DE2027288A1

DE2027288A1 - Verfahren zur Herstellung eines Aufblähungsmittels für Kalkzement

Info

Publication number: DE2027288A1
Application number: DE19702027288
Authority: DE
Inventors: Hirokatsu; Takizawa Tatsuo; Tokio; Ono Yoshizo; Taketsume Yuko; niigata; Ogura (Japan)
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1970-06-03
Publication date: 1970-12-10
Also published as: DE2027288C3; US3801339A; FR2049814A5; GB1298022A; DE2027288B2

Description

Senk! Kagaku Kogyo Kabushiki SaIaha Tokyo, Japan

Verfahren aur Herstellung eines Aufblähungsmittels für

Kalkzement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren aur Herstellung eines AufblähongainlUeIs für Kalkzemente, insbesondere ein Verfahren bot Herstellung eines Aufblähungsmittels oder Treibmittels für Ealkzeisente, indem zu Kalk mindestens eines der Materialien Eise»{III)~oxyd, Caloiumfluorid oder Calciumsulfat zugesetzt wir 3. und das Gemisch gestottert oder geschmolzen wird.

Ein freien Kalk oder CaleiuEJoxyd enthaltender Zement verursacht häufig eine Ausdehnung während der Verfestigung»» und Härtungsstufen desselben und infolgedessen wurden derartige Zemente hieliar als* ungünstig betraobtet, da die Sx« pension eine Unstabilltät d^s Qualität ergibt.

falls es andertraeits jedoch möglioh wäre» die Bxpan·» dierbarkeit oder Auedehnungsfählgkeit eines derartigen Zeiaentes so χα steuern» diB die Dxpaneion des Zeaientae su eine» geeigneten Zeitraum nach der Härtung des Seattntes erfolgt» wäre dies gann vorzüglich, jedoch im fall der T«rwendung Ton gewKnnli'iliea Calciumoxid» welches duron Bintern τοη Kalkstein auf *lm Temperatur you etwa 1200 bis 1400 ⁰C hergestellt wurde» in. einem Zeatnt expandiert dieses unmittelbar nach der Verfestigung und deshalb kann ein derartiger Zement in der Praxis nicht verwendet werden.

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BAD ORIGINAL

Im Rahmen der Erfiaaaag öuMs das für einen Kalk untereueatt der aar

den Expanaionsfäliigkeit &®& Zeitpunkt naeh der di© rasoh© Expaadiesterksit das wird and dabei da® ©in©!» sil· g©©igs©'

für

des tens ®ia@s der CalQiuBifluorid angegeben wird, tea bi einer

(ä@i· Zueata odüs¹ di© CJ₁₀) am KnMs:

§oal©©iä

asasttlfat

Anftrstea ä© wandung. ¥oa Kalk all©Ia auftritt,, ssa

tes bis an ®Ia@r gi teas ä&s

für äe» Eoteatcrial
CaO lief ©zu

Bas als gasßts ist

gegenüber Hammerscblag oder

verwendeten

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können Verunreinigungen enthalten, welche gegenüber Kalk inaktiv sind, und im allgemeinen können die technisch erhältlichen Materialien als derartige Zusätze verwendet werden.

Die Heiigen an Eisen(III)-oxyd, Caleiumfluorid und Calciumsulfat gegenüber Kalk werden durch die Beziehungen sswischen den Zugabemengen derselben zu CaO und dem Expansionseffekt eines Mörtels erläutert, welcher durch Einbringen des durch Sintern des Gemisches aus Kalk und den Zusätzen gebildeten Aufblähmittels in einen Zement hergestellt wurde, wie in den beillegenden Zeichnungen dargestellt, worin

Fig. 1 eine graphische Sarstellung, die die charakteristischen Werte hinsichtlich des Expansionskoeffizienten eines Zementes, der als Zusatz ein Kalk und Eisen(III)-oxyd enthaltendes Zementaufblähungsmittel enthält, und der Alterung aufzeigt,

