfen. Ø10 mm Stempel montieren (Konsistenz).
2. Normsteife-Bestimmung
500 g Zement wiegen. Geschätzte Wassermenge (ca. 125–150 g) hinzufügen. Gemäß Programm mischen. Ring füllen. Stempel freigeben.
3. Wassermengenkorrektur
Stempel sollte 6 ± 2 mm vom Boden stoppen. Bei anderer Eindringtiefe — mit Wasserkorrektur (±5 g) wiederholen. Bis zum Erhalt des Ergebnisses iterieren.
4. Abbindeprüfleimvorbereitung
Leim mit Normsteife vorbereiten (bekannte Wassermenge). Vicat-Ring auf geölter Glasplatte füllen. Glätten.
5. Platzierung in Kammer
Ring mit Leim in Feuchtekammer (20 ± 1°C, Feuchtigkeit ≥90%) überführen. Nullzeit t₀ aufzeichnen (Moment der Wasserzugabe zum Zement).
6. Anfangsabbindungsprüfung
Ø1,13 mm Nadel montieren. Alle 10 Min. Ring entnehmen, unter Nadel positionieren, freigeben. Eindringtiefe ablesen. Anfangsabbindung = Nadel stoppt 6 ± 3 mm vom Boden.
7. Endabbindungsprüfung
Nadel mit Ringaufsatz montieren. Ring umdrehen. Messungen alle 30 Min. wiederholen. Endabbindung = Nadel dringt ≤0,5 mm ein.
8. Raumbeständigkeitsprüfung (Le Chatelier)
Le Chatelier-Ring mit Normleim füllen. 24 h in Kammer lagern. Nadelabstand A messen. 3 h in Wasser kochen. Abstand B messen. Ausdehnung = B - A.
9. Berechnungen und Bewertung
Anfangsabbindung [min] = Zeit von t₀ bis Penetration 6 ± 3 mm vom Boden. Endabbindung [min] = Zeit bis Penetration ≤0,5 mm. Ausdehnung [mm] = B - A ≤ 10 mm.
10. Dokumentation
Bericht erstellen: Zementart, Normwassermenge, Anfangs- und Endabbindung, Ausdehnung, Konformität mit PN-EN 197-1.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Vicat-Gerät (manuell oder automatisch) | Controls 63-L0028, Matest VICAMATIC C63-L2700, Multiserw-Morek 5.210 | 3 000–35 000 PLN |
| Zementleimmischer | Controls 65-L0005, Matest E093 — konform mit PN-EN 196-3 | 8 000–20 000 PLN |
| Vicat-Ringe (konisch) | Stahl oder Kunststoff, h=40 mm, Set aus 6–12 Stück | 100–400 PLN/Stück |
| Feuchtekammer | Temp. 20 ± 1°C, Feuchtigkeit ≥90%, Fassungsvermögen für 12+ Ringe | 5 000–15 000 PLN |
| Laborwaage | Radwag PS 1000/C/2, Genauigkeit 0,1 g, Bereich 1000 g | 1 500–4 000 PLN |
| Le Chatelier-Ring (Raumbeständigkeit) | Messing, erweiterbar, mit Anzeigenadeln | 200–600 PLN/Stück |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Prüfzement | — | Zementprobe entnommen gem. PN-EN 196-7, verschlossen gelagert, auf 20°C temperiert |
| Destilliertes oder deionisiertes Wasser | — | Zur Leimvorbereitung, Temperatur 20 ± 1°C |
| Mineralöl | — | Dünne Schicht auf Glasplatte und Ringinnenfläche |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Zement — stark alkalisch (pH>12), verursacht Haut- und Augenreizung, Handschuhe und Brille verwenden
- Zementstaub — reizend für Atemwege, FFP2-Maske verwenden
- Kochendes Wasser (Le Chatelier) — Dampfverbrennungsgefahr, Abschirmung und Hitzeschutzhandschuhe verwenden
- Vicat-Nadel — scharf, Stichverletzungsgefahr, Vorsicht bei Montage und Betrieb