DE1910190C3 - Verfahren zur Herstellung von Zementzusammensetzungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen ohne Schwindung zu einer harten Masse abbindenden Zementzusammensetzungen, bei dem einer zementhaltigen Mischung ein festes feinteiliges Material, wie Wirbclbett-Koks. Aluminiumoxid od. dgl. zugegeben wird, das ein Gas eingeschlossen enthält und in der Lage ist, bei Kontakt mit Wasser mindestens einem größeren Teil dieses Gases während des Erstarrens und Frühhärtens freizusetzen. Unter hydraulischen Zementzusammensetzungen werden Beton. Mörtel, Vergußmörtel u. dgl. verstanden.

Unter dem Ausdruck »hydraulischer Zement« wird hier jeder Zement verstanden, der die Eigenschaft hat, unter Wasser aus/uhiiricn, beispielsweise Portlandzement, Mischungen von Portlandzement und natürlichem Zement, Portlandzement mit Lufteinschlüssen, Pozzolan/.cmentc, Schlaekcnzement. Tonerdezement, Mauerzement. Ölzcment, weißer Portlandzement, gefärbter Zement, antibakteriell Zemeni, wasserdichter Zement, hydraulischer Kalk, Mischungen von Portlandzement und Hochofenzement und dergleichen.

Der Ausdruck »Beton« wird zur Bezeichnung einer Mischung aus hydraulischem Zement, Zuschlag und Wasser verwendet, welche unter Bildung einer harten Masse abbindet. Beton kann entweder mineralische oder nicht mineralische Zuschläge enthalten, einschließlich natürlich vorkommender Materialien, wie Sand und Kies oder gebrochenes Gestein, oder bearbeitete /.lischläge, wie ausgebreiteten Schiefer, Ton oder dergleichen.

Der hier verwendete Ausdruck »Mörtel« bezeichnet eine Mischung aus hydraulischem Zement, feinen Zuschlägen und Wasser, und der Ausdruck »Vergußmörtel« bezeichnet eine Mischung aus hydraulischem Zement und Wasser und gegebenenfalls feinem Sand. Vergußmörtel haben eine bessere Fließfähigkeit als Mörtel und können durch Röhren und Leitungen gepumpt und in schmale Räume, beispielsweise in Hohlräume oder Risse von porösem Beton oder in Zwischenräume /wischen vorgelegten Zuschlagstoffen, eingepreßt werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, in wäßrige hydraulische Zementmischungen verschiedenartige Expansionsmiitcl einzubringen, welche den Belon während des Abbindens und während der Frühhärtung zum

Ausdehnen bringen. Die Expansionsmittel sind im allgemeinen Beimengungen, die während der Hersteilung der Zementmischung untergemischt oder beim Vermischen zugesetzt werden. Die gebräuchlichsten unter den bekannten Expansionsmilteln sind vielleicht Aluminiumpulver und Eisenfeilspäne.

Metallisches Aluminiumpulver bewirkt, wenn es einer Betonmischung zugesetzt wird, die Freisetzung von Wasserstoffgas innerhalb der Betonmasse. Die Geschwindigkeit, mit der dieses Gas freigesetzt wird, ist eine Funktion des verwendeten Pulvers, der Teilchengröße des Pulvers und der Zusammensetzung des Zements, insbesondere des Alkaligehaltes. Für die Herstellung eines schwindungsfreien Betons ist eine sorgfältige Abstimmung der zu verwendenden Menge an Aluminium und damit der freizusetzenden Menge an Wasserstoff auf die zu erwartende Schwindung der Masse erforderlich. Eine sorgfältige Xontrolle aller Stufen der Betonherstellung ist notwendig, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten. Die Verwendung von Aluminiumpulver zur Verhinderung der Schwindung ist daher im Freien unter den dort herrschenden Bedingungen praktisch unmöglich. Es müßten dort sehr kleine Mengen des Metalls durch meist ungelernte Arbeiter genauestens eingewogen werden.

Eisenfeilspäne wurden als Beimengung zu einem Portland-Vergußmörtel verwendet. Eine geringe Expansion infolge von Oxydation folgt, nachdem der Vergußmörtel abgebunden ist, in einem ausreichenden Maß, um die natürliche Schwindung des Betonvergusses wenigstens auszugleichen. Die Verwendung von Eisenfeilspäncn hat jedoch viele Nachteile. Der Hauplnachteil ist das Fehlen einer Steuerungsmöglichkeit der fortschreitenden Oxydation des Eisens, lange nachdem der gewünschte Effekt erreicht ist. Dies isi besonders der Fall, wenn der Beton den Witterungsbedingungen direkt ausgesetzt ist. Darüber hinaus findet bei der Verwendung von Eisenfcilspänen eine vorübergehende Schwindung statt, bevor ausreichend Rost gebildet werden kann, um die innere Expansion in G;ing zu setzen und die Schwindung auszugleichen.

In jüngerer Zeit wurde gefunden, daß Wirbelbelt-Koks zur Beseitigung der Schwindung von wäßrigen hydraulischen Zementmischungen wirksam ist, was einen bemerkenswerten Fortschritt darstellt. Bisher mußten allerdings verhältnismäßig große Mengen an Wirbelbett-Koks, im allgemeinen weil über 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement, verwendet werden, um die gewünschte Schwindungsfreihcit zu erzielen. Durch die Notwendigkeit der Verwendung von großen Volumen an Wirbelbett-Koks für schwindungsfreie Zement-Systeme wird nicht nur das Aussehen des Endproduktes wegen der schwarzen Einfärbung durch den Koks in Mitleidenschaft gezogen. Die hohen Kosten, die durch uie große Menge an Wirbelbett-Koks als Beimengung bedingt sind, machen die Zementmischung trotz vieler Vorteile für schwindungsfreie Zement-Systeme für viele Anwendungsgebiete auch noch wirtschaftlich unattraktiv. Die relativ großen Mengen an Wirbelbett-Koks, die in die Zementmischung eingearbeitet werden müssen, bringen auch Probleme für die Handhabung des Materials mit sich. Die Zementindustric ist mit Vorrichtungen zur Handhabung und Bearbeitung des Materials mit einem auf Gewichtsbasis fixierten Fassungsvermögen ausgerüstet, so zum Beispiel 42,5 kg pro Sack und 170 kg pro FaB usw. Die Zementindusu ic ist ohne wesentliche Änderungen in der Konstruktion und in den Vorschriften

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nicht ohne weiteres in der Lage, sich auf eine neue Gewichtsbasis mit einem Überschuß von 10% einzustellen. Die Notwendigkeit für eine Änderung der Handhabung des Materials und damit auch einiger Vorrichtungen mag wohl das Haupthindernis für die Aufnahme der schwindungsfreien Zement-Systeme in technischem Maßstab sein.

