DD287473A5 - Alkaligesteuerter, hochfester portlandkompositzement und verfahren zur herstellung von hochfestem, dauerbestaendigem beton - Google Patents

Abstract

Erfindungsbetreff ist ein alkaligesteuerter, hochfester Portlandkompositzement auf Basis einer alkalihaltigen, Calciumhydroxid freisetzenden Komponente und einer sulfatischen Komponente und ein Herstellungsverfahren von hochfestem, dauerbestaendigem Beton auf Basis des alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzementes. Die aus dem Portlandkompositzement hergestellten zementgebundenen Formkoerper werden im Verlaufe ihrer Nutzungsdauer durch Treiberscheinungen, wie Alkalitreiben oder sekundaeres Ettringittreiben, nicht in ihrer Dauerbestaendigkeit beeintraechtigt oder zerstoert. Erfindungsgemaesz enthaelt der Portlandkompositzement als weitere Komponenten mindestens eine pyrogene Puzzolankomponente und mindestens eine hydratische Puzzolankomponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende pyrogene Puzzolankomponenten, oder mindestens eine hydratische Puzzolankomponente und mindestens eine latenthydraulische Komponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren. Die erfindungsgemaesze Herstellung von hochfestem, dauerbestaendigem Beton erfolgt auf der Basis des erfindungsgemaeszen Portlandkompositzementes durch Bereitung eines Frischbetons, Formgebung und Erhaertung.{Portlandkompositzement, alkaligesteuerter, hochfester; Beton, hochfester und dauerbestaendiger; Komponente, alkalihaltige und Calciumhydroxid freisetzende; Alkalitreiben; Ettringittreiben, sekundaeres; Formkoerper, zementgebundene; Frischbeton}

Description

Die Erfindung betrifft einen alkaügesteuerten, hochfesten Portlandkompositzement auf der Basis einer alkalihaltigen, Calciumhydroxid freisetzenden Komponente und einer sulfatischen Komponente und ein Verfahren zur Herstellung von hochfestem, dauerbeständigem Beton auf der Basis des alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzementes. Der erfindungsgemäße Portlandkompositzement ist besonders vorteilhaft für die Herstellung aller Arten dichter oder poriger Mörtel und Betone einsetzbar, insbesondere für solche, die in der industriellen Betonelementeproduktion unter Anwendung einer Wärmebehandlung zum Zwecke der Schnellerhärtung hergestellt werden, ohne daß die zementgebundenen Formkörper im Verlaufe ihrer normativen Nutzungsdauer durch Treiberscheinungen, wie beispielsweise durch Alkalitreiben oder durch sekundäres Fttringittreiben, in ihrer Dauerbeständigkeit beeinträchtigt oder gar zerstört werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind bereits eine Reihe von Portlandpuzzolanzementen und Portlandkompositzementen (Einteilung der Zementarten für den Entwurf der europäischen Zementnorm EN 197-1, Stand November 1986 in: Tätigkeitsbericht 1984-1987 des Vereins Deutscher Zementwerke e.V. Forschungsinstitut derZementindustrie, Düsseldorf, BRD 1987, S.83) auf dor Basis von alkalihaltigem Portlandzementklinker, Gips und/oder Anhydrit und unterschiedlichen puzzolanischen Zumahlstoffen, wie beispielsweise Steinkohlenflugaschen, SiO₂-Staub aus der Ferrolegierungsproduktion, Diatomeen-Erde, Tonlaugiingsrückständen und Hüttenschlacke bekannt, die aufgrund der puzzolanischen Aktivität im System Na₂O-K₂O-CaO-SiO₂-AIaO₃-SO₃-H₂O die wirksame Alkalität senken und infolge von Alkalipufferung die Gefahr einer Gefügezerstörung der erhärteten Mörtel und Betone infolge von Alkali-Kieselsäure-Reaktion (Alkalitroiben) verhindern.

Zu diesen Zementen zählen beispielsweise die norwegischen Zemente MP30/1 und MP30/2, die 10% bzw. 20% Steinkohlenflugasche enthalten (E.Stoltenberg-Hansson, Zement-Kalk-Gips 38(1985)10, S.609-611), die DDR-Portlandzemente PZ9/35A und PZ9/40 A mit 25% alumosilikatischer BraunkohlenfiUerasche und 8% Hochofenschlacke (PZ9/ 35 A) bzw. 20% alumosilikatischer Braunkohlenfilterasche (PZ9/40A), die dänischen Portlandzemente mit 20% Diatomeen- bzw. Moler-Erde (S. Chatterij, N.Thaulow, P.Christensen und A. Jensen, Tagungsbericht über das 6. Internationale Symposium über die Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion im Beton, Kopenhagen 1983, S. 253-260), Portlandzemente mit 5 bis 20Ma.-% SiO₂-Staub aus der Ferrolegierungsproduktion (O.Kjöhl und H.P. Olstad, DD PS 131554 und M.Dastoel, DE PS 3343948 AD, Portlandzemente mit 1 bis 30% SiOj-reichen Aufbereitungsrückständen aus der mineralsauren Aufbereitung von Aluminium- und Magnesiumschichtsilikaten (R.Herr, W.Wieker, G.Priem, DDWP 147097 und DD WP 155059) und Portlandhüttenzemente mit bis zu 50% Hochofenschlacke (L. U. Spollman, Tagungsbericht über das 6. Internationale Symposium über dio Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion im Beton, Kopenhagen 1983, S.55-59).

Darüber hinaus sind bereits eine Reihe von Zumahlstoffe enthaltenden Zementen auf der Basis von Portlandzementklinker, Gips und/oder Anhydrit und unterschiedlichem Zumahistoffen, wie beispielsweise Steinkohlenflugasche, Hochofenschlacke, Trass und Kalks'.einmohl bekannt, die vergleichsweise zum reinen Portlandzement ein signifikant vermindeitos, molares Sulfat-Tonerde-Verhältnis (SO₃/AI₂O₃ < 0,60) besitzen, so daß mit diesen Zementen hergestellte, durch eine Wäimebehandlung schnell erhärteten Betonformkörpern Treiberscheinungen und Betonschädigungen infolge einer sokundären Ettringitbildung (Ettringittreiben) verhindert werden soll.

Zu diesen Zementen zählon beispielsweise Portlandhüttenzemente mit 25% und 50% HüttensL. Jacke, puzzolanhaltige Portlandzemente mit 15% und 30% bayerischem Trass, Portlandzemente mit 15% und 30% Steinkohlenflugasche und Portlandzemente mit 8% Kaksteinmehl (D. Heinz, U. Ludwig u. R. Nasr: Modellversuche zur Klären" der Schadensursachen an wärmebehandelten Betonfertigteilen, Teil II: Wärmebehandlung von Mörteln und späte Ettring'uuildung, in Tonindustrie-Zeitung 106, [1982] 3, S. 178-183 und D. Heinz: Schädigende Bildung von ettringitähnlichen Phasen in wärmebehandelten Mörteln und Betonen, Diss. A, RWTH Aachen 1986).

