AT408983B

AT408983B - Hydraulisches bindemittel

Info

Publication number: AT408983B
Application number: AT0216398A
Authority: AT
Inventors: Denes Dipl Ing Novak
Original assignee: Wopfinger Stein U Kalkwerke Sc; Denes Dipl Ing Novak
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2002-04-25
Also published as: US6409820B1; ATA216398A

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Bindemittel aus über 5000   cm2/g   Blaine fein vermahlener, mässig latent hydraulischer Hochofenschlacke, die Sulfatanreger und aktivierende Zusätze enthält. 



   Hochofenschlacke entsteht als Nebenprodukt bei der Roheisengewinnung. Im Hochofen bildet sich aus den ton-, kieselsäure- und kalkhaltigen Bestandteilen der Eisenerze sowie aus Kalkstein und der Verunreinigung der Kohle bei Temperaturen von 1900 C neben der Eisenschmelze eine leichtere Schmelze, die so genannte Hochofenschlacke. Diese Schlacke wird bei 1400 C mit Wasser abgekühlt. Durch diese rasche Abkühlung entsteht ein hochglasiges Granulat, das latent hydraulische Bindekräfte besitzt. Daher kommt die glasige Hochofenschlacke als selbstständiges Bindemittel nicht in Betracht. Ihre Erhärtungsenergie kann aber durch Zugabe von Erregern akti- viert werden. Für diese Aktivierung gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten: die Zugabe von Kalkhydrat oder Zement (alkalische Aktivierung) und die Zugabe von Kalciumsulfat (sulfatische Aktivierung).

   Allerdings ist nicht jede Schlacke gleich aktivierbar. 



   Die Beurteilung der latent hydraulischen Bindekraft der Schlacke erfolgt nach der Zusam- mensetzung der Schlacke. So beurteilt Dr. Fritz Keil in "Zement, Herstellung und Eigenschaften", Springer-Verlag, Berlin 1971 auf S. 116, die Qualität der Schlacke nach dem Verhältnis 
 EMI1.1 
 sehr gut, unter 1,5 als mässig hydraulisch. Ein weiteres Beurteilungskriterium für die Schlackenaktivität ist der Si02-Gehalt. So gelten Schlacken mit weniger als 32% im Allgemeinen als hochhydraulisch, mit mehr als 37% als wenig hydraulisch. 



   Bezüglich der alkalischen Aktivierung wird nach EN 197-1 bei der Zementherstellung für die Schlackenqualität folgende Forderung gestellt: das Verhältnis (CaO+MgO)/Si02 muss grösser als 1,0 sein. 



   Für die sulfatische Aktivierung eignen sich laut Literatur Schlacken, die mindestens 13% A1203Gehalt aufweisen und das Verhältnis   (CaO+MgO+AI203)/Si02   über 1,6 liegt. Mehrere Patente verlangen eine CaO-Gehalt über 40% und einen A1203-Gehlt über 14% (siehe z. B. die CA-PS 1 131 664). 



   In der CA-PS 1 131 664 ist ein Bindemittel beschrieben, das folgende Zusammensetzung aufweist 
80-85% granulierte Hochofenschlacke (mit 40-50% CaO
14-20%   AI203  
30-35% Si02
5-8% MgO)
13-17% CaS04 (gerechnet als Anhydrit),
1,5-2,5% Portlandzement,
0,1-0,5% einer organischen Carboxylsäure oder deren Salze,
0,03-0,6% Methylcellulose, Na-stearat oder   Na-laurylbenzolsulfonat   und
0,6-2% Natriumsulfat. 



   In Übereinstimmung mit dem oben Gesagten wird hochhydraulische Schlacke eingesetzt. Zur Verbesserung wird sogar empfohlen, A1023 und CaO der Schlacke zuzusetzen und dieses Gemisch zu erhitzen. 



   Auf Grund der oben angeführten Kriterien ist leider der Grossteil der anfallenden Hochofenschlacke als mässig hydraulisch zu beurteilen. Diese minderwertigeren Hochofenschlacken können in der   Zementmdustrie   als Zumahlstoffe erfahrungsgemäss bis zu maximal 65% des Zementgehaltes eingesetzt werden, da darüber hinaus die Festigkeiten rapide sinken. Auch die   Betonindustrie   kann diese Schlacke nur begrenzt als Zusatzstoffe verwenden. 



   Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bindemittel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem minderwertige Schlacken zum Einsatz kommen und das dennoch ein hochwertiges Produkt ergibt. 



   Diese Aufgabe wird durch ein Bindemittel der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die mässig latent hydraulische Hochofenschlacke folgende Analysenwerte aufweist : 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Glasigkeit: > 93% SiO2 34-40% CaO: 34-37% A1203 > 9% 
 EMI2.1 
 Überraschender Weise wurde gefunden, dass Schlacken, die diese Parameter erfüllen, gute Produkte ergeben, selbst dann, wenn sie nach den üblichen Kriterien als mässig hydraulisch einzu- stufen sind. Es können Schlacken mit weniger als 13%   AI203   eingesetzt werden. Es kann der F-Wert unter 1,5 liegen und das Verhältnis   (CaO+MgO+AI203)/Si02   unter 1,6 liegen. 



   Eine Schlacke wird nur selten zufällig alle erfindungsgemäss geforderten Eigenschaften aufwei- sen. Da es aber sehr viele minderwertige Schlacken gibt, ist es oft möglich, durch ein Gemisch aus mindestens zwei Hochofenschlacken alle geforderten Eigenschaften zu erreichen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Aktivierungsgrad viel höher wird, wenn die obigen Voraussetzungen durch Mischung von Schlacken unterschiedlicher Herkunft erreicht werden. 



