DE2354065A1 - Sich ausdehnende zementmischung - Google Patents

Description

Sich ausdehnende Zementmischung ■

Die Erfindung betrifft sich ausdehnende Zementmischungen und Verfahren zu deren Herstellung,

Portlandzement wird durch Vermischen eines kalkhaltigen Materials wie Kalkstein mit einem tonhaltigen Material und anschliessendem Zerkleinern der Mischung zu einem feinen Pulver hergestellt. Dieses feine Pulver.wird dann durch einen Ofen mit einer zum beginnenden Schmelzen ausreichenden

409819/0882

_ ρ —

Temperatur geschickt, wobei sich ein Klinker bildet, der mit einer geringen Menge Gips zu einem feinen, abbindbaren Pulver vermählen wird.

Im wesentlichen liegen die Bestandteile des Portlandzement es

in Form von Calciumsilikaten vor, und zwar hauptsächlich Tricalciumsilikat (C,S) und Dicalciumsilikat (CpS) zusammen mit geringeren Mengen Tricalciumaluminat (C..A) und Tetracalcium-aluminoferrit (C^aF) sowie mit geringeren Mengen Alkalioxiden und Magnesiumoxid. In den angegebenen Formeln bedeutet C CaO, S SiO₂, A AIpO, und F Fe₃O₃. Beim Vermischen mit viasser hydratisiert der Zement, wobei er abbindet und härtet, so dass er als Bindemittel für Sandj Kies oder andere mineralische Zusatzstoffe dienen kann.'

Zwar ist Portlandzementbeton eines der am meisten verwendeten Konstruktionsmaterialien, allerdings besitzt er die Eigenschaft, beim Trocknen zu schrumpfen. Dieses Schrumpfen beim Trocknen kann zu Rissen im Beton führen; in den meisten verstärkten Betonbauten lassen sich Risse verschiedener Stärke wahrnehmen. Aufgrund dieser Eigenschaft von Portlandzementbeton, beim Trocknen zu schrumpfen, sind bereits zahlreiche Massnahmen zur Vorspannung durchgeführt worden. Das Vorspannen wird in den meisten Fällen mechanisch durchgeführt und erfordert aufwendige Ausrüstungen und

4G9&19/088 2-

Verfahren j Durch das Vorspannen wird der sieh absetzende

i"■■■ ■ ;"--■■■; ■ ■■■-- .. ^:- ■ "- ι ■ ■-■ -

Beton unter einer Spannung gehalten, wobei sich ein ausreichend grosser Druck bildet, der die Schrumpfung kompensiert. .

Ausserdem ist bereits versucht worden, Zementmischungen herzustellen, -die beim Hydratisieren und Absetzen nicht schrumpfen. Hierbei sind sich ausdehnende Zementmischungen entwickelt worden, die beim Vermischen mit Wasser, eine Paste bilden, welche während des Absetzens und Härtens und nach dem Absetzen und Härten so viel an Volumen zunimmt, dass mindestens die Schrumpfung während des Trocknens kompensiert wird, ·

Derartige sich ausdehnende Zementmischungen sind zur Herstellung von sehrumpfkompensierenden und seibstspännenden Betons eingecetzt worden. Ein schrumpfkompensierender Beton ist ein Beton aus sich ausdehnenden Zementen, bei welchen die Ausdehnung in vorgegebenen Massen zu einer Druckspannung führt, welche ihrerseits die beim Trocknen im Beton auftretenden Zugspannungen im wesentlichen ausgleicht, Selbstspannender Beton ist andererseits ein Beton aus einem sich ausdehnenden Zement,- bei welchem die Ausdehnung in vorgegebenen Massen zu so starken Druckspannungen führt, dass nach dem Trocknen und Schrumpfen des Betons eine deutliche

-H-

Druckspannung verbleibt.

Die bekanntesten sich ausdehnenden Zemente sind die sogenannten "Typ K"-Zementmischungen wie sie beispielsweise in den US-PS 3 155 526, 3 251 701 und 3 303 037 beschrieben werden. Diese "Typ K"-Zemente enthalten eine sich auedehnende Komponente, die aus einer stabilen wasserfreien Calciumsulfoaluminat^Verbind.ung besteht , wobei diese durch Erhitzen einer Mischung von Bauxit, Kreide und Gips bei Temperaturen von nicht mehr als etwa 1.593⁰C, meist etwa 1.316°C, hergestellt wird.

Andere übliche sich ausdehnende Zemente sind die sogenannten "Typ M"-Zemente, die entweder eine Mischung aus Portlandzement, Calciumaluminat-Zement und Calciumsulfat darstellen oder ein Mahlungsprodukt aus Portlandzement-Klinker, Calciumaluminat-Klinker und CalciumsuTfat sind. Andere sich ausdehnende - Zemente sind die sogenannten "Typ S"-Zemente, die Portlandzeraente mit einem hohen berechneten. C^A-Gehalt sind und durch einen überschuss an Calciumsulfat über die normalerweise in Portland zementen vorliegende Menge modifiziert wurden.

Diese Zementarten werden zur Herstellung von schrumpfkompensierenden und selbstspannenden Betons eingesetzt. Aller-

dings'erfolgt die Verwendung derartiger Sorten nur im beschränkten Masse, und zwar hauptsächlich aufgrund der Tatsache, dass bei Verwendung dieser Zemente die Punktion zwischen der induzierten Ausdehnung und der folgenden beim Trocknen eintretenden Schrumpfung innerhalb vernünftiger Parameter nur schwer zu kontrollieren ist.

Bei den meisten verwendeten sich ausdehnenden Zementmischungen ist der Unterschied sehr gross und muss durch Verwendung verhältnismässig grosser Mengen von beispielsweise Stahlverstärkungen ausgeglichen werden. Darüber "hinaus müssen die sich ausdehnenden: Zementmischungen meist sorgfältig eingestellten Bedingungen während des Trocknens unterworfen werden, da die üblichen, sich ausdehnenden Zemente sich beispielsweise bei hohen Temperaturen nicht stark ausdehnen und daher unter feuchten Bedingungen gehärtet werden müssen, wenn sie gute Ergebnisse zeitigen sollen.

Weiterhin, sind diese Zemente nicht sulfatresistent. Ausser-■ dem ist die mechanische .Stabilität der üblichen sich ausdehnenden Zementmischungen meist geringer als der sich nicht ausdehnenden Zementmischungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, neue sich

403813/0882

ausdehnende Zementmischungen zu entwickeln, deren Wirksamkeit nicht auf SuIfoaluminatverbindungen beruht, die ähnliche Wassererfordernisse wie Portlandzemente aufweisen, die bei hohen Temperaturen unter trockenen Bedingungen abbinden und die einen Beton bilden, der mindestens ebenso stark, wenn nicht stärker als Beton aus üblichen Portlandzementen ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine sieh ausdehnende Zementmischung aus tonhaltigen und kalkhaltigen Materialien vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie etwa 1 bis 70 Gew.% freies CaO enthält und dass die Mischung im wesentlichen aus Tricalciumsilikat besteht und kein Dicalciumsilikat enthält.

Die erfindun£Sgemässen Zementmischungen werden aus tonhaltigen und kalkhaltigen Materialien hergestellt werden, die auf übliche Weise zur Herstellung von Portland-Zementklinker eingesetzt werden. Die Mischung enthält* tonhaltige und kalkhaltige Materialien mit einem Gehalt an etwa 1 bis 70 Gew.% freiem, nicht gebundenem Calciumoxid, während der Rest im wesentlichen aus Tricalciusisilikat besteht und im wesentlichen kein Dicalciumsilikat vorhanden ist. Unter freiem Kalk■(Calciumoxid) wird Kalk verstanden, der

•4 Q 9 'B i 3 / 0 B 8 2

nach dem Verfahren der ASTM Clll|-69 bestimmt werden kann. Die Ausdehnungswirkung In der Mischung beruht auf einer Volumenzunahme, wenn das Calciumoxid zu Calciumhydroxid hydratislert. ■'...- . .

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die sich ausdehnende Zementmischung hergestellt, Indem tonhaltige und kalkhaltige Materialien in einen Zementofen eingespeist werden, wobei diese Materialien ausreichend Calciumoxid enthalten oder indem die Materallen Calciumoxid in situ bilden, so dass dieses eine voll stöchiometrische Umsetzung mit dem übrigen Material im Ofen eingehen kann und wobei ein überschuss von nicht umgesetzem ■Calciumoxid in dem gebrannten Klinker von etwa Ί bis etwa 70 Gew.% vorliegt. Ansehllessend werden die Materialien in der Brennzone eines Ofens so lange und bei' einer solchen Temperatur weitergebrannt ₉ dass die vorliegenden Materialien mit dem Calciumoxid vollständig reagieren j so dass das gesamte Silikat in Form von Tricalciumsilikat vorliegt. Abschllessend werden die Klinker zur Herstellung einer sich ausdehnenden Zementmischung ver-v mahlen.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können sich ausdehnende Zementmischungen durch Vermischen

409813/038 2

oben beschriebenen sich ausdehnenden Zementmischung mit einem hydratisierbaren Zement wie Portlandzement hergestellt werden.

