DE1302478B - Expanding and shrinkage-compensating cement - Google Patents
Expanding and shrinkage-compensating cementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft hydraulische Zemente.The invention relates to hydraulic cements.
In dem älteren Patent 1 471 285 ist ein Zement beschrieben, der aus einem Gemisch einer gewöhnlichen Portland-Komponente (a) und einer Quellkomponente (b) besteht. Die Komponente (b) enthält eine Hauptmenge eines stabilen Calcium-Aluminiumsulfats In the earlier patent 1,471,285 a cement is described which is made from a mixture of an ordinary Portland component (a) and a swelling component (b). The component (b) contains a major amount of a stable calcium aluminum sulfate
(CaO)4(Al2Oj)3SO,(CaO) 4 (Al 2 Oj) 3 SO,
in Form eines ternären Systems zusammen mit nach der Methode ASTM C 114-58 extrahierbarem Kalk (CaO) und nach der Forsen-Methode extrahierbarem wasserfreiem Calciumsulfat (CaSO4). Dabei wird die von M a η a b e abgeänderte Forsen-Methode angewandt, wie sie im A.C.I. Journal, Bd. 31, Nr. 7, Januar 1960, unter dem Titel »Determination of Calcium Sulfoaluminat in Cement Paste by Tracer Technique« veröffentlicht ist. Bei dieser älteren Ausführung wird die Quellkomponente (b) als ein getrennter Klinker hergestellt, indem ein Gemisch aus entsprechenden Ausgangsstoffen (beispielsweise Kalkstein, Gips und Bauxit), die die Oxyde CaO, SO3 und Al2O3 ergeben, bei etwa 13700C gebrannt wird. Das Endprodukt ist ein stabiles Calciumaluminiumsulfat. Der so erhaltene Klinker wird gemahlen und mit der Portlandzement-Komponente (a) gemischt, wobei die Zementzusammensetzung gesonderte Teilchen (a) aus Portlandzement und gesonderte Teilchen (b) aus expandierender oder Quellkomponente enthält. Der im Gemisch vorhandene Mengenanteil der Komponente (b) reguliert das Ausmaß der Expansion, wobei entweder (1) die Schwindung kompensiert wird (d. h., die Schwindungsspannungen, die während des Trocknens und/oder Härtens des Betons auftreten, sind teilweise oder ganz durch die Druckspannungen, die durch Gegendruck der Expansion dank (b) gebildet werden, kompensiert), oder (2) eine Endexpansion auftritt, die unter Gegendruck ausreicht, um einen verhältnismäßig hohen Grad an Druckvorspannung des Betons zu entwickeln.in the form of a ternary system together with lime (CaO) extractable according to the ASTM C 114-58 method and anhydrous calcium sulphate (CaSO 4 ) extractable according to the Forsen method. The Forsen method, modified by Ma η abe, is used, as published in the ACI Journal, Vol. 31, No. 7, January 1960, under the title "Determination of Calcium Sulfoaluminate in Cement Paste by Tracer Technique". In this prior embodiment, the source component (b) is prepared as a separate clinker by a mixture of appropriate starting materials (for example, limestone, gypsum and Bauxite) that result in the oxides CaO, SO 3, and Al 2 O 3, at about 1370 0 C. is burned. The end product is a stable calcium aluminum sulfate. The clinker obtained in this way is ground and mixed with the Portland cement component (a), the cement composition containing separate particles (a) of Portland cement and separate particles (b) of expanding or swelling component. The proportion of component (b) present in the mixture regulates the extent of expansion, whereby either (1) the shrinkage is compensated (i.e. the shrinkage stresses that occur during the drying and / or hardening of the concrete are partly or entirely due to the compressive stresses which are formed by counterpressure of the expansion thanks to (b) compensates), or (2) a final expansion occurs which is sufficient under counterpressure to develop a relatively high degree of compressive prestressing of the concrete.
Die Expansion einer Zementzusammensetzung wird benötigt, um Rißbildung im Beton durch Schwindung beim Trocknen zu verhindern oder zu unterbinden oder um auf Grund der Expansion des Betons Vorspannung der Bewehrung zu bewirken. Als Beispiel sei eine als Betonpflasterung dienende, unbewehrte Betonplatte gewählt. Durch den Untergrund der Pflasterung sind sowohl Expansion als auch Kontraktion der Platte bis zu einem gewissen Grad gehemmt. (Bewehrungsstahl, Formen u. dgl. üben da, wo sie vorhanden sind, auch Gegendruck aus.) Der Expansion wirkt Gegendruck entgegen und ruft im Beton eine Druckspannung hervor, deren Größe der gebildeten Endexpansion und dem Grad des Gegendruckes entspricht. Wenn die Platte schwindet, widersetzt sich der Gegendruck dem Schwund und baut eine Zugspannung im Beton auf, deren Größe dem hervorgerufenen Schwund und dem Grad des Gegendruckes entspricht. Durch eine entsprechende Menge dem Portlandzement zugesetzte Quellkomponente (b) kann unter einem gegebenen Gegendruck eine Anfangsexpansion der Betonplatte vor Auftreten des Trocknungsschwundes bewirkt werden. Auf diese Weise wird eine Druckspannung im Beton erzeugt, deren Größe für einen gegebenen Gegendruck mit der Größe der Expansion variiert. Durch einen Schwindungsausgleich können auch die entsprechenden Spannungen und Beanspruchungen in der Zementzusammensetzung gesteuert und reguliert werden, so daß keine Endschwindung und keine Zugspannung und damit keine Rißbildung auftritt.The expansion of a cement composition is required to prevent cracking in concrete due to shrinkage to prevent or prevent during drying or to pretension due to the expansion of the concrete to effect the reinforcement. An example is an unreinforced paving used as concrete paving Concrete slab chosen. Both expansion and contraction are due to the subsurface of the paving the plate inhibited to some extent. (Reinforcing steel, shapes, etc. practice there, where they are available, also from counterpressure.) The expansion counteracts counterpressure and calls in the Concrete shows a compressive stress, the size of the final expansion formed and the degree of Counter pressure corresponds. When the plate shrinks, the back pressure resists the shrinkage and builds up a tensile stress in the concrete, the size of which corresponds to the shrinkage caused and the degree of Counter pressure corresponds. With a corresponding amount of the swelling component added to the Portland cement (b) Under a given back pressure, an initial expansion of the concrete slab can occur before it occurs of drying shrinkage. In this way, compressive stress is created in the concrete, whose size varies with the size of the expansion for a given back pressure. Through a The corresponding stresses and strains in the cement composition can also compensate for shrinkage controlled and regulated so that no final shrinkage and no tensile stress and so that no cracking occurs.