Im Bauwesen, insbesondere bei der Reparatur von Straßen, besteht ein seit langem spürbarer Mangel an Zement-Zusammensetzungen, weiche innerhalb relativkurzer Zeit zu einer harten Masse mit ausreichender Festigkeit abbinden, um einem normalen Verkehr standzuhalten. Um für die technische Anwendung brauchbar zu sein, muß diese Art einer Zement-Zusammensetzung, die gewöhnlich Ausbesserungsmasse für Straßen genannt wird, gute Abbinde-Eigenschaften und eine gute Früh- wie auch Langzeit-Festigkeit haben und über einen vernünftigen Zeitraum im Freien verarbeitbar sein. Sie muß weiterhin gegenüber Gefrieren, Tauen und der Einwirkung von Salzen beständig sein. Ferner sollte die Zement-Zusammensetzung möglichst noch Selbsteinebnungseigenschaflen besitzen, so daß die erhaltene Ausbesserungsmasse bei ihrer Verwendung zur Reparatur von Straßen keine Hohlräume oder Erhöhungen bildet, welche eine Beschädigung der angrenzenden Straßenflächen unter VerkehrsbHastung verursachen könnten.

Es wurde bereits versucht, eine Ausbesserungsmasse für Straßen zusammenzusetzen, welche eine Kombination der obenerwähnten Eigenschaften hat. Bei früheren Formulierungen für eine solche Masse wurden Verbindungen, wie Calciumchlorid und andere bekannte Beschleuniger, verwendet. Diese Versuche waren jedoch hauptsächlich wegen der beträchtlichen Schwindung, der grollen Wärmcbildiing und der fehlenden Beständigkeil der erhaltenen Ausbesserungsmasse gegenüber Gefrieren und Tauen nicht zufriedenstellend. Es wurden auch schon Kunststoff-Formulierungen für die Ausbesserung von Straßen verwendet, die aus Kunststoffen, wie Polyepoxy-Harzen, hergestellt wurden. Der Mangel an Verträglichkeit und Atmungsfähigkeit hat jedoch die ausgedehnte Verwendung dieser Formulierungsart verhindert.

F.rfindungsgemäß kann das Schwinden einer wäßrigen hydraulischen Zementmischung während des Abbindens und der Frühhärtung wirksam dadurch verhindert werden, daß das Material einen absoluten Feuchtigkeitsgehalt von weniger als J Gewichtsprozent besitzt und in einer Menge von weniger als 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement in der Mischung, eingesetzt wird.

Das feinteilige Material ist vorzugsweise ein festes Adsorptionsmittel, das aufgrund seiner Oberflächeneigenschaften bevorzugt Wasser adsorbiert und hierbei das eingeschlossene Gas abgibt. Bevorzugte Adsorptionsmittel sind Silicagel, aktives Aluminiumoxid, aktiver Bauxit und Aktivkohle. Auch Wirbelbelt-Koks mit einem absoluten Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 3 Gewichtsprozent ist ein sehr wirksames Mittel zur Verhinderung der Schwindung.

Die erhaltene wäßrige hydraulische Zementmischung nach der Erfindung hat eine bessere Verarbeitbarkeit, d. h. es werden 5 bis 10% weniger Wasser benötigt, und das daraus hergestellte Produkt hat eine größere Festigkeit als vergleichbare bekannte Zement-Systeme mit Wirbelbett-Koks. Wegen der besseren Verarbeitbarkeil und höheren Festigkeit des Produktes wird bei der Zementmischung nach der Erfindung erheblich

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weniger Zement benötigt. Darüber hinaus kann durch sorgfältige Kontrolle des Feuchtigkeiti₆jhaltes im Wirbelbctt-Koks und im geeigneten Adsorptionsmittel auf weniger als 3% das Ausmaß der Expansion und Kontraktion eines Zement-Systems durch das erfindungsgemäße Verfahren erheblich wirkungsvoller gesteuert werden. Das aus der jrfindungsgemäßen Zementmischung hergestellte Produkt zeigt selbst in Salzwasser eine bemerkenswerte Beständigkeit gegenüber Gefrieren und Tauen und hat eine überlegene Hnidungi- und Zugfestigkeit. Diese einzigartigen Eigenschaften in Verbindung mit der Schwindungsfreiheit und dabei ohne die damit verbundenen Nachteile der bekannten Wirbeibett-Koks-Zement-Systeme macht die Zement-Sysieme nach der Erfindung besonders attraktiv für das Bauwesen und andere, zementverbrauchendc Industriezweige.

Es wurde auch gefunden, daß eine ausgezeichnete Ausbesserungsmasse erhalten werden kann, wenn das obenerwähnte Material aus Feststoffteilchen in eine hydraulische Zementmischung eingebracht wird, deren durch chemische Analyse bestimmbarer SOj-Gehalt unter ca. 2,0 Gewichtsprozent liegt. Für die Ausbesserungsmasse für Straßen ist es vorteilhaft, dieser einen unter Druck gebrannten Gips in einer Menge bis zu ca. 100 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement, zuzufügen, um die Frühfestigkeil der erhaltenen Ausbesserungsstelle zu verbessern und die Langzeit-Schwindung zu vermindern oder zu beseitigen.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung einer hydraulischen Zementmischung mit einem SOj-Gihalt. der niedriger als bei normalen hydraulischen Zemenien liegt, in Verbindung mit einem bestimmten Typ eines Gas freisetzenden Zuschlages nicht nur eine Ausbesserungsslclle mit einer guten Frühfestigkeit daraus erhalten werden kann, sondern die Ausbesserungsstelle auch eine wesentliche Schwindungsfreiheit während des Abbindens und der Frühhärtung hat, und, sofern ein unter Druck gebrannter Gips mit verwendet wird, auch eine wesentlich verminderte Langzeil-Schwindung. Die Ausbesserungsmasse hat eine hervorragende Bindungsfestigkeit und kann so eingestellt werden, daß sie 30 bis 60 Minuten, nachdem sie auf die Strsße aufgebracht ist. normalen Verkehr tragen kann. Aufgrund des fehlenden oder geringen Schwundes der Straßen-Ausbesserungsmasse nach der Erfindung tritt die bei normalen bisherigen Ausbesserungsarbeiten vorkommende unerwünschte Senkung oder Kronenbildung nicht auf. Darüber hinaus hat die erhaltene Ausbes^erungsmasse ungewöhnliche Eigenschaften gegenüber Gefrieren und Tauen und eine hervorragende Beständigkeil gegen die Einwirkung von Salz.

Das für die Erfindung geeignete aus Teilchen bestehende Feststoffmaterial hat eine poröse Struktur mit offenen Zellen für den Einschluß eines großen Gasvolumens, welches während des Abbindens und der Frühhärtung an das Zement· System abgegeben werden kann, wenn das Wasser der Zementmischung durch das Fcslstoffmaterial adsorbiert wird. Im weiteren Sinne kann das geeignete aus Teilchen bestehende Feststoffmaterial als festes Adsorptionsmittel mit einem hohen Grad an Selektivität für die Adsorption von Wasser und Feuchtigkeit ungesehen werden. Es sei jedoch bemerkt, daß das nach der Erfindung geeignete Festsloffmaterial von der Industrie nicht als festes Adsorptionsmittel verwendet oder als solches betrachtet werden kann.

