DE2046688C3

DE2046688C3 - Verfahren zur Hydratation von kalziumhaltigen Silikaten

Info

Publication number: DE2046688C3
Application number: DE2046688A
Authority: DE
Inventors: Regis Marie Albert Montelimar Magnan (Frankreich)
Original assignee: Lafarge Ciments SA
Current assignee: LafargeHolcim Ciments SA
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-09-22
Publication date: 1978-08-24
Also published as: GB1321245A; FR2071019A5; NL7014372A; JPS5120534B1; CA933958A; DE2046688A1; BE754351A; NL158766B; DE2046688B2; US3717488A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Hydratation von kal/.iiimhültipcn Silikaten, bei dem ein Gemisch uns Zemem, kalkhaltigem Material und Wasser unter Druck- und Temperatureinwirkung von Wasserdampf behandelt wird.

Ein synthetisches Silikat, welches in der FR-PS 15 84873 beschrieben ist und mit der Abkürzung CS bezeichnet wird, kann sowohl in glasiger als auch in kristallisierter Form je nach der Art der Abkühlung erhalten werden, welcher die Ausgangsmischung unterworfen wird. Dieses CS besteht aus 45-60% Kieselerde, 30-45% Kalk, 0-15% Aluminiumoxid in Form von Aluminiumsilikat oder in Form eines Silikats aus Kalk und Aluminiumoxid. Das CS kann etwa 0—3% Eisenoxid sowie, ebenfalls in Form von Silikaten, etwa 0—3% Magnesium sowie etwa 0—6% K2O und/oder Na2O enthalten, wobei das Verhältnis Kieseierde/Kalk zwischen 1 und 2 liegt und vorzugsweise etwa 1,5 beträgt Dieses CS besitzt in seiner Zusammensetzung die Eigenschaften von Woliastonit und von Psciuiowollastonit. Es ist möglich, durch Zufügung von alaunhaltigem Zement aus diesem CS Beton oder Preßmörtel zu erhalten, welcher das Gießen von Formstücken oder die Herstellung einfacher Formen, wie beispielsweise sanitärer Gegenstände oder Fließen, gestattet, wenn ein geeigneter Wert für das Verhältnis W/M (Wasser/Zement) gewählt wird.

Es ist allgemein bekannt, daß der wesentliche Teil der Festigkeit von Portlandzement auf den Tobermorit oder auf andere hydratisierte, schwach kalziumhaltige Silikate zurückgeht, welche sich bei der Hydratation des Zements bilden: Der gleichzeitig freiwerdende Kalk trägt wenig zu der Festigkeit bei, soweit er nicht gebrannt ist; außerdem wirkt er sich auf verschiedene Eigenschaften ungünstig aus: Zersetzung von Beton in reinem Wasser, Zerfall von aus Portlandzement hergestelltem Beton nach dem Aufheizen. Aus diesen Gründen besteht ein Interesse daran, ein Produkt zu finden, welches bei der Hydratation nur Tobermorit bildet Einerseits ist es bekannt, daß Zement aus Monokalzium-Silikat, wie es auf der Hand liegt, in keiner Weise hydraulische Eigenschaften hat; andererseits ist es bekannt, daß die Synthese von Tobermorit durch geeignete hydrothermische Behandlung von Ausgangsmaterialien wie Kieselerde und Kalk erfolgen kann.

Die ersten Hydratationsversuche, weiche an synthetischem Monokalzium-Silikat ausgeführt wurden, haben nicht nur bestätigt, daß das Monokalzium-Silikat tatsächlich gegenüber Wasser unter den üblichen Bedingungen inert ist. Die Versuche haben auch an Proben, welche mit einem VerhältrJj Wasser/CS (W/CS) von 0,15 gezeigt, daß nach vier Stunden AutoJMavbehandlung bei 2I5°C und unter einem Druck von 21,4 at folgende Festigkeiten erhalten werden: Glasiges synthetisches Silikat (Verhältnis S/C [Kieselerde/Wasser] 1,13): 20,4 at; kristallines Silikat (Verhältnis S/C 1,13): 10,2 at.