Auf diese Weise kann durch Mischen entsprechender Mengenverhältnisse an Quellkomponente und Portlandzement ein Beton hergestellt werden, bei dem die Schwindung ausgeglichen ist, so daß keine oder nur sehr wenige Rißbildungen durch Schwinden auftreten. Andererseits kann ein Beton hergestellt werden, der eine gewisse Expansion aufweist und daher unter ausreichendem und zweckmäßigem Gegendruck ein Beton mit Eigenspannung ist. Während die aus einem Gemisch hergestellte Zementzusammensetzung gute Ergebnisse zeigt, haftet ihr der Nachteil an, daß in jedem Fall ein Mischen der beiden Bestandteile erforderlich ist, die zudem vorher getrennt hergestellt werden müssen. Hierfür werden zusätzliche Betriebseinrichtungen zur Herstellung des expandierenden Zuschlagstoffes benötigt, oder der normale Arbeitsgang einer Portlandzementanlage muß unterbrochen oder von Zeit zu Zeit abgeändert werden, um die Herstellung der Quellkomponente zu ermöglichen. Aufgabe der Erfindung ist, eine Zementzusammensetzung zu schaffen, die im Klinker vereint die Zement- und die Quellkomponente enthält und ein homogenes Produkt darstellt.In this way, by mixing appropriate proportions of the swelling component and Portland cement a concrete can be produced in which the shrinkage is compensated, so that none or very few shrinkage cracks occur. On the other hand, a concrete can be produced which has a certain expansion and therefore under sufficient and appropriate back pressure is a concrete with residual stress. While the cement composition made from a mixture shows good results, it has the disadvantage that in each case mixing the two ingredients is required, which must also be prepared separately beforehand. Additional Plant facilities needed to produce the expanding aggregate, or the normal one Portland cement plant operations must be interrupted or changed from time to time in order to to enable the manufacture of the source component. The object of the invention is to provide a cement composition to create, which combines the cement and swelling components in the clinker and contains a homogeneous one Product represents.
Gegenstand der Erfindung ist eine Zementzusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie sowohl in Klinkerform als auch in jedem durch Mahlen des Klinkers gebildeten ZementpartikelThe invention relates to a cement composition which is characterized in that they both in clinker form and in any cement particle formed by grinding the clinker
(a) 50 bis 90 Gewichtsprozent einer Calciumsilikatkomponente, bestehend aus C2S, C3S oder C2S + C3S, und(a) 50 to 90 percent by weight of a calcium silicate component consisting of C 2 S, C 3 S or C 2 S + C 3 S, and
(b) 10 bis 50 Gewichtsprozent einer stabilen Calciumaluminiumsulfatkomponente der Zusammensetzung (b) 10 to 50 weight percent of a stable calcium aluminum sulfate component the composition
(CaO), · (Al2O3), · (SO3)(CaO), (Al 2 O 3 ), (SO 3 )
sowieas
(c) extrahierbares CaO und zusammen mit dem als Quellkomponente dienenden Calciumaluminiumsulfat im Klinker oder zugemischt zum Klinker extrahierbares CaSO4 enthält.(c) contains extractable CaO and together with the calcium aluminum sulfate serving as the swelling component in the clinker or mixed with the clinker extractable CaSO 4 .
Neben dem im Klinker bereits vorhandenen CaSO4 kann noch weiteres CaSO4 zugemischt sein, wobei der Klinker gegebenenfalls in gemahlener Form vorliegt. In addition to the already existing in the clinker CaSO 4 CaSO 4 still further blended may be, said clinker is optionally present in ground form.
Dabei wird die Menge der Komponente (b) mit dem extrahierbaren CaO und CaSO4 in der Zementzusammensetzung entsprechend dem Ausmaß der gewünschten Expansion, entweder Ausgleich der Schwind'ung oder tatsächliche Expansion des durch Vermjschen des Zements mit Mineralaggregat und Wasser hergestellten Betons, gewählt.The amount of component (b) with the extractable CaO and CaSO 4 in the cement composition is selected according to the extent of the desired expansion, either compensation of the shrinkage or actual expansion of the concrete produced by mixing the cement with mineral aggregate and water.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform überwiegt das Calciumsilikat in Form des C3S.In a preferred embodiment, the calcium silicate predominates in the form of the C 3 S.
Im erfindungsgemäßen Klinker, der den Portlandzement zusammen mit der Quellkomponente enthält, 6c fallen bei der Verwendung alle Probleme weg, die beim Abstimmen der Mengen und Feinheit eines Zuschlagstoffes mit verschiedenen Portlandzementen auftreten. Die Zementzusammensetzung kann von vornherein entsprechend den gewünschten Endeigenschäften hergestellt werden, wobei den Variationsmöglichkeiten gemäß der einzelnen Portlandzementarten, gemäß der optimalen Feinheit des Zuschlagstoffes in bezug auf die Feinheit des PortlandzementesIn the clinker according to the invention, which contains the Portland cement together with the swelling component, 6c, all the problems that arise when coordinating the quantities and fineness of a Aggregate occur with various Portland cements. The cement composition can be from are produced from the outset according to the desired end properties, with the possible variations according to the individual types of Portland cement, according to the optimal fineness of the aggregate in relation to the fineness of the Portland cement
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und gemäß anderer Kriterien bereits bei der Herstellung des Zementes in Betracht gezogen werden können.and according to other criteria already during manufacture of cement can be considered.
Erfindungsgemäß ist ein Klinker geschaffen worden, der sowohl (a) eine Portlandzementkomponente, wie Tricalciumsilikat und/oder Dicalciumsilikat in solchen Mengen aufweist, die ausreichen, um aus dem Klinker (wenn entsprechend gemahlen) einen hydraulischen Zement zu bilden, der mit einem portlandartigen Zement vergleichbar ist, als auch (b) ein Calciumaluminiumsulfatsystem oder -komplex enthält, der die Eigenschaft einer Quellkomponente hat und in solchen Mengen vorhanden ist, daß der aus dem Zement hergestellte Beton entweder schwundausgeglichen ist oder expandierend wirkt, und zwar je nach den Mengenanteilen der Komponenten (a) und (b). Wenn ein solcher Klinker in der üblichen Weise bis zu einer dem typischen Portlandzement vergleichbaren Feinheit gemahlen wird, enthält jedes Partikelchen im gleichen Mengenverhältnis sowohl Komponente (a) als auch Komponente (b). Eine solche Zusammensetzung kann gegenüber mechanischen Gemengen aus (a) und (b) durch bekannte Methoden nachgewiesen werden, wie beispielsweise Prüfung mit einem Petrographie-Mikroskop (das die Gleichartigkeit oder Ungleichartigkeit der Partikelchen aufzeigt), durch Messung des Brechungsindexes, durch Beständigkeit gegen Flotationstrennung und durch Zentrifugieren in einer schweren Flüssigkeit, die eine Dichte zwischen der der bekannten Portlandzementzusammensetzungen (a) (typisch etwa 3,2) und der expandierenden Komponenten (b) (typisch etwa 2,8) aufweist.According to the invention, a clinker has been created which both (a) a Portland cement component, such as Contains tricalcium silicate and / or dicalcium silicate in quantities sufficient to remove them from the clinker (when appropriately ground) to form a hydraulic cement that is mixed with a Portland-like Cement is comparable, as well as (b) contains a calcium aluminum sulfate system or complex, the has the property of a source component and is present in such amounts that the from the Cement-made concrete is either shrinkage-compensated or expanding, depending on according to the proportions of components (a) and (b). If such a clinker in the usual way is ground to a fineness comparable to typical Portland cement, each contains a small particle both component (a) and component (b) in the same quantitative ratio. Such Composition can be compared to mechanical mixtures of (a) and (b) by known methods can be demonstrated, such as examination with a petrographic microscope (which shows the similarity or shows dissimilarity of the particles), by measuring the refractive index, by resistance to flotation separation and by centrifugation in a heavy liquid, that has a density between that of the known portland cement compositions (a) (typically about 3.2) and of expanding component (b) (typically about 2.8).
