DE1935964C

DE1935964C - Verfahren zur Herstellung von sulfat bestandigem Schlackenportlandzement

Info

Publication number: DE1935964C
Authority: DE
Inventors: Wladimir I Syrkin Jakow M Kryschanowskaja Ida A Dolschkowa Galina W Charkow Satann (Sowjetunion)
Original assignee: Gosudarstwenny wsesojusny Institut po projektirowamju i nautschno- issledo watelskim rabotam Juschgiprozement, Char kow, Dneprodserschinskij zementmj sawod, Dnepropetrowsk (Sowjetunion)
Publication date: 1972-08-03

Description

Die vorlißgenije Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von sulfatbeständigem Schlakkenportlandzement.

Der genannte* Scblackenportlandzement ist bestimmt für die Herstellung von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen in Unterwasser- und unterirdischen Bauwerken, die unter den Bedingungen des aggressiven Mediums arbeiten, insbesondere beim Betonieren von Schächten sowie für die Herstellung von Betonkonstruktionen der Hafenbauwerke.

Es ist bekannt ein Verfahren zur Herstellung von Schlackenportlandzement von mäßiger Sulfatbeständigkeit. Der genannte Zement wird hergestellt durch gemeinsames Mahlen des Gemisches von Portlandzementklinker und granulierter Hochofenschlacke bis zu einer Mahlfeinheit von 2600 bis 2800cm²/g. Die Menge von Schlacke beträgt in diesem Fall von 25 bis 65%, bezogen auf das Gewicht des Schlackenportlandzementes.

Der Gehalt an 3CaO Al₂O₃ im Portlandzementklinker übersteigt nicht 8%, der Gehalt der Schlacke an Al₂O₃ wird nicht begrenzt (s. das Buch »Normative Forderungen an Portlandzemente, Schlakkenportlandzemente und Puzzolanportlandzemente in Standarden verschiedener Länder«, Moskau, 1968, S. 96, in Russisch).

Beim Anmachen mit Wasser und beim Erhärten bildet sich in dem Schlackenportlandzement eine viel geringere Menge von Kalziumhydroxyd als in dem Portlandzement, und die Hydratationsprodukte des ersteren sind beständiger. Deshalb ist der Schlackenportlandzement gegen die Einwirkung verschiedener aggressiver Medien viel beständiger. Der Schlackenportlandzement zeichnet sich durch geringeres spezifisches Gewicht gegenüber dem Portlandzement aus und nimmt im Beton ein größeres Volumen ein, wodurch der Beton weniger durchlässig für verschiedene Lösungen wird.

In diesem Zusammenhang ist von besonderer Bedeutung der Gehalt der Schlacken an Tonerde Al₂O₃. Die durchgeführten Arbeiten ergaben, daß die in der Schlacke enthaltene Tonerde mit dem Kalziumhydroxyd und Sulfaten in Reaktion tritt, wodurch die Bildung von Kalziumhydrosulfoaluminat zunimmt, dessen Vorliegen im Beton den Prozeß dessen Zerstörung beschleunigt. Da die aggressiven Medien auch bedeutende mechanische Einwirkung auf Beton haben, ist die ungenügende mechanische Festigkeit des Zementes in einer Reihe von Fällen die Ursache für die niedrige Beständigkeit des Betons.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, ein solches Verfahren zur Herstellung von sulfatbeständigem Schlackenportlandzement zu entwickeln, das es möglich macht, einen Zement herzustellen, der eine hohe Festigkeit bei kurzer Dauer der Härtung (schnellerhärtender Zement) aufweist und gegen die mechanische und chemische Einwirkung aggressiver Medien beständig ist.

Die gestellte Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß bei der Herstellung von sulfatbeständigem Schlackenportlandzement durch Mahlen bis zu einer Mahlfeinheit, die eine hohe Dichte des Betons gewährleistet, der granulierten Hochofenschlacke in einer Menge von 30 bis 50 Gewichtsprozent und des Portlandzementklinkers in einer Menge von 70 bis 50 Gewichtsprozent mit einem Gehalt an 3CaO Al₂O₃ von höchstens 8% mit einem Gipszusatz erfindungsgemäß die Hochofenschlacke mit einem Gehalt an Al₂O₃ von höchstens 6% und der Portlandzementklinker mit einem Gehalt an 3CaO -SiO₂ von höchstens 55% verwendet werden.