Pig. 2 eine graphische Darstellung , die die charakteriBtischen Eigenschaften hinsichtlich des Expansionskoeffizienten eines Zements, der einen Zusatz eines Kalk und Caloiumfluoiü enthaltenden Zementaufblähungsmittels aufweist, und der Alterung aufzeigt und

Pig. 3 eine graphische Darstellung, die die charakteristischen Eigenschaften hinsichtlich des Expansionskoeffizienten eines Zementes,der einen Zusatz eines Kalk und Calciumsulfat enthaltenden Zementaufblähungsmittels aufweist, und der Alterung aufzeigt,
darstellen.

Hierzu wurde das Aufblähmittel, welches durch Vermischen eines auf eine kleinere Größe als 88 Mikron gebrochenen Kalksteinpulvers und eines auf eine kleinere Größe als 68 Mikron gebrochenen Eleen(III)-oxyd-Pulv«ra (Ve₂Ov) in den auf das Gewicht belogenen, in der naohfolgen-

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den Tabelle aufgeführten Mischverhältnis, Erhitzen der vermischten Pulver in einem elektrischen Muffelofen während 2 Stunden auf Temperaturen von 1400 bis 1450 ⁰C zur Ausbildung des Klinkers und Brechen des Klinkers auf eine kleinere Größe als 149 Mikron hergestellt wurde, in einen Zement in einer Menge von 6 $ eingemengt; das Verhältnis zwischen der Ausdehnung des Zementes und dem Härtungszeitraum (Tagen) ist in Fig· 1 dargestellt.

W Versuchs-Nr. CaO Fe₂O*

A 95 5

B 90 10

C 85 15

D 75 25

E 65 35

F (Vergleich) 100 O

Zum Vergleich wurde Calciumoxyd (CaO),welches durch Backen eines Kalksteinpulvers während einer Stunde auf 1400 ⁰C ohne Zusatz von Fe^O, hergestellt worden war, su einem Zement in einer Menge von,3 Gew.-# zugesetzt und das Yer«· } hältnis der Ausdehnung dee Zementes und dem Härtung»seitraum ist in der Fig. 1 als Kurve F angegeben. Weiterhin wurde ein Aufblähmittel, das in gleicher Weise durch Vermischen eines auf kleinere GrSBe als 88 Mikron gebrochenen Kalksteinpulvers und eines auf eine kleiner® GrUSe nie 88 Mikron gebrochenen Calciumfluoridpulvera (CaF₂) im dem auf das Gewicht bezogenen, in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Mischverhältnis, Sintern des Gemieones duröh Erhitzen in einem elektrischen Muffelofen unter <ä®n gleichen Bedingungen wie im Fall der Fig. 1 zur Ausbildung «ines

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Klinkers und Brechen des Klinkers auf eine kleinere Größe als 149 Mikron hergestellt worden war, in einen Zement in einer Menge 7on 4 Gew,-# eingemengt; die Beziehung der Ausdehnung des Zementes und des HartungsSeitraums (Tagen) ist in Fig 2 gezeigt. Zum Vergleich ist auch die Anwendung von Calciumoxydpulver allein in der Jig. 2 als Kurve F dargestellt.

Yer s u-chs-Ir.	CaO	CaF
C	80	20
H	70	30
I	60	40
J	50	50
I (Vexalel	.ch) 100	0

Weiterhin wurde sin Atifblähmittel, welches durch Vermischen eines auf kleinere Größe als 88 Mikron gebrochenen Kalksteinpulvers und eines auf kleinere Größe als 38 Mikron gebrochenen Calclumsulfatpulvers (CaSO*) in dem in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Hieohverhältnie, Sintern des Gemisches durch Erhitzen in einen elektrischen Muffelofen während 2 Stunden bei 1200 bis 1500 ⁰C unter Ausbildimg eines Klinkers und Brechen des Klinkers auf eine kleiner« Grüße als 199 Mikron hergestellt worden war_c in ©inen Zement in einer Menge von 5 Gew_r.-# eingemengt und das ferhältnis «wischen der Ausdehnung und dem Hartungsseiträum 1st in Fig. 3 gezeigt. Zum Targleich 1st die Anwendung des CaI-ciuaoxydpulvere allein in der Fig. 5 ale Kurve F angegeben.

