AT398755B - Verbesserte puzzolanische zubereitungen - Google Patents
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Description
AT 398 755 B
Die Erfindung betrifft verbesserte Zubereitungen, die Microsilica enthalten, und ein Verfahren zur Herstellung solcher verbesserter Zubereitungen. Diese Zubereitungen sind als Zusätze für zementhaltige Zubereitungen wertvoll.
Gemäss ASTM C 618 wird ein puzzolanischer Stoff als ein Silizium oder Silicium und Aluminium enthaltendes Material definiert, welcher von sich aus wenig oder keine hydraulische Bindewirkung hat, in feinverteilter Form und in Anwesenheit von Feuchtigkeit aber bei Normaltemperatur mit Calciumhydroxid reagiert, um Produkte mit hydraulischer Bindewirkung zu bilden. Neben natürlichen puzzolanischen Stoffen werden heutzutage mehr und mehr industrielle Nebenprodukte als künstliche puzzolanische Stoffe eingesetzt. Kraftwerke, die Reishülsen oder Kohle als Brennstoff benutzen, und Metallhütten, die Eisen, Silicium oder Eisensiliciumlegierungen hersteilen, sind die Hauptquelle für künstliche puzzolanische Stoffe wie Flugasche, Reishülsenasche, Hochofenschlacke, Microsilica, usw.
Microsilica - auch als silica fume bekannt - fällt als Nebenprodukt bei der Herstellung von metallischem Silicium oder Eisensiliciumlegierungen in elektrischen Bogenöfen an. Bei der Umsetzung von Quartz in Silicium bei Temperaturen von etwa 2000 “C oxydiert das gasförmige SiO zu SiCfe und kondensiert in Form von sehr feinen Partikeln aus amorphem Silica. Das Microsilica wird mit einem Sackfilter aus den entweichenden Gasen gefiltert. Die puzzolanische Aktivität von Microsilica, d.h. die chemische Reaktivität mit Calciumhydroxid, ist bedingt durch seine nichtkristalline Natur und durch die sehr hohe spezifische Oberfläche (10 bis 30 m2/g), die ihrerseits von der sehr kleinen Korngrösse (viel kleiner als 1 um) abhängt. Durch diese Eigenschaften hat Microsilica jedoch auch eine relativ niedrige Schüttdichte (ungefähr 0,2 bis 0,3 Ton/m3), sodass die Transport- und Lagerkosten hoch sind. Dazu ist Microsilica ein sehr staubendes Produkt, das schlecht rieselfähig ist Es kann nicht so leicht, wie Zement, mit Hilfe pneumatischer Förderleitungen, Becherwerke oder Siebförderer in Lagersilos verfrachtet werden.
Gemäss der Erfindung wird nun die Rieselfähigkeit von puzzolanischen Zubereitungen, die Microsilica enthalten, durch Benetzung verbessert, mit einem Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man - puzzolanische Zubereitungen, die Microsilica enthalten, mit 2 bis 25 Gewichtsprozent Wasser besprüht und - die Zubereitungen mit einem mechanischen Mischer rührt, bis ein homogen benetztes Pulver entsteht, wobei die Prozentangaben sich auf das Gewicht der puzzolanischen Zubereitungen beziehen.
Die erfindungsgemäss behandelten, puzzolanischen Zubereitungen, die eine kleine Menge Wasser enthalten, sind gleichmässig benetzte Pulver mit einer höheren Schüttdichte. Sie sind praktisch staubfrei und leicht rieselfähig, können in normalen Zementsilos gelagert und in Tankschiffen für losen Zement transportiert werden. Im weiteren können diese puzzolanischen Zubereitungen mit den gleichen Fördermitteln wie Zement verteilt werden.
Statt mit Wasser können die puzzolanischen Zubereitungen, die Microsilica enthalten, mit wässrigen Lösungen von bekannten chemischen Zusatzmitteln, die allgemein in Zementmörtel oder Betonmischungen eingesetzt werden, wie Beschleunigern, Verzögerern, lufteinschleppenden Mitteln, Wasser reduzierenden Mitteln und Superverflüssigern benetzt werden.