Die bekanntgewordenen technischen Lösungen zur Verhinderung von Betonschäden durch eine Rückbildung von Ettringit bei normalen und niedrigen Temperaturen im Anschluß an eine Wärmebehandlung beruhen ausschließlich auf der Einhaltung eines maximal zulässigen Sulfat-Tonerde-Verhältnisse im fertiggestellten Zumahlstoffzement. Dabei bleiben neue wissenschaftlich-technische Erkenntnisse, die besagen, daß weniger das molare Sulfat-Tonerde-Verhältnis, sondern in sehr viel stärkerem Maße der wirksame Alkaligehalt in den erhärtenden Mischzementen von entscheidender Bedeutung für die chemische Stabilität der Calciumsulfoaluminate Ettringit 3 CaO AI₂O₃ 3 CaSO₄ · 31 H₂O und Monosulfat 3CaO- AI₂O₃ CaSO₄ 12 H₂O ist, völlig unberücksichtigt. In Laboruntersuchungen über die chemisch-thermische Stabilität der Calciumsulfoaluminathydrate Ettringit und Monosulfat (H. Y. Ghorab und E. A. Kishar: The stability of calcium sulphoaluminate hydrates in aqueous solutions. Tagungsberichte über den 8. Internationalen Kongreß über Zementchemie, Rio de Janeiro 1986, Band V, S. 104-109) wurde der starke Einfluß der Alkalität der Lösungsphase auf die Lösbarkeit von präparativ erzeugten Calciumsulfoaluminathydraten wie Ettringit und Monosulfat nachgewiesen.

In Grundlagenuntersuchungen über die chemischen Gleichgewichte von Alkali-, Erdalkali-, Hydroxid- und Sulfaiionen in der flüssigen Phase von wärmebehandelten Zementpasten in Abhängigkeit vom Sulfat-Tonerde-Verhältnis und vom Alkaligehalt der Zemente wurde erstmals an technischen Zementen nachgewiesen, daß der Alkaligehalt der Zemente eine herausragende Wirkung in bezug auf die chemische Zusammensetzung der Porenflüssigkeit der erhärteten Zemente, insbesondere auf die Proportionen zwischen Hydroxidionen und Sulfationen, besitzt. (R. Herr, W. Wieker u. a.: On the chemical equilibria of hydroxide

and sulphate ion concentrations in the pore solution of thermal treated cement. Tagungsbericht über die 5. Nationale Konferenz über mechanische Eigenschaften und Tfichnologie von Kompositwerkstoffen, Varna, Bulgarien, 29. September bis 1.Oktober 1988, S. 550-555).

Bei einer Wärmebehandlung alkalireicher Zemente wird das Hydroxidionen-Sulfationen-Verhältnis sehr stnrk zugunsten des Sulfatgehaltes in den Porenlösungen .'erschoben.

Die chemische Zusammensetzung der Porenflüssigkeit des Zementsteins steht aber, wie es auch die präparativen Laboruntersuchungen von Ghorab und Kishar gezeigt haben, in einem sehr engen Zusammenhang sowohl mit der chemischthermischen Stabilität der Calciumsulfoaluminathydrate Ettringit und Monosulfat während des Wärmebehandlungsprozesses als auch mit der Rekristallisation von Ettringit und Monosulfat im erhärteten Zementstein und Betongefüge im Anschluß an eine Wärmebehandlung.

Ganz-allgemein gilt, je höher der Alkaligehalt der Zemente ist, um so frühzeitiger erfolg) der Zerfall des primär gebildeten Ettringites bei der Wärmebehandlung, um so höher steigt die Sulfationenkonzentration in der Porenflüssigkeit (bis zum lOOfachen vergleichsweise zur Normalerhärtung, entsprechend 50OmVaI SO₄ ²VI oder 24000mg SO₄ ²"/!) und um so größer ist die Gefahr einer Betonschädigung durch eine sekundäre Ettringitbildung.

Allen bisher entwickelten Portlandpuzzolanzementen und Portlandkompositzementen ist gemeinsam, daß sich insbesondere die Hydratationsgleichgewichte von Alkaliionen, Hydroxidionen und Sulfationen in den Porenlösungen des Zementsteins, die sowohl für

a) die alkalische Aggressivität des Zementes gegenüber alkali sensitiven Zuschlagstoffen (Alkalitreiben) als auch für

b) die Stabilität der Calciumsulfoaluminathydrato während t>i^r. 3r Wärmebehandlung des Betons zum Zwecke der Schnellerhärtung und für eine sekundäre Ettringitbildung (t'Hringittreiben) im Anschluß an eine Wärmebehandlung

verantwortlich sind, bisher immer rein zufällig und stochastisch aus dem jeweiligen Alkaliangcbot des Zementklinkers, der Lösbarkeit des Sulfatträgers, der puzzolanischen bzw. latenthydraulischen Reaktivität des Zcmahlstoffes und der gewählten Erhärtungstemperatur einstellten, bisher weder geregelt noch gesteuert und bisher auch nicht auf die Erreichung eines Optimums zwischen Erhärtungsgeschwindigkeit und der Dauerbeständigkeit der zementgebundenen Formkörper ausgerichtet wurden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzementes, auf der Basis einer alkalihaltigen. Calciumhydroxid freisetzenden Komponente und einer sulfatischen Komponente, für die Herstellung aller Arten dichter oder poriger Mörtel und Betone, insbesondere die in der Betonelementevorfertigung unter Anv/endung einer Wärmebehandlung zum Zwecke der Schnellerhärtung hergestellt werden, ohne daß die zementgebundenen Formkörper im Verlaufe ihrer normativen Nutzungsdauer durch Treiberscheinungen, beispielsweise durch Alkalitreiben oder durch sekundäres Ettringittreiben, in ihrer Dauerbeständigkeit beeinträchtigt oder sogar zerstört werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf der Basis einer alkalihaltigen, Calciumhydroxid freisetzenden Komponente und einer sulfatischen Komponente einen alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzement zu entwickeln, dessen Steuerung der Alkalitätsentwicklung durch den Einsatz chemisch unterschiedlich aktiver puzzolanischer Zumahlstoffe ermöglicht wird, sowie die Entwicklung eines Herstellungsverfahrens von hochfestem, dauerbeständigem Beton auf der Basis des alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzementes.

Es wurde auf der Basis einer alkalihaltigen, Calciumhydroxid freisetzenden Komponente und einer sulfatischen Komponente ein alkaligesteuerter, hochfester Portlandkompositzement gefunden, der erfindungsgemäß als weitere Komponenten mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende Puzzolankomponenten unu/oder latenthydraulische Komponenten enthält. Somit kann der Portlandkompositzement erfindungsgemäß als weitere Komponenten enthalten

- mindestens eine pyrogene Puzzolankomponente und mindestens eine hydratische Puzzolankomponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren,

- mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende pyrogene Puzzolankomponenten oder

- mindestens eine hydratische Puzzolankomponente und mindestens eine latenthydraulische Komponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren.