   Die Aktivierung der Schlacke erfolgt durch Zumischung oder Zumahlung von natürlichem Gips, Rauchgasentschwefelungsgips (REA-Gips) oder Anhydrit von 12-20%, Portlandzement von 0,5-5% und/oder anderen CaO-Trägern wie Heissmehl, Branntkalk oder Ca(OH)2 von 0,5-3%, Alkalisulfaten oder-carbonaten von 0-3% und/oder Ca-Salzen von Carboxylsäuren von 0,5-3%. Vorteilhaft hat sich der Einsatz von Heissmehl gezeigt, wodurch die Hydratation der Schlacke beschleunigt wird und die Druckfestigkeiten erhöht werden. 



   Heissmehl ist ein 70-90% entsäuertes Rohmehl, das in der untersten Zyklonstufe des Wärme- tauscherofens bei 800-900 C bei der Erzeugung von Portlandzementklinker entsteht. Das Mehl wird mittels Bypass von dem Ofensystem entnommen. Es enthält überwiegend CaO. 



   Die aus diesem Bindemittel hergestellten Prismen zeigen hohen Widerstand gegen Sulfatan- griff und ergeben Festigkeiten, die den Festigkeitsklassen der   ÖNORM   B3310 und den EN 197-1 entsprechen und dem normalen Portlandzement vergleichbar sind oder diese sogar übertreffen. 



   Anhand eines Beispiels wird die vorliegende Erfindung erläutert. Es wird ein Bindemittel aus folgenden Bestandteilen hergestellt: 
85% Schlacke (Blainewert 5800 cm2/g) 
13% REA-Gips   1 %   Portlandzement 
0,5% Heissmehl 
0,5% Kalciumacetat 
Als Schlacke wird einmal eine erfindungsgemässe Schlacke und einmal eine andere Schlacke (Vergleichsversuch) verwendet.

   Die Daten der Schlacken und die sich ergebenden Festigkeiten sind in der folgenden Tabelle angegeben: 
 EMI2.2 
 
<tb> Analyse <SEP> Schlackenmischung <SEP> Schlackenmischung
<tb> 
<tb> gut <SEP> geeignet <SEP> nicht <SEP> geeignet
<tb> 
<tb> Glasigkeit <SEP> 94 <SEP> 94
<tb> 
<tb> Si02 <SEP> % <SEP> 38,3 <SEP> 37,3
<tb> 
<tb> A1203% <SEP> 11,2 <SEP> 10,0
<tb> 
<tb> CaO <SEP> % <SEP> 35,8 <SEP> 38,2
<tb> 
<tb> Mgo <SEP> 9 <SEP> 10,

  5
<tb> 
 
 EMI2.3 
 
 EMI2.4 
 
<tb> ÖN <SEP> B3310 <SEP> EN <SEP> 196-1 <SEP> ÖN <SEP> B <SEP> 3310 <SEP> EN <SEP> 196-1
<tb> Druckfestigkeiten <SEP> N/mm2
<tb> 
<tb> nach <SEP> 2 <SEP> Tagen <SEP> 7 <SEP> 9
<tb> 
<tb> nach <SEP> 3 <SEP> Tagen <SEP> 10 <SEP> 11
<tb> 
<tb> nach <SEP> 7 <SEP> Tagen <SEP> 26 <SEP> 30 <SEP> 15 <SEP> 18
<tb> 
<tb> nach <SEP> 28 <SEP> Tagen <SEP> 46 <SEP> 49 <SEP> 22 <SEP> 24
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
Die Festigkeiten können zusätzlich mit Betonadditiven (wie Verflüssigern zur Herabsetzung des Wasser/Bindemittel-Wertes von 0,6 auf 0,30) noch wesentlich gesteigert werden. 



   Das erfindungsgemässe Bindemittel zeichnet sich besonders durch die sehr niedrige Hydra- tionswärme aus. Es ist für die Herstellung von Kläranlagen, Kanalrohren, Becken, Auffangwannen und Bauobjekten, die dem Sulfatangriff ausgesetzt sind, hervorragend geeignet. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Hydraulisches Bindemittel aus über 5000 cm2/g Blaine fein vermahlener, mässig latent hydraulischer Hochofenschlacke, die Sulfatanreger und aktivierende Zusätze enthält, da- durch gekennzeichnet, dass die mässig latent hydraulische Hochofenschlacke folgende 
Analysenwerte aufweist : 
Glasigkeit: > 93% 
Si02: 34-40% 
CaO: 34-37%   A1203:   > 9% 
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Claims

2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an AI203 in der Hochofenschlacke höchstens 13% beträgt.

3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochofen- schlacke durch ein Gemisch von mindestens zwei Hochofenschlacken gebildet ist.

4. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mässig hydraulische Schlacke eine Feinheit von 5000-6500 cm2/g Blaine aufweist.

5. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass es 0,5-5% Anteil Portlandzementklinker bzw. Portlandzement enthält.

6. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es als Sulfatträger 12-20% Abfallgips der Rauchgasentschwefelung oder Halbhydrat oder An- hydrit oder Naturgips oder Gemische dieser Sulfatträger enthält.

7. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es 0,5-3% Heissmehl oder Kalkhydrat oder Branntkalk enthält.

8. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es bis zu 3% Alkalisulfate und/oder-carbonate enthält, insbesondere K2S04, Na2S04, Na2C03, LiC03 oder K2C03.

9 Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es 0,5-3% Kalciumsalz einer Carboxylsäure, insbesondere Kalciumacetat und/oder Kalciumformiat enthält.