Natürlich kann einem erfindungsgemäßen Klinker zur Erhöhung der Dehnungsfähigkeit auch noch gesondert eine bestimmte Menge der Quellkomponente als Zuschlagstoff zugesetzt werden. Dieses wird aber nur in Spezialfällen erforderlich sein, wo besondere Bedingungen vorherrschen.Of course, a clinker according to the invention can also be used to increase the extensibility a certain amount of the swelling component can be added separately as an additive. This but will only be required in special cases where special conditions prevail.
Gemäß der Erfindung wird ein Klinker hergestellt, der in seiner Zusammensetzung (a) einen oder mehrere Portlandzementarten enthält, vorwiegend Tricalciumsilikat [(CaO)3SiO2 oder C3S gemäß der Portlandzement-Nomenklatur] und/oder Dicalciumsilikat [(CaO)2SiO2 oder C2S], wobei diese Verbindungen in einer Menge vorhanden sind, die ausreicht, um dem Klinker, wenn dieser entsprechend gemahlen wird, hydraulische Eigenschaften zu verleihen, die für Portlandzement typisch sind und (b) ein stabiles Calciumaluminiumsulfat, (CaOV(Al2Oa)3SOj [C4A3S in der Portlandzement-Nomenklatur] aufweist, wobei diese Bestandteile in verhältnismäßig großen Mengen vorhanden sind.According to the invention, a clinker is produced which contains in its composition (a) one or more types of Portland cement, predominantly tricalcium silicate [(CaO) 3 SiO 2 or C 3 S according to the portland cement nomenclature] and / or dicalcium silicate [(CaO) 2 SiO 2 or C 2 S], these compounds being present in an amount sufficient to give the clinker, when appropriately ground, hydraulic properties typical of Portland cement and (b) a stable calcium aluminum sulfate, (CaOV ( Al 2 Oa) 3 SOj [C 4 A 3 S in Portland cement nomenclature], these constituents being present in relatively large amounts.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung enthalten die Portlandzementzusammensetzungen (a) wenig C3A (Tricalcium-Aluminat), und die expandierende Komponente (b) besteht aus ausreichend nach ASTM C 114-58 extrahierbarem Kalk und aus CaSO4. Es wird angenommen, daß dieser Komplex [C4A3S + extrahierbarer Kalk (C) und wasserfreies Calciumsulfat (CS)] dem Zement die expandierenden Eigenschaften verleiht. So wird von H a 1 s t e a d und Moore, in einem Aufsatz »The Composition and Crystallography of an Anhydrous Calcium Aluminosulphate Occurring in Expanding Cement«, veröffentlicht in »Journal of Applied Chemistry«, September 1962, Bd. 12, S. 413 bis 417, auf Seite 417, ausgeführt, daß die stabile Zusammensetzung 4CaO, 3Al2O3, SO3(C4A3S) »mehr Aluminium enthält, als für alle Calcium-Sulfo-Aluminat-Hydrate erforderlich ist, und verlangt daher sowohl zusätzlich Kalk als auch zusätzlich SO3 für die gesamte Ausnutzung ihres Expansionspotentials«. Um daher eine maximale Potentialexpansion zu erzielen, müssen ausreichende Mengen Kalk und Calciumsulfat vorhanden sein. Die Gegenwart von Calciumaluminiumsulfat im Klinker ohne Kalk und Calciumsulfat ist jedoch zweckmäßig, da dadurch eine schnellere Entwicklung der Festigkeit des aus dem Zement hergestellten Betons erfolgt, oder weil die Reaktionsteilnehmer, die ihn bilden, eine niedrigere Brenntemperatur bei der Herstellung des Klinkers ermöglichen.According to a preferred embodiment of the invention, the Portland cement compositions (a) contain little C 3 A (tricalcium aluminate), and the expanding component (b) consists of lime which can be sufficiently extracted in accordance with ASTM C 114-58 and of CaSO 4 . It is believed that this complex [C 4 A 3 S + extractable lime (C) and anhydrous calcium sulfate (CS)] gives the cement the expanding properties. For example, H a 1 stead and Moore, in an article "The Composition and Crystallography of an Anhydrous Calcium Aluminosulphate Occurring in Expanding Cement", published in "Journal of Applied Chemistry", September 1962, Vol. 12, pp. 413-417 , on page 417, stated that the stable composition 4CaO, 3Al 2 O 3 , SO 3 (C 4 A 3 S) »contains more aluminum than is required for all calcium sulfo-aluminate hydrates, and therefore requires both in addition Lime as well as SO 3 for the full utilization of their expansion potential «. Therefore, in order to achieve maximum potential expansion, sufficient amounts of lime and calcium sulfate must be available. However, the presence of calcium aluminum sulphate in the clinker without lime and calcium sulphate is expedient because it allows the strength of the concrete made from the cement to develop more quickly, or because the reactants that form it allow a lower firing temperature in the production of the clinker.
Es gibt viele Ausgangsstoffe, die zu Calciumaluminiumsulfat umgesetzt werden, so daß die Auswahl an Rohstoffen, z. B. Rohkaolin oder stark aluminiumhaltigen Mergel, recht groß ist. Durch Mahlen eines solchen Klinkers, der Calciumaluminiumsulfat, aber keinen zugehörigen Kalk und kein Calciumsulfat enthält, mit beispielsweise 5 bis 15% Gips, erhält dieser expandierende Eigenschaften, da Kalk infolge Hydratisierung der Calciumsilikate freigesetzt wird und daher sowohl Calciumsulfat (zugesetzt als Gips) als auch Kalk (geliefert durch die Hydratisierung der Calciumsilikate) vorhanden ist.There are many starting materials that can be converted to calcium aluminum sulfate, so there is a choice of raw materials, e.g. B. raw kaolin or marl containing a lot of aluminum, is quite large. By grinding one such clinker, the calcium aluminum sulfate, but no associated lime and no calcium sulfate contains, for example, 5 to 15% gypsum, this receives expanding properties, as lime as a result Hydration of the calcium silicates is released and therefore both calcium sulfate (added as gypsum) as well as lime (supplied by the hydration of calcium silicates) is present.
