DE2151978C3 - Verfahren zur Herstellung eines quellfähigen, freikalkhaltigen Portlandzementes - Google Patents

Description

Unter quellfähigen Zementen bzw. Quellzementen versteht man hydraulische Bindemittel, die im Laufe ihrer Erhärtung eine Volumenvergrößerung erfahren und damit die Schwindneigung kompensieren, welche bei Wasserverlust aufzutreten pflegt, oder die sogar Dehnungen hervorrufen, welche zur Erzielung von Vorspannungen in entsprechenden Mörtel- oder Betonkörpern dienen können.

Der bekannteste Weg zur Erzielung der obengenannten Eigenschaften eines Zementes besteht in der Ausnutzung der Neigung von Verbindungen des Kalziumsulfates mit den Kalziumaluminaten, bei Wasserzutritt starke Dehnungen hervorzurufen. Derartige Quellzemente haben aber u. a. den Nachteil, daß für das Zustandekommen der gewünschten Quellungen ein reichlicher Wasserzutritt erforderlich ist. Wird daher ein Baukörper aus sulfatreichen Quellzementen nicht längere Zeit sorgfältig mit Wasser nachbehandelt, dann bleibt der Quelleffekt mehr oder weniger hinter den Erwartungen zurück. Ein weiterer Nachteil sulfatreicher Quellzemente besreht darin, daß der Quellvorgang nur bescheidene Vorspannungskräfte auslöst, weil die Energie der Wasserbindung durch das Sulfo-Aluminat verhältnismäßig gering ist. Die erzielbaren Vorspannungen reichen nicht an die bautechnisch in den meisten Fällen erforderlichen Vorspannungskräfte heran, wie sie derzeit auf mechanischem Wege erzielt werden.

Man hat deshalb schon vielfach versucht, anstelle des »Gipstreibens« das »Kalktreiben:< für die Herstellung von Quellzementen heranzuziehen. Dazu wurde dem Klinker getrennt hergestellter, gebrannter Kalk zugemischt. Die Affinität des Kalziumoxids zu Wasser ist an und für sich so hoch, daß das Anmachwasser des Betons oder Mörtels für den Löschvorgang des Kalziumoxids vollständig ausreicht. Dementsprechend sind die Dehnungskräfte ebenfalls sehr beträchtlich, so daß mit der Erzielung hoher Vorspannungen gerechnet werden kann.

Wenn sich Quellzemente auf der Basis von zugemischtem Kalziumoxid (oder auch von dem verwandten Magnesiumoxid) nicht durchsetzen konnten, dann deshalb, weii es bisher nicht gelungen ist, den durch das Kalziumoxid bewirkten Quellungsvorgang reproduzierbar zu beherrschen. Hierbei spielen viele Parameter, wie Brenntemperatur, Korngröße und auch Art und Menge der natürlichen Verunreinigungen des Kalkes (bzw. der Magnesia) eine so entscheidende Rolle, daß von einer

4^U Ziel der vorliege.«.«=" Erfindung ist es. die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden und einen OueTzement herzustellen, welcher in reproduzierbarer Wds T nach Wunsch größere oder geringere Dehnungen des Mörtels oder des Betons bewirkt, wöbe, eine Nachbehandlung mit Wasser überflüssig: ist, sofern nuVdafür sorgt, daß keine allzu stärke Austrock_lg des Baukörpers nach seiner Herstellung eintritt Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren wird ^ue?^c" ■__ Branntkalk dem Zement zugemischt en noch wird ein Portlandzement erzeugt der von' Haus aus einen KalküberschuB aSweis't sondern es wird in normalem praktisch freiakfHem Portlandzementklinker durch eine gele ϊ_ε Behandlung ein bestimmter und charaktenst.-scher Kalziumoxidanteil in Freiheit gesetzt.

dL erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines quellfähigen freikalkhaltigen Portlandzementes ft dadurch gekennzeichnet, daß ein Port andzement· k nker in einem Temperaturbereich zwischen 600-und 1250°C vorzugsweise in der Nahe von 1100 C, gehalten wird wobei die dafür benötigte Zeitspanne zwischen der bei der Zementerzeugung üblichen Abkuhlzeit und efni.en Taeen. vorzugsweise zwischen 6 und 24 Stünden liegt und daß dieser Portlandzementkl.nKer dann näst Gips und gegebenenfalls in der Zementindustrie üblichen Zusatzstoffen, allein oder zusammen mit Portlandzementklinker üblicher Zusammensetzung ein-