Die erfindungsagemässen Zementmischungen können sozusagen für jeden Verwendungszweck "massgeschneidert" werden. So können die erfindungsgemässen Zemente allein oder in Mischung mit Portlandzement zur Herstellung von schrumpfkompensierenden oder selbstspannenden Betons Verwendung finden. Die verzögerte Ausdehnung der neuen Zementmischungen wird in dem abbindenden Beton wirksam und dauert etwa eine Woche an. Diese Ausdehnungswirkung ist völlig überraschend, da die schädliche Wirkung von überschüssigen Mengen von freiem Kalk in üblichen Portlandzementmischungen bekannt ist. So weiss man beispielsweise, dass bei Gegenwart von freiem Kalk in Mengen von nur wenigen Prozent übliche Portlandzementmischungen unbrauchbar werden, da» der" freie-Kalk;' im Beton zu verzögerten plötzlichen Ausdehnungen führt. Diese plötzliche Ausdehnung durch überschüssige Mengen an freiem Kalk im Portlandzement kann in der ersten Woche der Hydratation beginnen und etwa 10 Jahre lang anhalten. Es ist daher überraschend, dass, obgleich die Gegenwart von freiem überschüssigem Kalk in gewöhnlichem Portlandzement zu einer unkontrollierten Ausdehnung und zum Zerbrechen von Portland-Zementbeton führen kann, die

4 0-3 819/0882

Gegenwart von freiem Kalk in den erfindungsgemässen Zementmischungen eine, günstige und gut kontrollierbare Ausdehnung bedingt, selbst, wenn diese Mischung in verschiedenen PortlandzementSorten oder Pozzolanzementen eingearbeitet wird. . ■ '

In den gewöhnlichen Portlandzementen entsteht der freie Kalk bei ungenügender Umsetzung während des Brennens. Hierbei scheint eine Einkapselung des freien Kalks durch · langsam hydratisierende Zementkomponenten"Stattzufinden, die ihrerseits wiederum eine schnelle Hydratation des freien Kalks verhindern. Die verzögerte Hydratation im Beton kann dann zu plötzlichen Ausdehnungen führen» In den erfindungsgemässen Mischungen seheint der freie Kalk von schnell hyaratisierenden Verbindungen wie C-,S und C,A. und nicht von CpS umgeben zu sein« Auf diese Weise entfällt die Ursache . für die verzögerte Hydratation«

Die erfindungsgemässen Zementmischungen können als sich ausdehnende oder zusätzliche Komponente für übliche Zemente wie Portlandzemente, oder gegebenenfalls allein als sich ausdehnender Zement je nach Zusammensetzung Verwendet werden. Bei 'alleiniger Verwendung können als Abbinderegulationsmittel wie in den üblichen Zementen bestimmte Mengen Gips zugegeben werden. Die erfindungsgemässen

8 197 0 8 8-2"

Zementmischungen bestehen vorzugsweise im wesentlichen aus etwa 1 bis 70 Gew*% freiem Kalk_s wobei der Rest überwiegend aus Tricalelumsilikat C-S besteht»

Es wird darauf hingewiesen, dass neben dem meist eingesetzten freien Kalk oder CaO auch andere Erdalkalioxide wie insbesondere Bariumoxid oder Strontiumoxid ganz oder teilweise anstelle des Calciumoxids eingesetzt werden können.

Die erfindungsgemässen Zementmischungen können aus den üblichen Ausgangsstoffen₃ wie sie'normalerweise in Portlandzement öfen verwendet werden, hergestellt werden. Daher können auch andere Bestandteile ausser freiem Kalk und Tricalciumsilikat in der Mischung vorliegen; die Mischung kann beispielsweise Äluminat in Form des Trlcaieiumaluminates C,A und Eisen meist in Form des TetracalciumaAluininoferrites ChAF enthalten. Gegebenenfalls können auch kleinere Mengen anderer Verunreinigungen, wie sie normalerweise In den, Ausgangsverbindungen für Portlandzemente vorhanden sind, vorliegen wie'Phosphate, Alkali- und Magnesiumoxide. Ausserdem kann als Mineralisierungsmittel Flußspat zugesetzt werden. Derartige Verbindungen sind für die erfindungsgeraässen 'Zementmischungen nicht schädlicher als In üblichen Portlandzementmischungen, und die erfindungsgemässen Mischungen tolerieren derartige Zusätze In den gleichen Mengen wie die .üblichen Portlandzemente. Die erfindungsgemässen Zementmischungen

489B19/8882

weisen meist eine flüssige Phase von etwa 15 bis 30 Gew.? und vorzugsweise von etwa 18 bis 28 Gew. % auf_s wobei dieser Gehalt nach der bekannten Methode von Lea und Parker errechnet wird₃ die in "Buildung Research Technical Paper Nr. 16, His Majesty's Stationary Office ₃ London, 1935" veröffentlicht ist» Wenn beispielsweise eine erfindungsgemässe Zementmischung bei den bevorzugten Temperaturen von etwa,-1.454°C bis 1.51O°C hergestellt wird, beträgt der Gehalt an flüssiger Phase bei dieser Temperatur, bezogen auf den prozentualen Gehalt an Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO₅ K₂O und Na₂O im Klinker, 3_s0 (JiAl₂O₃)''+ 2,25 (SSFe₂O₃) + #MgO + ^K₂O 4- ^Na₂O. Da der prozentuale Gehalt an flüssiger Phase von der Brenntemperatur abhängt und niedriger ist, wenn die Brenntemperatur ebenfalls niedriger ist a wird darauf hingewiesen₃ dass., wenn die Mischung'bei einer Temperatur von etwa 1<,399°C hergestellt wird₃ der Gehalt an flüssiger Phase 2_S95 (#Ä1„O,) -5- 2,20

C. J

₂₃) +"2HgO .+' ^K₂O + ^Wa₂O beträgt. Wenn weiterhin beispielsweise die Mischung bei einer Temperatur von ^ C, welche dem quaternären Eutektikum des quater-

nären Systems CaO-Al'O^-SiOp-FegO^ entspricht, hergestellt wird, und wenn das Verhältnis von Al₂O, zu Fe₃O₃ mehr als 1,38 beträgt, ist der prozentuale Gehalt an flüssiger Phase 6,1 (^Fe₂O₃) -§- JiMgO + ^K₃O + JSMa₂O, während, wenn das Verhältnis von Al₃O₃ zu Fe₂°3 ^unter 1*38 liegt, der

19/0.382

prozentuale Gehalt an flüssiger Phase 8,50 ₂ 5,22 (^Fe₂O,) + JfMgO + ^K₃O + 35Na₃O beträgt.'Im allgemeinen ist vorzuziehen, dass Aluminate, Ferrite und andere Verunreinigungen weniger als 30 Gew.% der fertigen Mischung ausmachen.

Vorzugsweise sollte das gesamte Silikat in Form von Tricalciumsilikat C,S vorliegen und die Mischung im wesentlichen kein Dicalciumsilikat C»S enthalten. Es hat sich herausgestellt, dass grössere Mengen an Dicalciumsilikat schädlich sind, da deren Anwesenheit zu einer verzögerten Hydratation des Kalks führt. Aus diesen Gründen sollten vorzugsweise höchstens etwa 5 Gew.% Dicalciumsilikat und insbesondere überhaupt kein Dicalciumsilikat in der Mischung vorhanden sein.

Die erfindungsgemässen Mischungen sollten eine Teilchengrösse von nicht mehr als 0,833 mm und eine Blainefeinheit

2 ■ " von nicht mehr als 6.000 cm /g bei Bestimmung gemäss ASTM C2O4-68 aufweisen. Vorzugsweise zeigen die erfindungsgemässen Mischungen eine Teilchengrösse von nicht mehr als 0,157 mm und weisen eine Feinheit von nicht mehr als 4.000 cm /g auf, insbesondere sollte die Teilchengrösse nicht mehr als 0*147 mm und die Feinheit etwa 1.500 Bis 3.000 em²/g betragen.

i/#ff|

Die erfindungsgemässen Zementmischungen werden vorzugsweise aus solchen tonhaltigen und kalkhaltigen Ausgangsverbindungen hergestellt, die auch üblicherweise zur Herstellung von Portlandzementklinker eingesetzt werden. Der Grundunterschied bei der Herstellung der erfindungsgemässen Zementmischungen im Vergleich zu den üblichen Portlandzementklinkern besteht darin, dass die Komponenten, so ausgewählt werden, dass sich ein überschuss von etwa 1 bis 70.Gew.% freiemKalk nach vollständiger stöchiometrischer Umsetzung der anderen Bestandteile mit dem Kalk ergibt und dass der Ofen unter solchen Bedingungen betrieben wird, dass die Ausgangssilikatverbindungen mit dem Kalk entsprechend den stöchiometrischen Gesetzen in erster Linie Tricalcium-' silikat bilden. Di'es lässt sich erreichen, wenn der Ofen unter normalen bis hartbrennenden Bedingungen betrieben wird. Der Ofen wird meist bei einer Temperatur von etwa 1,260⁰C bis 1.593°C und vorzugsweise bei etwa 1.W⁰C bis • 1.510°C betrieben. Das Material wird in der Brennzone des Ofens so lange umgesetzt, bis das gesamte oder im wesent-

■•I - -

liehen das gesamte Silikat in Tricalciumsilikät umgewandelt ist. Der hartgebrannte. Klinker aus dem Ofen ist meist ein ■ hartes, dichtes Material. Erdalkalioxide und Siliziumoxid sollten stöchiometrisch vollständig unter Bildung von Erdalkalisilikaten reagieren, die' das maximale stöchiometrische Verhältnis von Erdalkalioxid zu Siliziumoxid auf-

' ■ . -403819/0882 -■■■.■.

weisen; es sollten Im wesentlichen keine Erdalkalisilikate vorliegen, die ein geringeres Verhältnis von Erdalkalioxid zu Siliziumoxid aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass Ausgangsmaterialien, die aufgrund ihrer Grosse oder Zusammensetzung unter den angegebenen Brennbedingungen nicht reagieren, nicht in die obigen stöehiometrischen Betrachtungen einbezogen wurden, obgleich gegebenenfalls derartige Materialien im Einsatzmaterial vorhanden sein können.

