DE1054366B - Sulfatbestaendiger Portlandzement - Google Patents

Description

• Sulfatbeständiger Portlandzement Mörtel undBetone aus Zementen mit hohem Tonerdegehalt werden durch den Angriff sulfathaltiger Wässer unter Treiberscheinungen und Bildung eines voluminösen Komplexsalzes, 3 Ca O - A12 03 . 3 Ca S O4 - 31H2 O, Ettringit, zerstört. Ein sulfatbeständiger Zement kann nach Angaben der Literatur (vgl. Lea, The Chemistry of Cement arnd Concrete, 1956, S. 163, oder ASTM. Standards an Cement, 1957, S. 1/2) erhalten werden, wenn der Gehalt an Tricalciumaluminat im Klinker auf höchstens 5°/o begrenzt wird. Dieser Angabe liegt die Vorstellung zugrunde, daß die Tonerde im Klinker in zwei Mineralphasen auftritt: nämlich als Tricalciumaluminat, 3 Ca 0 - A1203, und als Tetracalciumaluminatferrit, 4 Ca O - A12 03, Fee 03, bzw. in Form von Mischkristallen des letzteren mit Dicalciumferrit, 2 Ca O - Fee 03; ist weniger Tonerde als die zum Eisenoxyd äquivalente Menge vorhanden, bildet sich die Mischkristall.phase; geht der Tonerdegehalt über das Äquivalenzverhältnis hinaus, d. h. steigt das Gewichtsverhältnis A12 03: Fee 03, der sogenannte »Tonerdemodul «, über 102:160=0,64, so bildet der überschießende Anteil an Tonerde Tricalciumaluminat.
• Der erfindung liegt nun eine Reihe neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse zugrunde, die es ermöglichen, eine sichere Vorschrift für die Herstellung eines sulfatbeständigen Portlundzements zu geben.
• 1. Nur die eisenoxydhaltige Mischkristallphase geht bei der Hydratation in ein sulfatbeständiges Produkt über, und zwar bildet sich, wenn diese Phase z. B. die Zusammensetzung 4 Ca O - A12 03 * Fee 03 hat, unter zusätzlicher Aufnahme von Kalk und Kieselsäure ein Hydrat etwa der Zusammensetzung 6 Ca O - A12 03 - Fee 03 - S i 02 - loH2 O, ein sogenannter »Hydrogranat«. Bieser Hydrogranat ist, wie eigene Untersuchungen gezeigt haben, sulfatbeständig. Fehlt es an den zum Aufbau notwendigen Stoffen Kalk oder -Kieselsäure, dann bilden sich neben .dem Hydrogranat auch sulfatempfindliche Produkte. Aus dem Tricalciumalu.minat bilden sich, wie an sich bekannt ist, nur sulfatempfindliche Hydrate, nämlich 4CaO-A1203-14H20 und 3CaO-A1203-6H20.
• 2. Entgegen dem geschilderten Stand der Technik wurde festgestellt, daß bereits sehr kleine, mikroskopisch nachweisbare Mengen von Tricalciumaluminat im Klinker zu Treiberscheinungen führen. Diese Treiberscheinungen wurden mit Hilfe einer sehr empfindlichen Prüfmethode, der sogenanuten »Ans.tett-Probe« (vgl. Kühl, Zementch.emie, Bd.llf, 1952, S. 496; Lea, The Chemistry of Cement and Concrete, 1956, S.306) nachgewiesen.
• 3. Unter ,den technischen Brennbedingungen des Klinkers vermag die eisenoxydhaltige Mischkristallphase weniger als 1 Mal Tonerde auf 1 Mal Eisenoxyd zu binden, und zwar liegt der kritische Grenzwert des Tonerdemoduls, oberhalb dessen mit dem Auftreten von Tricalciumaluminat zu rechnen ist, nicht bei 0,64, sondern bereits bei etwa 0,60. Dieser Grenzwert bezieht sich auf einen Silikatmodul von 1,80 oder höher. Bei niedrigeren Werten des Silikatmoduls wurde auch bei noch niedrigerem Tonerdemodul das Auftreten von Tricalciumaluminat festgestellt; z. B. zeigt ein Klinker vom Tonerdemodul 0,56 bei einem Silikatmodu.l von 1,6 noch Tricalciumaluminat. Für den Bereich niedriger Silikatmoduln wurden keine Grenzbedingungen für sulfatbeständige Klinker ausgearbeitet, und die Erfindung beschränkt sich deswegen auf Silikatmod.uln oberhalb 1,8.
• Auf Grund dieser Erkenntnisse kann nunmehr eine sichere Vorschrift für die Herstellung eines sulfatbestän@digen Portlandzements gegeben werden.
• 1. Vermeidung von Tricalciumaluminat im Klinker .durch Einhaltung eines unteren Grenzwertes für den Silikatmodul von 1,8 und eines oberen Grenzwertes für den Tonerdemodul von 0,6, zweckmäßig von 0,45 bis 0,6, vorzugsweise von 0,5 bis 0,55, um einerseits einen sicheren Abstand von dem Grenzwert einzuhalten, aber andererseits zu träge Erhärtung bei zu niedrigem Tonerdemodul zu vermeiden.
• z. Bereitstellung der notwendigen Mengen an Kalk und Kieselsäure für die Hydrogranatbiddung. Die Bedingung für Kieselsäure ist .durch die Festlegung des Silikatmoduls bereits mit erfüllt. Für die notwendige Menge an Kalk ist es erforderlich, daß gewichtsmäßig mindestens 11/zma1 soviel Tricalciumsilikat vorhanden ist wie eisenoxydhaltige Mischkristallphase. Die Fabrikation eines derartigen Zements erfolgt n an sich bekannter Weise durch Korrektur der Rohnischung mit hoch eisenoxydhaltigen und hoch kieselsäurehaltigen Stoffen, erforderlichenfalls auch mit lochprozentigem Kalkstein.
• Es sind schon Zemente bekannt, bei denen die Ton-2rde nahezu vollständig durch Eisenoxyd ersetzt ist. Diese Zemente sind zwar auch sulfatbestäntdig, sie sind aber teuer in der Herstellung und zeigen einen :ehr trägen Erhärtungsverlauf, der den Anforderungen der heutigen Baupraxis nicht mehr genügt. Weiterhin sind Zemente, die .sogenannten »Ferrarizemente«, bekannt, deren Charakteristikum das Äquivalenzverhältnis von Tonerde und Eisenoxyd ist, mit einem Tonerdemodul 'von 0,64. Auf Grund des bisherigen Fachwissens war es noch nicht möglich, mit Sicherheit einen sulfatbes,tändigen Zement herzustellen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Sulfatbeständiger Portlandzement, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Klinkers auf einen Tonerdemodul von 0,45 bis 0,60, vorzugsweise 0,50 bis 0,55, und auf einen Silikatmodul größer als 1,8 eingestellt ist.
2. 2. Portlandzement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinker mindestens l'/2mal soviel Tricalciumsilikat wie eisenoxydhaltige Mischkristallphase enthält.