Das wirkungsvolle Fcststoffmalcrial zur Beseitigung der Scliwindung bzw. Schrumpfung von Zcmcnt-Systcmen sollte ein ausreichend großes Volumen un eingeschlossenem, wieder freisetzbarem Gas enthalten, so daß nur verhältnismäßig geringe Mengen yn diesem Schrumpfungs-Verhinderungszusatz verwendet werden , müssen, um das Kontraktionsvoiumen in Zement-Systemen während des Abbindens und der F'rühhärtung auszugleichen. Es wurde gefunden, daß bei einem Zusatz des Feststoffmaterials zu dem Zement-System in einer Menge von mehr als 10%. bezogen auf den Zement des

κι Systems, die erhaltene Zementmischung im allgemeinen eine Anzahl an unerwünschten Eigenschaften aufweist, insbesondere eine schlechte Verarbeitbarkeit und geringe Festigkeit.

Die genauen Gründe, warum bestimmte Materialien

r> in Teilchenform in wirkungsvoller Weise verwendet werden können, um die Schwindung bei Zemenl-Systemen zu beseitigen, ist nicht ganz verständlich, doch nimmt man an, daß die geeigneten Materialien in Teilchenform im allgemeinen bestimmte Oberflächen-

2» eigenschaften aufweisen, aufgrund derer bei einem Wechsel der Umgebungsbedingungen während des Abbindens und der Frühhärtung des Zement-Systems vorzugsweise Wasser adsorbiert und das ursprünglich im Material eingeschlossene Gas entweder durch eine

2') einfache Verdrängung oder durch eine Kombination einer Verdrängung mit Kapillarwirkungen abgegeben wird. Das abgegebene Gas gleicht die Kontraktion innerhalb des Zement-Systems aus.

Es wurde gefunden, daß es möglich ist. die Geschwindigkeit der Gas- bzw. Luftfreigabe und die Größe der Gasbläschen durch Kontrolle der Größe und Auswahl der Oberfläehcncigenschaften des Materials in Teilchenform zu steuern. Im allgemeinen wird ein Material in Teilchenform mit kleineren Zellen kleinere

π Bläschen mit einer geringeren Geschwindigkeit und umgekehrt ein Material mil größeren Zellen größere Bläschen mit größerer Geschwindigkeit freigeben. Bei einem hochporösen Material wird die Verminderung der Teilchengröße eine Vermehrung der Anzahl der offenen Zellen bewirken und damit den Wirkungsgrad des Materials zum Einschluß und der Freigabe des Gases für die Verhinderung der Schrumpfung bei Zement-Systemen verbessern. Wie sich aus der nachfolgenden Erläuterung ergibt, führt der Zusatz von

4"i einem oder einer Mischung von Adsorptionsmitteln mit im wesentlichen einheitlicher Teilchengröße oder einem ausgewählten Bereich von Teilchen^rößen infolge der Unterschiede in den Oberflächeneigenschaften und Teilchengrößen zu einer kontrollierten Freigabe des

V) eingeschlossenen Gases über einen ausgedehnten Zeitraum während des Abbindens und der Frühhärtung des Zement-Systems für verschiedenartige Zwecke unter Schrumpfungsverhinderung.

Die Haupttypen an Adsorptionsmittel, die nach der Erfindung verwendet werden können, sind aktives Aluminiumoxid und aktiver Bauxit, Aluminiumsilicate, Knochenkohle, Holzkohle, Aktivkohle, Magnesiumoxid. Silicagel und Magnesiumsilicat. Einige dieser Adsorptionsmittel benötigen eine spezielle Behandlung, bevor

bo sie zur Kontrolle der Schwindung von Zement-Systemen geeignet werden. Diese Behandlung besteht jedoch im allgemeinen im einfachen Trocknen der Zusätze, um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf unter 3 Gewichtsprozent zu vermindern. Die obenerwähnten Adsorptionsmittel

ι,ί sind im Handel in einer Vielzahl von Reinheitsgraden und Teilchengrößen erhältlich und haben im allgemeinen einen niederen Fcuchtigkeilsgrad, so daß eine weitere Behandlung nicht erforderlich ist. Die Teilchen-

große der Adsorptionsmittel ist /war nicht kriiisch.doeh weiden Adsorptionsmittel, bei denen die Hauptmenge der I eilchen kleiner als 0,6 nun insbesondere kleiner als 0.3 mm ist.bevorzugt verwende!. Diese Adsorptionsmittel ermöglichen ihiieiluilb 'Ic- ausgewählten Teilchengrößenbeuiehs eine ausreichend schnelle Freigabe tics 'iases. so da!' der gii>ße;e Teil des eingeschlossenen ('•.i.c freigegeben wird, solange sich das Zement-Sv stern noch it¹ einem plastischen Zustand befindet.

Der füi die Erfindung geeignete Wirbelbett-Koks isi ein Nebenprodukt der Fkiid-Verkokiüig für die !heimische Umwandlung von schweren Kohlcnwassersiofiulen in leichtere Fraktionen. Ueim Wirbelbett- feil des Verfahrens wird im allgemeinen ein Wirbelbeu-Rciiktnr in Verbindung mi! einer Brennkammer verwendet. Der Ankeimungskoks. der als Katalysator in dem Wirbelbett-Reaktor verwendet wird, wird anfänglich in der brennkammer erhitzt und dann in den Reaktor geführt, wo der Koks in Berührung mit dem rohen, vorgeheizten Ausgangsmaterial gebracht wird. Bei Berührung mit den Koksteilchen wird das Ausgangsmaterial teilweise gekrackt und die leichteren Friktionen abgetrieben. Zusätzlicher Koks wird gebildet, sowohl als Ankeimungskoks als auch durch Wachstum auf den erhitzten Koksieilchcn, die aus der Brennkammer kommen. Der neue Koks sehlägt sich auf dem Ankeimungskoks in zwicbelarligen. einheitlichen Schichten nieder. Der auf diese Weise im Reaktor gebildete überschüssige Koks wird abgelassen und abgeschreckt. Der gewonnene Wirbelbctt-Koks weist eine harte kugelförmige Form auf. Die Siebanalysc einer Probe ergab:

Gröber als O.b mm 1,2%

Durchgang durch ein Sieb mit 0.6 mm

Maschenwcite. zurückgehalten auf

einem Sieb mit 0.3 mm Maschenweite 86.1 %

Durchgang durch ein Sieb mit 0.i mm

Maschen¹.¹.eile.zurückgehalten auf

einem Sieb mit 0.1 ^ri mm Maschenwcite 7.8%

Durchgang durch ein Sieb mit 0.15 mm
Maschenwcite 5,2%

Die chemische Analyse des Kokses ergibt im allgemeinen ca. 90% Kohlenstoff. Der Asehcgchah ties rohen Ausgangsmatcrials bestimmt natürlich die chemische Analyse der Asche des Kokses, so daß breite Variationsmöglichkeiten zu erwarten sind. Der Aschcgehalt des Kokses ist jedoch sehr gering und normalerweise unter ca. 0.5%.