Nach dem Brennen wird der Klinker In an sich bekannter Weise wie durch Luftkühlen oder Wasserabschrecken gekühlt. Vorzugsweise wird der Klinker' mit Wasser abgeschreckt, wenn eine hellere Farbe gewünscht wird. Anschliessend wird der Klinker dann, wie bereits ausgeführt, zu einer· geeigneten Teilchengrösse vermählen«

Wenn die sich ausdehnenden Zementmischungen weniger als etwa 10 Gew.% freien Kalk enthalten, können sie direkt als ausdehnbarer Zement eingesetzt werden. Bei Verwrendung in Mischung mit Portlandzementmisehungen enthalten die erfindungsgemässen Zementmischungen etwa 5 bis 45 Gew.% Kalk, meist etwa 10 bis 35 Gew°% freien Kalk und vorzugsweise etwa 10 bis 30 Gew.% freien Kalk« So bilden sieh beispielsweise besonders günstige Mischungen bei einem Gehalt an freiem Kalk von etwa 20 bis 28 Gew.%„ Die sich aus-

409819/0832

■ ■'"." 2354015

dehnenden Zementmischungen gemäss Erfindung können mit allen üblichen. Port land zement en in üblichen Mengen wie beispleis^ weise etwa 1 bis 99 Gew<% der erfindungsgemässen Mischungen in der Endmischung vermischt werden. Im allgemeinen können günstige,: sich ausdehnende Zemente durch Vermischung von etwa 10 bis 4P. Sew, % des erfindungsgemässen Zementes mit etwa 90 bis"60 Gew.% Portlandzement hergestellt werden. Die erfindungsgemässen sich ausdehnenden Zementmischungen können
bezüglich ihrer Ausdehnbarkeit nicht nur durch Kontrolle
des Gehaltes an freiem Kalk_a sondern auch durch Kontrolle
der Teilchengrösse eingestellt werden^ da im allgemeinen
die Teilchengrösse oder Feinheit der,Mischung die Hydratati ons geschwindigkeit und Ausdehnung beeinflusst.. Durch sehr einfache Versuche bezüglich Teilchengrösse und Ausdehnuiigszeit können sozusagen "massgesehheiderte" Zemente für jeden beliebigen Anwendungsbereich hergestellt werden.

Die erzielbare Ausdehnung in einem Beton mit einem Gehalt an dem erfindungsgemässen sich ausdehnenden Zement ,ist im allgemeinen proportional der Menge an freiem Kalk in der Gesamt-" mischung. Falls die erfiridüngögem'ässe Zementmischung mit,
einem anderen hydrätisierbaien Zement wie Portlandzement
vermischt wird, ergibt sich eine bessere Kontroilierbärkeit der Gesaifttzementmischungj wenri der Gehait an freiem Kalk in der sieh aüsdeiinenden Zementmischung^ etwa.10 biö 30 Gew.jS,

und zwar vorzugsweise mehr als 10 %, aber weniger als 30 Gew.% beträgt. Zusammenfassend ist festzustellen, dass beim Vermischen der erfindungsgemässen, sich ausdehnenden Zementmischung mit anderen üblichen Zementen die Linearität - des Verhältnisses von Ausdehnung zu Gehalt an freiem Kalk in der Gesamtzementmischung in der Praxis gleichmässiger ist₉ wenn die Zementmischung den erfindungsgemässen Zement mit einem Gehalt an freiem Kalk im Bereich von etwa 10 Gew.% bis 30 Gew.% enthält, als wenn eine erfindungsgemässe Zementmischung mit einem Gehalt an mehr als 30 Gew.% freiem Kalk verwendet wird. Die Möglichkeit der gleichmässigen Ausdehnungskontrolle von Mischungen mit einem Gehalt an den erfindungsgemässen Zementen wird geringer, wenn der Gehalt an- freiem Kalk in den erfindungsgemässen Zementen mehr als 30 Gew.% beträgt, da bei Verwendung derartiger Mischungen mit-so hohen Gehalten an freiem Kalk geringe Änderungen in der Menge der erfindungsgemässen Zemente beim Vermischen mit anderen Zementmischungen zu grösseren Variationen in der Art und Grosse der Ausdehnung führen.

Geeignete Mischungen der erfindungsgemässen Zemente zusammen mit Portlandzement können in jedem Mengenverhältnis verwendet werden, die einen freien Kalkgehalt „von etwa 20 bis

Gew.% und eine Feinheit von 2.000 bis 3-000 cm²/g aufweisen.

409819/0882

; . 235AQ65

Andere Mischungen der erflndungsgemässen Zemente enthalten einen freien Kalkgehalt von etwa 45 Gew.% und weisen Teilchengrössen von etwa 0,147 mm und eine Feinheit von nicht über 2.000 enr/g auf. Wenn der freie Kalkgehalt der erfindungsgemässen Mischungen 45 Gew.$ oder mehr beträgt, ist es im allgemeinen wünschenswert, eine Feinheit"von nicht mehr als 2.000 cm /g zu verwenden. Falls aber eine grössere anfängliche Ausdehnung erwünscht ist, können Kalkgehalte von 45 Gew.% oder darüber auch bei grösseren Feinheiten eingesetzt werden. Die erflndungsgemässen sich ausdehnenden Zementmischungen können so eingestellt werden, dass sich eine anfängliche schnelle Ausdehnung mit einer nachfolgenden im allgemeinen gleichmässigen langsamen Ausdehnung während einer bestimmten Zeitspanne ergibt. Geeignete Mischungen dieser Art enthalten etwa 5^;bis 40 Gew.% freies CaO und sind eine 50/50-Mischung eines Materials mit einer Feinheit von 3-000 cm /g und einem gleichmässigei> Material mit einer TeilchengrÖsse von etwa 0,147 mm. Hieraus ergibt sich, dass die erfindungsgemässen Zementmischungen für jede beliebige Verwendung eingestellt werden können. Ganz allgemein kann gesagt werden, dass, wenn die neuen Zementmischungen allein oder in Mischung'*" mit Portlandzementen zur Herstellung von ^schrumpfkompensierenden Zementen eingesetzt werden, der Kalkgehalt in der fertigen Mischung vorzugsweise etwa 2 bis 10 Gew.% betragen sollte.

403819/0882" ·" -- .

"Auf chemischem Wege vorspannende" Mischungen können hergestellt werden, indem der Anteil an freiem Kalk in der Mischung erhöht wird.

Die erfindungsgemässen sich ausdehnenden Zementmischungen können in Chargen mit einem verschieden hohen Kalkgehalt (von etwa 1 bis etwa 70 Gew.%) und verschiedenen Teilgrössen hergestellt werden, solange die Teilchengrössen kleiner als 0,833 mm sind und sich eine Feinheit von nicht mehr als 6.000 cm /g ergibt. Jede Charge kann in einem Lagersilo aufbewahrt und anschliessend mit Portlandzementmischungen wie beispielsweise mit "normalem Typ I Portlandzement vermischt und dann abgepackt oder nicht abgepackt auf den Markt gebracht werden.

Es ist nicht völlig klar, in welcher Weise die erfindungs·^ gemässen Zementmischungen als sich ausdehnende Zemente wirken. Es wird angenommen, dass die Verbindung des freien Kalks mit dem Tricaleiumsilikat in Abwesenheit merklicher Mengen des Dicalciumsilikates zu der Ausdehnbarkeit der Mischung führt. Im gewöhnlichen Portlandzement sind freie CaO-Teilchen fest in den Zementverbindungen wie Dicalciumsilikat eingeschlossen. Diese Beschichtung verhindert eine frühzeitige Hydratation des CaO. Wenn also grosse Mengen freies CaO vorliegen (d.h. mehr als ein paar

409819/0882

Prozent wie beispielsweise mehr als 2 Gew.%) führen in einem gewöhnlichen Portlandzement diese Einkapseiungen . des CaO zu einer verzögerten Hydratation und damit zu einer plötzlichen Expansion, die während mehrerer Jahre eintreten kann. Bei der Verbindung des CaO und des Tri-. calciums ilikats jedoch in den er.findungsgemäcisen Mischungen und bei Abwesenheit merklicher Mengen Dicalciumsilikat ergibt sich- eine nur geringfügig verzögerte Hydratation des CaO, so dass, die Hydratation des CaO im wesentlichen innerhalb einer Woche- vollständig ist. Es wird angenommen, dass dieser Vorgang die Ursache für die Ausdehnbarkeit der Mischungen ist, Weiterhin wird davon ausgegangen, dass beim Hartbrennen der Zementbestandteile im Ofen nicht ■ nur die Silikate vollständig in TricälciumDilikäte umge- wandelt werden und dass ein wesentlicher überschuss an freiem Kalk vorhanden bleibt, sondern dass auch sich fein verteilte verfestigte Teilchen des freien CaO bilden, die sehr dünn mit Tricalciumsilikat und/oder anderen schnell hydratisierbaren Zementverbindungen (ausschliesslieh des Dicalciumsilikates) beschichtet sind. Wenn die erfindungsgemässen Zementmischungen daher, sei es allein, sei es als Zugabe zu anderen Zementen, mit Wasser vermischt werden, dringt das Wasser durch die anderen sich schnell hydrati-._v sierenden Zementverbindungen wie Tricalciumsilikat nach deren Hydratisieren ein und hydratisiert den freien Kalk. Dies

235Λ065

führt zu einer günstigen, da leicht.verzögerten Hydratation des Kalks. Die deutliche Hydratation des freien Kalks beginnt im wesentlichen erst, nachdem der Zement abgebunden ist; allerdings ist diese Hydratation innerhalb von β bis 7 Tagen vollständig, woraus sich die deutliche und günstig verwertbare Ausdehnung der hydratisieren Mischung ergibt. Diese Mischungen weisen die gleichen ehemischen Bestandteile wie Portlandzemente auf und enthalten keine Zusatzstoffe wie Sulfoaluminate, die sich im chemischen Verhalten von Portlandzementverbindungen unterscheiden.