Aus der DE-ASlO 12 857 ist es bekannt, hydratisierte Kalziumsilikate der Zusammensetzung 4 CaO, 5 SiOi. 5 H₂O und 5 CaO, 5 SiO₂, H₂O herzustellen, wobei ein Molverhältnis SiO₂/CaO von über 1 vorliegt und das Verfahren so geführt ist, daß man einem Kieselkalk-Wasser-Gcmiseh ein hydratisiertes Kalziumsilikat zu setzt und dann unter einem Druck von über IO at auf I75C aufheizt. Nach der Lehre der DR-AS 10 Γι 7 34 geht man von denselben Ausgangsmaterialien aus. und clic Temperaturen und Drücke liegen größcnordnungsmäßig gleich.

Dem f'iediinken. anstelle eines Gemisches SiOyC'aO

eine chemische Verbindung dieser Stoffe einzusetzen, hätte die Überlegung entgegengestanden, daß mit der geringeren Aktivität einer solchen Verbindung, verglichen mit dem Gemisch, nur Schwierigkeiten zu erwarten wären.

Röntgenbeugeuntersuchungen haben gezeigt, daß beim glasigen Silikat eine glasige Phase und beim kristallinen Silikat eine Phase aus Pseudowollastonit und von Parawollastonit vorliegt. Auf diesen Beobachtungen beruht der die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildende Gedanke, die Hydratationsreaktion von Monokalzium-Silikat durch verschiedene Portlandzemente oder durch ähnliche Produkte zu katalysieren und die Mischung einer thermischen Behandlung zu unterziehen, nämlich einem Schmauchprozeß oder, vorzugsweise, einer Autoklavbehandlung. Es wurde schließlich festgestellt, daß es einem verhältnismäßig weiten Bereich sowohl von Katalysatoren (verschiedene synthetische Monokalzium-Silikate, verschiedene Portlandzemente, vorzugsweise mit hohem Trikalziumsilikatgehalt und sehr weiß, sowie verschiedene Zusätze und andere Hilfsmittel) als auch von Behandlungs- und Gebrauchsverfahren möglich ist in industriellem Maßstab Zusammensetzungen zu erhalten, welche selbst eine gute Festigkeit besitzen und geeignet sind, hochwertige Mörtel mit ausgezeichneten Eigenschaften zu liefern, verglichen mit den Mörteln, dre allein mit den als Katalysator verwendeten Zementen erhalten werden können. Diese Resultate können im übrigen gemäß der Lehre der genannten französischen Patentschrift nicht ohne weiteres erreicht werden.

Ferner ist aus der Z Mtschrift »Tonindustrie-Zeitung«, 81 (1957), Seiten 325 ff, ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, gemäß dem ein Gemisch aus feinvermahlenem Siliziumdioxid oder Quzrz sowie Kalk in annähernd stöchiometrischen Verhältnissen neben Nekoit und Kalziumhydrosilikaten eines anderen Typs Tobermorit hergestellt werden kann, wobei die' erhaltenen Kalziumhydrosilikate unter Druck und erhöhter Temperatur vermählen werden müssen, wenn sie zu Formkörpern verarbeitet werden sollen. Hierbei ist der Einfluß des Zementgehaltes auf die Umsetzung des Quarzes nicht ausgeprägt, so daß die Bruttozusammensetzung der Neubildungen unabhängig von der Ausgangsmischung ist Eine direkte Hydratisierung wasserfreier Monokalziumsilikate ist hieraus nicht zu entnehmen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, wasserfreie Silikate unter ausschließlicher Tobermoritbildung zu hydratisieren, wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß zur Hydratation von schwach kalziumhaltigen Silikaten durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von 0,1 bis 0,4 eine innige Mischung von 2- 15% Portlandzement und 85-98% synthetischem Monokalziumsilikat hergestellt wird, welches etwa 35 — 45% SiO₂, 35-50% CaO, 5-15% AI₂Oj sowie insgesamt 0-6% alkalische Stoffe, Fe₂Oj und andere Oxide aufweist, und daß die Mischung bei einer Temperatur von 100 bis 250⁰C und einem Druck von I-40,8 at Wasserdampf einer Autoklavbehandlung unterzogen wird, wobei das Verhältnis Kieselerde/Kalk des synthetischen Silikats 1,13 beträgt.

l's hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung von Portlandzement der im Zement enthaltene Kalk während der Hydratation vollständig zur Bildung von Tobermorit verwendet wird, ohne daß freier Kalk übrigbleibt. Hierdurch wird eine wesentliche Aufgabe