Der bei der Fluid-Verkokung erzeugte Koks wird normalerweise im Freien gelagert und per Bahn in Selbstentladewagen zum Verbraucher verfrachtet. Infolge der offenen Lagerung beläuft sich der Feuchtigkeitsgehalt des Kokses auf annähernd 5 Gewichtsprozent und wechselt im Bereich von 3 bis 7%. je nach den örtlichen Witterungsbedingungen, denen der Koks ausgesetzt ist. Unter bestimmten Bedingungen hoher Feuchtigkeit oder starkem Regen kann der Feuchtigkeitsgehalt die obere Grenze von 7 Gewichtsprozent überschreiten. Selbst bei diesem hohen Feuchtigkeitsgehalt ist der Koks jedoch frei fließend und fühlt sich trocken an.

Für die Praxis der Erfindung wird der Wirbelbclt-Koks getrocknet, um im wesentlichen das gesamte darin enthaltene Wasser zu i;ntffrnen. V^nciliiuf
wird der WirbelbcU-Koks in einem geeigneten Trockner, beispielsweise einem Drehofen, bei einer Tei'iper=¹- ;i:r vorzugsweise oberhalb 120 C und während einer ausreichenden Zeil, um im wesentlichen die gesamte Feuchtigkeit auszutreiben, getrocknet. Die Trocknungsier,ij!cia:ui· darf natürlich nicht so hoch sein. daß ein Verschmelzen oder eine Verbrennung der Koks-'leilehen stattfindet. Naehüeni im wesentlicher, die gesamte Feuchtigkeit entfernt ist, ist es wichtig, den erhaltenen. j^i-iio-..-1-n·.-¹ .-rs Wirbelbctt-Koks in trockener l.uli während i'i-.cr ausreichenden Zeitdauer abkühlen zu lassen, damit die trockenen Koks-Teilchen Luft adsorbieren und im w -»entliehen in ein Gleichgewicht mit den Umgcbuni-'sbedingungen kommen können. Fs hat sich gezeigt, daß die Ausdehnungswirksamkeit eines Wirbelbeu-Kokses, der sofort nach seiner Trocknung verwendet wird, erheblich vermindert ist im Vergleich zu einem Koks, den man vor seiner Verwendung als Beimengung für Zement-Systeme nach der Erfindung auf Umgebungstemperatur abkühlen ließ.

Die zu verwendende Menge der erfindungsgemäßen Beimengung hängt von den Schwindungseigenscliaflen des einzelnen Zement-Systems und zu einem wcsentlichen Anteil auch davon ab, in welchem Maße Verdampfung stattfindet. Im allgemeinen beträgt die als Beimengung nach der Erfindung verwendete Menge an Wirbclbetl-Koks. die zur Steuerung der Schwindung beim Abbinden eines Zement-Systems mit einer »normalen Verdampfungsmenge« erforderlich ist, weniger als 10 Gewichtsprozent des Zements, vorausgesetzt, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Kokses unter ca. 3 Gewichtsprozent liegt. Der hier verwendete Ausdruck »normale Verdampfungsmenge« bezieht sich auf die innerhalb der ersten 3¹/: Stunden während des Abbindens und der Frühhärtung der Betonmasse bei Umgebungsbedingungcn von 21 bis 27°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 10% bis 30% verdampfte Wassermenge.

Die unter den obenerwähnten Laboratoriumsbedingungen verdampfte Wassermenge beträgt weniger als 0.5°/« des Gesamtgewichtes der wäßrigen hydraulischen Mischung. Bei der praktischen Ausführung der F.rfindting kann die zu verwendende Menge an Wirbelbett-Koks weit unter 10% liegen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Wirbelbett-Kokscs im bevorzugten Bereich von weniger als 1 % gehalten wird.

Unter »verdampfungsfreien« Bedingungen, die für fast alle Typen von Zementmischungen für das Abbinden empfohlen aber selten praktiziert werden oder unter den tatsächlichen Verhältnissen im Freien realisiert werden können, kann eine weitere Verminderung der zu verwendenden Menge an Beimengung vorgenommen werden. (Im Laboratorium können die »verdampfungsfreien« Bedingungen erreicht werden, indem man die Zementmischung unter einer dünnen Wasserschicht abbinden läßt.) In einem Zement-System der folgenden Zusammensetzung:

Typ 1 Zement	146 g
Sand	293 g
Wasser	50 g

liegt die zur Beseitigung der Schwindung erforderlichen Menge an getrocknetem Wirbelbett-Koks, der 0,89% h5 verflüchtigbare Substanz (möglicherweise vorwiegend Luft) enthält, bei ca. 2 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement.

In ähnlicher Weise wie beim Wirbelbett-Koks hängt

die K¹IIi.tigle Menge von anderen l\pen fester Adsorptionsmittel von deren Wassergehalt und anderen physikalischen Eigenschaften der einzelnen Adsorptionsmittel ab. Das Adsorptionsmittel sollte im allgemeinen eine innere Porosität von mehr als 25"/« und einen iiiißeiVM Purengehall von mein als ca. 35"/« aulweisen. Das Fesisioffteilchen-Muierial sollte im allgemeinen au··'"eichend klein sein, um eine Oberfläche von mehr als ca. 100 m-' pro Gramm zu haben.

Zur Durchführung des erlmdungsgcmäßen Verlah rens kann die richtige Menge an Feststoffteilchen, wie etwa Wirbelbett-Koks, als Beimengung dem Zement oder jedem Typ einer Zementmischung zu jeder Zeil vor oder während der Zugabe von Wasser unter Bildung von wäßrigen Zementmischungen zugesetzt und damit vermischt werden. Beispielsweise bei der Herstellung von Vergulimörtel oder einfachem Mörtel, kann die Beimengung mit Zement oder Zement und feinen Zuschlagen unter Bildung einer trockenen Zementmischung vermischt werden, die anschließend mit der gewünschten Menge an Wasser vermischt wird, um den Vergußmörtel oder den Mörtel zu bilden. Bei der Herstellung von fertig gemischtem Beton kann die Beimengung in ähnlicher Weise mit dem Zement und den Zuschlägen unter Bildung einer trockenen Mischung vermischt werden, die dann zur Herstellung des fertig gemischten Betons in einem stationären oder fahrbaren Mischer weilerverwendet wird. Andererseits kann es auch vorteilhaft sein, sämtliche Mischungsbestandteile, einschließlich der Beimengung, in dem stationären und/oder in dem fahrbaren Mischer zur Bildung des fertig gemischten Betons miteinander zu vermischen.

Da die in dem einzelnen Zement-System zu verwendende Menge der Beimischung am besten auf der Grundlage des Zementes im System berechnet werden kann, ist es vorteilhall, die Beimengung vor dem Versand des Zements zum Verbraucher direkt in den Zement einzubringen. Wird der Wirbelbett-Koks dem Zement direkt in der Zementfabrik zugesetzt, dann hat dies den zusätzlichen Vorteil, daß dort vorhandene Vorrichtungen und Abwärme zur Trocknung des Wirbelbett-Kokses verwendet werden können.