Den Portlandzementklinker mahlt man zweckmäßig zunächst zu Grieß mit einem Siebrückstand von 30 bis 50 Gewichtsprozent bei 80 μπα und dann diesen Grieß mit der granulierten Hochofenschlacke und dem Gips bis zu einer spezifischen Oberfläche von 3500 bis 4000 cm²/g. Möglich ist auch ein gemeinsames Mahlen der obengenannten Komponenten bis zu einer spezifischen Oberfläche von 3500 bis 4000 cm²/g.

Die Verwendung von Schlacke mit einem begrenzten Gehalt an Tonerde und Klinker, mit einem begrenzten Gehalt an Trikalziumaluminat und Trikalziumsilikat vermindert stark die Fähigkeit der Schlacke und des Klinkers, in Reaktion zu treten. Durch die genannte chemisch-mineralogische Zusammensetzung und das Feinmahlen des Fertigproduktes gewinnt der erfindungsgemäße Zement Beständigkeit gegen aggressive Medien und gewährleistet eine hohe Dichte des hergestellten Betons.

Die Biegefestigkeit der Zementproben aus dem Mörtel der Zusammensetzung 1:3 nach 3 Tagen Erhärten beträgt 30 kp/cm², die Druckfestigkeit -175kp/cm². Die Druckfestigkeit des Zementes nach 28 Tagen beträgt mindestens 400 kp/cm².

Bei der Herstellung von Stahlbetonkonstruktionen auf der Grundlage des erfindungsgemäßen Schlakkenportlandzementes, der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, unter Wärme- und Feuchtigkeitsbehandlung wird der Prozeß deren Fertigung beschleunigt und der Dampfverbrauch für Wärmebehandlung verringert.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend angeführten Beschreibung konkreter Beispiele für deren Durchführung ersichtlich. Die Tabelle 1 enthält Eigenschaften des Schlackenportlandzemenies verschiedener Zusammensetzungen.

Der Schlackenportlandzement wurde sowohl durch stufenweises, zweistufiges Mahlen (Zusammensetzungen Nr. 1, 2) als auch gemeinsames Mahlen (Zusammensetzung Nr. 3) der Komponenten in einer Kugelmühle hergestellt.

Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung von Zement durch zweistufiges Mahlen der Komponenten beschrieben (eingeklammerte Ziffern beziehen sich auf die zweite Zusammensetzung des Zementes, die in der Tabelle 1 angeführt ist). 65(57) Gewichtsprozent Portlandzementklinker, der 55(54)% 3CaO · SiO₂ und 7(5)% 3CaO Al₂O₃ enthält, wurden zu Grieß mit einem Siebrückstand von 50 Gewichtsprozent bei 80 μηι, dann der erhaltene Grieß unter Hinzufügen von 32(40) Gewichtsprozent granulierter Hochofenschlacke, die 6(5,5)% Al₂O₃ und 3 Gewichtsprozent Gips enthält, bis zu einer spezifischen Oberfläche von 3700 cm²/g gemahlen.

Beim gemeinsamen Mahlen der Komponenten derselben Zusammensetzung wurde die Portlandzementklinker in einer Menge von 64 Gewichtsprozent., die granulierte Hochofenschlacke in einer Menge von 33 Gewichtsprozent und der Gips in einer Menge von 3 Gewichtsprozent genommen. Das Mahlen erfolgte bis zu einer spezifischen Oberfläche von 3600 cm²/g.

Auf der Grundlage des erhaltenen Zementes wurden Betone hergestellt und deren Beständigkeit beim Betrieb in aggressiven Medien geprüft. Der Zement

der Zusammensetzung Nr. 1 wurde beim Abteufen von Schächten mit einem Zufluß von aggressiven Schachtwässern geprüft, die 4000 mg/1 SO₄-Jonen enthielten.

Zum Vergleich wurden Abschnitte von Schächten mit Portlandzement mit niedrigem Aluminiumverbindungsgehalt und mit dem konventionellen Schlackenportlandzement betoniert.

