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Verfahren zur Herstellung eines zementartigen hydraulischen Bindemittels aus Hoehofensehlaeke und Kalk.
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granulierter Hochofenschlacke, während die österr. Patentschrift Nr. 26967 und die deutschen Patent- schriften Nr. 150769 und 159865 ausser diesen Massnahmen die Behandlung der Schlacken mit gespanntem Wasserdampf vor oder nach der Zumischung der hydraulisierenden Komponente beschrieben.
Die für dieses Verfahren in Betracht kommenden Hoehofenschlacken müssen in ihrer chemischen Zusammen- setzung auf einen Teil Si02 + AlOg mindestens einen Teil CaO + MgO enthalten und die auf die beschriebene Weise gewonnenen Schlackenzemente haben nur untergeordnete Bedeutung, weil sie den normengemässen Anforderungen für Zemente nicht entsprechen.
In der deutschen Patentschrift Nr. 51342 beschreibt G. T. C. Bryan ein Verfahren, wonach Hoch- ofensehlacken, solange sie noch schmelzflÜssig ind, mit H2 und CO2 behandelt werden, einerseits, um poröse Formlinge zu erhalten, die als Baukörper verwendet werden sollen und anderseits um auf Grund der Wechselwirkung zwischen der Kohlensäure und dem Kalk bzw. der Kieselsäure diesen Schlacken- steinen besondere chemische und physikalische Eigenschaften zu verleihen, die ihre Verwendung als
Baukörper begünstigen.
Das Einblasen von Wasserstoff in die flüssige Schlacke bezweckt ausserdem noch eine Entfernung des Schwefels in der Schlacke durch Bildung von H2S, wodurch einerseits die
Zähigkeit der Schlacke vermehrt und anderseits deren Sprödigkeit vermindert wird. Der grundlegende
Unterschied zwischen diesem Verfahren und dem Gegenstande der Anmeldung besteht darin, dass nach der deutschen Patentschrift Nr. 51342 durch Einblasen von mit der Schlacke reagierenden Gasen in die schmelzflüssige Schlacke blasig poröse Massen mit besonderen Eigenschaften erzielt werden sollen, während es sich nach der vorliegenden Anmeldung um die Herstellung eines zementartigen, hydraulischen
Bindemittels aus Hochofenschlacke und Kalk handelt.
Möglichst alle Hochofensehlacken in den weitesten Grenzen ihrer chemischen Zusammensetzung durch Verbesserung ihrer hydraulischen Eigenschaften einer Verwertung als hydraulisches Bindemittel zuzuführen, ist der Zweck der vorliegenden Erfindung.
Die meist vertretene Theorie erklärt die Entstehung der natürlich vorkommenden Puzzolane wie folgt : Lava, deren Zusammensetzung annähernd der der Hochofenschlacke entspricht, kühlt nach der Eruption rasch an der Luft ab und ist durch die nachfolgende Lagerung an der Luft der Einwirkung der Kohlensäure und des Wassers ausgesetzt, wodurch eine Freimachung der in ihr enthaltenen Kiesel- säure bewirkt wird. Diese auf solche Weise reaktionsfähig gemachte Kieselsäure geht mit dem hinzu- zusetzenden Kalk eine Bindung ein, welcher Vorgang das Erhärten des Zementes genannt wird.
Auf Grund dieser Theorie angestellte Versuche ergaben, dass die durch die Natur in langen Zeit- räumen und mit Hilfe geringer Luftkohlensäuremengen bei Gegenwart von Wasser entstandenen
Puzzalane sieh auch in kürzerer Zeit mit Hilfe von Kohlensäure oder kohlensäurehältigen Gasen unter Druek auf künstlichem Wege herstellen lassen.