Derartige Mischungen bilden Betons, die meist stabiler sind als normale sich ausdehnende Zementbetons. Darüber hinaus können die erfindungsagemässen neuen Zementmischungen sowohl bei alleiniger Verwendung als auch bei Verwendung in Kombination mit anderen Portlandzementen unter trockenen Wetterbedingungen gehärtet werden, da sie keinen grösseren Wasserbedarf als übliche Portlandzemente aufweisen. Die Mischungen binden bei hohen Temperaturen ab, sind sulfatresistent und billig in der Herstellung. Die erfindungsgemässen Zementmischungen ermöglichen die Herstellung von sich ausdehnenden Zementmischungen für bestimmte Anwendungsbereiche in einer bisher unbekannt genauen Weise. Wie bereits ausgeführt, können die erfindungsgemässen Zementmischungen allein oder nach dem Vermischen

409819/0882

mit üblichen Zementmischungen zur Erzeugung der Ausdehnbarkeit verwendet werden. Die erfindungsgemässen Zementmischungen können beispielsweise mit allen Portlandzementtypen einschliesslieh ASTM Typen I bis V Portland-Bauzement, eingefärbten Portlandzementen entsprechend der US-PS 3 667 und Pozzolanzementen wie ASTM Typ I P verwendet werden. Pozzolanzemente schliessen Zemente mit einem Gehalt an Flugasche, Asche oder vulkanischen Materialien ein und werden häufig als Zusatz zu verschiedenen Portlandzementen verwendet. Darüber hinaus können die erfindungsgemässen Zementmischungen auch mit Nicht-Portlandzementen wie Calciumaluminat-Zementen oder Gips-Zementen verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beispiele näher erläutert. . . ' ■ . .·

Beispiel 1 ' ■

Erfindungsgemässe Zementmischungen wurden.durch anfängliches Hartbrennen eines ton- und kalkhaltigen Pelsgesteines (Austin chalk) in einem Zementofen hergestellt. Die Mischung wurde bei einer Temperatur von etwa 1.510 G in der Brennzone zu einem harten verfestigten Produkt gebrannt. Dieses Produkt wurde mit Luft gekühlt und.dann in

einer Kugelmühle zu einer Feinheit von 2.619 cm /g ent-

403819/0882

sprechend der ASTM-Methode C2O4-68 vermählen. Alle Teilchen hatten eine Grosse von weniger als 0,833 nun, wobei 68,1 % durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,075 mm und 80,1 % durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,043 mm passierten. Die fertige Mischung enthielt 41,9 % freies CaO, wobei der Rest aus überwiegend Tricalciumsilikat mit geringeren Mengen Tricalciumaluminat und Tetracalciumaluminoferrit bestand. Die Analyse der Mischung ist (mit Ausnahme der 0,3 Gew.% der darin enthaltenen Alkalien) in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt. Diese -Mischung wird im folgenden als sich ausdehnende Zementmischung A bezeichnet.

Tabelle 1

Zu s ammens e t ζ ung Gew. %

SiO₂ . 9,08

Al₂O 4,42

Pe₂O 2,80

CaO 81,75

MgO 0,91

Glühverlust 2,26

Anschliessend wurde die Zementmischung A mit einer gelbgefärbten Portlandzementmischung, die nach dem Verfahren

409819/0882

~ 23 -

der US-PS 3 66? 976 hergestellt worden war, vermischt. Diese gelbgefärbte Zementmischung wies eine Feinheit von

2 ·

3.775 cm /g auf und ergab folgende, in Tabelle 2, aufgeführte Analyse: -

Tabelle 2.	Gew. %
Gelbgefärbter Portlandzement	21,0
Zusammensetzung	4,8
SiO2	3,0
Al2O3	, 65,8
Fe2O2	1,0
CaO	.2,9
MgO .	0,72
SO3 .	1,3
Ti02 . -..
Glühverlust

Die Zementmischung wurde durch Vermischen von 70 Gewichtsteilen des gelbgefärbten Portlandzementes mit 30 Gew.% der .Zementmischung A unter Zugabe von kO Gew.% Wasser hergestellt. Die nasse Aufschlämmung wurde dann in eine Stahlform gegossen, um einen Testbarren mit den Massen 2,5 cm χ 2,5 cm χ 25,4 cm herzustellen. Der Testbarren wurde in

409819/08 8 2

feuchter Luft bei 22,8⁰C gehärtet; zur. Messung der Expansion während einer Zeitspanne von 7 Tagen wurde eine Feinmessvergleichsvorrichtung eingesetzt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt:

Tabelle 3

Ausdehnung in ■%. Längenänderung, bezogen auf Erstmessung nach

Härtung in Tagen ' 2k h - -

2 0,285

3 0,310 ²J ^ 0,335

5 0,360. '

6 0,375

7 0,390

Aus diesem Versuch ergeben sich deutlich die günstigen Wirkungen, die einer hydratisierten Zementmischung durch die sich ausdehnenden erfindungsgemässen Zementmischungen· verliehen werden. -

Beispiel 2

In diesem Versuch wurden verschiedene Prozentmengen der Mischung A aus Beispiel 1 mit der gelbgefärbten Portland-

409819/0882

- 25 - ' ■■'■■■■■

zementmischung aus Beispiel 1 und mit einem Typ I-Portlandzement in einem üblichen Betonmischer vermischt; dann wurden die Ausdehnungen der bewehrten Proben ausgemessen. Zusätzlich wurden die bewehrten Ausdehnungen von Betonmischungen des reinen geIb gefärb ten Port.landzementes, dos reinen Typ I-Portlandzementes und eines reinen Typ S-Portlandzenientes gemessen. Die Bewehrung wurde durch Verwendung eines Stahlbarrens mit. einem Durchmesser von etwa 0,6 cm in einer Probe mit den Massen von 7,6 χ 7-,6 χ 25,4 cm erhalten.

Der verwendete Typ I-Portlandzement war ein gewöhnlicher

'

Typ I-Portlandzement mit einer Feinheit von 3.150 cm /g

und folgender, in Tabelle 4 wiedergegebener Analyse: Tabelle k ' - . ^: ■

Typ I-Portlandzement. '": .-.■

Zusammenset zung Gevt . %

; . : 21,0

Al₂Q₃ · . 5,5

Pe₂O₂ 2,9

CaO . -.-■-■, 65,6

MgO ■ . -■■' 0,8

SO · ^; - ■ . - 2,8

Glühverlust 1,2

40981 3/088-2

Der verwendete Typ S-Zement wies eine Feinheit, von- 3.710

cm /g auf und ergab folgende, in Tabelle 5 wiedergegebene Analyse:

Tabelle 5 Typ S-Portlandzement

Zusammensetzung Gew. %

SIO₂ 18,12

Al₂O₃ 8,28

Pe₂O₃ . , 1,91

CaO 63,71

MgO 1,11

SO₃ Ii,76

Mn₂O₃ 0,09

Glühverlust 0,84

Es wurden 7 Betonmischungen hergestellt, wobei der Zementanteil der Mischung Nr. 1 aus 5 Gew.% der Zementmischung A und 95 Gew.% der gefärbten Portlandzementmischung bestand. Der Zementanteil der Mischung Nr. 2 bestand aus 10 Gevr.% der Zementmischung A xxnd 90 Gew.? des gefärbten Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. 3 bestand aus 5 Gew.% der Zementmischung A und 95 Gew.% des Typ I-Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. ¹I bestand aus

4098 19/088 2

7.5 Gew.% der Zementmischung A und 92,5 Gew.# des Typ I-Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. 5 bestand aus reinem gelbgefärbtem Portlandzement. Der Zementanteil der Mischung Nr. 6 bestand aus reinem Typ I-PortlandzementDer Zementanteil der Mischung Nr. 7 bestand aus reinem Typ S-Zement. Jede dieser Zementmischungen wurde mit Zuschlag und Wasser in einem Standard-Betonmiescher in Mengen von 6 Säcken Zement je 0,76 m fertigen Betons vermischt. Jede Probe enthielt 20 Gewichtsteile Zement, AH₃S Gewichtsteile Sand, 69,7 Gewichtsteile grobkörnigen Zuschlag (zerkleinerter Kalkstein) und ausreichend Wasser (etwa 11 Gewichtsteile), so dass die fertigen Proben bei der, Setzprobe gemäss ASTM C143-69 einen Wert von 12,7 cm ergaben. Die Probemischungen wurden in standardisierte "Portland Cement Associat±On 2 Prismenformen" gegossen, die jeweils einen Verstärkungsstahlstab in Längsrichtung der Form aufwiesen, der wiederum mit, 2 Stahlplatten an gegenüberliegenden Enden verbunden waren, so dass sich 0,3 % Stahl im Querschnitt der Form ergaben.· .

Für jeden Yersuch wurden 2 Testbarren mit den Massen

7.6 χ 7,6 χ 25,4 cm hergestellt. Alle .Testbarren wurden anfangs unter Wasser bei 22,8°C 7 Tage lang gehärtet. Daran anschliessend wurde ein Testbarren von jeder Mischung in normaler Luft 14 weitere Tage gehärtet, während der

403819/0882

zweite Testbarren jeder Mischung weiterhin bei Wasser von 22,8⁰C für weitere 21 Tage gehärtet wurde. Zur Ausmessung der Ausdehnung der Betontestbarren wurde ein Feinmessvergleichsgerät eingesetzt; die Resultate basieren auf einer Anfangsmessung für jeden Barren.nach 6 Stunden und sind in der Tabelle 6 zusammengestellt. Die Werte für X,3 und, ......

<■■■"■"

7 Tage unter Wasser bei 22JS⁰C sind die arithmetischen . Mittel der Ausdehnung der 2 Testbarren einer jeden Probe₃ während die übrigen Werte in der Tabelle die Messungen für jeweils einen einzelnen-Testbarren sind.

Tabelle.6

Bewehrte Ausdehnung in % nach Tage in Mischung Nr. Tagen unter Wasser bei 22,8 C . Umgebungsluft

1 3 7 14 21 28 14 21

!(gefärbter
Zement mit .
5% Mischg.A 0.018 .0.028 0.020 0.026 0.026 O.O3O 0.009 0,010

' 2(gefärbter
Zement mit

Mischg.A 0.049 Q.054 O.Ö56O.O49 0.050 0.054 0.059 0.057

3(Typ I mit - ^;: .

