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Der handelsübliche Zement ist ein pulverförmiger Baustoff, der nach
dem Anrühren mit Wasser zu einer festen Masse erstarrt. Dieser pulverförmige Baustoff
wird aus Klinkern gemahlen, die im Brennofen gewonnen sind. Der pulverförmige, aus
den Klinkern gemahlene Zement hat aber nur eine begrenzte Lagerfähigkeit, denn er
nimmt beim Lagern Feuchtigkeit aus der Luft auf und vermindert oder verliert dadurch
seine Qualitätseigenschaften.
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Diesem hydrophilen Verhalten des Zements begegnet man bekanntermaßen
dadurch, daß man dem Klinker geeignete Hydrophobierungsmittel, z. B. feste oder
flüssige höhere Fettsäuren oder deren Derivate, in einer bestimmten geringen Menge
zusetzt. Diese Mittel werden dabei mitunter dem vermahlenen Produkt auf dem Wege
zum Fertiggutsilo zugegeben, in der Regel aber bereits dem Klinker während des Mahlprozesses
in der Klinkermühle, weil sich dadurch in besonders einfacher Weise eine innige
und gleichmäßige Verteilung des Hydrophobierungsmittels sicherstellen läßt.
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Die bekannten Verfahren zur Hydrophobierung von Zement liefern zwar
- je nach dem speziell verwendeten Hydrophobierungsmittel - mehr oder weniger gute
Ergebnisse, erfordern andererseits aber durchweg einen verhältnismäßig hohen Einsatz
an Hydrophobierungsmittel, der sich erheblich auf die Herstellungskosten des Zements
auswirken kann und mitunter allein aus diesem Grund wirtschaftlich nicht vertretbar
ist.
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Mit der Erfindung soll demgegenüber die Hydrophobierung des Zements
durch Vermahlen des Klinkers bei Anwesenheit von Hydrophobierungsmitteln in der
Klinkermühle dahingehend verbessert werden, daß sich bei gleichem Einsatz an Hydrophobierungsmittel
ein erheblich erhöhter Hydrophobierungsgrad bzw. bei gleichem Hydrophobierungsgrad
ein erheblich verminderter Verbrauch an Hydrophobierungsmittel einstellt. Dieses
Ziel erreicht die Erfindung dadurch, daß jedes Klinkerstück vor dem Einbringen in
die Klinkermühle mit einer Schicht des Hydrophobierungsmittels überzogen wird.
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Die Hydrophobierungsmittel reagieren in der Klinkermühle während des
Mahlprozesses chemisch mit dem Klinker und bilden schließlich Salze, die sich ,
bei dem Mahlvorgang in dem entstehenden Zementmehl verteilen. Die Erfindung beruht
nun auf der konsequenten Anwendung der Erkenntnis, daß es für einen optimalen Hydrophobierungsgrad
nicht allein auf den Endzustand einer innigen und gleichmäßigen Verteilung des Hydrophobierungsmittels
im Zement ankommt, sondern wesentlich auch darauf, daß die Moleküle des Hydrophobierungsmittels
erst dann mit den Zementmiszellen verknüpft werden, nachdem das noch nicht umgesetzte
Additiv im Klinker weitestgehend verteilt ist. Sobald nämlich die Salze vor einer
ausreichenden Verteilung im Klinker bereits gebildet sind, bewirken sie nur eine
ungenügende Hydrophobierung, wenn -sie noch weiter im entstehenden Zementmehl verteilt
werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis wird belegt durch die
Beobachtung, daß eine Zementprobe, die durch Zugabe von 0,5 Klo Hydrophobierungsmitteln
stark hydrophob gemacht worden ist, nach dem Vermahlen mit der gleichen Gewichtsmenge
an direkt dem Brennofen entnommenen Klinker einen Zement liefert, der weit weniger
hydrophob ist als eine Probe, die in der Klinkermühle von vornherein mit 0,25 %
Hydrophobierungsmitteln hergestellt worden ist. Zu demselben ungünstigen Ergebnis
gelangt man, wenn man sich zuerst die reinen Salze der Fettsäuren herstellt und
diese dann dem Klinker als Hydrophobierungsmittel zusetzt. Mithin vermindern die
Hydrophobierungsmittel ihre Wirkung, sobald sie mit dem Klinker chemisch reagieren,
also mit ihm ein Salz gebildet haben, bevor sie optimal verteilt worden sind.