Aus diesen Überlegungen ergab sich ein Verfahren, darin bestehend, dass feinvermahlene glasig erstarrte Hochofenschlacke im geschlossenen Gefäss mit Wasserzusatz durch eine Rührvorrichtung in ständiger Bewegung gehalten, mit gespannter Kohlensäure behandelt wird. Aus den durchgeführten
Versuchen ergab sich bei Raumtemperatur ein dem Portlandzement annähernd gleicher Gehalt an sogenannter freier Kieselsäure bei Anwendung eines Kohlensäuredruckes von 10 Atm. und einer Ein-
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Extraktion der Hochofenschlacke mit einer 1% igen Sodalösung.
Nachstehend sind zwei Ausführung- beispiele angeführt, welche die nach dem angegebenen Verfahren erfolgte Erhöhung der in der Hochofenschlacke enthaltenen freien Kieselsäure erkennen lassen :
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<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> verwendeten <SEP> Schlacken <SEP> :
<tb> A. <SEP> Schlacke <SEP> von <SEP> weissem <SEP> Roheisen <SEP> (Hüttenwerk <SEP> Donawitz)
<tb> SiO2 <SEP> + <SEP> Al2O3 <SEP> 45#38
<tb> 35#10% <SEP> SiO2; <SEP> 10#28% <SEP> Al2O3; <SEP> 32#08% <SEP> CaO; <SEP> 9#28% <SEP> MgO. <SEP> =
<tb> CaO <SEP> + <SEP> MgO <SEP> 41#90
<tb> B. <SEP> Schlacke <SEP> von <SEP> Thomasroheisen <SEP> (Hüttenwerk <SEP> Kladno)
<tb> SiO2 <SEP> + <SEP> Al2O3 <SEP> 40#90
<tb> 26#87% <SEP> SiO2; <SEP> 14#03% <SEP> Al2O3; <SEP> 50#48% <SEP> CaO;
<SEP> 5#64% <SEP> MgO. <SEP> =
<tb> CaO <SEP> + <SEP> MgO <SEP> 56#12
<tb> Analysenwerte <SEP> in <SEP> %
<tb> Freie <SEP> Kieselsäure <SEP> in <SEP> %
<tb> Gesamtkieselsäure <SEP> Freie <SEP> Kieselsäure
<tb> der <SEP> Gesamtkieselsäure
<tb> Unbehandelte <SEP> Hochofenschlacke
<tb> A. <SEP> 35#10 <SEP> 1#31 <SEP> 3#70
<tb> B. <SEP> 26#87 <SEP> 0#74 <SEP> 2#70
<tb> Schlacke <SEP> nach <SEP> 8 <SEP> stündiger <SEP> Behandlung
<tb> A. <SEP> 35#10 <SEP> 1#52 <SEP> 4#30
<tb> B. <SEP> 26#87 <SEP> 1#19 <SEP> 4#50
<tb> Schlacke <SEP> nach <SEP> 24 <SEP> stünding <SEP> Behandlung
<tb> A. <SEP> 35#10 <SEP> 1#80 <SEP> 5#10
<tb> B.
<SEP> 26#87 <SEP> 1#43 <SEP> 5#20
<tb> Portlandzement <SEP> (zum <SEP> Vergleich)
<tb> 18#42 <SEP> 1#07 <SEP> 5#80
<tb>
Die Untersuchungen ergaben, dass sowohl kalkreiehe als auch kalkärmere Hochofenschlacken diese hydraulischen Eigenschaften in erhöhtem Masse besitzen, welche Tatsache auch die Abbindeversuche bestätigten. Nach Trocknung dieses so gewonnenen Produktes erhält man nach Üblichem Kalkzusatze, der je nach der Basizität der Schlacke zu bemessen ist, ein zementartiges Pulver, welches befähigt ist, unter Wasser und an der Luft zu erhärten, und den gewöhnlichen Sehlaekenzementen überlegen ist.
Zu bemerken wäre noch, dass eine länger als 24 Stunden dauernde Behandlung der Hochofenschlacke mit gespannter Kohlensäure aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht in Betracht gezogen wurde. Versuche haben ausserdem gezeigt, dass die beschriebene Reaktion auch mit granulierter, aber nicht fein vermahlener Hofofenschlacke durchgeführt werden kann, nur ist der Effekt der Reaktion in diesem Falle ein geringerer.