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Yera uohs-lir. GaO CaSO₄

K ■ 45

L 35 .

M 20

1 (Vergleich) 100

I)Ie vorstehend ¥erwand@ten M5rtelpro'b0B wurden-naoh dem Verfahren gemäß JIS R-5201 hergestellt aad die Ausdehnung des Mörtels wurde mittels eiaes T©rgleiöbsgerätes ₉ welches die Änderung der OfeerflächöBläage wäliread d©r Härtung in Wasser bei 20 ¹C erhaltenj, wobei die Ob®rfläeli@&läa= ge der Prob« nach der Cöagulierumg und fcelgab® aus Form als Basis angewandt nurd©*

Wie alCb aus ami in d@n Fig., 1 bin ürgebniasen seigt, zeigte der Kc3S=t©l_s der enthielt und kein ExpamsiaBaateueriingsmi&tal Oalciumfluorid ©d@r Calciumsulfati, ©nthi@lt_ß Auad©hnuag su Beginn der Alterung, wäte zueaaaen mit Eiaenoxyd» öaloiasflaoriä en fehalt ende MSr tel ei©h allmäfeliefe ausdetote, was durch dea Iet_y und atabil nach etwa 3 ¥©cfe@n

Die f ors feehtndeii Ergebnis®® b Ausdennung d®B Mörtela duirek di@ l3cp«inslona3teu®rajigSiBitt@ls beöiafluit wird wad ä©i ©ine £rbuhung der Zugatjesaeng© äa® güsatses ©im© !©Igiiag sosi späteren Auftreten der

Im Hinbllok auf die in äem angegebenen Ergebnies® ist der ra&siajala Eiaenoxyd, Oalolumfluoriä od®r öaloiuEisiilfat» iio sur gelang der Expansion d®e Zmmtm älem.B& E, J oder M erreloht.

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— I —

In diesem Zusammenhang wurden weiterhin die wirksamen Mengen der vorstehenden Expansiünasteuerungsmittel zusammen mit der minimal erforderlichen Menge derselben untersucht, die zum Erreichen des Expansionssteuerungseffektee fallig ist, und dabei die kritisch durch die Kurven B und S der Hg. 1, die Kurven T und U der Pig. 2 und die Kurven V und V/ der Hg. 3 gezeigten Eigenschaften gefunden.

Somit beträgt die wirksame Zugabeiuenge an Eisen(III)-oxyd etwa 3 bis 40 Gew.-# des Gesamtgewichtes des Sinterproduktes, diejenige von Calciumfluorid etwa 3 bis 60 Gew.-56 und diejenige von Calciumsulfat etwa .30 bis 85 Gew.~#. Die besonders bevorzugten Msngen an Eisen(III)~oxyd betragen 5 bis 35 Gev/.-^, diejenigen an Calciumfluorid 20 bis 50 Gew.-;''und diejenigen an Calciumsulfat 55 bis 80 Gew.-^.

Das Gemisch aus Kalkstein und einem derartigen Zusatz muß auf höhere !Temperaturen als 1200 ^vi: erhitzt werden, bis das Gemisch einen homogen gesinterten Zustand oder einen halbgeschmolsenen Zustand annimmt. Wenn das Gemisch unzureichend gesintert ist, iat die Wirkung des Sinterungsproduktes die gleiche wie von Calciumoxid allein hinsichtlich der Ausdehnung des Zementes, zu dem der Klinker zugegeben wird, anders ausgedruckt, wird keine Wirkung des Zusatzes erreicht. Wenn somit der Heizzeitraum zum Sintern des Gemisches etwa 1 bis 2 Stunden betragt, liegt die geeignete Heiztemperatur etwa bei 1450 % im Tall der Anwendung von Eisen(XII)-OXYd als Zusatz, bei etwa 1400 HJ im lall der Anwendung von Calciumfluorid oder einem Gemisch von Eisenoxyd und Calciumfluorid als Zusatz und bei etwa 1200 bis 1300 ⁰C in Pail der Anwendung von Calciumsulfat als Zusatz.