Die erfindungsgemässen puzzolanischen Zubereitungen sind'Mischungen von Microsilica mit natürlichen oder künstlichen puzzolanischen Stoffen wie Flugasche, Reishülsenasche, Hochofenschlacke, usw. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemässen puzzolanischen Zubereitungen mindestens 50 Gewichtsprozent Microsilica. Die bevorzugte erfindungsgemäss behandelte Zubereitung besteht aus einer Mischung von 80 Gewichtsprozent Microsilica und 20 Gewichtsprozent Flugasche.
Zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften für die homogen benetzten Pulver ist die erfindungsgemäss eingesetzte Menge Wasser von Bedeutung. Wenn weniger als 2 Gewichtsprozent Wasser eingesetzt wird, ist kein nennenswerter Effekt festzustellen. Wenn mehr als 25 Gewichtsprozent Wasser verwendet wird, erhält man statt einem Pulver eher eine Aufschlämmung mit allen bekannten Nachteilen. Vorzugsweise wird von I0 bis 20 Gewichtsprozent Wasser eingesetzt.
Die Dauer der erfindungsgemässen Behandlung hängt von der Menge der eingesetzten puzzolanischen Zubereitung, von der Menge des zugesetzten Wassers und von der Effektivität des mechanischen Mischers ab. Im allgemeinen werden bei Benutzung eines normalen Labormischers wenige Minuten genügen, um eine gleichmässige Verteilung der bevorzugten I0 bis 20 Gewichtsprozent Wasser zu bewerkstelligen.
Um die Verbesserung der Schüttdichte zu quantifizieren, wurden zwei verschiedene Prüfungen entwik-kelt: in einer wird das Gewicht an losem Material in einem Behälter mit einem bestimmten Volumen gemessen und das Verhältnis Gewicht pro Volumen in kg/l oder Ton m3 berechnet, die andere ist der sog. Rutschtest: ein auf einer horizontalen Platte aus glattem Kunststoff (Plexiglas) angeordneter Messingring wird mit losem Pulver aufgefüllt, sodass nach Entfernung des Messingrings eine Pulverscheibe (I00 mm 2
Claims (10)
- AT 398 755 B Durchmesser und 20 mm Höhe) bleibt, die Kunststoff-Platte (420 mm Länge) wird geneigt, bis die Pulverscheibe hinunterrutscht; der Winkel, bei welchem das Pulver hinunterrutscht, wird Rutschwinkel genannt und bildet einen Anhaltspunkt für die Rieselfähigkeit des Pulvers. Die erfindungsgemässen Microsilica enthaltenden Pulver können in üblicher Weise für die Verbesserung der Eigenschaften von Zementmörteln und Betonmischungen eingesetzt werden und es wurde festgestellt, dass im Vergleich zu Zementmörteln und Betonmischungen, die das bekannte Microsilica-Pulver und Superverflüssiger enthalten, mit einem Microsilica enthaltenden Pulver, das mit einer wässrigen Lösung von Superverflüssiger benetzt wurde, eine verbesserte Fliessfähigkeit erzielt werden kann. Um diesen Effekt festzustellen, kann ein Schüttelplatten-Test nach ASTM C 230 durchgeführt werden. In den folgenden Beispielen zur Erläuterung der Erfindung werden Prozentangaben in Gewichtsprozent und Temperaturen in Celsiusgraden ausgedrückt. Beispiel 1 Microsilica-Muster der norwegischen Firma Eikern (97 % S1O2, spezifische Oberfläche gemäss BET Methode ist !6 m1/g) werden im Verhältnis 4:l mit Flugasche vermischt und mit wechselnden Mengen Wasser besprüht. Es wird ein Laborsprayer und ein Labormischer vom Typ Hobart benutzt. Alle Muster werden