SiO₁	25,4%
Al₂Oj	1,2%
Fe₂O₃	03%
CaO	71,4%
MgO	1.2%

und ein wesentliches Ziel der Erfindung gelöst

Das zur Verwendung kommende synthetische Silikat, welches entweder glasig oder kristallin sein kann, kann insbesondere nach dem in der obenangegebenen französischen Patentschrift beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Für den als Katalysator verwendeten Portlandzement werden vorzugsweise Zemente verwendet welche gewöhnlich als superweiß bezeichnet werden und annähernd die folgende Zusammensetzung

ίο haben:

Es hat sich allgemein gezeigt daß beim selben Kieseierde/Katkverhältnis von etwa 1,13 bei synthetischen Monokalziumsilikaten des glasigen Typs bessere Resultate erhalten werden als bei kristallinen Silikaten, und zwar bei der einen oder anderen Art von synthetischem Silikat !m übrigen können verschiedene Katalysatoren und verschiedene Kieselerde/Kalk-Verhältnisse verwendet werden.

Die obenangegebenen Resultate, welche durch zahlreiche Versuche bestätigt wurden, werden nur dann erhalten, wenn gleichzeitig der Katalysator und eine thermische Behandlung Verwendung finden (schmauchen oder Autoklavbehandlung). Die Mikrofotografien und die Röntgenbeugungsanalyse der hydratisierten Erzeugnisse, die nach der Erfindung erhalten wurden, zeigen klar das reine Vorliegen eines kristallisierten Tobermorits.

Erfindungsgemäß kann die angerührte Mischung einer Feuchtschmauchung mit einer Dauer von 2-6 Stunden bei einer Temperatur zwischen 80 und 500⁰C unterworfen werden. Insgesamt gesehen hat die Dauer des Schmauchens einen Einfluß auf die Festigkeitswerte der Endprodukte, jedoch hängt diese Wirkung von dem verwendeten Silikat ab: Für ein ho-hes Silvist/Kalk-Verhältnis kann das Schmauchen relativ kurze Zeit währen (mehr als 3 Stunden): für ein niedriges Süikat/Kalk-Verhältnis muß das Schmauchen länger ausgedehnt werden (mehr als 5 Stunden), um für bestimmte Silikate die höchsten Festigkeitswerte zu erzielen.

Die angerührte Mischung kann auch einer Autoklavbehandlung unterzogen werden.

Je höher die Autoklavtemperatur gewählt wird, und zwar innerhalb der aufgezeigten Grenzen, desto stärker steigen die Endwerte der Fesiigkeit an.

Erfindungsgemäß können die Produkte nach dem Schmauchen oder nach der Autoklavbehandlung trokken ervärmt werden, und zwar für eine Zeit von 2—10 Stunden bei einer Temperatur von 100-500°C. Diese nachfolgende Behandlung hat einen günstigen Einfluß auf die Festigkeitswerte der als Probe verwendeten Stoffe und verstärkt, insbesondere für die höchsten Festigkeitswerte, das allgemeine Vorliegen von Tobermorit.

Dem synthetischen Silikat können außer Portlandzement verschiedene Zusatzstoffe mit unterschiedlicher Wirkung zugesetzt werden. Hierzu zählen Kalziumchlorid. Kaliumnitrat, Kal/.iumkarbonat oder Natriumkarbonat. Lithiumkarbonat. Clips oder Natriumsilikofluorid.. Der bevorzugte Zusatzstoff ist Gips, welcher seine höchste Wirksamkeil bei einem Anteil von etwa 2.5% aufweist. Der Gipszusatz sollte vorzugsweise zwischen 2 und 5% liegen.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung kann der Hilfskatalysator vorteilhafterweise als vollständiger oder teilweiser Ersatz des Gipses aus Kalziumsqlfat in Form des Halbhydrats bestehen, wobei die Festigkeitswerte im Vergleich zu den bei Gips erhaltenen noch verbessert werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Wahl der Feinheit, welche auf die erhaltenen Festigkeitswerte einen erheblichen Einfluß hat. Es ist zweckmäßig. Produkte zu verwenden, welche zu 50—80% durch ein 30^-Sieb hindurchgehen. Es wurde festgestellt, daß die gleichzeitige Zerkleinerung der Bestandteile — Silikat und Katalysator (Katalysatoren) — hierfür besonders vorteilhaft ist, verglichen mit dem Ergebnis, wenn die verschiedenen Bestandteile in Pulverform mechanisch oder von Hand gemischt werden.