Weiterhin wurden die gleichen Versuche wie vorstehend wiederholt unter Anwendung von industriellen Rohmaterialien,

009850/1600 BAD J

Die Meag©
den Ä

las Auftlälaaittel

ctes

Menge luierroc

il©

isu Zement j das aotweafiig ist₈ vsm ©Im©

1,5 # an veruraacfeen«
gewHhnlich@JS Zementes volle-feäMi
von der ZnsammenBätzung de© Aufblähuiagsraltt©le ist, let β©
das

iiblioberw@is®

Ia einer Meß^a von etwa 3 fels
Gewicht de» Senentes sijsisg@b@ae' Falls dl® E®mg® Blähmittels weniger ale 5
keine wirkaaae Auedehmimgt t,

als 6 Genr.-^ ist, die igeottasiieeii® F@etigke£t nach der Verfestigung verringert «?ii?i
tragt das bevoreugteste EimiexigTerliEltmis ä tele etwa 6 Gew.-?*, wenn das Teriiiltniis v@m su £isen(III)~oxyd is A®f&lähBittel 85 an 15 etwa 4 Oew.-Ji» wenn das Verhältnis von

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BAD ORlGiNAt,

Calciumfluorid 70:30 beträgt, ©Iswa 5 Gew.-$, wenn das Verhältnis τοπ Calciumoxid «u Eis#ji(III)-oxyd au Calciumfluorid 70:15:15 beträgt, and etwa 6 G®w.~#, wenn das Verhältnis von Calciumoxid zu Calciumsulfat 45:55 beträgt.

Vorstehend wurde die Erfindung hinsichtlich der Wirkung für Murtelgemische beschrieben, jedoch trifft das gleiche auch für Betongemische en.

Aus der vors teilenden Beschreibung ergibt es sich« daß gemäß der Srfindung £ieen(XlX)-oxyd, Calciumfluorid und Calciumsulfat wirksame und gleiche funktionen zur Steuerung der Ausdehnung τοη Calclumoxyd für Zement ergeben, wenn sie einsein oder in Kombinati&n miteinander susammen mit Calciumoxid eingesetst werden.

Sie für die Praxis liedeutsamen Torteile der Erfindung werden durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 91 Gew.-Teilen Kalkstein mit einer Reinheit τοη 93 £ und 9 Gew.-Mlen Hamnerschlag wurde gebrochen und während 2 Stunden bei 1450 ⁰C gebacken, so daß sich der Klinker des Aufblähmittels ergab. Der Klinker wurde gebrochen und su einem Zement in einer Menge τοη 5 Gew.-£ bsw. 6 Gew.-5* sugesetst, so dafl die Zemente α bsw. β erhalten wurden. Zum Vergleich wurde sin gleicher Zement, der kein AufblMhmittel enthielt, hergestellt.

Unter Anwendung der auf diese Weise erhaltenen Zementes wurde eine Betonprob· τοη 10 χ 10 χ 50 cm' hergestellt. Sie ZuMummensetsung des Betons Ji r war folgende:

8AD ORIGINAL
0098,5,C)/ 1 6pP

AufblltaiUel

Waaeer

Sand P insgesamt

299	«8	296	It
218	ta	218	CJ
955	α	955	W
876		876	η
364	88	2364	η

Der Eacpanelonskoeffisiient des Betons wäta«id der Härtung In Wasser bei 20 ^c€, bestisst aaeh den vorstehend erwähnten Verfahren bei den Hurt@lproten, ist im der folgenden Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I Cx 10°%)