	Zusammensetzung des Schlacken- portlandzementes Gewichtsprozent	granulierte Hochofen schlacke	Gips	Tabelle 1	Druckfestigkeit kp/cm²	nach 28 Tagen	-	Klinkers an · 3CaOAl₂O₃	Gehalt der Schlacke an Al₂O₃
. Nr. der Zusammen	Portland- zement- klinker	32	3	Spezifische Oberfläche	nach 3 Tagen	443		7 .	6
setzung	65	40	3	cm²/g	175	400	Chemisch-mineralogische Zusammensetzung des Klinkers und der Schlacke, %	5	5,5
1	57	33	3	3700	175	440	Gehalt des 3CaOSiO₂	4	5
2	64	3700	'175		55
3	3700	54
		50

Außerdem wurden Kontrollbetonproben mit Abmessungen von 15x 15x 15cm hergestellt Die Kontrollproben wurden in aggressiven Medien aufbewahrt und nach bestimmten Zeiträumen geprüft. Der Beständigkeitskoeffizient wurde bestimmt als Verhältnis der Festigkeit der Proben, die im aggressiven Medium aufbewahrt wurden, zur Festigkeit der Proben, die im gewöhnlichen Wasser aufbewahrt wurden.

Die Prüfungen ergaben folgendes: Im Laufe von 3 Jahren zeigte der Beton der Schächte, die mit dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zement betoniert wurden, keine Spuren der Auslaugung und keine Anzeichen von Zerstörung. Der Zement ist beständiger gegenüber dem Portlandzement mit niedrigem Aluminiumverbindungengehalt und dem konventionellen Schlackenportlandzement. Der Beständigkeitskoeffizient der aus dem sulfatbeständigen Schlackenportlandzement hergestellten Proben beträgt 6 Monate nach der Herstellung 1,07 und 1 Jahr nach der Herstellung 1,0, was von hoher Qualität des erfindungsgemäßen Zementes zeugt. Der Zement der Zusammensetzung Nr. 2 und 3 wurde beim Betrieb in hydrotechnischen Bauwerken geprüft. Gleichzeitig wurden aus diesem Beton Kontrollproben mit Abmessungen von 15x15x15 cm² angefertigt. Nach bestimmten Zeiträumen wurden im Laufe VOD 3 Jahren die Bauwerke untersucht und die Kontrollproben geprüft. Die Tabelle 2 enthält die Beständigkeitskoeffizienten der Betonproben. Bei Untersuchung der Bauwerke mit bloßem Auge wurden keine Anzeichen von Zerstörung festgestellt, was ebenfalls von einer hohen Qualität des Zementes zeugt.

Tabelle 2

Nr. der Zementzusammensetzung

"Nr. 2
Nr. 3

Beständigkeitskoeffizienten der Betonproben der Abmessung 15 χ 15 χ 15 cm²

6 Monate nach der Herstellung

0,95
1,32

12 Monate nach der Herstellung

0,99
0,97

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von sulfatbeständigem Schlackenportlandzement durch Mahlen bis zu einer Mahlfeinheit, die eine hohe Dichte des Betons gewährleistet, von granulierter Hochofenschlacke in einer Menge von 30 bis 50 Gewichtsprozent und Portlandzementklinker in einer Menge von 70 bis 50 Gewichtsprozent mit einem Gehalt an 3CaO Al₂O₃ von höchstens 8% mit Zugabe von Gips, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Hochofenschlacke mit einem Gehalt an Al₂O₃ von höchstens 6% und einen Portlandzementklinker mit einem Gehalt an 3CaO-SiO₂ von höchstens 55% verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porllandzementklinker zunächst zu Grieß mit einem Siebrückstand von 30 bis 50 Gewichtsprozent bei 80 μΐη und dann der Grieß des Portlandzementklinkers mit der granulierten Hochofenschlacke und dem Gips bis zu einer spezifischen Oberfläche von 3500 bis 4000 cm /g gemahlen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandzementklinker zusammen mit der granulierten Hochofenschlacke und dem Gips bis zu einer spezifischen Oberfläche von 3500 bis 4000 cm²/g gemahlen wird.