Bevorzugte Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Portlandkompositzementos enthalten

- neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger. Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine pyrogene Puzzolankomponente und mindestens eine hydratische Puzzolankomponente, die irn alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Massenanteile in % und mit einem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten und der hydratischen Puzzolankomponenten zwischen 9:1 und 1:9, vorzugsweise zwischen 5:1 und 1:5,

- neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende pyrogene Puzzolankomponenten in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Massenanteile in % und mit einem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten zwischen 10:1 und 1:10, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:4 oder

- neben 20 bis 95 Masserianteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine hydratische Puzzolankomponente und mindestens eine latenthydraulische Komponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 bis 80 Massenanteilo in % und mit einem au? die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der hydratischen Puzzolankomponenten und der latenthydraulischen Komponenten zwischen 12:1 und 1:12, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:4.

Der erfindungsgemäße Portlandkomposiizement sollte nachfolgend genannte Korngrößenverteilung aufweisen: Kornanteil größer als SOpm

kleiner als 10 Massenanteile in %, Kornanteil zwischen 63 und 90μπι

zwischen 5 und 20 Massenanteile in %, Kornanteil zwischen 40 und 63μιτι

zwischen 10 und 25 Massenanteile in % und Kornanteil kleiner als 40μηι

zwischen 50 und 80 Massenanteile in %

Der erfindungsgemäße Portlandkompositzement kann enthalten

- ate alkalihaltige, Calciumhydroxid freisetzende Komponente einen Portlandzementklinker, einer Portlandzement, eine kalkreiche Hüttenschlacke oder einen Hüttenzement oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe, wobei der Alkaligehalt der Einzelstoffe oder der des Gemenges einem Na₂O-Äquivalent zwischen 0,1 und 4,0 Massenanteile in % entspricht,

- als sulfatische Komponente

Calciumsulfatdihydrat, Calciumsulfathalbhydrat oder Anhydrit oder ein Gemenge aus zwei oder allen diesen Stoffen,

- als pyrogene Puzzolankomponenten

(Unter pyrogenen Puzzolaneri versteht man puzzolanartige, SiO₂-reiche und AI₂O₃-haltige Feststoffe, die aus einem natürlichen oder künstlichen Hochtemperaturprozeß kommen, einen geringen Hyd.-atwassergehalt und einen unbedeutenden Anteil oberflächenständiger OH-Gruppen besitzen.) alumosilicatische Steinkohlenflugaschen, alumosilicatische Braunkohlenflugaschen, SiO₂-Stäube aus der Silicium- und der Ferrosiliciumproduktion, Reisschalenaschen, Glasstäube, Kieselglä'smehle, Cristobalitmehl, Hochofenschlacken, vulkanische Schlacken, Traß-, Bims- und Tuffmehle, Opalmehl, Opalsandsteinmehl, Kieselkalkmehl, Beltane-Opal-Mehl oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe,

- als hydratische Puzzolankomponenten

(Unter hydratischen Puzzolanen versteht man puzzolanartige, SiO₂-reiche, AI₂O₃-haltige Feststoffe mit einem Hydratwassergehalt bis zu 10 Massenanteile in % und einem hohen Anteil oberflächenständiger OH-Gruppen) Ton-, Kaolin- und Serpentinlaugungsrückstände, Phosphorschlackenrückstände, technisch anfallende und synthetisch erzeugte Kieselgele, technisch anfallende Fällungskieselsäuren, Diatomeen-Erden, Moler-Erde, Gaize, Tripel, Zeolithe oder ein Gomenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe, und

- als latenthydraulische Komponenten

kalkreiche Hochofenschlacken, wie beispielsweise Hämatitroheisenschlacken, Gießereiroheisenschlackan, Thomasroheisenschlacken, Stahleisenschlackon, Spiegeleisenschlacken und/oder kalkreiche Kraftwerksfilteraschen oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe.

Zur Herstellung von hochfestem, dauerbeständigem Beton auf der Basis eines Portlandkompositzementes, durch Bereitung eines Frischbetons, Formgebung und Erhärtung, wurde weiterhin ein Verfahren gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Frischbeton mit einem alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzement bereitet,

- dsr neben 20 bis 95 Masseanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Masseanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine pyrogene Puzzolankomponente und mindestens eine hydratische Puzzolankomponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Masseamsile in % und mit einem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten und der hydratischen Puzzolankomponenten zwischen 9:1 und 1:9, vorzugsweise zwischen 5:1 und 1:5, enthält,

- der neben 20 bis 95 Masseanteile in % alkalihaltiger. Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Masseanteile in % sulfatischer Komponente mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende pyrogene Puzzolankomponenten in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Masseanteile in % und mit ainem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten zwischen 10:1 und 1:10, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:4, enthält, oder

- der neben 20 bis 95 Masseanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine hydratische Puzzolankomponente und mindestens eine latenthydraulische Komponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 bis 80 Masseanteile in % und mit einem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der hydratischen Puzzolankomponenten und der latenthydraulischen Komponenten zwischen 12:1 und 1:12, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:4, enthält, und

- der eine Korngrößenverteilung Kornanteil größer als 90μιη

kleiner als 10 Masseanteile in %, Kornanteil zwischen 63 und 90um

zwischen 5 und 20 Masseanteile in %, Kornanteil zwischen 40 und 63μπι

zwischen 10 und 25 Masseanteile in % und Kornanteil kleiner als 40pm

zwischen 50 und 80 Masseanteile in % hat,

mit einem Wasser-Zement (Portlandkompositzement)-Verhältnis W:Z zwischen 0,30 und 0,70, vorzugsweise zwischen 0,40 und 0,55 und erforderlichenfalls einem Gehalt an einem Betonverflüssiger zwischen 0,05 und 2,5 Masseanteile in %, bezogen auf den Zement(Portlandkompositzement)-Gehalt, den Frischbeton verformt, insbesondere unter Ausnutzung seines Thixotropieeffektes und unter Einsatz von Rütteltechnik mit Frequenzen zwischen 50 und 400Hz, vorzugsweise zwischen 200

und 300Hz, und den verformten Frischbeton einer Normalerhärtung, insbesondere innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 0 und 50⁰C, oder einar Schnellerhärtung, insbesondere innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 50 und 90^cC, vorzugsweise zwischen 80 und 8O⁰C, unterwvft.