5% Mischg.A 0.026 0.024 0.024 O.O27 O.O34_; O.O35 0.022 0.017

4(Typ I mit .

7,5^ Mischg.A 0.041 0.043 0.044 0.047 O.O56 O.O56 0.044 O.O36

5(gefärbter

Zement 0.005 0.004 0.002 0.007 O.OO3 0.004 (0.007) (O.OO3)

6(Typ ι 0.004 o;oo6 (0.002)0.004 0.006 0.003 (0.005)(0.016;

7(Typ S 0.018 0.022 0.021 0.025 0.027 O.O3O 0.014 0.011

409819ΛΧΜΒ2 >

. - 29 -

Die in Klammern gesetzten Zahlen bedeuten Schrumpfung.

Die Tabelle zeigt deutlich, das? sich die erfindungsgemässen ausdehnenden Zementmischungen mit verschiedenen Mengen üblicher Portlandzemente unter Bildung sich ausdehnender Zementmischungen mischen lassen, wobei die letzteren entweder mehr oder gleich stark wie übliche sich ausdehnende Zementmischungen wie Typ"-S-Zemente expandieren,

Beispiel 5

Eine, weitere erfindungsgemässe Zementmischung wurde durch Hartbrennen eines ton- und kalkhaltigen Ausgangsgemisches in einem Ofen hergestellt * Das Verhältnis von kai haltigem zu tonhaltigem Material wurde so eingestellt, dass die fertige Mischung etwa 18 bis 19 Gew.% freien Kalk aufwies. Die Mischung wurde in den Ofen eingebracht und auf eine Temperatur von etwa 1.477°Ο erhitzt. Das aus dem Ofen entnommene Material wurde dann mit Wasser, abgeschreckt und zu

-2 '

einer Feinheit von 2.594 cm /g vermählen, so dass 98,7 Gew.^. der Teilchen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von O„,O75 mm und 91,7 Gew.% durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,043 mm hindurchgingen. Die fertige Mischung wies einen Gehalt an 18,4 Gew.%_ freiem Kalk auf, während die übrigen Bestandteile Tricalciuinsilikat, Tricalciumaluminat \ Tetra.calcium-aluminoferrit und geringe Mengen

409819/0882

Magnesiumoxid waren. Die Analyse der Zementmischung (mit. Ausnahme der etwa 0,3 Gew.% Alkalien in der Mischung) ist in der folgenden Tabelle 7 zusammengestellt:

Tabelle 7

Zusammensetzung Gew. %

SiO₂ 15,66

Al₂O₃ H,68

Pe₂O₃ 3,52

CaO 74,24

MgO 0,70

Glühverlust 1,98 '

Dieses Material wird im folgenden als sich ausdehnende Zementmischung B bezeichnet.

Beispiel 5

Eine weitere erfindungsgemässe Zementmischung wurde durch Hartbrennen von ton- und kalkhaltigem Material in einem Ofen hergestellt. Das Verhältnis von tonhaltigem zu kalkhaltigem Material wurde so eingestellt, dass die fertige Mischung etwa 22 bis 23 Gew.% freien Kalk aufwies. Die Mischung wurde in den Ofen eingebracht und auf eine Temperatur von etwa 1.449⁰C erwärmt.- Der Klinker aus dem Ofen

409819/ÖB82

wurde in der Luft abgekühlt und dann zu einer Feinheit von 3".432^: cm 7g vermählen⁴, so dass 95,6 Gew.% der Teilchen · durch ein Sieb mit einer Mäschenweite von 0,075 mm und 88,5 Gew.% durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,043 mm hindurchgingen. Die fertige Mischung wies einen Gehalt von 22,9 Gew.%. freien Kalks auf, während der Rest der ,Bestandteile Tricalciumsilikat₉ Tricalciumaluminat, Tetracalcrumaluminoferrit und geringe Mengen' Magnesiumoxid waren. Die Analyse der Mischung (mit Ausnahme der etwa 0,3 Gew.% Alkalien) ist in der folgenden Tabelle 8 angegeben: —■'.-'

Tabelle 8

• Zusammensetzung , - . Gew.^ _: SiO₂. . ^»ϊ^. ■'......- ....

Fe₂O₃ -■' 2,79

GaO... - . .... _; 76*2.8

Glühverlust. . _■ .;_,..._ - 1,25

Dies Material wird im- folgenden als sich- ausdehnende.Zeirfent mischung. 0 bezeichnet-.- . -.:..■.--.

409819/0882

Beispiel 5

Eine weitere sich ausdehnende Zementmischung wurde durch Hartbrennen von tonhaltigem und kalkhaltigem Rohmaterial in einem Ofen hergestellt. Das Verhältnis von kalkhaltigem zu tonhaltigem Material wurde so eingestellt, dass die fertige Mischung einen Gehalt an etwa 24 bis 25 Gew.% freien Kalk aufwies. Als Mineralisierungsmittel und zur Verbesserung der vollständigen Reaktion der Bestandteile wurde ausserdem Fluorspat (Calciumfluorid) der Rohmaterialmischung in Mengen von 1,5 Gew.% zugesetzt. Die Mischung wurde in den Ofen eingebracht und auf eine Temperatur von etwa I.454 C erwärmt. Der Klinker aus dem Ofen wurde an der

2 Luft abgekühlt und dann zu einer Feinheit von 2.619 cm /g vermählen, so dass 98,1 Gew.% der Teilchendurch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,057 und 88,8 Gew.% der Teilchen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,043 mm hindurchgingen. Die fertige Mischung wies einen freien Kalkgehalt von 24,3 Gew.% auf, wobei der Rest aus Tricalciumsilikat, Tricaleiumaluminat, Tricalciumaluminoferric sowie geringen Mengen Magnesiumoxid und Fluorspat bestand. • Die Analyse der Mischung (mit Ausnahme der etwa 0,3 Gew. 5? der darin enthaltenen Alkalien) ist in der folgenden Tabelle 9 angegeben:

4098197 0882

Tabelle 9 -

Zusammensetzung . Gew. %

Al₂O₃ -.',.. 3,71

Pe₂O₃ ■ . 2,81

CaO · ' 78,15.

MgO . . 0,72

Glühverlust "_: · 0,67

Dieses Produkt wird im folgenden als sich ausdehnende Zementmischung D bezeichnet.

Beispiel 6 .'

Zur Untersuchung der bewehrten Ausdehnung wurden Betontestbarren unter Verwendung der Mischung B, der Mischung C und der Mischung D der vorangegangenen Beispiele hergestellt. · Der Zementanteil der Mischung Nr. 8 bestand aus 30 Gew.% der Mischung B und 70 Gew.% des bereits beschriebenen gelbgefärbten .Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung ,Nr. 9 bestand aus 25 Gew.% der Mischung C und 75 Gew.% des bereits beschriebenen gelbgefärbten Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. 10 bestand aus 25 Gevr.% der Mischung D und 75 Gew.% des gelbgefärbten Portlandzementes. Diese Zementmischungen wurden-mit Zuschlag'und Wasser in einer Standard-Betonmischmaschine

4098 1970882

vermischt, so dass sich ein Zementfaktor von 6 Säcken Zement je 0,76 m fertigen Betons ergab. Jede Probe umfasste 20 Gewichtstelle Zement, 44,9 Gewichtsteile Sand, 69,7 Gextfichtsteile groben Zuschlag (zerkleinerten Kalkstein) und ausreichend Wasser (etwa 11 Gewichtsteile), so dass die fertigen Proben bei der Setzprobe gemäss ASTM CIH3-69 einen Wert von 12,7 cm ergaben. Die Probemischungen wurden in standardisierte "Portland Cement Association-2-Prismen-" Formen eingegossen, die jeweils einen sich durch die Länge der Form erstreckenden Stahlstab>aufwiesen, der mit zwei an gegenüberliegenden Seiten angebrachten Stahlplatten verbunden war, so dass sich 0,3 % Stahl im Querschnitt der Form ergaben. Zwei Testbarren mit den Massen 7j6 χ 7,6 χ 25,4 cm wurden für die Mischungen 8,9 und 10 hergestellt. Diese Testbarren wurden anfangs unter Wasser bei einer Temperatur von 22,8⁰C sieben Tage gehärtet. Anschliessend wurde jeweils einer der Testbarren der Mischung weitere 14 Tage in Umgebungsluft gehärtet, während der andere Testbarren jeder Mischung v/eitere 21 Tage unter Wasser bei 22,8 C gehärtet wurde. Zum Ausmecsen der Ausdehnung der Testbetonbarren wurde ein Feinmessvergleichsgerät verwendet, wobei die in Tabelle 10 aufgeführten Ergebnisse auf eine nach 6 Stunden durchgeführte Anfangsmessung bezogen sind. Die Werte für I₃3 und 7 Tage bei 22,8⁰C unter Wasser sind die arithmetischen Mittelwerte der Ausdehnung

409819/0882

von je 2 Testbarren für eine Probe, während die übrigen Werte in Tabelle 10 die Messungen für einen einzigen Testbarren angeben. ■ ■

Tabelle. 10 -. ·-.-.-■"'. ■ Ϊ . ./ --..'-⁵I--,

Bewehrte Ausdehnung in..'% nach Tage- in Mischung Nr. Tagen unter Wasser bei-22,8 C Umgebungsluft

3 7 m 21 28 lV 21

8 (gefärbter " '. ..