Der erfindungsgemäße Klinker sowie der homogeneThe clinker according to the invention as well as the homogeneous one
, Zement, der durch Mahlen des Klinkers gebildet wird, kann 10% oder mehr Calciumaluminiumsulfat (C4A3S) mit wenig oder keinem Kalk (CaO) und/oder wenig oder keinem wasserfreien Calciumsulfat enthalten, er kann aber auch genügend Kalk und wasserfreies Calciumsulfat aufweisen, um das gesamte Expansionspotential des Calciumaluminiumsulfat zu erzielen., Cement formed by grinding the clinker can contain 10% or more calcium aluminum sulfate (C 4 A 3 S) with little or no lime (CaO) and / or little or no anhydrous calcium sulfate, but it can also contain enough lime and anhydrous Have calcium sulfate in order to achieve the full expansion potential of the calcium aluminum sulfate.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Klinkers werden zweckmäßig eine Calciumoxydquelle (C), eine Siliziumquelle (S), eine Aluminiumquelle (A) und eine SO3-Quel!e (S) miteinander vermischt. Dieses Gemisch wird in einem Brennofen, wie bei der üblichen Herstellung eines Portlandzementklinkers, gebrannt, wobei jedoch die Temperatur etwas niedriger, vorzugsweise nicht über etwa 159O°C, ist. Ein geeignetes Gemisch ist Kalk (als Quelle für C), Gips (als Quelle für C und S), Kaolin (als Quelle für Aluminium A und Silizium S). Eisenoxyd (Fe2O3) wird im allgemeinen als Verunreinigung in den Rohmaterialien vorhanden sein. Zusätzliches Eisenoxyd kann, muß aber nicht zugegeben werden, um z. B. den QA-Gehalt zu reduzieren. Es können auch siliziumhaltiger Kalkstein (eine Quelle sowohl für C als auch für S), aluminiumhaltige Kreide (eine Quelle sowohl für C als auch für A), siliziumhaltiger Bauxit (eine Quelle für S und A) und aluminiumhaltiger Mergel (eine Quelle für A und S) in entsprechenden Kombinationen und Verhältnissen gemischt werden. Solche Gemische werden bei Temperaturen gebrannt, bei denen sie anfangen zu schmelzen oder sich ihrem Schmelzbereich nähern, d. h., die Temperatur muß zur Bildung der gewünschten Zusammensetzungen (die Calciumsilikate und Calciumaluminiumsulfat) ausreichen.In the production of the clinker according to the invention, a calcium oxide source (C), a silicon source (S), an aluminum source (A) and an SO 3 source (S) are expediently mixed with one another. This mixture is burned in a kiln as in the usual production of Portland cement clinker, but the temperature is slightly lower, preferably not above about 1590 ° C. A suitable mixture is lime (as a source of C), gypsum (as a source of C and S), kaolin (as a source of aluminum A and silicon S). Iron oxide (Fe 2 O 3 ) will generally be present as an impurity in the raw materials. Additional iron oxide can, but does not have to be added in order to e.g. B. to reduce the QA content. Silicon-containing limestone (one source for both C and S), aluminous chalk (one source both C and A), silicon-containing bauxite (one source for S and A), and aluminous marl (one source for A and S) are mixed in appropriate combinations and proportions. Such mixtures are fired at temperatures at which they begin to melt or approach their melting range, that is, the temperature must be sufficient to form the desired compositions (the calcium silicates and calcium aluminum sulfate).
Erfindungsgemäß wurde ein Gleichungssystem abgeleitet (das mit den bekannten Bogue-Gleichungen vergleichbar ist, die für den üblichen Portland-According to the invention, a system of equations was derived (the one with the well-known Bogue equations is comparable to that for the usual Portland
zement anwendbar sind), welches es ermöglicht, mit gutem Annäherungsergebnis die Zusammensetzung des Klinkers zu berechnen, bezogen auf die Oxydverbindung der Ausgangsmaterialien. Mit Hilfe diesercement are applicable), which makes it possible to approximate the composition with a good approximation result of the clinker, based on the oxide compound of the starting materials. With the help of this
Gleichungen wurde gefunden, daß Fe2O3 (F in der üblichen Nomenklatur) als eine Ferritphase aufgenommen wird, vermutlich C6A2F, infolge des hohen Aluminiumgehaltes des Klinkers. Es wurde auch eine größere Genauigkeit erzielt durch Ausschalten von TiO2 (falls vorhanden) aus dem Aluminium (mit dem es üblicherweise eingeschlossen ist). Auf dieser Basis sind die Gleichungen wie folgt:Equations it was found that Fe 2 O 3 (F in the usual nomenclature) is included as a ferrite phase, presumably C 6 A 2 F, due to the high aluminum content of the clinker. Greater accuracy has also been achieved by eliminating TiO 2 (if any) from the aluminum (with which it is usually enclosed). On this basis, the equations are as follows:
4,39 F4.39 F
2,00 A — 2,56 F2.00 A - 2.56 F
1,70 5—0,45 A+0,57 F1.70 5-0.45 A + 0.57 F
CaO(CJCaO (CJ
CjCj
(7) C3S = 4,07 Cne, — 7,60 S(7) C 3 S = 4.07 C ne , - 7.60 S
(8) C2S = 2,87 S — 0,75C3S(8) C 2 S = 2.87 S - 0.75 C 3 S
Diese Gleichungen (so wie die Bogue-Gleichungen) sind Annäherungswerte, so daß bei der Analyse der erfindungsgemäßen Zementzusammensetzung gewisse Abweichungen auftreten können, die von verschiedenen Faktoren einschließlich von der Natur und den Mengen der Verunreinigungen und den Brennbedingungen beeinflußt werden. In jedem Fall enthält aber jedes Partikelchen des gemahlenen Klinkers (a) ein oder mehrere Calciumsilikate, wie sie im Portlandzement vorhanden sind, und zwar in einer ausreichenden Menge, um einen hydraulischen Zement zu bilden, und (b) eine beachtliche Menge Calciumsulfoaluminat, das in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von ausreichenden Mengen Kalk und CaSO4 begleitet wird, um genügend dehnbar zu sein, um die Schwindung der Calciumsilikate auszugleichen oder um eine Endexpansion hervorzurufen.These equations (as well as the Bogue equations) are approximate, so that there may be some variations in the analysis of the cement composition of the invention which are influenced by various factors including the nature and amounts of contaminants and the firing conditions. In any case, however, each particle of the ground clinker contains (a) one or more calcium silicates, such as are present in Portland cement, in an amount sufficient to form a hydraulic cement, and (b) a considerable amount of calcium sulfoaluminate, which in The preferred embodiment of the invention is accompanied by sufficient amounts of lime and CaSO 4 to be sufficiently ductile to accommodate the shrinkage of the calcium silicates or to cause ultimate expansion.
Typische Zemente der Erfindung sind in Tabelle I angeführt:Typical cements of the invention are listed in Table I:
Zusammensetzungcomposition
C4A3S + CS + CC 4 A 3 S + CS + C
C3S + C2S C 3 S + C 2 S
Ferritphase (am wahrscheinlichsten
C6A2F oder C6AF2) .Ferrite phase (most likely
C 6 A 2 F or C 6 AF 2 ).
