AT324198B

AT324198B - Zement bzw. zementbeton und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: AT324198B
Application number: AT363572A
Authority: AT
Inventors: Fritz Dr Ing Jung; Alexander Dr Ing Kozlowski; Ludwig Ing Kwech
Original assignee: Perlmooser Zementwerke Ag
Priority date: 1972-04-25
Filing date: 1972-04-25
Publication date: 1975-08-25

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 
 EMI1.1 
 haltendem Klinker, wobei X für Halogen steht, und gegebenenfalls mit Anhydrit und/oder Dihydratgips-Gehalt. 



   Der erfindungsgemässe Zement bzw. Zementbeton ist dadurch gekennzeichnet, dass in ihm zur Verrinerung von Störungen bei der Erhärtung und Festigkeitsentwicklung mindestens zwei die Kalziumionenkonzentration in der flüssigen Phase herabsetzende bzw. Kalziumionen bindende Zusatzstoffe aus der Gruppe NaF,   MgSiE,, Wasserglaslösung,   Wasserglas, NaOH, Flusssäure, Carbonate, Bicarbonate, Silikofluoride, Aluminate, Aluminosulfate, Borate, Chloride, Phosphate oder Nitrate des Natriums oder Kaliums enthalten sind. 



   Die immer weiter fortschreitende Industrialisierung des Bauwesens, die Notwendigkeit, auch im Winter zu bauen und der Wunsch nach kürzeren Bauzeiten lasses es wünschenswert erscheinen, die Erhärtungsgeschwindigkeit des Betons wesentlich zu steigern. Eine solche Steigerung lässt sich derzeit auf sehr verschiedenerfWegen erzielen. Beispielsweise wurden von der Zementindustrie schon vor längerer Zeit rasch erhärtende Zemente wie Portlandzemente der Güteklasse Z 375 und Z 475 entwickelt, die sich vom Normalzement durch eine grössere Mahlfeinheit, eventuell   aucheinen höheren   Trikalziumsilikatgehalt (höheren Kalkstandard) unterscheiden. Eine Steigerung der Erhärtungsgeschwindigkeit lässt sich ferner durch Anwärmen der Betonrohstoffe, insbesondere des Wassers, vor dem Mischen des Betons, durch Wärmezufuhr während des Mischens,   z.

   B.   beim sogenannten 
 EMI1.2 
 gern und dabei gute Erfolge mit Kalziumchlorid, insbesondere bei niedrigen Temperaturen erzielt. Der Zusatz von Kalziumchlorid zu Beton wurde jedoch in jüngster Vergangenheit in fast allen Ländern verboten, weil Kalziumchlorid die Korrosionsgefahr von eventuell in den Beton eingebetteten Stahleinlagen wesentlich erhöht. 



   Chloridfreie   erhärtungsbeschleunigendeBetonzusatzmittel   konntensich anderseits infolge ihrer sehr geringen Wirkung bis heute nicht durchsetzen. Auch die übrigen bekannten und in den obigen Ausführungen beschriebenen Massnahmen zur Steigerung der Erhärtungsgeschwindigkeit sind für viele Fälle noch nicht ausreichend und darüber hinaus meist mit erheblichen Unkosten und Komplikationen für die Baustelle verbunden. Mit speziellen chloridfreien Betonzusatzmitteln ist es allerdings gelungen, die Erhärtung von Beton soweit zu beschleunigen, dass dieser als Spritzbeton verwendet werden kann. 



   Für allgemeine Bauzwecke können diese Zusatzmittel jedoch nicht eingesetzt werden, weil unter anderem die Erhärtung sofort einsetzt und nicht genügend Zeit für das Mischen, Einbringen und Verdichten des Betons verbleibt. 



   Es ist also die Zugabe von einzelnen oder mehreren Zusatzstoffen zu Zementen üblicher Zusammensetzung bekannt. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass diese Stoffe nur als Zugaben, welche die Abbinde-Beschleunigung oder   z. B.   die Erhöhung der Wasserbaufestigkeit von üblichen Portlandzementen oder z. B. Tonerdezementen hervorrufen, eingesetzt wurden. 



   Es wurde auch der Vorschlag gemacht, einen Zement einzusetzen, der 11 CaO. 7   AlOg. CaX   enthält, wobei X für Halogen steht. Neben dieser Komponente enthalten solche Zemente gegebenenfalls Zementbestandteile üblicher Zusammensetzung und gegebenenfalls Kalziumsulfat, z. B. Gips. 