Zement mit
30$ Mischg.B 0.060 0.062 O.O68O.O73 0.079 0.078-0,067 0.053

9(gefärbter

Zement mit
25/S Mischg.C 0.089 0,097 0,102 0,102 0,103 0,107 0.0-98.Ό.Ο85

10(gefärbter

Zement mit
25% Mischg.D 0.113 0.126 0,129 0,131 0.129 0.133 0.133 0.113

Aus der Tabelle ergibt sich deutlich die vielseitige Yerwend- ^y barkeit der erfindungsgemässen Mischungen. Abschrecken mit Wasser oder die Zugabe von Mineralisierungsmitteln hat keine negative Auswirkung auf die Ausdehnung.

Beispiel 7 -

Unter Verwendung der Mischung D wurden Betontestbarren für. Versuche zur bewehrten und nicht bewehrten Ausdehnung hergestellt. Der in der Mischung Nr. 11 verwandte Beton bestand aus 25 Gevj.% der Zementmischung D und 75 Gew.% des

bereits beschriebenen gelbgefärbten Portlandzementes und entsprach somit der Mischung Nr. 10 in Beispiel 6. Die Formungsverfahren entsprachen den in Beispiel 6 beschriebenen. Die Barren wurden jeweils in die erwähnten Formen mit einem GehaJt an 0,0 %, 0,15 %, 0,30 % und 0,70 % Stahl im Querschnitt der Form gegossen. Die Testbarren wurden jeweils Ik Tage unter Wasser bei 22,8°C gehärtet. Zur Messung der Expansion der Betontestbarren wurde ein Feinmessvergleichsgerät verwendet. Die in der folgenden Tabelle 11 angegebenen Resultate beziehen sich auf eine nach 6 Stunden erfolgte Messung für jeden Barren.

Tabelle 11

Bewehrte Ausdehnung in %

Mischung
Nr.

Bewehrte Ausdehnung in % gefasster Stahl

Tage unter Wasser

bei 22,8°C

1 ■ 3 7

11(gefärbter
Zement mit

Mischg. D)

0.0
0.15 0.30 0.70

0.718 . Q.7^9 0.750 0.751

0.197 0.213 0.217 .0.218

0.113 0.126 0.129 0.131

0.059 0.066 0.070 0.070

Aus der Tabelle ergibt sich deutlich die Verwendbarkeit der erfindungsgemässen Mischungen bei "chemisch vorgespannten" Betonmischungen. .

409819/0882

Beispiel 8

Mit den Mischungen Nr. 1 bis 10 der vorangegangenen Beispiele entsprechenden nichtverstärkten Betontestbarren mit den Massen 7,6 χ 7,6 χ 25,4 cm wurden Versuche zur Biege- und Druckfestigkeit durchgeführt. Als Vergleich für eine Standard Typ K-Zementmischung wurden ausserdem Betontestbarren mit einer dem Beispiel 2 entsprechenden Zusammensetzung hergestellt. Der verwendete Typ K-Zement wies als die Ausdehnung bewirkenden Zusatz ein Aluminosulfat auf. Dieser Typ K-Zement wurde analysiert und ergab die in Tabelle 12 wiedergegebene Analyse:

Tabelle 12	-Zementes	Gew. %
Analyse des Typ K-	. 19,29
Zusammensetzung	.6,52
SiO2.	• ' 2,50
Al2O3	62,33
Fe2O3	: 0,59
CaO	■-.'.-" . 5,99;
MgO	0,18
so2	1,79
TiO2	409819/0882
Glühverlust

Die Testbarren für jede Probemischung wurden in feuchter Luft bei 22,8⁰C gehärtet. Zum Vergleich wurden Testbarren der Mischung Nr. 12 (reiner Typ K-Zement) entsprechend den Mischverfahren wie bei den Mischungen, 1.bis. 10 hergestellt. Die Biegefestigkeit der Betontestbarren wurde nach dem Verfahren gemäss ASTM C293-68 bestimmt. In der folgenden Tabelle 13 angegebene Biegefestigkeitswerte sind jeweils das Mittel aus 2 Bestimmungen.

Tabelle 13

2 Biegefestigkeit in kg/cm

Tage in feuchter Luft bei 22,8⁰C

Mischung Nr.

28

!(gefärbter Zement mit 5% Mischung A)

2(gefärbter Zement mit 10? Mischung A)

3(Typ I mit

5% Mischung A)

4(Typ I mit

7,5£ Mischung A)

5(gefärbter Zement) 6(Typ I)
7(Typ S)

8(gefärbter Zement mit 30? "Mischung B)

9(gefärbter Zement mit 25%.Mischung C)

10(gefärbter Zement mit 25% Mischung D)

«(Typ K) <⁰⁹⁸¹

29,7 42,2 69,3 79,6

32,6 60,5 68,6 76,1

29.5 56,2 70,2 63,8

27.4 54,5 69,1 62,6 36,1 70,2 79,4 87,0

17.6 49,2 56,6 70,3

24.5 59,4 62,9 70,0

36,1 50,8 72,8 84,4

42,9 66,1 66,1 76,1

38>φ, 61,5 76,4 80,0 !J 58,0 75,1 81,6

Bei dem angegebenen Biegefestigkeitstest wird der Testbarreri zwischen 2 Stahlbarren eingespannt, so dass dann ein dritter Stahlbarren in die Mit.te gelegt werden kann und so lange zur Einwirkung gelangt, bis der Testbarren " auseinanderbricht. Im Biegefestigkeitstest wurden daher die Testbarren der Beispiele 1 bis 10 und 12 in zwei Teile zerbrochen. Jeder dieser Teile wurde dann ent- ' sprechend dem Verfahren gemäss ASTM Cll.6-68 einem Druck*- festigkeitstest unterworfen. Die Druckfestigkeitswerte . sind in der folgenden Tabelle 14 angegeben. Jeder dieser Werte stellt 'das Mittel aus 4 Bestimmungen dar.

Tabelle l4

Druckfestigkeit in kg/cm*

o,

Tage in feuchter Luft bei 22,8 C

Mischung Nr.

7 28

!(gefärbter Zement mit ""5% Mischung A) <

2(gefärbter Zement mit S Mischung A) *

5(Typ I mit . 5% Mischung A)

4(Typ I mit 7»·5Ϊ Mischung A) ·

5 (gefärbter Zement) 6(Typ I) T(Typ S)

159,2 317,5- 398,7

169,2 295yh 3^6,9 456,0

149,2 271,5 391,5 454,3

117,5 241,2 328,2 Ü20,0

175,5 366-,7 434,0 459,1

105,0 226,5 350,2 455,3

142,5 295,7 365,2 4l6,5

409819/08 8 2

Λ TVT

-4Or-

8(gefärbter Zement mit 30$ Mischung B)

9(gefärbter Zement mit 25 & Mischung C)

10(gefärbter Zement mit Mischung D") '

12(Typ K)

177,0 285,0 402,0 456,5 192,7 315,9 419., 0 565,8

192,5 347,0 442,7 573,7 95,4 329,2 406,6 460,0

Die Testwerte zeigen, dass die erfindungsgemäss zur Her-Stellung der Mischungen verwendeten Zementmischungen eine Stabilität aufweisen, die im wesentlichen der Biege- und Druckfestigkeit sich ausdehnender oder sieh nicht ausdehnender Zemente entspricht.

Beispiel 9

Eine weitere sich ausdehnende Zementmischung wurde durch Brennen eines ton- und kalkhaltigen Ausgangsmaterials in einem grossen handelsüblichen Drehofen hergestellt. Das Verhältnis von kalkhaltigem zu tonhaltigem Material war so eingestellt, dass die fertige Mischung etwa. 26 bis 27 Gew.%. freien Kalk aufwies. Die Mischung wurde in den Ofen eingebracht und auf eine Temperatur von etwa 1.510°C erhitzt. Der aus dem Ofen entnommene Klinker wurde durch Eintauchen in einen Wassertank abgeschreckt. Anschliessend wurde er durch einen Rotationstrockner geschickt und in

einem Mahlsystem zu einer Feinheit von 2.569 cm /g vermählen, so dass 93,8 Gew.% der Teilchen durch ein Sieb

409819/0882

mit einer Maschenweite von 0,147 mm, 79,8 Gew.% der Teilehen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,075 mm und 75,0 Gew.% des Materials durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,043 mm passierten. Die gemahlene. Klinkermischung wies einen Gehalt an 26,6 . Gew. % freien Kalk auf, wobei der Rest aus Tricalciumsilikat, Tricaleiumaluminat, Tetracalciumaluminofe-rr.it und geringen Mengen Magnesiumoxid bestand. Die Analyse der Mischung ist in der folgenden Tabelle 15 zusammengestellt:.

Tabelle 15

Zusammensetzung Gew. %

SiO₉ 13,8

Al₉O 5,3

Pe₉O^ 3,0

CaO ^ 75,1

MgO ■ 0,6

SO, · ' ■ 0,2

Na₉ ¹O 0,2

K₉O . 0,4

Glühverlust. 2,1

Dieses Material wird im folgenden als sich ausdehnende • Zementmischung E bezeichnet.