Bemerkenswert ist. daß bei Laboratoriumsversuchen nur ein geringer oder gar kein Übergang von Feuchtigkeit zwischen dem Koks und dem Zement beobachtet wurde, obwohl der Zement stark hygroskopisch ist. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Leistungsfähigkeit von Wirbelbett-Koks mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt durch Vermischen mit Zement nicht in bemerkenswertem Maße verbessert wird, sofern er nicht ohnehin vorher getrocknet ist.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden spezifische Beispiele beschrieben. In diesen Beispielen wurde die Leistungsfähigkeit der Beimengung durch die Expansion und Kontraktion der Zement-Systeme sofort nach dem Vermischen mit Wasser und dem Eingießen in eine zylindrische Form mit ungefähr 10% offener Oberfläche beurteilt. Die Expansion und Kontraktion des eingegossenen Materials wurde durch die Vertikalbewegung der Oberfläche bestimmt. Um eine bessere Genauigkeit zu erzielen, wurde eine optische Meßvorrichtung zur Messung der Bewegung der Oberfläche verwendet. Hierbei dient ein fokussierter Lichtstrahl dazu, einen Schatten der Oberfläche auf ein mit einer vertikalen Graduierung versehenes Bildfeld zu werfen. Die Vergrößerung ist 72fach. Die Bewegung der Oberfläche auf dem Bildfeld wird bei jedem Gruß bis /um endgültigen Abbinden, \\:is normalerweise ca. 3 bis 4 Stunden braucht, alle IO his 20 Minuten abgelesen.

In die Form wurde eine dünne Schicht Wasser

Ί eingebracht, um die gegossene Masse Linier »verdamplungsireien« Bedingungen abbinden zu lassen Zur Erleichterung der Verfolgung der Bewegung der Oberfläche wurde eine Kugel auf die Oberfläche gesetzt und die Expansion und Kontraktion der vergossenen

I" Masse anhand der Bewegung des Scheitelpunktes des auf das Bildfeld geworfenen Schaltens bestimmt.

Beispiel 1

r> In diesem Beispiel wurden verschiedene Zemenl-Sundiuischungen mit verschiedenen Mengen Wirbelbetl-Koks in zylindrische Formen mit 50 mm Durchmesser und 98 mm Höhe gegossen. Die Vergußmassen ließ man unter normalen Verdampfungsbedingum;en

2ti abbinden. In der ersten Guß-Serie wurde die folgende wäßrige hydraulische Zementmischung verwendet, wobei lediglich der Feuchtigkeitsgehalt des Wirbelbctl-Kokses bei den einzelnen Güssen verändert wurde:

,- Tabelle I

Typ 1 Zement 14b g

Sand 293 g

Wirbclbctt-Koks(15% des Zementes) 21,9 g

Wasser (14,4 I pro 43 kg Sack) 49 g

Der für das Beispiel verwendete Wirbelbetl-Koks wurde in einem Ofen bei 120"C über Nacht getrocknet und dann in trockener Luft bis auf eine Umgebungstemperatur von ungefähr 24"C abgekühlt. Die Gewiehlsdif-

r> ferenz des Kokses direkt nach dem Trocknen und nach dem anschließenden Kühlen betrug 0.89%. Diese Differenz entspricht der vom Wirbelbctt-Koks wieder aufgenommenen Menge an Luft und Wasser. Zur Vereinfachung wird dieser Wirbelbctt-Koks im folgcnden als »Standard« bezeichnet. Aus diesem Standard-Koks wurden Proben von Wirbclbett-Koks mit verschiedener Feuchtigkeit hergestellt, indem 1,2, 3 und 4 Gewichtsprozent Wasser unter sorgfältiger Vermeidung von Verdampfung hinzugefügt wurden. Bei der

•r> Zugabe des Wassers zum Standard-Koks wurde eine leichte Klumpenbildung beobachtet. Diese Erscheinung verschwand über Nacht, der erhaltene Wirbelbctt-Koks war frei fließend.

Von Mischungen mit der in Tabelle I aufgeführten

">« Zusammensetzung wurden 6 Vergüsse gemacht, wobei in jeder Gußprobe ein Wirbelbett-Koks mil einem verschiedenen Feuchtigkeitsgehall verwendet wurde. Für Vergleichszwecke wurde bei einem Verguß kein Wirbelbett-Koks verwendet. Die optischen Ergebnisse

•35 zur Bestimmung der Expansion und Kontraktion der Vergüsse iind '.inten aufgeführt:

Tabelle II

Verguß

Zusätzliche Feuchtigkeitsmenge gegenüber »Standard«

Optische Verschiebung nach
4 Stunden

b5 C
D
E
F

0%

kein Wirbelbett-Koks

+ 82,5 mm
+ 70 mm
+ 38 mm

— 25 mm

— 32 mm

— 60 mm

Die ;ιιι der optischen Anordnung abgelesenen Ergebnisse /eigen, daß i-in Wachstum oder eine Expansion mil einem Wirbelbett-Koks, der /nsiit/lich 2% Feuchtigkeit oder, iibsnlui gesehen, weniger ids 2,89% Feuchtigknl enthält, verwirklicht werden kann. Bemerkenswert ist. diiß die Differenz von 1% Feuchtigkeit /wischen Vergul! C und Verguß D eine Veränderung von M mm auf der Versuchsskala bewirkt, wogegen die Differenz von 1 % /wischen den Vergüssen B und C oiler D und i: eine Veränderung von 32 mm bzw. 6 mm bewirkt.

In der zweiten Vcrgußreihe wurde ein Mörtel mit der in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung in ähnlicher Weise wie bei der ersten Vergulireihc hergestellt, wobei die Menge an Wirbclbeit-Koks jedoch jeweils IU Gewichtsprozent des Zementes betrug. Lichimessungen an den Vergüssen /eigen, daß die Schrumpfung beseitigt wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Wirbelbett-Kokscs unterhalb 3% liegt.

In der dritten Vergußrcihe wurde Mörtel mit der folgenden Zusammensetzung in ähnlicher Weise wie bei der ersten Vergußreihe hergestellt:

Tabelle II!

Typ 1 Zement 230 g

Sand 461 g
Wirbelbett-Koks(8% vom Zement) 18,4 g

Wasser (14." ! ;.ro43 kgSaek) 77.5 g

Lichimessungen zeigten, daß die Sehwindung mit Wirbelbett-Koks mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 2% verhindert wird.

In einer weiteren Vergußreihe, bei der b Gewichtsprozent Wirbelbett-Koks, bezogen auf den ZemerM, in entsprechender Weise wie in der ersten Versuchsreihe verwendet wurden, zeigten die Lichtmessungen, daß die Schrumpfung mit einem Wirbelbetl-Koks mit weniger als 1% Feuchtigkeitsgehalt verhindert wird.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wird zum Abbinden des Mörtels unter »verdampfungsfreicn« Bedingungen gearbeitet. Der verwendete Mörtel hat die folgende Zusammensetzung:

Typ 1 Zement

Sand

Wasser

146 g

293 g

50 g

Der hier zugefügte Wirbelbclt-Koks hatte eine Feuchtigkeit von weniger als 0.89 Gewichtsprozent. Die Ergebnisse der Lichtmessung an verschiedenen Vergüssen mit unterschiedlichen Mengen an Wirbelbetl-Koks sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Tabelle IV

% Wirbelbett-Koks

Volumenänderung nach
3 Stunden

1
2
3

— 35 mm

-19 mm

keine Schrumpfung

+ 19 mm

Beispiel 3
In diesem Beispiel wurde unter »verdampfungsfreien« Bedingungen beim Abbinden einer Portland-Zemenl-Paste gearbeitet, die durch Vermischen von Zement mit Wasser im Verhältnis I>.I4 Liter pro Sack Zement hergestellt wurde. Ls wurde aktiviertes Silica.fcl mit einer Teilchengröße einsprechend einer Maschen weile von .3,4 bis 1,7 mm zugegeben. Die LrgebnisH' der optischen Messung von verschiedenen Vergüssen unter Verwendung von verschiedenen Mengen Silicagel ist in Tabelle V angegeben.