Die Herstellung dos erfindungsgemäßen Portlandkompositzementes kann in einer beliebigen Zementmahlanlage erfolgen, die über eine nach der Masse zuteilende Dosieranlage für mindestens 4 Komponenten des Portlandkompositzementes verfügt und die eine gute Zerkleinerung und eine gute Homogenisierung der Gemengebestandteile gewährleistet. In wissenschaftlichen Untersuchungen zur Beeinflussung der Alkalität der Porenlösungen in erhärtenden Zementen mit Hilfe von Gemischen aus hydratischen und pyrogenon Puzzolanen wurde überraschenderweise gefunden, daß trotz großer Unterschiede im chemischen Aufbau, der mineralogischen Zusammensetzung, der spezifischen Oberfläche und der OH-Gnippendichto auf der Oberfläche der Puzzolane, ein weitgehend additives Verhalten der einzelnen Puzzolane in bezug auf die Beeinflussung der wirksamen Alkalität des Zementsteins existiert. Das bedeutet, daß man ?<is der Kenntnis der Alkalipufferwirkung der einzelnen Puzzolankomponenten über die Art und die Menge der ausgewählten pyrogenen und/oder hydratischen Puzzolane die Alkalitätsentwicklung eines Portlandkompositzcmentes mit zwei chemisch unterschiedlich aktiven Zumahlstoffen beliebig steuern, den zeitlichen Ablauf der Alkalitätsentwicklung vorausberechnen und in einfacher Weise über die Dosierung der Zementkomponenten Zementklinker, Puzzolan A und Puzzolan B bei der Zementmahlung einstellen kann. Dabei ist es in sehr effektiver Weise möglich, einen alkalireichen Portlandzementklinker, beispielsweise mit einem Gesamtalkaligehalt von 1,30% Na₂O-Äquivalent, in seiner Aikalitätsentwicklung so zu vorändern, daß der mit diesem Klinker hergestellte Portlandkompositzement in seiner Alkalitätsentwicklungskurve vollständig dem Kurvenverlauf der Alkalität eines alkaliarmen Portiandzementes PZ1 /45A entspricht. Ein derartiger, auf der Basis eines alkalireichen PZ-Klinkers hergestellter Portlandkompositzement ist in seiner Normalerhärtungs-Festigkeitsentwicklung bei ?0°C mit einem alkaliarmen Portlandzement vom Typ PZ1/45 A vergleichbar:

Die 1-Tago-Festigkeit ist mindestens gleich groß, die 28-Tage- und die 90-Tage-Festigkeitswerte überschreiten die Fostigkeitswerte des reinen Portlandzementes um 10 bis 100%. Eine wesentliche Bedingung für die Erzielung dieser Festigkeitsentwicklung ist, daß das Wasser-Feststoff-Verhältnis des Portlandkompositzementes bei der Verarbeitung das gleiche ist, wie das des reinen Portlandzementes. Weil Portlandkompositzemente in der Regel Feinststoffe enthaltende Zemente sind, die einen höheren Wasseranspruch haben als herkömmliche Portlandzemente, sind bei der Verarbeitung der Portlandkompositzemente bekannte technologische Maßnahmen zu treffen, wie entweder der einsatz von leistungsfähigen Betonverflüssigern oder der Einsatz der Hochfrequenzrütteltechnik, die gewährleisten, daß die geforderten Wasser-Fe^tstoff-Verhältnisse eingehalten werden. Ein Portlandkompositzement mit einer Alkalitätsenlwicklung analog der Alkalitätsentwicklungskurve eines alkaliarmen Portlandzementes vom Typ PZ1/45A verursacht keine mörtel- oder betonschädigende Alkali-Zuschlagstoff-Reaktioii, selbst dann nicht, wenn ein hochreaktiver Zuschlagstoff, wie beispielsweise der international häufig verwendete Beltane Opal, als reaktionsfähige Zuschlagstoffkomponente in Mörteln oder Betonen verwendet wird.

In wissenschaftlichen Untersuchungen anwärmebehandelten Portlandkompositzementen, die unterschiedliche Mengenanteile an hydratischen und pyrogenen Puzzolanen enthielten, wurden bedeutende Verschieoungen der Hydroxidionen-Sulfationen-Gleichgewichte und bedeutende Veränderungen in den absolut sich in Lösung befindlichen Alkali-, Erdalkali-, Hydroxid- und Sulfationenmengen beobachtet. In Gegenwart von sehr reaktionsfähigen Mischungen aus hydratischen und pyrogenen Puzzolanon im Portlandkompositzement nimmt die absolute Sulfationenkonztntration in der Porenflüssigkeit stärker ab als die absolute Hydroxidionenkonzentration.

Dabei erreichen beide Porenflüssigkeitskonzentrationen, sowohl die OH~- als auch die SO₄ ²~-Konzcntration, ein etwa gleiches niedriges Niveau zwischen 50 und 150 mVal/l. Dieses Konzentrationsniveau ist nach allen bisherigen Beobachtungen so niedrig, daß betonschädigende Gefügezerstörungen durch eine Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion und eine sekundäre Ettringitbildung praktisch ausgeschlossen sind. Die wärmebehandelten Portlandkompositzemente wurden über einen Nachlagerungszeitraum von I Jahr untersucht, wobei sowohl Zementsteinproben als auch Zementmörtelprismen bei 20°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von ca. 100% in verschlossenen Plastebeuteln gelagert wurden. Im Verlaufe der Nachlagerungszeit wurde mit Hilfe der Röntgenbeugungsanalyse eine sekundäre Ettringit- und Monosulfatbildung nachgewiesen, die aber vergleichsweise zur sekundären Ettringitbildung an wärmebehandelten, alkali- und sulfatreichen Portlandzementen schwach ausgeprägt ist und an den Mörtelprismen auch nur geringfügige Dehnungen von kleiner oder gleich 0,25mm/m nach !jähriger Beobachtungszeit verursacht.

Ausführu.igsbeisplel

Die Erfindung wird durch nachfolgende Ausführungsbeispiele noch näher erlä Tt, wobei diese Beispiele keine Beschränkung der Erfindung darstellen.

Ausführungsbeispiel 1

Ein alkalireicher Portlandzement vom Typ PZ4/45 mit einem Gesamtalkaligehalt von 1,30 Na₂O-Äquivalent-% wurde mit einem Wasser-Zement-Verhältnis W/Z = 0,50 in Form von Zementpasten und Zementmörteln verarbeitet und folgende Eigenschafton nach Normalerhärtung bei 2O⁰C und nach einer Wärmebehandlung zwischen 20 und 100"C und einer Erhärtungszeit entsprechend einer Gradstundenzahl von 1300⁰C · h (Sauische Regel) geprüft

- Alkalität der Porenflüssigkeit der erhärteten Zementpaste nach dem Auspressen mit 320MPa.

- Dehnungsverhalten von Mörtelprüfkörpern mit einem Mischungsverhältnis von Zement:Zuschlagstoff:Wasser wie 1:3;0,5C, wobei 20% des Standardprüfstandes durch Borosilikatglas im gleichen Körnungsbereich ersetzt wurden und Feuchtluftlagerung der Prüfkörper bei 40°C und 95% relativer Feuchte.