Menge (Gewichtsprozent)Amount (weight percent)
bevorzugter
Bereichmore preferred
area
10 bis 90
10 bis 9010 to 90
10 to 90
0 bis 200 to 20
10 bis 50
50 bis 9010 to 50
50 to 90
0 bis 20 Wenn C3A nicht Null ist, muß Tabelle I wie folgt abgeändert werden:0 to 20 If C 3 A is not zero, then table I must be modified as follows:
Zusammensetzungcomposition
(1) QA2F = 4,JV r ίο(1) QA 2 F = 4, JV r ίο
(2) C4A3S(2) C 4 A 3 S.
(3) CS(3) CS
(4) Extrahierbares(4) Extractables
= durch das ASTM C 114-58-Verfahren gefundenes extrahierbares CaO= extractable found by ASTM C 114-58 method CaO
(5) Gesamter
expandierender
Komplex oder(5) Entire
expanding
Complex or
System = 1,7OS + 1,55A —200F + C£ System = 1.7OS + 1.55A-200F + C £
Das Netto CaO (C„e,), das für die Bildung von C3S und C2S mit Silizium verfügbar ist, wird mit der folgenden Gleichung berechnet (in der C(o!a, das gesamte CaO ist, wie es durch Analyse oder durch Bildung des Rohgemisches ermittelt wird):The net CaO (C " e ,) available for the formation of C 3 S and C 2 S with silicon is calculated using the following equation (in which C (o! A , all CaO is as it is by Analysis or by forming the raw mixture):
(6) C„e, = C,olal — 0,70 S - 0,56 A — 1,40 F — C r (6) C " e , = C, olal - 0.70 S - 0.56 A - 1.40 F - C r
Die Verhältnisse von C3S und C2S sind dann durch folgende Gleichungen gegeben:The ratios of C 3 S and C 2 S are then given by the following equations:
C4A3S + CS + CC 4 A 3 S + CS + C
C3S + C2S C 3 S + C 2 S
C3A C 3 A
C4AF C 4 AF
Menge (Gewichtsprozent)Amount (weight percent)
bevorzugter Bereichpreferred area
10 bis 9010 to 90
10 bis 9010 to 90
bis zu etwa 5up to about 5
0 bis 150 to 15
10 bis 5010 to 50
50 bis 9050 to 90
bis zu etwa 5up to about 5
0 bis 150 to 15
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:The invention is explained in more detail on the basis of the following exemplary embodiments:
Die Rohmaterialien waren Schlämmkreide, sehr reiner Gips, sehr reines Kaolin, hochwertiges Silizium und reines Eisenoxyd, deren Analysen in der folgenden Tabelle II als Gewichtsprozente und im erhitzten Zustand angegeben sind:The raw materials were whipped chalk, very pure gypsum, very pure kaolin, high-quality silicon and pure iron oxide, the analyzes of which are given in Table II below as percentages by weight and heated Condition indicated are:
Oxydoxide
SiO2 SiO 2
35 A35 A
Fe2O3 Fe 2 O 3
CaO CaO
MgO MgO
SO3 SO 3
Alkalien und
unbestimmteAlkalis and
indefinite
Stoffe Fabrics
Glühverlust,
verwendet
bei der Berechnung für
den Glühzustand ....Loss on ignition,
used
when calculating for
the glow state ....
Schlammkreide Mud chalk
0,90.9
0,30.3
0,30.3
97,697.6
•0,9• 0.9
43,4543.45
Siliziumsilicon
98,198.1
1,91.9
0,340.34
Kaolinkaolin
53,2 46,353.2 46.3
0,50.5
14,0014.00
Gipsplaster
41,041.0
58,558.5
0,50.5
19,8019.80
F2O3 F 2 O 3
100,0100.0
5555
60 Diese Rohmaterialien wurden in den in Tabelle III angegebenen Verhältnissen gemischt.60 These raw materials were mixed in the proportions shown in Table III.
Tabelle III Rohgemisch-Mengenanteile, RohbasisTable III Raw mixture proportions, raw basis
GewichtsprozentWeight percent
Kalkstein 59,89Limestone 59.89
Silizium 2,53Silicon 2.53
Kaolin 22,19Kaolin 22.19
Gips 13,76Plaster of paris 13.76
Eisenoxyd 1,63Iron oxide 1.63
Das Eisenoxyd wurde in einer Menge zugegeben, die mit derjenigen vergleichbar ist, die als Verunreini-The iron oxide was added in an amount comparable to that used as an impurity
gung durch übliche technische Rohmaterialien eingebracht wird.supply is introduced by common technical raw materials.
Dieses Gemisch wurde bis zu einem Feinheitsgrad gemahlen, der 80% feiner war als ein DIN-lOO-Sieb. Korngröße 0,044 mm/Sieböffnung und wurde dann mit Wasser gemischt und zu Kuchen von einer Dicke von etwa 0,635 und 5,08 cm im Quadrat geformt. Diese Kuchen wurden in einem Elektro-Ofen bei 1454° C gebrannt. Die berechneten und tatsächlichen (durch Analyse ermittelten) Oxydverbindungen des gebrannten Gemisches oder Klinkers waren folgende:This mixture was ground to a degree of fineness which was 80% finer than a DIN 100 sieve. Grain size 0.044 mm / sieve opening and was then mixed with water and made into cake of one Shaped thickness of approximately 0.635 and two inches square. These cakes were made in an electric oven Fired at 1454 ° C. The calculated and actual (determined by analysis) oxide compounds of the burned mixture or clinker were as follows:
Oxydoxide
SiO2 SiO 2
Al2O3 Al 2 O 3
Fe2O3 Fe 2 O 3
CaO CaO
MgO MgO
SO3 SO 3
Glühverlust Loss on ignition
Alkalien undAlkalis and
unbestimmte Stoffe .indefinite substances.
Gesamt total
Gefundenes extrahierbares CaO
(ASTMC 114-58) ..Extractable CaO found
(ASTMC 114-58) ..
CaSO4 (ermittelt) nach
der Forsen-Methode
gemäß M a η a b e
(vgl. A. C. I. Journal,
Bd. 31, Nr. 7,
Januar 1960) CaSO 4 (determined) after
the Forsen method
according to M a η abe
(see ACI Journal,
Vol. 31, No. 7,
January 1960)
Berechnete potentielleCalculated potential
Oxydverbindung Oxide compound
19,019.0
13,113.1
2,52.5
55,155.1
0,50.5
9,59.5
0,00.0
0,3 100,00.3 100.0
TatsächlicheActual
Oxydverbindung nach Brennen bei 1454° C im Elektro-OfenOxide compound after firing at 1454 ° C in an electric furnace
18,618.6
13,013.0
2,32.3
54,954.9
0,90.9
9,39.3
0,50.5
0,5 100,00.5 100.0
0,50.5
2,82.8
Oxydoxide
IOIO
SiO2 SiO 2
Al2O3 Al 2 O 3
Fe2O3 Fe 2 O 3
CaO CaO
MgO MgO
SO3 SO 3
Glühverlust . . .Loss on ignition. . .
Alkalien und
unbestimmte
Stoffe Alkalis and
indefinite
Fabrics
Gesamt total
Ermitteltes
extrahierbares
CaO (ASTM
C 114-58)....Determined
extractable
CaO (ASTM
C 114-58) ....