Beispiel 10

Eine weitere erfindungsgemässe Mischung wurde durch Brennen von ton- und kalkhaltigem Material in einem

409819/0882

grossen handelsüblichen Drehofen hergestellt. Das Verhältnis von kalkhaltigem zu tonhaltigem Material war so eingestellt, dass die fertige Mischung einen Gehalt an etwa 23 bis 24 Gew.% freien Kalk aufwies. Die Mischung wurde in den Ofen angebracht und auf eine Temperatur von etwa 1.51O⁰C erhitzt. Der Klinker aus dem Ofen wurde an der Luft abgekühlt und dann in einem geschlossenen Mahlsystem zusammen mit Gips zu einer Feinheit von 3.83I cm /g vermählen, so dass 97,8 Gew.% der Teilchen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,075 mm und 90,2 Gew.% der Teilchen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,043 mm passierten. Die fertige Mischung wies einen freien Kalkgehalt von 22,4 Gew.% auf, wobei der Rest aus Tricalciumsilikat, Tricalciumaluminat, Tetracalciumaluminoferrit und geringen Mengen Magnesiumoxid bestand. Die Analyse der Mischung ist in der folgenden Tabelle l6 wiedergegeben:

Tabelle l6

Zusammensetzung Gew. %

SiO ' 13,90

Al₉O 4,59

Pe^ 3,44

CaO ^ 71,83

MgO l,4l

SO 2,45

Na^O . 0,12

K₂O 0,62

Glühverlust 2,10

Dieses Material wird im folgenden als sich ausdehnende Zementmischung P bezeichnet. ' ,

409819/0882

Beispiel 11

Zur Untersuchung der bewehrten Ausdehnung der Mischungen E und F der vorangegangenen Beispiele wurden Betontestbarren hergestellt. Der Zementanteil der Mischrung Nr. enthielt 20 Gew.% der Mischung E und 80 Gew.% des bereits beschriebenen gelbgefärbten Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. lü enthielt 30 Gew.% der Mischung E und 70 Gew.% des bereits beschriebenen gelbgefärbten Portländzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. 15 bestand aus dem bereits beschriebenen Typ I Portlandzement. Der Zementanteil der Mischung Nr. 16 bestand aus 15 Gew.% der Mischung P und 85 Gew.% des Typ I-Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. 17 bestand aus 20 Gew.% - S und 80 Gew.% des Typ I-Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung. Nr. ,18 enthielt 25 Gew.% der Mischung , S und 75 Gew.% des bereits beschriebenen Typ I-Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. 19 enthielt 30 Gew.% der Mischung S und 70 Gew.% des bereits beschriebenen Typ I-Portlandzementes. Der Zementanteil der Mischung Nr. 20 bestand aus 35 Gew.% der Mischung P und 65 Gew.% des Typ I-Portlandzementes. Jede dieser Zementmischungen wurde mit Zuschlag und Wasser in üblichen Mischgeräten -vermischt, so dass sich ein Zementfaktor von 6 Säcken Zement je 0,76 m fertigen Betons ergab. Jede Probe enthielt 20 Gewichtsteile Zement_s W,9 GewicJits-

. 409819/0882

teile Sand, 69,7 Gewichtsteile groben Zuschlag (zerkleinerten Kalkstein) und ausreichend Wasser (etwa 11 Gewichtsteile), sodass die fertigen Proben bei der Setzprobe nach der Methode gemäss ASTM C143-69 einen Wert von 12,7 cm erzielten. Die Mischungen wurden dann in standardisierte "Portland Cement Association 2-Prismen-Formen" eingegossen, die jeweils einen sich in Längsrichtung durch die Form erstreckenden Stahlstab aufwiesen, der an den gegenüberliegenden Enden mit 2 Stahlplatten verbunden war, so dass sich 0,3 % Stahl im Querschnitt der. Form ergaben. Für die Mischungen 13,· 14, '15, 16, 17, 18,.19 und 20 wurden jeweils Testbarren mit den Massen 7,6 cm χ 7,6 cm χ 25,4-cm hergestellt. Alle Testbarren wurden anfänglich unter Wasser 7 Tage bei 22,8°C gehärtet. Danach wurde jeweils ein Barren entnommen und die Härtung der verbleibenden Barren jeder Mischung unter Wasser bei 22,8°C weitere 21 Tage durchgeführt. Dieser Barren wurde dann in einen Polyäthylenbeutel eingesiegelt, um Wasserverluste zu vermeiden, und weitere 28 Tage in einem abgeschlossenen Raum bei 37,8°C aufbewahrt. Anschliessend wurde jeder Barren aus dem Polyäthylenbeutel entnommen und weitere 28 Tage in einem abgeschlossenen Raum mit Dampf von 82⁰C behandelt. Dann wurde jeder Barren 3 Stunden bei -einem Dampfdruck von

21,1 kg/cm äütoclaviert.. Zur Messung der Ausdehnung der

setzt j die Ergebnisse in der folgenden Tabelle 17 beziehen sich auf eine.Anfangsmessung nach 6 Stunden für jeden · . Barren. Die Werte für 1 und 7 Tage bei 22j8°C unter Wasser sind die arithmetischen Mittel der Ausdehnung' der 2 Testbarren einer jeden Probe ₃ während die übrigen Werbe in Tabelle 17 Messungen für einzelne Testbarren darystellen.

Tabelle 17

Bewehrte Ausdehnung in % bei_ ^b§^

Mischung Tage unter Wasser bei ^: 37*8 C- 82 C, auto-Nr. 22₃8°C in Luf,t in Dampf clavier - . 1 7 24 21 28 56 84 85

13(gefärbter ·

Zement
mit 20$
Mischg.E) 0.042 0.051 0.059 0.065 O.O65.O.O62 0.120 0.151

I4(gefärbter
Zement

mit 30/Γ ■ ·

Mischg.E) 0.09-1 0.113 Ό. 122' 0.139 0..141 0.176 0.240 0,265'

15(Typ I mit . .

■ 0% ■■'-■-■

Mischg.P) 0.004 0.004 0.002 0.002 0.003 0.029 O.O36 0.046

16(Typ I ,

mit 15^ ..

Mischg.F) O.O23 O0O27 0.028 0.028 O.O3O 0.023 0.042 0.073

17(Typ I
mit 2Ö-JC'
Mischg.P) 0.043 O.O51 0.053 0,054 0.052 0.054 0.064 O.O9O

18(Typ I mit ·

25^ " ' ■ .■'-■-■

Mischg.P-) O.O65 O.O73 O.O7I O.O71 0o071 O.O73 O.O8I 0.106

19(Typ I
mit 3OSS
Mischg.F) 0.082 0.089 0.090 0.090 0.091 0.100 0.102 0.12?

2O(Typ I
mit 35£
Mischg.F) 0.093 0.104 0.103 0.103 0.113 0.098 0.113 0.20

Aus der Tabelle ergeben sich die Ausdehnungen ₃ die durch Vermischen einer erfindungsgemassen sich ausdehnenden Zementmischung und Portlandzement erreicht werden können. Durch Vermischen einer erfindungsgemässen Mischung mit Portlandzement im Bereich von etwa 15 bis 35 gew.%₃ bezogen auf die erfindungsgemässen Mischungen, lassen sich somit alle denkbaren Ausdehnungen eines Betons, von einem schrumpfkompensierenden Effekt bis zu einem hohen Grad von Vorspannung, erzielen. Dieser besondere Vorzug der Kontrollierbarkeit der Ausdehnung verringert sich stark, wenn der freie Kalkgehalt der Mischung über etwa 30 % ansteigt, da dann geringe Variationen in der Zugabemenge der sich ausdehnenden Zementmischungen zu wesentlich grösseren Variationen in der jeweils erzielbaren Ausdehnung führen. Darüber hinaus zeigt die Tabelle, dass bei längeren Zeiten nur eine geringfügige zusätzliche Ausdehnung eintritt, und zwar auch dann, wenn der Beton stets steigenden Temperaturbedingungen und schliesslich auch einer Autoclavbehandlung ausgesetzt wird. Wie sich zeigt, beruht der grösste Anteil der während der Autoclavbedxngungen eintretenden Ausdehnung auf dem

409819/0882

Typ I-Portlaridzement. Daraus ergibt sich, dass sehr stark· verzögerte plötzliche Ausdehnungen nicht eintreten, wenn die erfindungsgemässen Zementmlachungeri eingesetzt: werden.

Beispiel 17 . "'...-.·

An nicht verstärkten Betontestbarren mit den Mas&en 7₃6 χ 7,6 χ 25,^ cm der Mischungen Nr₀ 13 bis 20 aus den vorangegangenen Beispielen wurden Biegefestigkeits- und Druckfestigkeitsversuche durchgeführt. Testbarren der Probemischung wurden während der Testperiode bei 22,8°C in
feuchter Luft gehärtet. Die Biegefestigkeit der Betontest-, barren wurde gemäss der Methode ASTM C293-68 untersucht. Biegefestigkeitswerte in der folgenden Tabelle 18 sind
jeweils das Mittel aus zwei Bestimmungen. - . - _ .;

Tabelle 18
Biegefestigkeit in kg/cm*

Mischung Nr.

Tage in feuchter Luft bei 22,8 C 1 ' 7 - 28

13(gefärbter Zement mit 201 Mischung E)	53,8	66,2	65,9
14(gefärbter Zement mit 50/5 Mischung E)	30,6	62,9	20,9
15(Typ I mit . 0% Mischung P)	22,6	6*1,5	■ 67,3
16(Typ I mit - 15% Mischung F)	23,8	73,1	77,5
17(Typ I mit : 20% Mischung P)		6OjO	61,5

409819/0802

18(Typ I mit 25$ Mischung P)

19 (Typ I mit 30% Mischung F)

20(Typ I mit 351 Mischung F)

21_a8 14_S4

59,1

49,7

54,8

59,8

53,6

65,5

Bei diesem Biegefestigkeitstest wird der Betontestbarren zwischen zwei Stahlbarren eingespannt, so dass ein dritter Stahlbarren in der Mitte angebracht und so lange Kraft zur Einwirkung gebracht werden kann, bis der Barren 3erbricht. Jeder Testbarren der Proben 13 bis 20 wurde daher bei dem Biegefestigkeitstest in zwei Teile zerbrochen. Jeder dieser Teile der Testbarren wurde dann gemäss ASTM C116-68 einem Druckfestigkeitstest unterworfen. Die Ergebnisse dieses 'Druckfestigkeitstestes sind in der folgenden Tabelle 19 zusammengestellt. Jeder Druckfestigkeitswert ist das Mittel aus 4 Bestimmungen. . ·

Tabelle 19 Druckfestigkeit in kg/cm'

Mischung Nr.

Tage in feuchter Luft bei 22,8°C 1 7-

13(gefärbter Zement mit 20$ Mischung E)

14(gefärbter Zement mit Mischung E) ■

15(Typ I mit o% Mischung F)

177,5 403,3 161,3 359,8 127,2 353,7 .