- Dehnungsverhalten von Mörtelprüfkörpern mit einem Mischungsverhältnis von Zement:Zuschlagstoff:Wasser wie 1:3:0,50, wobei als Zuschlagstoff ausschließlich Standardprüfsand verwendet wird, Wärmebehandlung dieser Prüfkörper nach einem Wärmebehandlungszyklus von Vorlagerung VrAufheizung A:Durchwärmung D:Kühlung wie V:A:D:K = 2h:20K/h:12bis 44h:20K/h und Feuchtluft-Nachlagerung der Prüfkörper bt i 2O⁰C und 95 bis 100% relativer Feuchte.

- Druckfestigkeitsentwicklung von Mörtelprüfkörpern mit einem Mischungsverhältnis Zement:Zuschlagstoff:Wasser wie

1:3:0,50, wobei als Zuschlagstoff ausschließlich Standardprüisand verwendet wurde. Die Untersuchungsergebnisse bei Normalerhärtung von 2O⁰C wurden in der Tabelle 1 einander gegenübergestellt.

Tabelle 1:

Untersuchungsergebnisse zur Alkalität der Porenflüssigkeit, zum Dehnungsverhalten und zur Druckfestigkeitsentwicklung von alkalireichem Portlandzement PZ4/45 bei Normalerhärtung von 2O⁰C

Hydratationszeit Tage 1 3 7 28 90 180 360

Alkalität mVal OH/I	710	840	905	970	1020	1042	1060
Dehnung mm/m	n.b.	0,25	0,65	2,40	5,75	6,80	7,20
Druckfestigkeit MPa	18,5	32,0	38,1	47,0	48,5	51,3	n.b.

Tabelle 2:

Untersuchungsergebnisse zur Alkali- und Sulfationenkonzentration in der Porenflüssigkeit und zum Dehnungsverhalten von wärmebehandelten Mörtelprüfkörpern mit PZ4/45 im Verlaufe der Nachlagerung

Wärmebehandlungs temperaturen bei 13000C · h	20	50	60	70	80	90	100
Alkalität rnVal JH/I	772	654	586	453	404	335	344
Sulfatkonzentration mVAI/l	18,7	158	248	402	445	494	538

Dehnunynach 12 Monaten Nachlagerung mm/m 0,11 0,14 0,24 0,40 1,8 5,5 6,2

Vergleichsweise dazu wurden bei der Untersuchung eines alkaliarmen Portlandzementes vom Typ PZ 1/4GA mit einem Gesamtalkaligehalt von 0,3/ Na₂O-Äquivalent-% mit den gleichen Methoden folgende Ergebnisse erhalten, die in den Tabellen und 4 einander gegenübergestellt wurden.

Tabelle 3:

Untersuchungsergebnisse zur Alkalität der Porenflüssigkeit, zum Dehnungsverhalten und zur Druckfestigkeilsentwicklung von alkaliarmem Portlandzement PZ1/40A bei Normalerhärtung von 2O⁰C

Hydrationszeit Tage	1	3	7	28	90	180	360
Alkalität mValOH/l	150	280	300	325	330	326	317
Dehnung mm/m	n.b.	0,10	0,10	0,12	0,13	0,15	0,14
Druckfestigkeit MPa	i2,1	26,5	36,0	44,4	53,2	53,5	n.b.

Tabelle 4:

Untersuchungsergebnisse zur Alkali- und Sulfationenkonzentration in der Porenflüssigkeit und zum Dehnungsverhalten von wärmebehandeltsn Mörtelprüfkörpern mit PZ1/40A im Verlaufe der Nachlagerung

Wärmebehandiungs- tempeiaturenbei 1300°C · h	20	50	60	70	80	90	100
Alkalität mValOH/l	251	246	256	250	256	266	241
Sulfatkonzentra tion IViVaISO4/!	5,2	2,1	14	57	93	95	116
Dehnung nach 12 Monaten Nachla gerung mm/m	0,13	0,09	0,08	0,12	0,15	0,20	0,25

Der Vergleich der Meßwerte von herkömmlichen alkalireichen und alkaliarmcn Portlandzementen zeigt sehr deutlich, wie sehr sich die Unterschiede im Alkaligehalt dieser Zemente in bezug auf die Alkalität ihrer Porenflüssigkeit, auf die Sulfatkonzentration in der Porenflüssigkeit, im Dehnungsverhalten infolge von alkalischem Angriff auf reaktive Zuschlagstoffe, im Dehnungsverhalten infolge von sekundärer Ettringitbildung und auf die Druckfestigkeitsecitwicklung auswirken. Aus dem oben genannten Portlandzement vom Typ PZ4/45 mit einem Gesamtalkaligehalt von 1,30 Na₂O-Äquivalent-% und aus einem pyrogenen Puzzolan, im vorliegenden Falle aus einer alumosilikatischen Braunkohlerfilterasche, die in Form einer Mischasche aus der Grob-, Mittel- und Feinreinigung der Rauchgase eines K-aftwerkes eingesetzt wurde, ist ein herkömmlicher alkalipuffernder Puzzolanportlandzement mit einem Mischungsverhältnis PZ/3FA 80/20 hergestellt worden. Die Untersuchungsergebnisse enthält die Tabelle 5.

Tabelle 5:

Unte'rsucliungsergebnisse zur Alkalität der Porenflüssigkeit, zum Dehnungsverhalten und zur Druckfestigkeitsentwicklung von Puzzolanportlandzement PZ4/45/BFA80/20 bei Normalerhärtung von 20⁰C

Hydratationszeit Tage	1	3	7	23	90	180	360
Alkalität mMolOH/l	520	690	650	554	542	518	500
Dehnung mm/m	n.b.	0,12	0,17	0,34	0,56	0,68	0,77
Druckfestigkeit MPa	14,5	26,5	34,5	43,6	48,9	56,3	n.b.

Die Ergebnisse in der Tabelle 5 zeigen, daß durch den Zusatz von puzzolanisch aktiver BFA die wirksame Alkalität eines Zementsteins, vergleichsweise zum uiiverschnittsnen Portlandzement PZ4/45 deutlich vermindert wird, jedoch noch nicht soweit, daß eine Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion mit einem alkaliempfindlichen Material wie Borosilikatglasgranulat vollständig verhindert werden kann.

Tabelle 6:

Untersuchungsergebnisse zur Alkali- und Sulfatkonzentration in der Porenflüssigkeit und zum Dehnungsverhalten von wärmebehardelten Mörtelprüfkörpern mit PZ4/45/BFA 80/20 im Verlaufe der Nachlagerung

Wärmebehandlungs temperatur bei 13000C · h	20	50	60	70	80	90	100
Alkalität mValOH/l	550	360	315	265	217	192	177
Sulfatkonzentra tion mValSCyi	5,4	16	50	137	170	222	259
Dehnung nach 12 Monaten Nachla gerung mm/m	0,15	0,15	0,18	0,20	0,22	0,29	0,45

Die Ergebnisse in der Tabelle 6 zeigen, daß durch den Zusatz von puzzolanisch aktiver BFA die Dehnungserscheinungen an wärmebehandelten Mörtelprüfkörpern durch eine sekundäre Ettringitbildung vergleichsweise zum unverschnittenen Portlandzement PZ4/45 deutlich vermindert werden können, daß aber bei höheren Warmbehandlungstemperaturen immer noch Dehnungswerte gemessen werden, die sehr nahe an der international akzeptierten Dehnungsgrenze von 0,50 mm/m (nach ASTM C227 und C441) liegen.