Weiter unten werden verschiedene Beispiele gezeigt, welche die Eigenschaften von auf der Grundlage von

Monokalziumsilikat hergestellten Produkten zeigen, wobei das Silikat glasig ist und die folgende Zusammensetzung hat:

10

15

SiO,	43,05%
CaO	38,05%
AI₂O₃	11,90%
Alkalische
Bestandteile	4%
Fe₂O₃	0,7%

Das Kieselerde/Kalk-Verhältnis beträgt hierbei 1,13.

1. Verhalten beim Auflösen in Wasser: Das Erzeugnis hat einen pH-Wert von 11,03 und setzt 72 mg CaO pro Liter frei.

2. Eigenschaften eines Mörtels aus einer Mischung von 50 :50% dieses Silikats und eines superweißen Zements, im Verhältnis zu einem Mörtel aus reinem superweißem Zement.

Dauer	Mörtel nach	Material	Material
	der französi	Mischung:	superweib
	schen Norm	50% CS glasig
		S/C=l,13 bei 2%
		Verwerfung
		bei 0,1 mm
		50% yjperweiß
	Biegefestig	Druckfestig	Druckfestig
	keit	keit	keit
	(kp/cm*)	(kp/cm*)	(kp/cm2)
ITag	8,2	30,6	183,5
2 Tage	20,4	91,8	346,7
7 Tage	37,7	188,6	520
28 Tage	70,4	346,7	622,8

3. Hydratationsproben einer Mischung aus CS und superweißem Zement.
Mischung:

(80% CS, glasig, S/C = 1,13)
(2% Verwerfung bei 0,1 mm)
(20% »Superweiß«)

40

Probenart

Aufbewahrung der Proben

Durchgeführte	Versuche	Röntgen-
Biegefestig	Druckfestig	beugung
keit	keit

(kp/cm2)

(kp/cm«

Mikrotabletten¹)

Hergestellt aus einer reinen
Mischung mit einem Verhältnis
Wasser/Mischung = 0,15

Normaler Mörtel
(Norm P 15-403) mit der
Mischung zum Verbinden

') Methode Keil-Mathieu.

15 h in feuchter Luft bei 20" C

mehr als 8 Stunden in Autoklaven, davon 4 Std. bei 215°C und 21,4 kp/cm*

25 Std.+ 8 Std. in feuchter Luft bei 20⁰C

24 Std. in feuchter Luft bei 20° C-I-8 Std. in Autoklaven, davon 4 Std. bei 215° C + 21,4kp/cm² 1049

(Tobermoritreflex bei 11,5A) MgO C₃S

7,1

71,4

25,5

479,3

Die Tabletten von I cm² Querschnitt und 1 cm Höhe wurden bei einem Druck von 5IOkp/cm² hergestellt. Die Mischung Pulver/Wasser wurde allgemein mit einem Wasser/Mischung-Verhaltnis von 0,15 hergestellt.

4. Vergleich /.wischen dem Verhalten glasiger und kristalliner Silikate.

Kennzeichnung der Zusammensetzung

Mischung:
95% CS. glasig
zu 60% < 40 μ
SZC= 1.13
(5% superweiß)

Mischung:
% CS glasig;

CS /u 60%
zerkleinert <40 u
S/C=1.3
(5% superwuiö)

Mischung:

95% CS. kristallin

95% CS zu 60%

zerkleinert <4O μ

S/C=1.3

(5% superweiß)

SuperweiOer

Zement

Festigkeitswerte in kp/crn·'

reine Paste mit Mörtel nach der W/Mischung 0.29 Norm P 15-403 (W/M =0,5)

Biegung Druck Biegung Druck

204 392

127.5 438,5

91,7 698.5

35.7

183.5

66,3 219

20,4

96.8

137,7 458.9 Π 2.2 749.5

(is ist festzustellen, daß der Anteil des zugesetzten weißen Zements gering sein kann. 5%. und daß der Zusatz von Ca(OII)₁ nicht dieselbe Rolle spielt wie der Zusatz von Portland/.cmcnlen.