   Bei diesen Zementen zeigten sich nun im Gegensatz zu den Abbindeverhältnissen bei üblichen Portlandzementen, also Zementen, die keinen Gehalt an 11 CaO. 7   AlO. CaX   aufwiesen,   überraschender-und   unerwarteterweise häufig Störungen bei der Erhärtung und Festigkeitsentwicklung. Die Zemente erstarren zwar immer wie gewünscht maximal in 10 bis 15 min, die Festigkeitsentwicklung kommt jedoch dann häufig abrupt zum Stillstand, so dass mit solchen Zementen hergestellte Prüfkörper bzw. gleichermassen auch Bauteile sich häufig erst nach einigen Tagen entformen lassen und auch nach 28 Tagen in ihrer Festigkeitsentwicklung weit hinter den Zementen üblicher Zusammensetzung zurückbleiben.

   Diese   Störungen treten   völlig regellos und unvorhersehbar auf, so dass eine zielsichere Herstellung eines Betons mit 11   CaO.   7   ALOg. CaX,   enthaltenden Zementen nicht möglich ist. 
 EMI1.3 
 ÖNORM B 3310 (W/Z = 0,60) mit diesem Zement weisen oft bereits nach einigen Tagen Wasserlagerung starke Risse auf bzw. sind vollständig zerfallen. Es zeigte sich weiters, dass diese bei der Erhärtung auftretenden Störungen noch häufiger und ausgeprägter bei 11 CaO. 7   AlOg. CaX   enthaltenden Klinkern waren, die gleichzeitig etwas schwächer gebrannt waren, d. h. etwas mehr ungebundenes Kalziumoxyd enthielten.

   Auch wurde das Auftreten der Störungen und Unregelmässigkeiten im Abbindeverhalten verstärkt durch Verwendung von Dihydratgips oder Halbhydratgips statt Anhydrit bzw. durch Verwendung von dihydrat-oder halbhydratreichen Gemengen aus Dihydrat-,   Halbhydrat- und   Anhydritgips. Es muss weiters bemerkt werden, dass die Störungen beim Überschreiten eines maximalen Wertes für die Zusatzmenge des Kalziumsulfates, z. B. Gips,   Halbhydrat- oder   Anhydritgips, schlagartig auftreten. 



   Dieser maximale Wert schwankt jedoch je nach den Versuchsbedingungen und lässt sich nicht vorhersagen. 



  Er liegt in der Regel unterhalb jeder Zusatzmenge, die aus Festigkeitsgründen wünschenswert wäre. Allgemein 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 wird nämlich die Festigkeitsentwicklung, insbesondere nach Ablauf der ersten Stunden der Erhärtung, rascher, je höher die Zusatzmenge von Kalziumsulfat gewählt ist, sofern nicht die bereits erwähnten Erhärtungsstörungen auftreten. Auch die Klinkerbeschaffenheit selbst hat einen Einfluss auf das Auftreten der Störungen. 



   Es soll nochmals hervorgehoben werden, dass derartige Störungen des Erhärtungsverlaufes bei Zementen üblicher Zusammensetzung, d. h. Zementen,   die keinen Gehalt an 11 CaO. 7 Al O,. CaX2   aufweisen, bisher nicht beobachtet wurden und dass bei Versuchen mit Zementen üblicher Zusammensetzung, die oben beschriebenen Störungen infolge von Unterschieden in der Beschaffenheit des eingesetzten Kalziumsulfates bzw. 



  Klinkers oder des Gehaltes des Klinkers an freiem   CaO   bzw. seines Brenngrades auch nicht festgestellt werden konnten. Darüber hinaus haben sich die genannten Zusatzstoffe beim bisher nur bei Zementen üblicher Zusammensetzung erfolgten Einsatz normalerweise immer verkürzend und viel seltener verlängernd, auf die Erstarrungszeit ausgewirkt. 



   Eine zielstrebige Verringerung von Störungen im Erhärtungsverlauf war bei den bisher   üblichen,"klassi-   schen" Zementen auch nicht notwendig und musste daher auch gar nicht angestrebt werden. 



   Es wird erfindungsgemäss primär also nicht die Regelung des Abbindens der Zemente im Sinne einer Beschleunigung angestrebt, vielmehr geht die Erfindung davon aus, dass ein von vornherein als rasch abbindend bekannter, "nicht klassischer" Zement mit in seltenen Fällen zwar ausgezeichneten, viel häufiger jedoch unregelmässigen und gestörten Erhärtungseigenschaften schon vorliegt. Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, bestand darin, Massnahmen aufzufinden, die es ermöglichen, auf einerseits einfache und anderseits ökonomisch und im Sinne einer grosstechnischen Herstellung vertretbare Weise einen 11 CaO. 7   ALC.