Tabelle V

Silicagel

0,5*)

LO**)

Volumenänderung
nach 3 Stunden

-68,58 mm
+ 20,33 mm
+ 17,78 mm
+ 50.8 mm

+ 15,24 mm

Volumenänderung nach 24 Stunden (trocken)

-55,88 mm

+ 19,05 mm

-2,54 mm

+ 33,02 mm

0,0

*) Bei diesem Ansät:·· 1 jnd eine gewisse Trocknung stall, worauf der Widerspruch mit den Ansätzen mit 0,3 und mil 0,5% Beimengung zurückgcführ! werden kann. **) Das Gel war eine Feinheit entsprechend einer M^chenweitc von 0,3 bis 0,15 vermählen.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurde eine ähnliche Porlland-Zement-Pasie wie in Beispiel 3 verwendet. Folgende Beimengungen wurden cingcsct/.i:

A. Aktiver Bauxit

B. Silicagel

C. Synthetische Knochenkohle

D. Aktivkohle

E. Magnesia-Silicagel

Nur 1 % dieser Zusätze, bezogen auf das Gewicht des Zementes, wurden verwendet. Die Ergebnisse der optischen Messung sind in Tabelle Vl aulgeführt.

·»"> Tabelle VI

Volumenänderung
nach 3 Stunden

+ 15,24 mm

+ 15,24 mm

+ 5,08 mm

+ 2,54 mm

+ 7,62 mm

nach 24 Stunden (trocken)

+ 20,33 mm

+ 22,86 mm

+ 6,35 mm

+ 3,81 mm

+ 3,30 mm

Beispie! 5 Eine Portland-Zement-Paste aus:

1116g Zement
384 g Wasser

22,3 g Wirbelbelt-Koks (ofengetrocknet auf weniger als 3% Feuchtigkeit)

wurde zubereitet und für einen Standard-Gefrier-Tau-Test in kaltem Wasser gegossen. Nach 20 eintägigen Gefrier- und Tauzyklen trat kein bemerkenswerter

Gewichtsverlust aiii'. Nile!) 4H Zyklen zeigte der Block keine Rißbildung. Folgende Gewichtsiindermig war eingetreten:

Ursprüngliches Gewicht I 4><3.Og
Fndgewicht 1 408,4 g

/iiin Vergleich wuiuc ein Block ;ins Portlandzement-l'aste yegosscn. wobei eine ähn'iciic Zusammenscizung wie oben, jedoch unter Wcglassung des Wirbclbcit-Kokses irewahlt wurde. Nach 15 cintiigigen •"■i-frier- i:nd 1 aci/yi'ien wurric eine go.visv ·:ι> <J π;κΜ 4 ' Zyklen schwere Riü'oildimg beobachtet. Nach 48 Zjkien war der Block völlig aiiseinaridergebrochen. Folgender Gewichtsverlust uürrii· usi

I -snrüngliches Guwictv 1 370.9 g
Kndgewichl 860,4 g

fuhri. die mit verschiedenen Mengen an Gips als Zusatz zu einem hydraulischen Zement erhalten werden der seinerseits im wesentlichen unter Vermeidung cir-.es Cjipszti.siitz.es hergcsiellt ist.

Tabelle VII

"■'.: Gips

Die obigen Beispiele wurden zwar nur unter Verwendung von Mörtel oder Zementpaste durchgeht! hu. e.s ist jedoch verständlich, daß der Wirbelbctt-Koks nach der Erlindung in gleicht! Welse in jedem anderen obenerv.iü.iilen Zemcnt-Sy-'cm zur Beseitigung der Seil«¹ :iiüi.ng wirksam angewendet werden kann.

Iiin für Straßeiibcläge. insbesondere Ausbesserungen, geeigneter hydraulischer Zement sollte eine SO;-Anal\- se von weniger als ca. 2.0% und vorzugsweise weniger als ca. 1.8% ergeben. Für die Herstellung von Zement-Zusammensetzungen nach der Erfindung ist ein Zement mit feinerer Vermahlung, etwa im Bereich einer Blainc-Feinheit von 5000, im allgemeinen bevorzugt.

Fs sei bemerkt, daß der SOi-Gehah im erhaltenen Produkt bei der Herstellung von hydraulischem Zement schwer vorauszusagen ist. Der SO ,-Gehalt im Zement setzt sich teilweise aus dem zur Herstellung des Klinkers verwendeten Rohmaterial und überwiegend aus dem dem Klinker vor dem Vermählen zugesetzten Gips zusammen. Der SOi-Gchalt einer jeden Charge kann innerhalb des Bereichs von 2 bis 3% schwanken. Bei den meisten Zementsorten liegt die Mindestmenge an SO, im allgemeinen bei cn. 2,5%.

Zur Herstellung der Zement-Zusammensetzungen nach der Erfindung werden Zemente mit einem durch chemische Analyse bestimmbaren SO,-Gehah unter ca. 2,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise unter 1,8 Gewichtsprozent bevorzugt. Zemente mit einem niedrigeren SOi-Gehah können ebenfalls verwendet werden. Der Vorteil in der Verwendung von hydraulischem Zement mit niedrigerem SOj-Gehalt liegt in der Flexibilität, die sich dem Endverbraucher in der Veränderung der Abbindezeit der Zement-Zusammensetzung bietet. So kann bc^:spielsweise ein hydraulischer Zement, dessen SOrGchalt für das richtige Abbinden innerhalb einer vorbestimmten Verarbeitungszeit zu gering ist. auf den richtigen Wert eingestellt werden, indem er mit einem normalen hydraulischen Zement vermischt wird. Es ist leicht verständlich, daß durch richtiges Vermischen von Zementsorten mit niedrigem SOj-Gehalt mit normalem Zement eine Zusammensetzung, die die richtige Menge an SO, von unterhalb ca. 2% enthält, erhalten werden kann.

Der zur Herstellung der Zement-Zusammensetzung nach der Erfindung verwendete Zement sollte zweckmäßigerweise eine ausreichende Menge an Gips enthalten, um ein zu schnelles Abbinden zu vermeiden. Der Gipsgehalt im Zement sollte ausreichend hoch sein, damit der Erstarrungsbeginn bei 10 Minuten liegt. In der nachfolgenden Tabelle sind die Abbindezeiten aufge-0,8%

0 8%
0,8%
1,03%
1,03%
1,2%

1 8%

VV.;',sei,- Zement
Verhältnis

b: !
3.9 :1

6:1
3.9 : 1
5:1
4.8 : 1
4,5 : i

Krsiarmngsbcpinn

'OMm.
11 Min.
22 Min.
25 Min.
25 Min.
40 Min.
45 Min.
60+ Min.

