DE1141575B

DE1141575B - Verfahren zur Herstellung eines sulfatbestaendigen Zements unter Verwendung von glasiger Schlacke

Info

Publication number: DE1141575B
Application number: DED26712A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Zur Strassen
Original assignee: Dyckerhoff GmbH
Current assignee: Dyckerhoff GmbH
Priority date: 1957-10-25
Filing date: 1957-10-25
Publication date: 1962-12-20
Also published as: CH385708A; GB907292A

Description

Verfahren zur Herstellung eines sulfatbeständigen Zements unterVerwendung von glasiger Schlacke Portlandzemente, die reich an Tricalciumaluminat sind, werden durch den Angriff sulfathaltiger Wässer unter Bildung des Komplexsalzes 3Ca0-A1,0, . 3 CaS04 - 31 H201 Ettringit, zersetzt. Über die Reaktionsfähigkeit von glasigen Schlacken, wie Hochofenschlacken, oder Zementen, die Hochofenschlacke enthalten, gegenüber Sulfaten herrschen dagegen sehr unklare Vorstellungen. Meist ist man der Ansicht, daß glasige Schlacken, wie Hochofenschlacke enthaltende Zemente, widerstandsfähiger als Portlandzemente sind, und wenn man die Auswahl zwischen verschiedenen Schlacken hat, wählt man für Tiefbauarbeiten, bei denen mit dem Angriff von Sulfaten zu rechnen ist, möglichst kalk- und tonerdearme Schlacken aus.
Der Erflndung liegen Untersuchungen über die sich bei der Hydratation von Hochofenschlacke abspielenden Vorgänge zugrunde, aus denen sich völlig neue Schlüsse über die Bedingungen ergeben, unter denen Hochofenschlacken beständig gegen den Angriff von Sulfatlösungen sind.
Werden die glasigen hydraulischen Hochofenschlacken nach den bei der Kristallisation entstehenden Verbindungen gekennzeichnet, so enthalten normale basische Hochofenschlacken die Tonerde in Form von Gehlenit, 2Ca0 - ALOE - Si0" oder von Mischkristallen des Gehlenits mi# Äkermanit, von sogenannten Melilithen, die übrige, nicht im Melilith gebundene Kieselsäure in Form von Mono- oder Dicaleiumsilikat.
Die glasigen Schlacken der vorstehend gekennzeichneten Zusammensetzung gehen nun, wie eingehende Untersuchungen ergeben haben, bei der Hydratation in Kalklösungen in die Verbindungen Ca0 - Si0, - aq, 3Ca0 - 2Si0, - aq und 2Ca0 - AI,0, - Si0, - aq (Gehlenithydrat) über.
Sehr tonerdereiche Gläser enthalten statt des Monocalciumsilikats Monocalciumaluminat. Wird ein Glas der Zusammensetzung 3 Ca0 - AI,0, - Si 0, in gesättigter Kalklösung hydratisiert, dann entstehen Verbindungen der Form 3 Ca0 - A1,0, - x Si0, - (6 -2 x) 1120, sogenannte »Hydrogranate«, wobei x W . erte von etwa 0,4 bis 0,7 annimmt.
Es wurde weiterhin gefunden, daß auch die normalen Gehlenitgläser in Hydrogranate übergehen können, wenn ihnen bei der Hydratation über die Lösung so reichlich Kalk angeboten wird, daß der Kalkbedarf des Hydrogranats gedeckt und das übrige Silikat in-2Ca0 - Si02 - aq übergeführt wird. Dieser Prozeß geht um so glatter und rascher, je näher das Glas selber bereits an der erforderlichen Zusammensetzung liegt und je höher sein Tonerdegehalt ist. In bezug auf die Angreifbarkeit durch Sulfate wurde gefunden, daß alle Hydratationsprodukte, die Gehlenithydrat enthalten, durch Gipslösung angegriffen werden. Die Hydrogranate sind dagegen zum Teil beständig gegen Gipslösung, und zwar liegt die Grenze bei etwa x = 0,3; d. h. also, daß die bei der Hydratation der Schlackengläser auftretenden Hydrogranate mit x = 0,4 bis 0,7 beständig sind.
Die Hydratationsprodukte von Schlackengläsern sind also überraschenderweise und im Gegensatz zur landläufigen Vorstellung um so beständiger gegen Sulfate, je kalkreicher und tonerdereicher sie sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines sulfatbeständigen Zements besteht darin, daß glasige Schlacke, wie Hochofenschlacke aus dem Felde ABCD des Dreistoffsystems Ca0-A1203-S'02 durch Mischung mit Caleiumhydroxyd oder Calciumhydroxyd abspaltenden Produkten auf eine Bruttozusammensetzung etwa der Linie AD eingestellt werden.

Den vier Eckpunkten des Feldes ABCD entsprechen folgende Zusammensetzungen:

A Si0, = 22,00/, A1201 = 17,60/, Ca0 = 60,40/0

B Si02 = 28,8 0/, AI,0, = 23,1 "/, Ca0 = 48,1 "/,

C Si0, = 11,80/, A120, = 40,20/, Ca0 = 48,00/,

D Si0, = 10,00/, Alp,0, = 34,0"/, Ca0 = 56,00/,

Als Kalkzusatz für die nicht kalkgesättigten Gläser kann außer gelöschtem Kalk auch Portlandzement verwendet werden, doch ist darauf zu achten, daß der Portlandzement selber sulfatbeständig ist und daß genügend Calciumhydroxyd aus der Hydrolyse des Tricalciumsilikats zur Verfügung steht, um sowohl den Bedarf der Schlacke als auch den der eigenen Hydrogranatphase des Klinkers zu decken. Natürlich kann auch sulfatbeständiger Portlandzement in Mischung mit Calciumhydroxyd verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-1. Verfahren zur Herstellung eines sulfatbeständigen Zements unter Verwendung von glasiger Schlacke, wie Hochofenschlacke, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacken aus dem FeldeABCD des Diagramms für das Dreistoffsystem Ca0-A1,0,7-Si,0, durch Mischung mit Calciumhydroxyd oder Calciumhydroxyd abspaltenden Produkten auf eine Bruttozusammensetzung etwa der LinieAD eingestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Calciumhydroxyd abspaltendes Produkt sulfatbeständiger Portlandzement verwendet wird. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrolytisch abgespaltene Calciumhydroxyd ausreichen muß, um sowohl den Kalkbedarf der Schlacke als auch den der eigenen Hydrogranatphase des Portlandklinkeranteiles zu decken. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen von sulfatbeständigem Portlandzement und Calciumhydroxyd verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: H. Kühl, »Zement-Chemie«, Bd. 111, 1952, S. 167, Abs. 2.