CaSO4 (umgewandelt Forsen-Methode) ...CaSO 4 (converted Forsen method) ...
Berechnete potentielleCalculated potential
Oxydzusammen setzungOxide composition
Elektro-OfenElectric oven
15,915.9
11,311.3
2,52.5
59,959.9
0,50.5
9,59.5
0,4 100,00.4 100.0
TatsächlicheActual
OxydzusammensetzungenOxide compositions
nach dem Brennenafter burning
bei 137O0C imat 137O 0 C im
15,615.6
11,311.3
2,02.0
60,260.2
0,30.3
9,39.3
0,90.9
1,4 100,01.4 100.0
8,98.9
4,44.4
DrehofenRotary kiln
15,715.7
11,711.7
2,42.4
59,459.4
0,10.1
9,29.2
0,60.6
0,9 100,00.9 100.0
10,810.8
3,83.8
3°3 °
3535
4040
45 Es wird Bezug genommen auf die Tabellen IV und VI; das freie Calciumsulfat wurde durch die Forsen-Methode ermittelt, indem gesättigtes Kalkwasser verwendet wurde, wie im A. C. I. Journal, Bd. 31, Januar 1960, beschrieben. Das extrahierbare CaO und alle anderen vorhandenen Oxyde wurden gemäß den ASTM C 114-58 Angaben für Portlandzementanalysen ermittelt. Der »Forsen«-Wert für CaSO4 ist jedoch kein Maßstab für das gesamte verfügbare CaSO4, d. h., es ist mehr CaSO4 im Zement enthalten, das für die Verbindung mit dem überschüssigen Aluminium in C4A3S verfügbar ist, um weitere Expansion zu bewirken. 45 Reference is made to Tables IV and VI; calcium free sulfate was determined by the Forsen method using saturated lime water as described in ACI Journal, vol. 31, January 1960. Extractable CaO and any other oxides present were determined using ASTM C 114-58 specifications for Portland cement analyzes. However, the "Forsen" value for CaSO 4 is not a measure of the total available CaSO 4 , ie there is more CaSO 4 in the cement, which is available for connection with the excess aluminum in C 4 A 3 S, and more Effect expansion.
Bei Anwendung der oben genannten Gleichungen (1) bis (8) haben die Zemente der Beispiele 1 und folgende Analysen:Using the above equations (1) to (8) have the cements of Examples 1 and the following analyzes:
Es wurden die gleichen Rohstoffe verwendet wie im Beispiel 1, jedoch in den Mengenverhältnissen, wie sie in Tabelle V angegeben sind:The same raw materials were used as in Example 1, but in the proportions as given in Table V:
Kalkstein 64,32Limestone 64.32
Silizium 1,81Silicon 1.81
Kaolin 18,71Kaolin 18.71
Gips 13,56Plaster of paris 13.56
Eisenoxyd 1,60Iron oxide 1.60
Mit dieser Mischung wurde wie im Beispiel 1 verfahren, mit der Ausnahme, daß sie geteilt wurde und eine verhältnismäßig kleine Menge in einem Elektro-Ofen bei 137O°C und eine größere Menge in einem Drehofen bei 13700C gebrannt wurde. Die berechneten und ermittelten Oxydzusammensetzungen des Klinkers waren folgende:With this mix procedure was as in Example 1, except that it was divided and a relatively small amount in an electric furnace at 137O ° C and a larger amount was fired in a rotary kiln at 1370 0 C. The calculated and determined oxide compositions of the clinker were as follows:
Zusammensetzungcomposition
C6A2F (wahrscheinlichste Zusammensetzung der Ferritphase) C 6 A 2 F (most likely composition of the ferrite phase)
C4A3S (Calciumaluminiumsulfat) C 4 A 3 S (calcium aluminum sulfate)
CS CS
Cr (extrahierbarer Kalk, ^STMC 114-58) C r (extractable lime, ^ STMC 114-58)
C3S C 3 S
C2S C 2 S
TiO2+ MgO+Alkalien + Glühverlust
+ unbestimmte Stoffe ..,TiO 2 + MgO + alkalis + loss on ignition
+ undefined substances ..,
Gesamt total
Gesamter expandierender KomplexEntire expanding complex
(C4A3S + CS + C£) (C 4 A 3 S + CS + C £ )
ZementeCements
nach Beispiel 1according to example 1
10,110.1
19,3 11,519.3 11.5
0,5 11,90.5 11.9
44,444.4
2,3 100,02.3 100.0
31,331.3
ZementeCements
nach Beispiel 2according to example 2
16,7 12,116.7 12.1
8,98.9
27,9 23,727.9 23.7
2,0 100,12.0 100.1
37,7 009 585/25937.7 009 585/259
Diese Beispiele zeigen, daß eine wesentliche Menge des expandierenden Calciumaluminiumsulfatkomplexes im Zementklinker gebildet wird, daß aber die Zusammensetzung des Klinkers (ausschließlich des Calciumaluminiumsulfatkomplexes) typisch für Portlandzementzusammensetzungen sein kann, und zwar über den gesamten Bereich der Mengenverhältnisse von C3S und C2S im Portlandzement, wie er in der ganzen Welt hergestellt wird.These examples show that a substantial amount of the expanding calcium aluminum sulfate complex is formed in the cement clinker, but that the composition of the clinker (excluding the calcium aluminum sulfate complex) can be typical of Portland cement compositions over the entire range of proportions of C 3 S and C 2 S im Portland cement as produced around the world.
IOIO
Es wurden in einem Elektro-Ofen hergestellte Klinker verwendet. Eine Menge des Klinkers gemäß Beispiel 1 und eine Menge des Klinkers gemäß Beispiel 2 wurden getrennt in einer Kugelmühle gemahlen, und zwar auf einen Feinheitsgrad von 3100 cm2 pro Gramm, wie durch die Luftdurchlässigkeitsmethode ASTM C 204-55 gemessen. Es wurden von jedem dieser gemahlenen Klinker Betongemische wie folgt hergestellt:Clinkers made in an electric furnace were used. An amount of the clinker according to Example 1 and an amount of the clinker according to Example 2 were separately ball milled to a fineness of 3100 cm 2 per gram as measured by the air permeability method ASTM C 204-55. Concrete mixes were produced from each of these ground clinker as follows:
Sieben Säcke gemahlener Klinker pro 0,76 m3 Beton (es wurde während des Mahlens kein Gips zugefügt).Seven bags of ground clinker per 0.76 m 3 of concrete (no plaster of paris was added during grinding).
Verhältnis Wasser zu gemahlenem Klinker gleich 0,385, bezogen auf das Gewicht.The ratio of water to ground clinker is 0.385 by weight.
Es wurde ein Gemisch aus Ortssand und Flußkies als Zuschlagstoff verwendet und hatte eine maximale Größe von 1,905 cm.A mixture of local sand and river gravel was used as aggregate and had a maximum Height of 1.905 cm.