Duichden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten, sehr gleichmäßigen Verteilungszustand des eproduzierbar und gezielt freigesetzten Kalz.umox.ds wird bewirkt, daß ein Mörtel mit Zement auf Bass Tses Klinkers, selbst wenn dieser hohe Fre.kalkante.le besitzt, nicht das Bild des rissigen »Kalktre.bens« aufweist, sondern daß ein daraus hergestellter Mörtelkörper sich rißfrei und äußerst gleichmäßig ?^ri5

W?e?rwähnt,ka5n der getemperte Klinker iη der üblichen Weise vermählen werden, oder aber es können zur Herstellung von quellfähigem Portlandzement zu dem so getemperten Material je nach Bedarf normale Portlandzementklinker bei der Vermahlung zugesetzt

Aut diese Weise ist es möglich, einerseits durch Einstellung von Temperatur und Erhrtzuugsdauer, anderseits durch Zumischen von normalem Portlandzementklinker, die Kompensation des Schwindens wie auch die Erzielung gewünschter Vorspannungen genau zu steuern.

Beispiel

Es wurde ein Portlandzementklinker folgender Zusammensetzung herangezogen:

Glühverlust
Unlösliches

SiO₂

AbO₃

Fe₂O₃

CaO

MgO

SO₃

Rest

0,4%

Silikatmodul
Tonerdemodul
Kalkstandard
Freies CaO

0,1%

22,0%

5,2%

1,9%

66,7%

1,6%

0,9%

1,5%

3,04 2,79 96,9 0,8%

Klinker wurden dann in einer Labormühle auf eine Feinheit nach Blaine von 3000 cniVg vermählen undm.t 5 0% Naturrohgips gemischt. Die so entstandene Bindemittelmischung wurde nun mit 26% Wasser zu einer Paste angerührt, in einen Le-Chateher-R.ng eingebracht und dieser in Wasser gelagert. Die Zunahme des Abstandes der Nadelspitzen erlaubt eine gute Aussage über die erfolgte Dehnung. Mit den Versuchszementen ergaben sich folgende Werte:

Temperzeit
des Klinkers

Zunahme (ram) des Abstandes der
Le-Chatelier-Nadelspitzen nach

Stunden
1

24

48

0
0
0
0
0

2
8

53
64
68

2
9

64
76
75

Dieser Klinker wurde verschiedene Zeiten lang, nämlich 6, 24, 48 und 72 Stunden bei 1100⁰C in einem Labormuffelofen getempert. Infolge des bei dieser Temperatur erfolgenden Zerfalls des Tnkalziumsilikats konnten mit der Temperzeit steigende Mengen an freiem CaO festgestellt werden. Die getemperten Zum Vergleich sei erwähnt, daß der Abstand der Nadelspitzen für einen gewöhnlichen Portlandzement in den einschlägigen Normen, beispielsweise in der Schweizer Norm, durch zweistündiges Kochen nicht um mehr als 8 mm zunehmen darf.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines quellfähigen, freikalkhaltigen Portlandzementes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Portlandzementklinker in einem Temperaturbereich zwischen 600 und 125O⁰C, vorzugsweise in der Nähe von 1100⁰C, gehalten wird, wobei die dafür benötigte Zeitspanne zwischen der bei der Zementerzeugung üblichen to Abkühlzeit und einigen Tagen, vorzugsweise zwischen 6 und 24 Stunden, liegt, und daß dieser Portlandzementklinker dann nebst Gips und gegebenenfalls in der Zementindustrie üblichen Zusatzstoffen, allein oder zusammen mit Portlandzement- 1 klinker üblicher Zusammensetzung eingesetzt wird.

   ■ u η Herstellung von Quellzementen auf Basis ^ZielS1 h,_en Ka kes (oder Magnesia) nicht die Rede ^ZUgemwnnnte SS hinaus konnte bei der rein sein konnte. "J™ . _des gebrannten Kalkes zum

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   TÄrw^etSZ^ntW«.trie beobachten daß beTSühlung eines gebrannten PortlaridzementkliSker insbesondere eines Trikalziums.likates. dann längere Zeit hindurch Temperaturen unterhalb Ξ 250^g°C bestehen blieben, ein mehr oder minder stTrker Zerfall des Trikalziums.l.kates eintrat, wöbe, dne unkontrollierbare Menge Kaliumoxid neben