   CaX,   enthaltenden Zement zu entwickeln und zu produzieren, der von der Beschaffenheit des zum Einsatz kommenden Klinkers bzw. des zugesetzten Kalziumsulfates und von Schwankungen in den Herstellungsbedingungen unabhängig immer gleichbleibende Qualität aufweist und zur Herstellung von rasch und insbesondere regelmässig und reproduzierbar abbindenden bzw. erhärtenden Betonen geeignet ist. 



   Bei Verfolgung der Lösung dieser Aufgabe, die also nicht vornehmlich darin bestand, Massnahmen zur Abbindebeschleunigung von 11 CaO. 7   A Os. CaX   enthaltenden Zementen aufzufinden, wurde nun gefunden, dass die oben im einzelnen genannten Zusatzstoffe die oben genannten Spezial-Zemente in ihrem Erhärtungsverhalten vorteilhaft zu beeinflussen imstande sind. 



   Die erfindungsgemäss einzusetzenden Zusatzstoffe machen es nicht nur möglich, als Gipskomponente ein Gemenge aus Anhydrit-,   Dihydrat- und   Halbhydratgips einzusetzen, wobei die Zusammensetzung dieses Gemenges innerhalb weiter Grenzen schwanken kann, sondern ermöglichen es, auch nur Dihydratgips allein, wie bei normalem Portlandzement üblich, zu verwenden. Auch kann die Beschaffenheit des 11 CaO. 7   AlOg. CaX   enthaltenden Klinkers beträchtliche Schwankungen aufweisen, ohne dass auch nur geringe Störungen des Erhärtungsverlaufes zu befürchten wären. Insbesondere ist es möglich, schwächer gebrannten oder kurze Zeit gelagerten 11 CaO. 7   AlOg. CaX   enthaltenden Klinker zu verwenden. 



   Diese Zusätze setzen wie schon oben erwähnt, die Kalziumionenkonzentration in der flüssigen Phase vor allem zu Beginn der Erhärtung herab und   machenstörungen   des Erhärtungsablaufes bei 11 CaO. 7   AlOg. CaX   enthaltendem Zement bzw. Beton unwirksam. 



   Ein Vorteil der erfindungsgemässen, mit Zusatzstoffen versehenen Zemente bzw. Betone liegt weiters darin, dass sie auch bei einer kurzfristigen Erhöhung der Temperatur während der Erhärtung, wie sie beispielsweise bei einer Wärmebehandlung gegeben ist, weit gleichmässigere und auch bessere Festigkeitsentwicklung zeigen als 11   CaO.   7   A1203. CaY2   enthaltende Zemente ohne die genannten Zusätze. Auch bei einer Lagerung bei niedrigen Temperaturen, d. h. um oder geringfügig über   OIC,   bei denen die oben beschriebenen Störungen im Erhärtungsablauf von 11   CaO.   7   AlOg. CaX   enthaltenden Zementen besonders häufig und ausgeprägt sind, haben die dem erfindungsgemässen Zement zugrundeliegenden Zusätze die Festigkeitsentwicklung günstig beeinflusst. 



   Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemässen Zemente besteht darin, dass sie gegen die Einwirkung von Zuckern, wie sie z. B. bei der Zementverarbeitung mit Holz häufig auftritt-es sei hier an die Herstellung von Leichtbauplatten erinnert-und gegen die Einwirkung von gewissen Cellulosederivaten unempfindlich sind, währenddessen wieder die Erhärtung von Portlandzementen üblicher Zusammensetzung durch diese Stoffe sehr stark beeinträchtigt wird. Dieser Unterschied kommt besonders stark zum Ausdruck, wenn der mit dem erfindungsgemässen Zement hergestellte Beton einer kurzen Wärmebehandlung zur Erhärtungssteigerung ausgesetzt wird. 



   Durch die erfindungsgemässe Kombination von mindestens zwei der genannten Komponenten werden noch günstigere Verhältnisse bei der Erhärtung und Festigkeitsentwicklung erzielt, als beim Vorhandensein einer einzelnen der oben genannten Komponenten in den oben genannten Zementen bzw. Betonen. 



   Vorteilhaft sind in den erfindungsgemässen Zementen bzw. Betonen die Zusätze in Gesamtmengen von 0, 1 bis 10   Grew.-%,   insbesondere von 0,5 bis 1   Grew.-%,   jeweils bezogen auf die gesamte Zementmenge, enthalten. 



   Gegenstand der Erfindung ist weiters ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Zemente bzw. 



  Zementbetone. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Erfindungsgemäss werden die mindestens 2 Zusatzstoffe aus der oben genannten Gruppe von Stoffen entweder dem 11 CaO. 7 Al2O3 . CaX2 enthaltenden Klinker selbst beigemahlen, einem derartigen, bereits gemahlenen Zement beigemischt oder erst beim Mischen eines mit einem derartigen Zement zu bereitenden Betons zugegeben. 



   Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert :
Beispiel : Aus Klinker mit einem Gehalt von rund 22   Gel.-%   11 CaO. 7 Al2O3 . CaF2 wurde unter Zusatz von 10   Grew.-%   Anhydrit und 5   Gew. -0/0 Dihydratgips   Zement ermahlen, u. zw. einmal ohne, sodann mit einem Zusatz von jeweils 1   Grew.-%   NaF, von 1   Gew.-%   Soda und schliesslich mit einer Mischung von 0,5   Grew.-%   Soda und 0,5   Grew.-%   NaF. An den so erhaltenen Mischungen wurde nun nach ÖNORM B 3310 (Mischungsverhältnis Zement : Normensand 1 : 3, Wasser/Zement-Verhältnis W/Z = 0, 60) die Festigkeitsentwicklung bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle festgehalten. 



   Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, hat sich die erfindungsgemässe Kombination der beiden Zusätze auf das Abbindeverhalten, insbesondere im ersten Stadium der Erhärtung, günstig ausgewirkt. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  Tabelle 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Probemahlung <SEP> aus <SEP> Klinker
<tb> mit <SEP> etwa <SEP> 22% <SEP> 11 <SEP> GaO <SEP> . <SEP> 7 <SEP> Al2O3 <SEP> . <SEP> CaF2 <SEP> 85% <SEP> 85% <SEP> 85% <SEP> 85%
<tb> Anhydrit <SEP> 10% <SEP> 10% <SEP> 10% <SEP> 10%
<tb> Dihydrat <SEP> (Menge <SEP> in <SEP> Gew.-%) <SEP> 5% <SEP> 5% <SEP> 5% <SEP> 5%
<tb> Zusatz <SEP> (Gew.-%) <SEP> ohne <SEP> 1% <SEP> NaF <SEP> l% <SEP> Soda <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP> Soda
<tb> + <SEP> 0, <SEP> %5% <SEP> Soda
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> nach <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 3
<tb> (kp/cm2)

   <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 15
<tb> 3 <SEP> h <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 27
<tb> 10 <SEP> h <SEP> 0 <SEP> 29
<tb> 18 <SEP> h <SEP> 6 <SEP> 41 <SEP> 47 <SEP> 50
<tb> 3 <SEP> d <SEP> 41 <SEP> 49
<tb> 14 <SEP> d <SEP> 50 <SEP> 57 <SEP> 65 <SEP> 68
<tb> Druckfestigkeit <SEP> nach <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 10
<tb> (kp/cm2) <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 49
<tb> 3h <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> 25 <SEP> 106
<tb> 10 <SEP> h <SEP> 0 <SEP> 128
<tb> 18 <SEP> h <SEP> 14 <SEP> 151 <SEP> 189 <SEP> 221
<tb> 3 <SEP> d <SEP> 202 <SEP> 236
<tb> 14 <SEP> d <SEP> 256 <SEP> 312 <SEP> 337 <SEP> 342
<tb>

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Zement bzw. Zementbeton auf Basis von 11 CaO. 7 A1203. CaY, enthaltendem Klinker, wobei X für Halogen steht, und gegebenenfalls mit Anhydrit- und/oder Dihydratgips-Gehalt, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Zement bzw. Zementbeton zur Verringerung von Störungen bei der Erhärtung und Festigkeitsentwicklung mindestens zwei die Kalziumionenkonzentration in der flüssigen Phase herabsetzende bzw.

Kalziumionen bindende Zusatzstoffe aus der Gruppe NaF, MgSiF6, Wasserglaslösung, Wasserglas, NaOH, Flusssäure, Carbonate, Bicarbonate, Silikofluoride, Aluminate, Aluminosulfate, Borate, Chloride, Phosphate oder Nitrate des Natriums oder Kaliums enthalten sind.

2. Zement bzw. Zementbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem die Gesamtmenge der Zusatzstoffe von 0, 1 bis 10 Grew.-%, insbesondere von 0, 5 bis 1,0 Grew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge, beträgt.

3. Verfahren zur Herstellung von Zement bzw. Zementbeton nach Anspruch l oder 2, dadurch ge- EMI5.1 de, Phosphate oder Nitrate des Natriums oder Kaliums dem 11 CaO. 7 AlOg. CaX enthaltenden Klinker (X steht für Halogen) selbst beigemahlen oder einem derartigen, bereits gemahlenen Zement beigemischt oder erst beim Mischen eines mit einem derartigen Zement zu bereitenden Betons zugegeben werden.