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Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag bleibt dagegen die Wirksamkeit
der Hydrophobierungsmittel beim Mahlprozeß mit dem Klinker erhalten. Bei der Umhüllung
der Klinkerstücke mit dem Hydrophobierungsmittel vor dem Vermahlen findet nämlich
noch keine nennenswerte chemische Reaktion statt. Es stellt sich aber dabei eine
so gute Vorverteilung des Hydrophobierungsmittels ein, daß vom Beginn des Mahlvorganges
an die Reaktion (d. h. die Salzbildung) praktisch sofort bei allen Klinkerstücken
einsetzen kann. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Salzbildung schon vor oder
während des Vorgangs der Verteilung der Hydrophobierungsmittel stattfinden kann.-Ein
für den Erfolg der Erfindung ausreichender Überzug um jedes Klinkerstück (d. h.
ein überzug, der jedes Klinkerstück ganz oder größtenteils umhüllt), kann auf verschiedene
Weise erhalten werden. Besonders zweckmäßig ist es, den Klinker auf seinem Weg in
die Klinkermühle mit einem flüssigen oder durch Schmelzen verflüssigten Hydrophobierungsmittel
zu überziehen, indem das Hydrophobierungsmittel beispielsweise durch Düsen auf dem
Transportweg versprüht wird, auf dem der Klinker in die Klinkermühle gefördert wird.
Diese Art der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist an Hand der Zeichnung,
die schematisch einen Schnitt durch die Klinkerzuführung zur Klinkermühle zeigt,
näher erläutert: Der Klinker 1 wird auf dem Transportmittel 2 über eine Walze 3
auf die Förderschnecke 4 geworfen. Diese fördert die Klinker in die (nur teilweise
dargestellte) Klinkermühle 5. über der Walze 3 ist ein Düsenrohr 6 angeordnet, aus
dem das Hydrophobierungsmittel 7 auf die von der Walze 3 fallenden Klinker gesprüht
wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein,
daß das Hydrophobierungsmittel noch mit einem Stoff verschnitten wird, der weder
mit ihm noch mit dem Klinker chemisch reagiert, beispielsweise mit Paraffinöl, Vaseline
oder anderen Substanzen, die gegenüber dem Hydrophobierungsmittel und dem Klinker
neutral sind. Das Verschneiden des Hydrophobierungsmittels hat in erster Linie den
Zweck, die Salzbildung in der Klinkermühle zu verzögern, -und unterstützt damit
die Absicht, eine bestmögliche Verteilung des Hydrophobierungsmittels zu erreichen,
bevor die chemische Reaktion mit dem Klinker einsetzt: Die Verzögerüng tritt deswegen
ein, weil immer nur ein kleiner Teil der verschnittenen Hydrophobierungsmitteltropfen
mit dem Klinker in Berührung kommt und dabei reagieren kann, während der übrige
Teil erst in dem anschließenden weiteren Mahlprozeß innerhalb der Klinkermühle zerrieben
werden muß, um chemisch durch die Bloßlegung weiterer Hydrophobierungsmittelanteile
mit dem Klinker reagieren zu können.
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Daneben kann die Verwendung eines geeigneten Verschnittmittels auch
besonders angezeigt sein als
Hilfsmittel zur Verflüssigung von solchen
Hydrophobierungsmitteln, die normalerweise nicht flüssig sind bzw. sich nur schwer
in eine flüssige Form bringen lassen. Im übrigen ergeben die Verschnittmittel noch
den zusätzlichen, sehr erwünschten Vorteil, daß sie auf das Zementmehl staubbindend
wirken. Wegen der guten Vorverteilung ist auch diese Wirkung schon vom Beginn des
Mahlvorganges an sehr gleichmäßig und intensiv vorhanden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wurden mehrere, mit A bis G
bezeichnete Vergleichsversuche durchgeführt, indem unter sonst gleichen Bedingungen
das Hydrophobierungsmittel in unterschiedlicher Weise dem Klinker zugegeben wurde,
nämlich Reihe 0: in herkömmlicher Weise direkt in die Mühle, Reihe 1: gemäß der
zeichnerischen Darstellung vor dem Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht
und Reihe 2: in gleicher Weise wie bei Gruppe l aufgesprüht, aber noch zusätzlich
mit einem Verschnittmittel versetzt.