Der Sand bildete 40 Gewichtsprozent des gesamten Zusatzstoffes. The sand constituted 40 percent by weight of the total additive.
3535
Aus diesen Betonsorten wurden Barren gegossen, die einen Querschnitt von 5,08 χ 5,08 cm und eine Länge von 30,48 cm hatten. Jeder Barren wurde an zwei entgegengesetzten Flächen mit Meßpunkten versehen, um eine Meßlänge von 25,40 cm zu schaffen und Messungen mit einem Whittemore-Maß von axialer Längenänderung zu gestatten.From these types of concrete bars were poured, which had a cross section of 5.08 χ 5.08 cm and one 30.48 cm in length. Each ingot was on two opposite faces with measuring points provided to create a measuring length of 25.40 cm and measurements with a Whittemore measure of allow axial change in length.
Alle Proben wurden im Nebel bei etwa 21 bis 22° C und einer 100%igen relativen Feuchtigkeit gehärtet, um 7 Tage zu altern. Danach wurde die Hälfte eines jeden Probensatzes bei etwa 21 bis 220C und einer relativen Feuchtigkeit von 50% getrocknet. Die andere Hälfte wurde den gleichen Härtungsbedingungen (Nebel, 21 bis 220C, 100% relative Feuchtigkeit) wie während der ersten 7 Tage unterworfen.All samples were cured in the mist at about 21-22 ° C and 100% relative humidity to age for 7 days. Then half of each set of samples was dried at about 21 to 22 ° C. and a relative humidity of 50%. The other half was subjected to the same curing conditions (fog, 21 to 22 ° C., 100% relative humidity) as during the first 7 days.
Die Ergebnisse sind in der Zeichnung aufgezeigt. In dieser Darstellung geben die Abszisse das Alter in Tagen nach dem Gießen und die Ordinaten die Expansion oder Schwindung in Prozent an. Es ist eine Null-Linie eingezeichnet, die die Länge des Barrens zu Beginn des Härtens anzeigt. Punkte oberhalb dieser Linie geben die Expansion an, während Punkte unterhalb die Schwindung zeigen. Die Kurve A (unterste Kurve) zeigt das Verhalten der Barren, die in gleicher Weise, aber unter Verwendung von üblichen Portlandzement hergestellt wurden. Die Kurve B (mittlere Kurve einschließlich der gestrichelt gezeichneten Kurve) zeigt das Verhalten der Barren, die aus dem Zement gemäß Beispiel 1 (verhältnismäßig hoher C2S-Gehalt) hergestellt worden waren. Die durchgehende Linie der Kurve B, die sich rechts von der 7-Tage-Abszisse befindet, entspricht dem Härten bei 50% relativer Feuchtigkeit und 21 bis 22° C. Der gestrichelte Teil der Kurve B entspricht der fortlaufenden Härtung im Nebel bei 21 bis 22° C und 100% relativer Feuchtigkeit. Die Kurve C (oberste Kurve einschließlich der gestrichelten Kurve) zeigt das Verhalten der Barren, die mit im Elektro-Ofen gebranntem Zement gemäß Beispiel 2 (verhältnismäßig hoher C3S-Gehalt) hergestellt worden waren. Wie im Falle der Kurve B entspricht der durchgehende Teil der Kurve rechts von der 7-Tage-Abszisse dem Härten bei 21 bis 22° C und 50% relativer Feuchtigkeit ohne Nebel, während die gestrichelte Linie dem kontinuierlichen Härten bei 21 bis 22° C in Nebel bei 100% relativer Feuchtigkeit entspricht. Es wird besonders darauf hingewiesen, daß der Maßstab für die Kurven A und B links und derjenige für die Kurve C rechts liegen.The results are shown in the drawing. In this representation, the abscissa indicates the age in days after casting and the ordinates the expansion or shrinkage in percent. A zero line is drawn which shows the length of the ingot at the start of hardening. Points above this line indicate expansion, while points below show shrinkage. Curve A (bottom curve) shows the behavior of the ingots which were produced in the same way, but using conventional Portland cement. Curve B (middle curve including the curve drawn in broken lines) shows the behavior of the bars which had been produced from the cement according to Example 1 (relatively high C 2 S content). The solid line of curve B, which is to the right of the 7-day abscissa, corresponds to hardening at 50% relative humidity and 21 to 22 ° C. The dashed part of curve B corresponds to the continuous hardening in the fog at 21 to 22 ° C and 100% relative humidity. Curve C (top curve including the dashed curve) shows the behavior of the bars which had been produced with cement fired in an electric furnace according to Example 2 (relatively high C 3 S content). As in the case of curve B , the solid part of the curve to the right of the 7-day abscissa corresponds to curing at 21 to 22 ° C and 50% relative humidity with no mist, while the dashed line corresponds to continuous curing at 21 to 22 ° C in Fog at 100% relative humidity. It is particularly pointed out that the scale for curves A and B is on the left and that for curve C on the right.
Wie oben ausgeführt, wurde während des Mahlens kein Gips zu dem Klinker gemäß Beispiel 3 zugesetzt. Die Bedeutung dieser Maßnahme ist folgende: Bei der Herstellung von Portlandzement ist es üblich, während des Mahlens des Klinkers etwa 5% Gips zuzusetzen, der als Verzögerer wirkt. Dadurch wird der Zement um 5% verdünnt. Es wurde nunmehr gefunden, daß die Zugabe von Gips als Verzögerer bei den erfindungsgemäßen Zementarten nicht erforderlich ist. Das bedeutet demnach einen weiteren Vorteil der Zemente gemäß der Erfindung. Es kann jedoch erwünscht sein, Gips aus anderen Gründen, also nicht wegen Verzögerung, zuzufügen, beispielsweise um eine optimale Kontrolle hinsichtlich der Druckfestigkeit, des Trocknungsschwundes oder Expansionspotentials zu erzielen.As stated above, no gypsum was added to the clinker according to Example 3 during the grinding. The significance of this measure is as follows: In the production of Portland cement, it is common to add about 5% gypsum during the grinding of the clinker, which acts as a retarder. This will the cement thins by 5%. It has now been found that the addition of gypsum as a retarder is not required with the types of cement according to the invention. So that means another one Advantage of the cements according to the invention. However, it may be desirable to use plaster of paris for other reasons, so not because of delay, to add, for example, to optimal control with regard to the To achieve compressive strength, drying shrinkage or expansion potential.