Nun wurde aus dem oben genannten alkalireichen Portlandzement PZ4/45, aus einem pyrogenen Puzzolan, der oben genannten alumosilikatischen Braunkohlenfilterasche und aus einem hydratischen Puzzolan, im vorliegenden Falle aus einem kieselsäurereichen Tonlaugungsrückstand (TLfI) ein erfindungsgemäßer Portlandkompositzement mit gesteuerter Alkalitätsentwicklung hergestellt, wobei für eine Mischung von PZ4/45/BFA/TLR80/12/8 folgende, in der Tabelle 7 einander gegenübergestellte Meßwerte für die Alkalitätsentwicklung, für das Dchnungsverhaiten und für die Druckfestigkeitsentwicklung gefunden wurden.

Tabelle 7:

Untersuchungsergebnisse zur Alkalität der Porenflüssigkeit, zum Dehnungsverhalten und zur Druckfestigkeitsentwicklung einer Variante des erfindungsgemäßen Portlandkompositzementes mit gesteuerter Alkalitätsentwicklung PZ4/45/BFA/TLR80/12/8 bei Normalerhärtung von 2O⁰C

Hydratationszeit Tage	1	3	7	28	90	180	360
Alkalität mMolOH/l	210	242	261	305	310	315	314
Dehnung mm/m	n.b.	0,10	0,10	0,14	0,16	0,16	0,15
Druckfestigkeit Normalerhärtung" MPa	14,3	29,1	36,5	48,5	56,0	62,3	n.b.

1 Zusatz von 2 Masseanteile in % Viskomonl, bezogen auf die Zementmasse, zur Korrektur des erhöhten Wasseranspruchs des Zementes

-10- Z87

Tabelle 8:

Unteisuchungsergebnisse zur Alkali- und Sulfationenkonzentration in der Porenflüssigkdit und zum Dehnungsverhalten von wärmebehandelten Mörtelprüfkörpern mit PZ4/45/BFA/TLR80/12/8 im Verlaufe der Nachlagerung

Wärmebehandlungstemperatur bei 1300⁰Ch 20 50 60 . 70 80 90 100

Alkalität mValOH/l	223	185	162	153	136	120	112
Sulfatkonzentra tion mValSCyi	5,5	14	25	48	67	80	98

Dehnung nach 12 Monaten Nachlagerung mm/m 0,11 0,05 0,06 0,09 0,14 0,19 0,22

Aus dem Vergleich der Meßergebnisse für einen herkömmlichen alkaliarmen Portlandzement vom Typ PZ1/40A in den Tabellen 3 und 4 mit den Meßergebnissen für den erfindungsgemäßen Portlandkompositzement mit gesteuerter Alkalitätsentwicklung durch den Einsatz von pyrogenen und hydratischen Puzzolanen als Zementzumahlstoffe in den Tabellen und 8 geht eindeutig hervor, daß man auf der Basis der erfindungsgemäßen Kombination eines alkalireichen Portlandzementes und von pyrogenen und hydratischen Puzzolanen einen Portlandkompositzement erzeugen kann, der in seiner Alkalitätsentwicklung, seinem Dehnungsverhalten und seiner Dauerbeständigkeit gegenüber Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion und sekundärer Ettringitbildung einem alkaliarmen PZ1/40A praktisch identisch ist, diesen aber in seiner Druckfestigkeit noch übertrifft.

Ausführungsbeisplel 2

Aus einem im Ausführungsbeispiel 1 genannten alkalireichen Portlandzement von Typ PZ4/45 mit einem Gesamtalkaligehaii von 1,30 Na₂O-Äquivalent-%, aus einem anderen pyrogenen Puzzolan, im vorliegenden Falle aus SiO₂-Staub aus der Ferrolegierungsproduktion (Fesi-Staub) und aus einem hydraulischen Puzzolan, im vorliegenden FaMe aus einem kieselsäurereichen Tonlaugungsrückstand wurde ein erfindungsgamäßer Portlandkompositzement mit gesteuerter Alkalitätsentwicklung hergestellt, wobei für eine Mischung von PZ4/45/Fesi/TLR80/15/5 foigende, in den Tabellen 9 und 10 einander gegenüberstellte Meßwerte für ü'ie Alkalitätsentwicklung, für das Dehnungsverhalten und für die Druckfestigkeitsentwicklung gefunden wurden.

Tabelle 9:

Untersuchungsergebnisse zur Alkalität der Pcrenflüssigkeit, zum Dehnungsverhalten von 8% Beltane Opal enthaltendem Zementmörtel und zur Druckfestigkeitsentwicklung einer weitei .n Variante des erfindungsgemäßen Portlandkompositzementes PZ4/45/Fesi/TLR80/15/5 bei Normalerhärtung von 2O⁰C

Hydrationszeit Tage	1	3	7	28	90	180	360
Alkalität mMolOH/'	345	340	260	180	178	178	183
Dehnung" mm/m	0,14	0,23	0,22	0,2u	0,20	0,20	0,20
Druckfestigkeit Normalerhärtung21 MPa	16,1	30,2	44,3	64,0	73,1	75,2	n.b.

1 Austausch des Standardprüfstandes im Kömungsbcaich 0,16 bis 2,0mm gegen 8 Masseanteüe in % Beltane Opal

2 Zusatz von 2 Masseanteile in % Viskomenl, belogen auf die Zementmasse zwecks Korrektur des erhöhten Wasseranspruches des Zementes

Tabelle 10:

Untersuchungsergebnisse zur Alkali- und Sulfationenkonzentration in der Porenflüssigkeit und zum Dehnungsverhalten von wärmebehandelten Mörtelprüfkörpern mit PZ4/45/Fesi/TLR80/15/5 im Verlaufe der Nachlagerung

Wärmebehandlungs- temperaturbei 1 300°C h	20	50	60	7U	80	90	100
Alkalität mValOH/l	340	211	165	120	80	66	64
Sulfatkonzentra tion rnVolSCVI	6,0	9,5	18	37	56	75	71

Dehnung nach 12 Monaten Nachlagerung mm/m 0,06 0,04 0,04 0,06 0,09 0,10 0,12

Aus dem Vergleich der Meßergebnisse für einen he kömmlichen alkalipuffernden Puzzolanportlandzement in den Tabellen 5 und 6 mit den Meßergebnissen für eine weite re Variante einns erfindungsgemäßen Portlandkompositzementes mit gesteuerter Alkalitätsentwicklung in den Tabellen 9 und 10 geht eindeutig hervor, daß di„ erfindungsgemäßen Portlandkompositzemente in ihrer Alkaliiätsentwicklung und damit verbunden in ihrer Fähigkeit zur Verhinderung einer betonschädigenden Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion und einer betonschädigenden Ettringitbildung den herkömmlichen Puzzolanportlandzementen weit überlegen sind.

das kommt insbesondere darin zum Ausdruck, daß der erfindungsgemäße Portlandkom.'jositzement ein gezielt gesteuertes, in seiner absoluten Höhe stark reduziertes Alkalitätsmaximum im Frühstadium der Zementurhärtung besitzt, so daß selbst sehr alkaliempfindlicbi Zuschlagstoffe, wie im vorliegenden Falle Beltane Opal keine den zement·' Jbundenen Formkörper schädigende Dehnung verursachen.