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Bei jedem Vergleichsversuch wurden Proben des Zements in offenen Schalen
unter definierten Bedingungen an feuchter Luft gelagert, und nach bestimmten Zeitabständen
wurde der Glühverlust der Proben bestimmt. Die Zunahme des Glühverlustes (in Prozent
der Probe) gegenüber dem Ausgangswert gibt dabei ein Maß für die Feuchtigkeitsaufnahme
während der Lagerzeit und mithin für den Hydrophobierungsgrad an. Die Werte für
die prozentuale Zunahme des Glühverlustes sind in der Tabelle niedergelegt.
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In der Tabelle bedeuten die Kennziffern der einzelnen Versuchsreihen
folgende Hydrophobierungsmittel bzw. Verfahrensweisen: Gruppe I A0: Tranfettsäure,
direkt der Mühle zugegeben; Al: Tranfettsäure, vor Eintrag in die Mühle auf den
Klinker aufgesprüht; B0: 0,3 % Stearylamin, direkt der Mühle zugegeben; BI: 0,3
% Stearylamin, vor Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht.
| Zunahme der Glühverluste (in Prozent der Probe) mit der Lagerzeit |
| Lagerzeit Versuchsreihen Gruppe I Versuchsreihen Gruppe Il |
| AO A, 130 Bi |
| Ci C2 1 D, D2 Ei E2 I F, F2 I G, G2 |
| I i I |
| 1 Tag 0,25 0,08 0,95 0,80 0,54 0,48 0,80 0,77 1,71 1,70 1,13
0,65 1,09 0,67 |
| 3 Tage 0,60 0,15 1,75 1,40 1,39 0,95 1,08 0,82 4,17 2,54 2,26
1,16 2,02 1,03 |
| 7 Tage 0,49 0,15 3,49 2,13 4,14 1,50 1,31 1,07 8,70 4,09 5,30
3,49 4,11 2,91 |
| 2 Wochen 0,57 0,21 6,68 2,91 8,10 3,53 2,48 1,59 |
| 5 Wochen 0,74 0,21 12,94 7,40 3,59 2,28 |
| 10 Wochen 0,99 0,61 |
| 16 Wochen 1,49 0,92 |
Gruppe II Cl: 0,25% Cocosfettsäure, vor Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht;
C2: 0,3 % eines Gemisches aus Cocosfettsäure (0,150/0) und Vaseline (0,15%), vor
Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht; Dl: 0,2% Stearylamin, vor Eintrag
in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht; D2: 0,4% eines Gemisches aus Stearylamin
(0,2%) und Paraffinöl (0,2%), vor Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht;
El: 0,21/o Bromstearinsäure, vor Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht;
E2: 0,4% eines Gemisches aus Bromstearinsäure (0,2%) und Paraffinöl (0,20%), vor
Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht; F1: 1% Dodecylbenzolsulfonat,
vor Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht; F2: 1,25% eines Gemisches
aus Dodecylsulfonat (1%) und Paraffinöl (0,25 %), vor Eintrag in die Mühle auf den
Klinker aufgesprüht; G1: 1% Fettalkoholsulfat, vor Eintrag in die Mühle auf den
Klinker aufgesprüht; G2: 1,25% eines Gemisches aus Fettalkoholsulfat (1%) und Paraffinöl
(0,25 %), vor Eintrag in die Mühle auf den Klinker aufgesprüht.
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Die Werte der Tabelle für die zu gleichen Kennbuchstaben gehörenden
Versuchsreihen zeigen deutlich, daß sich durch eine Umhüllung der Klinkerstücke
mit dem Hydrophobierungsmittel vor dem Eintrag in die Mühle eine beträchtliche Verbesserung
des Hydrophobierungsgrades des Zements gegenüber der herkömmlichen Zugabe direkt
in die Mühle ergibt (Versuchsreihen der Gruppe I), und daß sich durch die Anwendung
eines Verschnittmittels eine weitere Steigerung des Hydrophobierungsgrades einstellt
(Versuchsreihen der Gruppe II). Die einzelnen Versuchsreihen können dabei aber nur
innerhalb des gleichen Kennbuchstabens und nicht mit Reihen mit anderen Kennbuchstaben
verglichen werden, da bei den zu verschiedenen Kennbuchstaben gehörenden Versuchsreihen,
die zum Teil in sehr großen Zeitabständen voneinander durchgeführt wurden, die Bedingungen
hinsichtlich Art, Körnung usw. des verwendeten Klinkers und zum Teil auch hinsichtlich
der Lagerung der Proben unterschiedlich waren.