Der Zement gemäß Beispiel 1 enthält als die Calciumsilikatphase vorwiegend Beta-Dicalciumsilikat, während die Zemente gemäß Beispiel 2 eher gleiche Anteile von Tricalciumsilikat und Beta-Dicalciumsilikat aufweisen. Es wurde gefunden, daß durch Erhöhung des Anteils von Tricalciumsilikat in der hierin beschriebenen Zementart (d. h. ein Zement, der Calciumaluminiumsulfat als expandierendes Mittel enthält) die Größe der Expansion und auch der Grad der Expansion erhöht werden kann. In der folgenden Tabelle VIII sind die berechneten Gewichtsanteile der Bestandteile angeführt, die zur Herstellung eines stark tricalciumsilikathaltigen, hochexpandierenden Zementes geeignet sind, der entweder zum Schwundausgleich oder in vorgespannten Zementen verwendet wird, je nach der Anreicherung des Gemisches in den Betonarten.The cement according to Example 1 contains predominantly beta-dicalcium silicate as the calcium silicate phase, while the cements according to Example 2 tend to have the same proportions of tricalcium silicate and beta-dicalcium silicate exhibit. It has been found that by increasing the proportion of tricalcium silicate in the type of cement described herein (i.e. a cement containing calcium aluminum sulfate as the expanding Contains means) the size of the expansion and also the degree of expansion can be increased. In the following Table VIII lists the calculated proportions by weight of the ingredients that are used for Production of a high-expansion cement with a high content of tricalcium silicate, which either is used to compensate for shrinkage or in prestressed cements, depending on the enrichment of the mix in the types of concrete.
Kalkstein 72,0Limestone 72.0
Kaolin 15,0Kaolin 15.0
Gips 11,5Plaster of paris 11.5
Eisenoxyd 1,5Iron oxide 1.5
Berechnungen haben gezeigt, daß ein gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren hergestellter Zement aus einem solchen Gemisch von Rohstoffen eine potentielle Oxydzusammensetzung wie in Tabelle IX und eine potentielle Zusammensetzung der Verbindung wie in Tabelle X hat.Calculations have shown that a cement made according to the method described herein from such a mixture of raw materials a potential oxide composition as in Table IX and has a potential composition of the compound as in Table X.
2020th
3030th
In den obigen Beispielen waren die Rohstoffe verhältnismäßig rein So wurde hochwertiger Kalk (Schlammkreide) als Calciumoxydquelle, hochwertiges Kaolin als Aluminium- und Sihziumquelle und hochwertiger Gips als SO3- und zusätzliche Calciumoxydquelle verwendetIn the above examples, the raw materials were relatively pure. High quality lime (mud chalk) was used as the calcium oxide source, high quality kaolin as the aluminum and silicon source and high quality gypsum as SO 3 and additional calcium oxide source
Es wurde auch Quahtatseisenoxyd zur Reduktion des C3A-Gehaltes zugesetzt, um ein Sintern bei niedrigeren Temperaturen zu ermöglichen und Eisenoxydverunreinigungen in technischen Rohmaterialien vorzutäuschen Eine solche Ferritphase ist allerdings nicht eine notwendige Komponente des Klinkers Fe2O3 ist aber meistens in den Ausgangsstoffen vorhanden It has also Quahtatseisenoxyd to reduce the C 3 A content added to enable sintering at lower temperatures and Eisenoxydverunreinigungen in technical raw materials simulate Such ferrite phase, however, is not a necessary component of the clinker Fe 2 O 3 but is usually present in the starting materials
Erfindungsgemaß sind nicht so hochwertige Bestandteile erforderlich, und es eignet sich beispielsweise ein sihziumhaltiger Kalkstein, um sowohl Calciumoxyd als auch Sihziumoxyd zu bilden AIuminiumhaltige Kreide, sihziumhaltiger Bauxit und Mergel können zur Bildung von zwei oder mehr der wesentlichen Oxyde dienen So liefert aluminiumhaltige Kreide sowohl Aluminium- als auch Calciumoxyd, sihziumhaltiger Bauxit liefert sowohl Sihziumals auch Aluminiumoxyd Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß Rohstoffe verwendet werden können, die wegen der dann enthaltenen Verunreinigungen bei der Herstellung des konventionellen Portlandzementes nicht brauchbar sindAccording to the invention, ingredients are not of such high quality required, and it is suitable for example a calcium containing limestone to form both calcium oxide and silicon oxide Chalk, silicon-containing bauxite, and marl can contribute to the formation of two or more of the essential oxides are used For example, chalk containing aluminum provides both aluminum and calcium oxide, Sihzium-containing bauxite provides both Sihzium and also aluminum oxide It is a particular advantage of the invention that raw materials are used can that because of the impurities then contained are not useful in the production of conventional Portland cement
Wie bereits ausgeführt, besteht die erfindungsgemaße Zusammensetzung aus einem homogenen Klinker, in dem verhältnismäßig große Mengenanteile (a) eines oder mehrerer Calciumsilikate, die als ein hydraulischer Zement wirken, und (b) ein stabiles Calciumaluminiumsulfat enthalten sind Der Klinker bzw die gemahlenen Klinkerpartikel enthalten auch vorzugsweise ausreichend Kalk und CaSO4, die mit dem System oder Komplex (b) verbunden sind und ein Teil desselben bilden Diese beiden Verbindungen können aber gering sein oder fehlen In diesem Fall kann der Kalk durch Freiwerden bei der Hydratisierung der Calciumsilikate geliefert werden, und das Calciumsulfat kann in Form von Gips zugesetzt werden Bei einem aufeinander abgestimmten Mengenverhältnis an Calciumsihkaten (a) und Quellkomponente (b) kann der Klinker in gleicher Weise Verwendung finden wie der Portlandzement, d h, er ist ein vollkommen fertiges einsatzbereites Produkt In den Fallen, in denen die Calciumaluminiumsulfatphase, also die Quellkomponente, vorherrscht, kann der Klinker, falls zweckmäßig, auch als expandierendes Additiv zu normalem Portlandzement zugesetzt werden, um dessen Schwindung auszugleichen oder ihn expandierend zu machen Naturlich kann der Klinker auch als Quellkomponente zu anderen hydraulischen Zementen, wie Calciumaluminatzementen, Rosendale-Zementen, Portland-Pozzolan-Zementen, Portland-Hochofenschlackenzementen u dgl zugegeben werden Bei den erfindungsgemaßen Zementen kann die Calciumsihkatverbindung oder -verbindungen (a) teilweise oder ganz durch Calciumaluminate, wie C12A7, CA, CA2 und andere Verbindungen von binaren Caluumaluminatsystemen ersetzt werdenAs already stated, the composition according to the invention consists of a homogeneous clinker, in which relatively large proportions of (a) one or more calcium silicates, which act as a hydraulic cement, and (b) a stable calcium aluminum sulfate are contained.The clinker or the ground clinker particles also contain preferably sufficient lime and CaSO 4 , which are associated with the system or complex (b) and form part of it. These two compounds can, however, be slight or absent Calcium sulphate can be added in the form of gypsum. If the proportions of calcium silicate (a) and swelling component (b) are matched to one another, the clinker can be used in the same way as Portland cement, i.e. it is a completely ready-to-use product the calcium aluminum sulfate phase, i.e. the Q If appropriate, the clinker can also be added as an expanding additive to normal Portland cement to compensate for its shrinkage or to make it expand -Pozzolan cements, Portland blast furnace slag cements and the like can be added. In the cements according to the invention, the calcium silicate compound or compounds (a) can be partially or completely replaced by calcium aluminates, such as C 12 A 7 , CA, CA 2 and other compounds of binary calcium aluminate systems
Claims (3)
sowie(CaO) 4 (Al 2 O 3 ), (SO 3 )
as
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