Ausführungsbeispiel 1

Au j einem im Ausführungsbeispiel 1 genannten alkalireichen Portlandzement vom Typ PZ4/45 mit einem GesamtalkaligehaU von 1.30 Na₂O-Äquivalent-%, aus einem pyrogenon Puzzolan, im vorliegenden Falle aus einer alumosilikatischen Braunkohlenfilterasche, die in Form einer Mischasche aus der Grob-, Mittel- und Feinreinigung der Rauchgase eines Großkraftwerkes eingesetzt wurde, und aus einem anderen pyrogenen Puzzolan, im vorliegenden Falle aus SiO₂-Staub aus der Ferrolegierungsproduktion (Fesi-Staub) wurde eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Portlandkompositzerventes mit gesteuerter Alkalitätsentwicklung hergestellt, wöbe für eine Mischung von PZ4/45/BKA/Fesi80/10/10 folgende, in den Tabellen 11 und 12 einander gegenübergestellte Mi -warte für die Alkalitätsentwicklung, die Sulfatkonzentration in der Porenflüssigkeit, für das Dehnungsverhalten von Bc isilikatglas enthaltenden Zementmörtel, für die Dehnung infolge von sekundärer Ettringitbildung und für die Druckfestigkeiljentwicklung gefund'.n wurden.

Tabellen:

Unt^'suchungsergebnisse zur Alkalität der Porenflüssigkeit, zum Dehnung^cverhalten von 20 Masseanteilen in % Boiua'ilikatglasgranulat enthaltenden Zementmörtel und zur Druckfestigkeitsentwicklung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Portlandkomposltzementes mit gesteuerter Alkalitätsentwicklung mit der Zusammensetzung PZ4/45/BFA/ Fesi80/10/10 bei Normalerhärtung von 20⁰C

Hydratationszeit Tage	1	3	7	28	90	180	360
Alkalität mMolOH/l	595	450	365	275	2iS	250	245
Dehnung mm/m	n.b.	0,10	0,12	0,13	0,14	0,13	0,13
Druckfestigkeit MPa"	15,6	33,3	43,9	64,5	66,4	69,2	n.b.

1 Zusatz von 2 Massenanteile in % Viskoment, bezogen auf die Zementmasse, zwecks Korrektur des erhöhten Wasseraiispruchs des Zementes

Tabelle 12:

Untersuchungsergobnisse zur Alkali- und Sulfationenkonzentration in der Porenflüssigkeit und zum Dehnungsverhalten von wärmebebandelten Zementmörteln mit PZ4/45/BFA/Fesi80/10/10 im Vorlaufe der Nachlagerung

Wärmebehandlungs temperatur bei 1300"C · h	20	50	60	70	80	90	1C0
Alkalität mValOH/l	321	231	200	170	144	130	125
Sulfatkonzentra tion m VaISO4/!	4,8	23	48	63	89	110	115
Dehnung nach 12 Monaten Nachla gerung mm/m	0,06	0,08	0,10	0,1f	0,12	0,15	0,18

Aus dem Vergleich der Meßergebnisse für einen herkömmlicrit.:? alkalipuffernden Puzzolanportlandzement, wie sie beispielsweise in den Tabellen 5 und 6 dargestellt sind, mit den Meßergebnissen in den Tabellen 11 und 12 geht klar hervor, daß der erfindungsgemäße Portlandkompositzement eine wesentlich höhere Sicherheit in bezug auf eil e Verhinderung oinor betonschädigenden Alkali-Zusclilagstoff-Maktion und in bezug auf eine betonschädigenda, sekundäre Ettringitbildung garantiert als herkömmlicher Puzzolanportlandzement.

Claims (29)

1. Alkaligesteuorter, hochfester Portlandkompositzement auf Basis eine^r alkalihaltigen, Calciumhydroxid freisetzenden Komponente und einer sulfatischen Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als weitere Komponenten mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende Puzzolai komponenten und/oder latenthydraulische Komponenten enthält.

2. Portlandkompositzement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als weitere Komponenten mindestens eine pyrogene Puzzolankomponente und mindestens eine hydratische Puzzolankomponente, die im alkalischen Milieu un*:<";^rschiedlich schnell reagieren, enthält.

3. Portlandkompositzement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als weitere Komponenten mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende pyrogene Puzzolankomponenten enthält.

4. Portlandkompositzement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als weitere Komponenten mindestens eine hydratische Puzzolankomponente und mindestens eine latenthydraulische Komponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, enthält.

5. Portlandkompositzement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Masseanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine pyrogene Puzzolankomponente und mindestens eine hydratische Puzzolankomponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Massenanteile in % enthält.

6. Portlandkompositzement nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende pyrogene Puzzolankomponenten in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Massenanteile in % enthält.

7. Portlandkompositzement nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine Kydratische Puzzolankomponente und mindestens eine latenthydraulische Komponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 bis 80 Massenanteile in % enthält.

8. Portlandkompositzement nach den Ansprüchen 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Masse bezogene Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten und der hydratischen Puzzolankomponenten zwischen 9:1 und 1:9, vorzugsweisen zwischen 5:1 und 1:5 liegt.

9. Portlandkompositzement nach den Ansprüchen 1,3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Masse bezogene Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten zwischen 10:1 und 1:10, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:4 liegt.

10. Portlandkompositzement nach den Ansprüchen 1,4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Masse bezogene Mischungsverhältnis der hydratischen Puzzolankomponenten und der latenthydraulischen Komponenten zwischen 12:1 und 1:12, vorzugsweise zwischen 4:1 und 1:4 liegt.

11. Portlandkompositzement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als alkalihaltige, Calciumhydroxid freisetzende Komponente einen Portlandzementklinker, einen Portlandzement, eine kaikreiche Hüttenschlacke oder einen Hüttenzement oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält, wobei der Alkaligehalt der Einzelstoffe oder der des Gemenges einem Na₂O-Äquivalent zwischen 0,1 und 4,0 Massenanteile in % entspricht.

12. Portlandkompositzement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als sulfatische Komponente Calciumsulfathalbhydrat oder Anhydrit oder ein Gemenge aus zwei oder allen diesen Stoffen enthält.