6. Rinwirkung von Gips

Natur des	% in der	Festigkeitswerte in	kp/cm-'	60 Std.	86 Std
Zusatzstoffes	Mischung, mit Probe	Nach Feuchtschmauchen bei 95=C		520
		Zeit:		576
		15 Std.	668	678
Keiner	0	484,4		7 !3.8
Reiner Gips	1%	504,8	657,7	662.8
	2%			652.6
	2 5%	517		571
	3%			576
	5%	555,7	703,6	673
Kalziumhaltiges	1%	510		662
Anhydrit mit	2,5%	525	708.7	780
7% Kalk,	4%
Rest Gips,	5%	586,3
bei 10O0°C	6%
gebrannt

j. Kombinierte Finflüsse:

! - der Beschaffenheit des CS (glasig oder kristallin)

2 - de-; Verhältnisses S.'C des CS

3 - der Anteile der Zusatzstoffe

31 - des superweißen Zements

32 - der Soda

auf die Festigkeitswerte nach der Autnklavbehandlung.

(Die Ve-suche wurden an Mikro-Tabletten durchgeführt, welche mit einem W/MVerhältnis von 0.Γ5 hergestellt und 4 Stunden bei 215 C und 21.4 at Druck im Autoklav behandelt worden waren.)

f.igen Druck-f estigkeitswerie

schäften (in kp^;cm-')

gldsig elasiu kris i.O IJ !.3

7. Wirkung von Na?SCM, K2SO4, CaSOi 0,5 H2O

/■! C S	des unter	Natur
	suchten CS
Vü:ir	^J)" m .'.er	S/(
	Mischung
Super-	1%
weißer	3%
Zement	5%
Na(OH)	1%
	5%

204 193,7 204

734 3263 265

1142 561 520

550,6 3263 346,7

683 459 357

Zusammensetzung der	andere	untersuchten	Festigkeits	"■■<
Mischung	in der I		werte (kp/cm^:	- 759.7 + /-12
			nach 15 Std. Feucht schmauchen	- 790 + /—17
92.5% CS S/C = 0,8 Mischung:	Natur	Stoffe		- 770 + /—16
(7.5% super	—	Mischung		- 984 + /-34
weißer	Na2SO
Zement	K2SO4	% Natur	- 865 + /-20
%	Halb	— _	1 889 + /-28.C
100	hydrat	4 2,5 -	1 839 + /-48
97.5	Gips	2,5
97.5	Gips	2,5 -
97.5	GlDS
	2,5 -
97,5	2,45 Na2SO4
96.55	2.45 K2SO4
96.55

Das Kalziumsulfat in Form des Halbhydrats ist de beste Zusatz.

8. Einfluß der Feinheit der Komponenten de Mischung (92^% CS, glasig S/C = 1,13;7,5%superwei ßer Zement) und der Art und Weise der Herstellung de: Mischung auf die Festigkeitswerte nach 60 Stundet Feuchtschmauchung bei 95°C (Tabletten hergestellt mi W/M = 0,15).

Feinheit des CS

Feinheit des superweißen Zementes

Feinheit der Mischung Art der Herstellung der Mischung

Festigkeit in kp/cm²

unterhalb 30 μ 60% gemeinsames Zerkleinern der Stoffe

601,6

to

I einheit des CS	I einheit lies MiperweilJen Zementes	!■"einheit der Mischung	Λπ der Herstellung der Mischung	l'esligkcii in kp.'cm^J
-	-	extrem fein (Partikel weit unter 30 μ)	Zerkleinern der Mischung wie oben gezeigt	866,8
Mehr als 40 μ 100%	weniger als 30 μ 60%		Mischung von Hand mittels einer Kelle hergestellt	203,9
Kleiner als 40 μ 100%.	kleiner als 40 μ !00%		Mischung von Hand mittels einer Kelle hergestellt	469
Kleiner als 30 μ S0%	extrem fein (Partikel wpit unter 30 μ)		Mischung von Hand miitpU rinpr KpIIp hergestellt	535,4

9. Einfluß des Verhältnisses S/C des CS und der 7,5% ,upcrweiOem Zement mit 15% Wasser nach Temperatur des CS auf die Festigkeitswerte der >-, 15stündigem Feuchlschmauchen bei 95"C. Mikro-Tabletten einer Mischung von 92,5% CS und

	15 h Feuchtschmauchen	o'	15 h Feuchtschmauchen	O'	15 h Feuchtschmauchcn	σ'
	(n = 9)1)	typische	+ 2 h 500°	typische	+ 24 h	typische
		Abweichung	(n = 6)')	Abweichung	trocken 95°	Abweichung
	m>)	(Streuung)	m	(Streuung)	m	(Streuung)
	Mittelwert	15,8	Mittelwert	112,5	Mittelwert	39,4