- 2 Minuten gerührt und die Wassermenge beträgt resp. 0,l, I, 2, 5, IO, 20 und 25 %, bezogen auf das Gewicht der Muster. Die Schüttdichte und Rieselfähigkeit der behandelten Muster wird mit den beschriebenen Prüfungen bestimmt. Mit Wassermengen über 2 % steigt die Schüttdichte von 0,3 kg/l für das unbehandelte Muster bis 0,6 kg/l für das mit 20 % Wasser behandelte Muster. Der Rutschwinkel ist für das unbehandelte Muster 38°, während Winkel unter 30° für die benetzten Pulver genügen. Wenn aber der Wassergehalt höher als 25 % ist, wird aus dem Pulver eine Aufschlämmung, die keine sinnvolle Messung mehr zulässt. Gleichwertige Resultate erhält man mit Microsilica aus anderer Quelle (von Firmen aus Italien, Frankreich und Deutschland). Beispiel 2 Für die Herstellung von Zementmörteln aus Portlandzement, Sand von Torre del Lago in Italien, das in Standardtests für Mörtel in Italien verwendet wird, Anmachwasser und Superverflüssiger (Rheobuild I000) werden sowohl trockene Microsilica enthaltende Pulver (80 % Microsilica und 20 % Flugasche) als auch wasserbehandelte Pulver eingesetzt. Das Gewichtsverhältnis Zement: Sand beträgt I/3 und die Menge Superverflüssiger ist 3 % vom Zementgewicht. Das Wasser/Zement-Verhältnis ist 2:5, wobei in der Berechnung dieses Verhältnisses sowohl Anmachwasser als auch das Wasser aus der Superverflüssiger-Lösung (40 %ig) und/oder von der Wasserbehandlung berücksichtigt wird, d.h. alle Mörtel enthalten unabhängig von der Wassermenge, die bei der Behandlung eingesetzt wird, gleich viel Wasser. Während die Fliessfähigkeit nach ASTM C 230 der Mörtel mit unbehandeltem Pulver HO % beträgt, ist sie bei Mörteln mit behandelten Pulvern I25 bis I50 %, wenn das eingesetzte Pulver mit Wassermengen von 5 bis 20 % behandelt wird. Beispiel 3 Man wiederholt Beispiel 2 mit einer Mischung von 60 % Microsilica und 40 % Flugasche. Die Fliessfähigkeit nach ASTM C 230 ist beim Mörtel mit unbehandeltem Pulver I30 %, während die Mörtel mit behandeltem Pulver eine Fliessfähigkeit von I40 bis I70 % aufweisen, wenn die Mischung von Microsilica und Flugasche mit Wassermengen von 5, ΙΟ, I5 resp. 20 % behandelt wird. Patentansprüche 1. Verfahren zur Verbesserung der Rieselfähigkeit von puzzolanischen Zubereitungen, bestehend aus Microsilica und Flugasche, dadurch gekennzeichnet, daß die puzzolanischen Zubereitungen mit 2 bis 25 Gewichtsprozent Wasser besprüht werden, während die Mischung mit einem mechanischen Mischer bis zur gleichmäßigen Benetzung gerührt wird, wobei die puzzolanischen Zubereitungen als rieselfähiges Pulver erhalten bleiben. 3 1 Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Menge Wasser von IO bis 20 Gewichtsprozent beträgt. AT 398 755 B
- 3. Verfahren gemäss Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die puzzolanischen Zubereitungen mit einer wässrigen Lösung von Zusatzmitteln wie Verflüssigern und/oder Superverflüssigern behandelt werden.
- 4. Eine gleichmässig benetzte, puzzolanische Zubereitung, bestehend aus Microsiiica und Flugasche, enthaltend 2 bis 25 Gewichtsprozent Wasser.
- 5. Eine Zubereitung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens 50 Gewichtsprozent Microsiiica enthält.
- 6. Eine Zubereitung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 80 Gewichtsprozent Microsiiica und 20 Gewichtsprozent Flugasche enthält.
- 7. Eine Zubereitung gemäss einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie IO bis 20 Gewichtsprozent Wasser enthält.
- 8. Eine Zubereitung gemäss einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Superverflüssiger enthält.
- 9. Eine puzzolanische Zubereitung enthaltend: a) 66 bis 84 Gewichtsprozent einer Mischung von Microsiiica und Flugasche, b) I0 bis 20 Gewichtsprozent Wasser und c) 6 bis I4 Gewichtsprozent Verflüssiger und/oder Superverflüssiger.
- 10. Verfahren zur Herstellung von Zementmörteln oder Betonmischungen, dadurch gekennzeichnet, dass puzzolanische Zubereitungen gemäss einem der Ansprüche 4 bis 9 zugegeben werden. 4
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