Ein typischer !ir J"' i.rlmdung geeigneter hydraulischer Zement ergibt die folgende chemische Analyse:

ι-, Tabelle VIII	Chemische
	Analyse (0Ai)
	21,66
SiO,	5.31
in ANO,	1.85
Fc/),	63.89
CaO	3.62
MgO	1.6!
SO,	0.42
Γι Glühverlust	0,84
Unlöslicher Rückstand	52.3
C ,S	23.0
CS	!0.9
CA

Die genauen Cjrunde, warum bestimmte Feststoffmatenalien zusammen mit einem Zement mit niedrigem SOrGehnll in wirksamer Weise zur Herstellung einer gewünschten Ausbesserungsmasse für Straßen verwendet werden können, ist nicht vollständig bekannt, es wird jedoch angenommen, daß das geeignete Feststoffmaterial gewisse Oberflächencigensehaficn aufweist, aufgrund derer bevorzugt Wasser adsorbiert und hierbei das in dem Material ursprünglich eingeschlossene Gas entweder durch eine einfache Verdrängung oder durch eine Kombination einer Verdrängung mit Kappilarwirkurigen infolge des Wechsels der Umgebungsbedingungen während des Abbindes und der Frühhärtung des Zement-Systems freigegeben wird. Dieser Vorgang gleicht in begrenztem Maße das durch den niedrigen Gipsgehalt im Zement bedingte schnelle Abbinden und in starkem Maße die Schwindung der Zement-Zusammensetzung aus. Es wurde somit gefunden, daß unter Verwendung eines Zementes mit niedrigem SOj-Gehalt in Kombination mit einem Gas freigebenden Material aus Feststoffteilchen eine schnell abbindende Zement-Zusammensetzung mit Selbsteinebnungs-Eigcnschaften. hervorragender Bindungsfestigkeit wie auch mit guten Eigenschaften gegenüber Gefrieren und Auftauen erhalten werden kann.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden zusätzlichen Beispiele:

Beispiel 6

(iint· Ausbesserungs-iusse für Straßen wurde hergestellt, indem 20.5 ki: Zement mit der in Tabelle VIII aufgeführten Λ nah, se. 22,7 kg Sand und 2.3 kg Wirbelbeu-Koks mi Wasser vermisch¹, wurden. Diese Masse wurde über cmc .Straßenfläche verlegt. Innerhalb einer .Stunde wurde der Verkehr wieder aufgenommen. Eine Beschädigung der Ausbesserungssi eile war nicht /u bemerken. Nach dem Aufbringen der Ausbesserungsmasse wurde diese mit einer Lösung von Leinöl überzogen, um eine schnelle Verdampfung /u vermeiden. Nach 28 Tagen konnten keine Risse in der Ausbesserungsstelle bemerkt werden. Die Ausbesserungsmasse war fest mit dem Untergrund verbunden und zeigte keine Trennung.

Eine ähnliche Ausbesserungsmassc wurde mit ähnlichen Ergebnissen auf eine bituminöse Oberfläche aufgebracht.

Die optische Meßvorrichtung wurde verwendet, um die Schru.rr.pfu.ng einer Probe der Mischung vom Zeitpunkt der Wasserzugabe zu messen. Keine Schrumpfung wurde beobachtet. Diese Selbsteincbnungs-Eigenschaft ist besonders wichtig für Straßenausbesscrungcn, da sie Vertiefungen im wesentlichen vermeidet.

Es wurde auch festgestellt, daß nach der Erfindung hergestellte Ausbesserungsmassen für Straßen eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Wasser haben, je mehr Wasser einem Beton zugesetzt wird, desto langsamer ist die Abbindung normalerweise bei einer Zementmischung. Wird bei der erfindungsgcmüßen Zementmischung das Verhältnis von Wasser zu Zement von 4 auf 5 erhöht, dann ändert sich die Abbindezeit von 25 auf 40 Minuten. Die Verwendung von höheren Wasser-zu-Zcmcnt-Vcrhältnissen hat natürlich den Vorteil einer Verbesserung der Verarbcilbarkeit.

Zur Verbesserung der Erühfestigkeit der Straßenausbesserungsmasse kann unter Druck gebrannter Gips in Kombination mit hydraulischem Zement ohne wesentliche Verminderung dessen SO)-Gehaltes verwendet werden. Die Menge an unter Druck gebranntem Gips, die zur Herstellung dieser Zusammensetzung verwendet werden kann, kann innerhalb eines weiten Bereiches variieren. Die Menge an unter Druck gebranntem, in Verbindung mit hydraulischem Zement mit einem normalen SOj-Gehalt verwendetem Gips sollte ausreichend hoch sein, um die für den normalen Verkehr erforderliche Frühfestigkeil zu erzielen. Es wurde gefunden, daß Gipsmengen zwischen 5 und 100 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement, besonders günstig sind. Wird Linier Druck gebrannter Gips in Verbindung mit einem Zement mit einem SOj-Gehalt unter ca. 2,0% verwendet, dann bewirkt er anfänglich einen gewissen Teil an Frühfesiigkeit und vermindert, was noch wichtiger ist, die Langzeitschwindung der erhaltenen Ausbesserung. Im allgemeinen ist es bevorzugt, unter Druck gebrannten Kalk in einer Menge von ca. 25 bis 75 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement in der Zusammensetzung, zu verwenden.

Nachfolgend werden Versuche beschrieben, die die Verhinderung der durch Langzeilschwindung bedingten Ribbildung durch Verwendung von unter Druck gebranntem Gips in den erfindungsgcmaßen Zcmcni-Systemen erläutern.

Ein Zungenspatel aus Holz wurde in einem Plastikbeeher angeordnet und der Plastikbechcr dann mit verschiedenartigen Zementmischungen gefüllt. Die Mischungen waren folgendermaßen zusammengesetzt:

Mischung I

14.3 kg Zement hoher Erühfestigkeit, 22,7 kj Quarz-Sand und 3 - 5,5 kg WirbelbcttKoks.

Mischung Il

Straßenausbesserungsmasse aus 20 kg Zement mi niedrigem SO-Gehall. 22,7 kg Sand und 2.7 kt Wirbelbett-Koks.

Mischung III

Mischung I mil einem Zusatz von 11 kg druckge brannlcin Gips.

η Mischung IV

Mischung Il mit einem Zusatz von I I kg druckge brann'.em Gips.

Unter lufttrockenen Bedingungen zeigten alle Mi

'Ii schungen, die keinen druckgebrannten Gips enthielten eine radiale Rißbildung vom zentral angeordneter Holzstab zum Außenumfang des Bechers. Bei den mi: den Mischungen 111 und IV durchgeführten Versucher zeigte sich keinerlei P.ißbi'dung.

Es wurden ai ch strengere Reißversuche durehgc führt, wobei wie in den Versuchen I und 1 zusammengesetzte Mischungen und eine Standard-Ver gußmörtel-Mischung verwendet und annähernd 11 kj unter Druck gebrannter Gips zu der Vergußmörtel-Mi

in schung zugesetzt wurden. Diese verschiedenartiger Mischungen wurden rund um ein Geleeglas gegeben welches seinerseits mit der Oberseite nach unter gerichtet in einen quadratischen Plastikbehälter eingc setzt war.