		30,1		46,6		14,4
m und a' nach 1500° ·	5733		1181,1		869,8
(abgeschreckt)		40,5		603		54,0
m und o' nach 1300°	535,9		1118,2		805,6
(abgeschreckt)		13,1		88,6		48,7
/77 und a' nach 1100°	557,4	34,1	1014,6	106,4	812,3	41
(abgeschreckt)		35,3		73,4		36,3
/77 und o' nach S/C= 1,0	580,1	1145,5	839,2
mund a' nach S/C= 1,13	546,1	1137	855,1
/77 und o' nach S/C= 1,3	540,5	1031,5	795,4

') Dabei bedeutet ndie Anzahl der Proben, mden Mittelwert und o' die Streuung (vom quadratischen Mittelwert).

10. Untersuchungen an einem erfindungsgemäßen Zement mit folgender Zusammensetzung:

CS

(der vorbeschriebenen Art): 90,2 Gewichtsprozent

Weißer Zement

der vorbeschriebenen Art: 73%

Gips: 23%

Feinheit:

Flourometermeßwert 65% 30 μ

Der Weißheilsgrad der Mischung wurde durch die Leuchtkraft 0 = 83% bestimmt (Clarte).

Mit dem so gemischten Zement wurden an Mörtelzu-

sarnniensetzungen mit verschiedenen W/M-Verhaltnissen Versuche durch Schmauchen und durch Autoklavbehandlung ausgeführt.

Zusammen- Verhältnis Verhältnis Scinc-Sancl
sct/iing Wasser/ Sand/

Mischung Mischung O 0,16

0.16 0,63 Hchn lullung

0.6 J 1,25

1,25 2,5

Biege-
?sligkeil

(kp/crn^)

0,33

0,50

0,30

12% 32% 38% 18%

25% 25% 20% 29% Schmauchen 48,9

95⁰C

15 h Schmauchen 42,8

95° C

6h

25% 25% 21% 29% Autoklavbehandlung 3h 215" C

25% 25% 21% 29% desgl.')

') Nach einem Monat in feuchter Luft bei 20° C.

An einem aus der Zusammensetzung (2) gebildeten Prisma wurden als Anfangswerte die Länge der Probe nach der Behandlung und nach dem Abkühlen gemessen:

Nach 45 Tagen Aufbewahrung in Luft von 20°C und bei 50% relativer Feuchte wurden gefunden:

Für die durch Schmauchen behandelte Probe ein Schrumpfen von - 280 μ/m,

Druck festigkeit	Durch führung
(kp/cm')
204 234,5	Vibra tions- platte Stamp fen
877	Stamp fen
968,7	Stamp fen

für die im Autoklav behandelte Probe derseiben Zusammensetzung ein Aufschwellen von +40 μ/m.

Die letztere Behandlung ermöglicht es also, einen Mörtel ohne hydraulisches Schrumpfen herzustellen.

An einer Probe, die ebenso zusammengesetzt und behandelt war wie die Probe 3 der obigen Tabelle, wurden Zersitzungsversuche in verschiedener Umgebung durchgeführt. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

	15 Tage	Festigkeitswerte	Beobachtungen
	1 Monat	(in kp/cm²)
	3 Monate	877
	15 Tage	785	Prismen oberfläch
Probeprisma nach Autoklavbehandlung	1 Monat	805,6	lich an den 4 Flächen
Eintauchen in HCI N/10	3 Monate	764,8	abgescheuert
	15 Tage	907,6	Prismen unversehrt
	1 Monat	1045
Eintauchen in NaOH N/10	3 Monate	1060
	1 Monat		Prismen unversehrt
		948
Eintauchen in MgSCM	1 Monat	1019,7
(50 g/Liter)	3 Monate	968,7	Prismen unversehrt

Probeprisma aufbewahrt in	—	Prismen unversehrt
feuchter Luft
Halb eingetaucht in MgSO
(50 g/Liter)

An der im Autoklav behandelten und I Monat in Luft aufbewahrten Probe wurde durch Auflösen der zerkleinerten Tablette in Wasser ein pH-Wert von 11,0 erhalten, was zeigt daß ein guter Schutz der Armaturen gewährleistet ist

Es wurden weitere Untersuchungen der Unzersetzbarkeit der Mörtel nach der Erfindung durchgeführt. Diese Versuche wurden an Mörtelprismen mit Abmessungen 2 cm χ 2 cm χ 10 cm durchgeführt:

1. durch vollständiges Eintauchen Die Zusammensetzung des CS/Mörtels war die folgende:

— in eine Lösung HCl N/10

— in eine Lösung NaOH N/10

— in eine Lösung von 50 g/l von MgSO4

— in pures Wasser.