Alterung (Tage) 1 2 4 7 14 21 28 Art

Zement α 12 29 31 48 64 7ö 79

Zement B 18 23 39 63 81 101 101

Normalsement -2 3-1 2 1 3 2

Beispiel 2

Ein gepulvertes Gemisch aus 70 Gew.-Teilen Calciumoxyd, welohes duroh Backen von Kalkstein bei 1200 % hergestellt worden war, und 30 Gew.-Teilen Fluorit wurden während 2 Stunden auf 1400 ⁰C erhitst und der Klinker des Aufbläbmlttels erhalten,worauf dar Klinker auf eine Grüße kleiner als 149 Mikron gebrochen wurde und in einen Zement in einer Menge τοη 4 Gew.-J* eingemengt wurde» so daß der Zement γ erhalten wurde.

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Weiterhin wurde ein gepulvertes Gemisch aus 70 feilen Calclumoxyd, 15 Gew.-Teilen Haismersehlag und 15 Gew.-Teilen Fluorit während 2 Stunden auf 1400 ⁰C erhitzt und dadurch der Klinker des Aufblähmittels erhalten_s worauf der Klinker zu einer kleineren Größe als 149 Mikron Durchmesser gebrochen wurde und In einen Zement in einer Menge von 5 Gew.-^ eingemengt wurde und dabei der Zement erhalten wurde.

Die Ausdehnungskoeffizienten der auf diese Weise hergestellten Zemente wurden nach dem gleichen Versuchsverfahren wie in Beispiel 1 untersucht; die Ergebnisse sind In Tabelle II enthalten.

Tabelle II (x Alterung (Tage)

1	2	4	9	14	21	28
122	180	195	202	212	223	223
54	81	120	168	187	196	198
Beispiel	3

Ein gepulvertes Gemisch elftes Calciunoxyds und Gips als Nebenprodukt bei der Herste lung von Fluorwasserstoffsäure mit einer Reinheit von 90 % in einem auf das Gewicht bezogenen Misohverhältnis von 40:60 oder 20t80 wurde während 2 Stunden bei 1200 ⁰C gebacken und dabei der Klinker des Aufblähmittels erhalten, worauf der Klinker zu einer kleineren Grüße als 149 Mikron gebrochen wurde und zu dem Zement in einer Menge von 5 Gew.-9t im ersteren Fall und 8 Gew.-Jl in letzteren Fall zugegeben wurde, wobei die Zemente t oder erhalten wurden.

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nach
stismtx die

(feg®) 1 2 4 7 . 14 Art

135 161 18g 189

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Claims

Ί, Aufbläfeait1;9l für Z«©at# auf Kalkhasie, aus einem gesintert en Cr«ire!i mn© Kalk and miMe® tms eises der Materialien EieenClIX^c&yd, - Calolainflaorid @ä@T CaIeIe sulfat.
2. Verfahren *ur Ueretallang eiaes Aafblfifamittsls fis¹ Zemente der Kalkreilie» dadiiroli gekauaneicänet« daß ImIk und mindestens ©Ii&«8 der Materialien Elsea(III)~oxyd, CaI-ciuinfluorid oder Calßiuaisnlfat vermischt Herden» das Gemisch während 1 toim 2 StuMen auf 1200 bis 1400 ⁰C erbitst» bei der diese Verbindungen nicht seraetst werden, und nach dem Abkühlen das Gemisch gebrochen wird»
3. Terfahren nach £nspru.ch 2 ,dadurch gekennzeichnet, daß ein Gealsoh aus Kali: und 5 bis 40 Gew.-^ £isen(III)-oxyd verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennseichnet, daS ein Geaisch aus K/ilk und 3 bis 60 Gew.-?t Calolunfluorid verwendet wird»
5. Terfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenneeichnet, da£ ein öeaieoh aus IaIk und 50 bie 85 0ew.-^ Calciumsulfat verwendet wird.
6. Expandierbarer Zement, der Zeaent und 3 bis 10 Gew.-Jt des Aufblähmittelo nach Anspruch 1 auf Xalkba&s enthält.

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