π Die bereits geprüften Zementmischungen bildetet innerhalb einiger Tage an den Stellen Risse, an dener das Geleeglas der Kante des Behälters am nächsten war Dies ist ein besonders harter lest, da der Beton bein Trocknen zu schwinden versucht und hieran von den

in Geleeglas gehindert wird. In der Mischung, der untei Druck gebrannter Gips zugesetzt wurde, bildeten siel bei der Lufthärtung keinerlei Risse. Bei allen anderer Mischungen trat dagegen schwere Rißbildung auf.

Alle obigen Mischungen (I bis IV) und Abwandlunger

η hiervon wurden Gefrier-Auftau-Zyklen unterworfen Bei der Verwendung von Wirbelbett-Koks in den untci Druck gebrannten Gips enthaltenden Zemcntmischun gen ergab sich keine bemerkbare Schädigung währenc des Einfrierens und Auftaucns. Dies ist ungewöhnlich füi

so jede Mischung mit hohem Gipsgchalt.

Unter Verwendung von unter Druck gebrannten' Gips in verschiedenen Verhältnissen mit einer Verguß mischung als Paßform wurden die unter Druck gebrannten Gips enthaltenden Vergußmischungen mil

">-> vorher gegossenen, glatten Vergußproben verbunden Die Mischungen entwickelten eine derart feste Verbin dung mit dem Verguß, daß er innerhalb von 25 Minuten durch Drücken von Hand nicht mehr entfernt werden konnte. Vergleichbare Zementmischungen ohne untei

in Druck gebrannten Gips wurden dagegen währenc dieser Zeitdauer unter dem gleichen Druck leicht an der Bindungsstelle abgetrennt werden.

Bei Druckversuchen an Pioben mil verschiedenen Anteilen an unter Druck gebranntem Gips von 5 bi*

Vi 50% der Vergußmischung waren enorme Kräfte erforderlich, um die Rindung /π brechen. An ύ-.ι l'rüfprobc wurde an der Verbindungsstelle zwischen dei unter Druck gebrannten Gins enthaltenden Zementmi-

909 608/41

schung und der Vergußmischung eine Klammer angebracht. Die Klammer wurde angezogen, bis sie fest an den gegenüberliegenden Seiten der Verbindung der Probe saß.

Gewöhnliche Zementmischu .gen trennen sich sofort bei dem leichtesten Anziehen der Klammer. Die Mischung mit unter Druck gebrannten Gips brach dagegen erst nach erheblicher Druckanwendung. Der Drehgriff der Klammer wurde vor dem Bruch zwischen 180 und 270Grad gedieht. Unter diesen Versuchsbedingungen war es möglich, die Probe mit 30·% unter Druck gebranntem Gips /u brechen.

Bei Verwendung von Proben mit zwischen 5 und 50"/» unter Druck gebranntem Gips brachen die Proben normalerweise in einem Winkel durch die Verbindung. Dies bedeutet, daß die Bindung zwischen den beiden Stücken genau so fest war wie die innere Teilchenbindung in der hochfesten Vergußmischung.

Weitere Versuche wurden durchgeführt durch Auftragen der Gips enthaltenden Zement-Formuüerungen. Diese Mischungen wurden mit Wasser verdünnt bis sie fließfähig waren und dann sowohl auf glatte als auch auf rauhe Betonproben ohne vorheriges Benetzen aufgetragen. Innerhalb einer Stunde war es nicht mehr möglich, die Gips enthaltende Zement-Probe mit Hilfe eines als Hebel dienenden Schraubenziehers abzudrücken. Es ist bei Beton seit jeher üblich, den Untergrund zu benetzen, bevor eine neue Belonmischung aufgebracht wird, damit sich eine Verbindung ausbilden kann. Dies ist mi) der erfindungsgemäßen Hydro-Stone-Ausbesserungsmasse nicht notwendig.

Die Abbindung der erfindungsgemäßen Zement-Zusammensetzungen findet relativ rasch statt. Sie kann jedoch durch Verwendung von Ver/ögerungsmittcln, wie Natriumcilrai, auf jede gewünschte Abbindezeit verlangsamt werden.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen ohne Schwindung zu einer harten Masse abbindenden Zementzusammeiisetzungen, bei dem einer zementhaltigen Mischung ein festes feintciliges Material, wie Wirbelbett-Koks, Aluminiumoxid oder dergleichen, zugegeben wird, das ein Gas eingeschlossen enthält und in der Lage ist, bei Kontakt mit Wasser einen größeren Teil dieses Gases während des Erstarrens und Frühhärtens freizusetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Material einen absoluten Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 3 Gewichtsprozent besitzt und in einer Menge von weniger als 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement in der Mischung, eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als feinteiliges Material ein Adsorptionsmittel verwendet wird, das aufgrund seiner Oberflächeneigenschaften bevorzugt Wasser adsorbiert und hierbei das eingelagerte Gas freisetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als feinteiliges Material Aktivkohle, verzögerter Koks, Silicagel, aktiviertes Aluminiumoxid oder aktiver Bauxit verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Material in dem hydraulischen Zement vor Herstellung der Mischung dispergiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Material zum Zeitpunkt des Vermischens des hydraulischen Zements mit Wasser in die wäßrige hydraulische Zementmischung eingebracht wird.

b. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 1% eingebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß man Wirbelbett-Koks zur Beseitigung im wesentlichen der gesamten darin enthaltenden Feuchtigkeit während einer ausreichenden Zeitdauer bei einer Temperatur von oberhalb ca. 120⁰C vorbehandelt und vor dem Einbringen in die Zementmischung in trockener Luft während einer ausreichenden Zeit, um ihn im wesentlichen ins Gleichgewicht mil den Umgebungsbedingungen zu bringen, abkühlen und dabei weniger als 1 Gewichtsprozent Feuchtigkeit wieder aufnehmen zu lassen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als feinteiliges Material Wirbelbett-Koks mit einer Teilchengröße von vorwiegend weniger als 0,6 mm in die Zementmischung eingebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Material in eine zementhaltige Mischugn aus Protland-Zement und Betonzuschlag mit einer Menge von 2 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zement in der Mischung, eingebracht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein feinteiliges Material mit einer Teilchengröße vorwiegend unter 0,t> mm in eine Zementmischung aus Pottland-Zement und ßetonzusehlägen eingebracht wird.

1 I. Verfuhren nach einem der Ansprüche I bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Zementmischung unter Verwendung eines hydraulischen Zements mil einem SO !-Gehalt von weniger als 2%, vorzugsweise weniger als 1,8%, hergestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß einer Mischung aus hydraulischem Zement mit einem SOj-Gehalt von vorzugsweise weniger als 2% außer dem feinieiligen adsorbierenden Material noch unter Druck gebrannter Gips in einer Menge von 5 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 25 Gewichtsprczent. bezogen auf den Zemeni in der Mischung, zugegeben wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zementmischung Wirbelbett-Koks mil einer Teilchengröße von vorwiegend weniger als 0.85 mm eingebracht wird.