7H₂O

2. durch Halbeintauchen in eine Lösung von 5C- g/l von MgSO₄ - 7 H₂O.

- 500 g Mischung, enthaltend:

90% Monokalzium-Silikat mit S/C = 0,8, zu normaler Feinheit (30... 60 μ) zerkleinert

7,5% Weißzement der Firma Ciments Lafar-

ge

2,5% hochreiner Gips der Firma Prolabo

— 1000 g Granulat mit:

250 g kieseliger Sand von Lemanoy

(Frankreich) 0—0,16 mm

250 g feiner Seine-Sand 0,16 - 0,63 mm

210g mittlerer Seine-Sand 0,63 -1,25 mm

290 g grober Seine-Sand 1,25—25 mm

Dieser Mörtel wurde in einem handelsüblichen Mischer mit 150 g Wasser und einem W/M-Vcrhiiltnis von 0,3 angerührt. Der Mörtel sah trocken aus, konnte jedoch leicht durch Stampfen geschmeidig gemacht werden. Nach 24 Stunden wurde er in feuchtem Raum herausgenommen Lind anschließend einer Autoklavbc-

handlung unterzogen (normaler Zyklus ASTM).

Nach der Autoklavbchandlung hatten die auf der Grundlage von CS hergestellten Prismen eine festigkeit mit einem Verdichtungswert von 897 kp/cm².

I. Im Falle der vollständigen Eint&uchung in aggressive Lösungsmittel erhic't man:

Rimauch/cit	Druckfestigkeil	(kp/cm-)	in HCI	in NAOH	in einer	Lösung
	in gewöhn	in reinem	N/10	N/10	50 g/l
	lichem Wasser	Wasser			MgSOi	• 7 HjO
			788.2	909.6	_
Nach 15 Tagen	_	_	805,6	1045,2	948,3
Nach 1 Monat	_	—	764,8	1060,5	1027,9
Nach 3 Monaten	962,6	1017,7	704,6	1064,6	1062,5
Nach 6 Monaten	984	997.8

Man bemerkt ein ausgezeichnetes Verhallen in reinem Wasser, in Soda-Lösung sowie in Magnesiumsulfatlösung. Ebenso ist die Widerstsndsfähigkcit in saurer Lösung gut. Andererseits würde ein Portlandzement durch Säure sehr rasch angegriffen, wenn nicht zerstört, während er in Soda-Lösung widerstandsfähiger wäre. Im Gegensatz hierzu würde ein Mörtel aus Schmelzzement durch Soda-Lösung angegriffen. Von Natur aus würde ein Portland-Mörtel in der Lösung von Magnesium-Sulfat mehr :>der weniger b Monate lang widerstandsfähig sein, während dort der Mörtel aus Schmelzzement eine gute Widerstandsfähigkeit hätte. In reinem Wasser zeigen alle Portlandzcmcnte einen progressiven Fcstigkeitsabfall.

Beispiel

Bei 3 Monaten
Bei 6 Monaten

Gewöhnliches
Wasser

770,9
792,3

Reines Wasser.
jeden Tag
erneuert

716,9
658,7

2. Für Halb-Eintauchen in eine Lösung von 50 g/l
VOnMgSO₄ · 7 H₂O.

Verwendete Zusammensetzung

Druckfestigkeit

(kp/cm^J)

881

eintauchender

740,3

907,6

868,8

821,9

756,6

575,1

511,9

Beschädigung auf

nach 6

Monaten

Teil

881

695,4

809,7

826

857,9

652,6

803,5

568

569

Aussehen

nach 3 Monaten

Teil

757,7

herausragender eintauchender

1062,5

nach
6 Monaten

herausragender

1027,9

Teil

925,9

CS nach Autoklavbehandlung

844.3

852,5

im Laufe der Zeit, es tritt

Vollständig

Probe

unversehrter,

775

777

tadelloser

Die Festigkeitswerte ändern sich

Anblick der

jedoch keine

Scherben

Schmelzzement

300,5

877

keine Be

591,4

schädigung

CPA 400 (künstl. Portland

766,8

kein sicht

zement) ohne C3A

barer Anf ^ri^ff

Probe

CPA 400 mit sehr wenig C3A

kein sicht

Probe

5303

barer Angriff

CPA 400 mit hohem CaA-Gehalt

Abtragung

Probe

des einge

tauchten

Teiles

CLK (Klinkerschmelzzement)

leichte sicht

Probe

bare Beschä

digung des

herausragen

den Teiles

Die obige Tabelle zeigt die Überlegenheit nach 6 Monaten der auf der Grundlage von im Autoklav behandelten CS hergestellten Prismen.