13. Portlandkompositzement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 his 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als pyrogene Puzzolankomponenten alumosilicatische Steinkohlenflugascien, alumosilicatische Braunkohlenflugaschen, SiO₂-Stäube aus der Silicium- und der Ferrosiliciumproduktion, Reisschalenaschen, Glasstäube, Kieselglasmehle, Cristobalitmehl, Hochofenschlacken, vulkanische Aschen, Traß-, Bims- und Tuffmehle, Opalmehl, Opalsandsteinmehl, Kioselkalkmehl, Beltane-Opal-Mehl oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält.

14. Portlandkompositzement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch .gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als hydratische Puzzolankomponenten Ton-, Kaolin- und Serpentinlaugungsrückständ., Phosphorschlackerückstände, technisch anfallende und synthetisch erzeugte Kiesolgele, technisch anfallende Fällungskieselsäuren, Diatomeen-Erden, Moler-Erde, Gaize, Tripel, Zeolithe oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält.

15. Portlandkompositzement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als latenthydraulische Komponenten kalkreiche Hochofenschlacken, wie beispielsweise Hämatitroheisenschlacken, Gießereiroheisenschlacken, Thomasroheisenschlacken, Stahleisenschlacken, Spiegeleisenschlacken und/oder kalkreiche Kraftwerksfilteraschen oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält.

16. Portlandkompositzement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement eine Korngrößenverteilung Kornanteil größer als 90 pm

kleiner als 10 Massenanteile in %, Kornonteil zwischen 63 und 90μηη

zwischen 5 und 20 Massenanteile in %, Kornanteil zwischen 40 und 63pm

zwischen 10 und 25 Massenanteile in % und Kornanteil kleiner als 40pm

zwischen 50 und 80 Massenanteile in % hat.

17. Verfahren zur Herstellung von hochfestem, dauerbeständigem Beton auf der Basis eines Portlandkompositzementes durch Bereitung eines Frischbetons, Formgebung und Erhärtung, dadurch gekennzeichnet, daß man den Frischbeton mit einem alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzement bereitet,

- der neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine pyrogene Puzzolankomponente und mindestens eine hydratische Puzzolankomponente, die irn alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 his 60 Massenanteile in % und mit einem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten und der hydratischen Puzzolankomponenten zwischen 9:1 und 1:9 enthält,

- der neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierende Puzzolankomponenten in einer Gesamtmenge von 5 bis 60 Massenanteile in % und mit einem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten zwischen 10:1 und 1:10 enthält oder

- der neben 20 bis 95 Massenanteile in % alkalihaltiger, Calciumhydroxid freisetzender Komponente und 1 bis 10 Massenanteile in % sulfatischer Komponente mindestens eine hydratische Puzzolankomponente und mindestens eine latenthydraulische Komponente, die im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagieren, in einer Gesamtmenge von 5 bis 80 Massenanteile in % und mit einem auf die Masse bezogenen Mischungsverhältnis der hydratischen Puzzolankomponenten und der latenthydraulischen Komponenten zwischen 12:1 und 1:12 enthältund

- der eine Korngrößenverteilung
Kornanteil größer als 90μηι

kleiner als 10 Massenanteile in%,
Kornanteil zwischen 63 und 90 μιτι

zwischen 5 und 20 Massenanteile in %, Kornanteil zwischen 40 und 63μιη

zwischen 10 und 25 Massenanteile in % und Kornanteil kleiner als 40μηι

zwischen 50 und 80 Massenanteile in % hat,

mit einem Wasser-Zement-(Portlandkompositzement-, Verhältnis W:Z zwischen 0,30 und 0,70 und erforderlichenfalls einem Gehalt an einem Betonverflüssigerzwischen 0,05 und"2,5 Massenanteile in %, bezogen auf den Zement-(Portlandkompositzement-) Gehalt, den Frischbeton verformt Li id den verformten Frischbeton einer Normalerhärtung oder einer Schnellerhärtung unterwirft.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man den Frischbeton mit einem Wasser-Zement-Verhältnis W:Z zwischen 0,40 und 0,55 bereitet.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß man den Frischbeton unter Ausnutzung seines Thixotropieeffektes und unt6r Einsatz von Rütteltechnik mit Frequenzen zwischen 50 und 400Hz, vorzugsweise zwischen 200 und 300Hz, verformt.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man den verformten Frischbeton einer Normalerhärtung innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 0 und 50^cC unterwirft.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man d9n verformten Frischbeton einer Schnellerhärtung innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen 50 und 90⁰C, vorzugsweise zwischen 60 und 8O⁰C, unterwirft.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Masse bezogene Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten und der hydratischen Puzzolankomponenten im Portlandkompositzement zwischen 5:1 und 1:5 beträgt.

23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Masse bezogene Mischungsverhältnis der pyrogenen Puzzolankomponenten im Portlandkompositzement zwischen 4:1 und 1:4 beträgt.

24. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Masse bezogene Mischungsverhältnis der hydratischen Puzzolankomponenten und der latenthydraulischen Komponente des Portlandkompositzementes zwischen 4:1 und 1:4 beträgt.

25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als alkalihaltige, Calciumhydroxid freisetzende Komponente einen Portlandzementklinker, einen Portlandzement, eine kalkreiche Hüttenschlacke oder einen Hüttenzement oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält, wobei der Alkaligehalt der Einzelstoffe oder der des Gemenges oirem Na₂O-Äquivalent zwischen 0,1 und 6,0 Massenanteile in % entspricht.

26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als sulfatische Komponente Calciumsulfatdihydrat, Calciumsulfathalbhydrat oder Anhydrid oder ein Gemenge aus zwei oder allen diesen Stoffen enthält.

27. Verfahren nach einem oder mehreren dsr Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als pyrogene Puzzolankomponenten alumosilicatische Steinkohlenflugaschen, alumosilicatische Braunkohlenflugaschen, SiO₂-Stäube aus der Silicium- und Ferrosiiiciumproduktion, Reisschalenaschen, Glasstäube, Kieselglasmehle, Cristobalitmehl, Hochofenschlacken, vulkanische Aschen, Traß-, Bims- und Tuffmehle, Opalmehl, Opalsandsteinmehl, Kieselkalkmehl, Beltane-Opal-Mehl oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält.

28. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als hydratische Puzzolankomponente Ton-, Kaolin- und Serpentinlaugungsrückstände, Phosphorschlackenrückstände, technisch anfallende und synthetisch erzeugte Kieselgele, technisch anfallende Fällungskieselsäuren, Diatomeen-Erde, Molen-Erde, Gaize, Tripel, Zeolithe oder ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält.

29. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandkompositzement als latenthydraulische Komponenten kalkreiche Hochofenschlacken, wie beispielsweise Hämatitroheisenschlacken, Gießereiroheisenschlacken, Thomasroheisenschlacken, Stahleisenschlacken, Spiegeleisenschlacken und/oder kalkreiche Kraftwerksfilteraschen odej:ein Gemenge aus zwei oder mehreren dieser Stoffe enthält.

Anwendungsgebiet der Erfindung