Nach 6 Monaten sind die Schlackenzemente in ihrem herausragenden Teil angegriffen. Die meisten Portlandzemente und die auf der Grundlage von Portland-Klin-

15 16

kern hergestellten Zemente sind mehr oder weniger in Die zahlreichen durchgeführten Versuche zeigen also,

ihrem eingetauchten Teil angegriffen. Nur der Schmelz- daß mit einem synthetischen Monokalziurnsilikat, einem

zement ist nicht angegriffen. weißen Portlandzement und gegebenenfalls einem

Das Verhalten nach 6 Monaten und die Struktur der anderen Zusatz, wie Gips, durch Autoklavbehandlung

Prismen auf der Grundlage von CS (extrem kompaktes 5 und/oder Schmauchen Mörtel erhalten werden können,

und glattes Aissehen einer Keramik) bestätigt die welche eine klare Farbe sowie sehr interessante

Langzeitbeständigkeit der hohen Festigkeitswerte im mechanische und chemische Eigenschaften und eine

Verhältnis zu den besten Portlandzementen. gute Dimensionsfestigkeit haben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hydratation von kalziumhaltigen Silikaten, bei dem ein Gemisch aus Zement, kalkhaltigem Material und Wasser unter Druckeinwirkung von Wasserdampf bei Temperaturen in der Größenordnung von 188°C behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hydratation von Kalziumsilikat, das ein molares Verhältnis von SiOj/CaO zwischen I und 2 aufweist, durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von 0,1 bis 0,4 eine innige Mischung von 2—15% Portlandzement und 85—98% Monokalziumsilikat des angegebenen Typs hergestellt wird, und daß die Mischung bei einer Temperatur von 100-250⁰C und einem Druck von 1 —403 at Wasserdampf einer Autoklavbehandlung unterzogen wird, wobei das Verhältnis Si(VCaO des synthetischen Silikats' 1,13 beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein synthetisches Monokaiziumsiiikat verwendet wird, welches etwa 35 — 45% S1O2, 35-50% CaO, J-15% AI₂O₃ sowie insgesamt 0 — 6% alkalische Stoffe, Fe₂Oj und andere Oxide aufweist.

3. Verfahren zur Hydratation von kalziumhaltigen Silikaten, bei dem ein Gemisch aus Zement, kalkhaltigem Material und Wasser unter Druckeinwirkung von Wasserdampf bei Temperaturen in der Größenordnung von 188°C behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hydratation von Kalziumsilikat, das ein molares Verhältnis von SiOi/CaO zw-sehen 1 und 2 aufweist, durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von 0,1 bis 0,4 eine innige Mischung von 2 — 15% Portlandzement und 85 — 98% Monokalziumsilikat des angegebenen Typs hergestellt wird, daß die Mischung während einer Zeit von 2-6 Stunden bei einer Temperatur zwischen 80 und 500⁰C einer Feuchtschmauchung ausgesetzt und anschließend einer trockenen thermischen Behandlung unterworfen wird, wobei das Verhältnis SiOj/CaO des synthetischen Silikats 1,13 beträgt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem synthetischen Silikat außer Portlandzement Kaliumchlorid, Kalziumnitrat, Kaliumkarbonat, Natriumkarbonat, Lithiumkarbonat, Gips oder Nalriumsilikofluorid zugesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. mi dadurch gekennzeichnet, daß 2-5% Gips zugesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gips zumindest teilweise durch Kalziumsulfat in Form des Halbhydrats ersetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß feine Stoffe verwendet werden, von denen 50-80% durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 30 μ hindurchgehen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, mi dadurch gekennzeichnet, daß die .Silikatbestandteile und die als Katalysator wirkenden Portlandzcmcnlbcstandteile gleichzeitig zerkleinern werden.