456,0

300,0

,0

4098 19/08 8 2

16(Typ I mit "'

" Mischung P) " ■ 133,5 . 400,6 379,0

17(Typ I mit . ■ .

2Of₀ Mischung P) Il6,4 364,7 .397,3

l8(Typ.I mit , -

■25? Mischung P) 114»8 359,0 ; 430,8

19(Typ I mit

30? -Mischung.P) - 146,5 340,7 380,5

20(Typ I mit · ' .

35? Mischung P) --.l4_4-,3.· 296,8 -394,8

Die Druckfestigkeitswerte zeigen, dass Betonmischungen unter Verwendung der erfindungsgemassen sich ausdehnenden Zementmischungen eine Stabilität aufweisen,, die der Biege- und
Druckfestigkeit von'gewöhnlichen Zementen im wesentlichen
gleich ist, und-zwar auch dann, wenn die erfindungsgemässen
Mischungen in Mengen bis zu 30 oder 35-ßew,-# vorliegen.

4 0 98 1.9 /0882

Claims (1)

1. • _ 50. ■- .

   PATENTANSPRÜCHE . '.

   flJ Sich ausdehnende Zementmischung aus ton- und kalkhaltigen Materialien _s dadurch gekennzeichnet, dass
   sie etwa 1 bis 70 Gew.Ji freies GaO enthält«, dass die übrigen Bestandteile im wesentlichen Trxcalciumsilikat sind und. dass sie im xvesentlichen kein Dicaleiuiasilikat enthält«

   2. Zementmischung nach Anspruch I₅ gekennzeichnet durch eine Teilchengrösse von unter O₅ 833 nun und einer Feinhext von nicht mehr als 6,000 cm Zg₆

   3« Zementmischung nach Anspruch 2_S gekennzexchnet durch einen Gehalt an 5 bis H^ Gew$ freies CaO.

   h. Zementmischung nach Anspruch 3_S gekennzeichnet durch einen Gehalt an 10 bis 30 Gew.% freies CaO=

   5' Zementmischung nach Anspruch 3₂ gekennzeichnet durch eine Teilchengrösse nicht über 0_s 157 nun und eine Peinhext von nicht mehr als 4«000 cm /g.

   6. Zementmischung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

   eine Feinheit von etx^a l«5O0 bis 3.000 cm /g. -

   '4 09819/0882

   • - 51 - . '."■■■'■■

   7. Sich ausdehnende Zementmischung aus einem ton- und kalkhaltigen Materials gekennzeichnet durch einen Gehalt an etwa ,1 bis JO-Gew.S eines Erdalkalioxids und im wesentlichen d,em vollständigen stöchiometrischen Umsetzungs'produkt zwischen diesem Erdalkalioxid und«Siliziumoxid, so dass das maximale Verhältnis · von Erdalkalioxid zu Siliciumoxid vorliegt, und dass

   . im wesentlichen keine Erdalkalisilikate mit einem geringeren Verhältnis von Erdalkalioxid ^zu -.Siliziumdioxid als dem maximalen'Verhältnis vorhanden sind.

   8. Zementmischung nach Anspruch 7_s dadurch gekennzeichnet, dass als Erdalkalioxid Calciumoxid ₉ Bariumoxid,' Strontiumoxid und/oder deren Mischungen "vorliegen, ■·■-.

   9· Zementmischung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Teilchengrpsse von unter 0,835 mm und einer Feinheit von nicht mehr als 6.000 cm /g. '

   10. Zementmischung nach Anspruch 9> gekennzeichnet durch einen Gehalt an 5 bis 45 Gew.% eines Erdalkalioxids.

   11. Zementmischung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch, einen Gehalt an etwa 10 bis 30 Qe\-i.% eineö Erdalkalioxids. . - "

   409819/0882

   2354Θ&5

   12. Sich, ausdehnende. Zementmiseetang: aus

   und kalkhaltigem Materialien^ ^

   einen überschüssigen Sehalt an Kalk im Verhältnis zieh-Siliziumoxiclj so -liass· im Resent liehen das. gesamt e_ÖS|r. --r _r Siliziumoxid, in 'Ericalpiyinsilikatform vor liegt _A dass-:--,.,,.. die Mischung etwa 1 bis 7Q Gew.% freies CaQ enthält und dass der übrige Anteil der Misehung im wesentlichen aus Tricalciumsilikat besteht und im wesentlichen kein Dicalciumsilikat-e^nthält« :.-

   15· Zementmischung nach„Anspruch 12_a gekennzeichnet durch eine TeilchengrÖsse von unter Q,833 mm und einer Eeinheit von,nicht■ inehE als 6.OpQ cm 1%. .,_: ... .-.-. .., ,-

   14. Zementmischung nach Anspruch 13., gekennzeichnet durch. einen GaO-Gehalfe von etwa 5 bis 45 Gew.%.

   15. Zementmischung nacii .Anspruch. 13»· gekennzeichnet durch, . eine TeilchengrÖsse von. nicht mehr al?. 0,175 mm und,_r., einer Feinheit von nicht mehr, als 4.000 cm /g.

   16. Zementmischung naph Anspruch 15., gekennzeichnet durch . eine sich während _des Brennens, bilderide f liissige Phase yon etwa 15 bis 3D GewJ, bezogen, auf die

   4 0 9 8 19/|§82

   17. Zementmischung nach Anspruch l6, gekennzeichnet durch' einen CäO-Gehalt**von etwa' 10 bis 30 Gew.^/ -

   18. Sich ausdehnende Zementmischungen, gekennzeichnet' durch (a) einen Gehalt an einem hydratisierbären Zement- und (b) einer sich ausdehnenden Zementmischung aus'einem ton- .lind'Kälkh'alt-i'gen"Material'm-t; einein."-^; -' Gehalt an freiem ÖäO von etwa 1 bis 7o Gew.^,-^:bei welcher der übrige Anteil der Mischung im" wesentlichen Tricalciumsilikat ist und die im wesentlichen kein Dicalciumsilikät enthält. -

   19. Sich ausdehnende Zementmischung nach Ansprucfi 18, dadurch gekennzeichnet, dass der hydratisierbare Zement' Portlandzement ist. . '

   20. Sich ausdehnende Zementmischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung eine ■ -Teilchehgrössevon nicht mehr als 0,833 mm und eine Feinheit von nicht mehr "als 6.000 cm /g aufweist. ■ *;^:

   21. Sich' ausdehnende Zementmischung "nach Anspruch 20, _; gekennzeichnet durch einen, grosseren Gehalt an Port-' land zement- und einen geringeren Gehalt an ■"einem, sich. " ausdehnenden Zement mit einem Gehalt an freiem CaO.

   09819/0

   - .54 -

   .22. Sich;ausdehnende Zementmischung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 10 bis 30 Gew.% freiem CaO. - \ . . .*■ ; · . -■.

   23. Sich- ausdehnende Zementmischung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Teilchengrösse von nicht mehr als 0,157 mm und einer Feinheit von nicht über 4.OOO

   24. Sich ausdehnende Zementmischung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der hydratisierbare Zementein Puzzolanzement ist.

   25. Verfahren zur Herstellung einer sich ausdehnenden Zementmischung, dadurch gekennzeichnet, dass (a) ein ton- und kalkhaltiges^Ausgangsinateraal in einen Ofen eingebracht wird, wobei das kalkhaltige Ausgangsmaterial ausreichend CaO zur ständigen. Umsetzung mit den anderen Bestandteilen im Ofen enthält und zu einem Überschuss an nichtumgesetztein. CaO im gebrannten Klinker im Bereich von etwa 1 bis 70 Gew.$ führt, dass (b) das Ausgangsmaterial in der Brennzone des Ofens eine ausreichend lange Zeit bei einer ausreichend hohen Temperatur zur Umwandlung von im wesentlichen sämtlichen Silikaten in ;dem Ausgangsmaterial in Tricalcium-

   4098 19/088 2

   1354065

   silikat unter ßiläkng ϋ%ι: nicht wesentlfdiierr Mingen Sicalciumsililcat 'gebrannt fi^ so 9äs& "^wa^ I:liis ■ ■ ' 70 Gew.f freier Kalk im gebrannten Eiinfeer vörtenderr^: ' sind» Und dass (c). dieser iäinker tint ei? BilcJ^ipg einer gepulverten liydraülisonen 'sioli ^li^äeii^enäep^: Zejngnt- "' * iaisefiüng ve;rmahlen viird; ' ----- -^, . ...

   26. Verfahren nach Änsprüßli "2g, dadyrsh dass der IClinfeer ^u i^ilglieii iiiifc ei^gr ^räss^e. vgri unter 0*035'iriiii lind girier ^einiielt ^ort'niönt $Ö ./g' vermaßien"'^i "

   27. Verfahren nach Anspruch 26:,, dadtirch. gekennzeiehrtet, dass däö* Material 'zu Teilchen' Slit einesv~ {flösse: %on nicht niehi· all' $_Λϊ.ψ% :rn&"-"^n"d^r"ei"ö.er- f feifi^git ^on "'nicht' über |.ΟΟΘ"cm-/g termanlen' j

   28. Verfalirept* nacli"Anspruch' 27 j yLi.dur'eh" peicgnrizeifehr|et, dass die Zenientniischung-'isu einsf "P^inhgit'^eri ftwa' "l"«"50Q bis; 3-QÖQ em ^g verjn^h

   29. Verfahren-zur' Herstellung eingr sich: ^.uS Zeraentmisc'hüngj dääuröii■■ "ggKe_:nn^eiciftiiSt"^ d ein tön^ünd kaikhältig-e's' Äus'gaflgsmatW^iÄiii einen-Öfen eingespeist v/.ird, wobei säas \ftu&t^i^^Ä

   ausreichend Erdalkalioxide oder Erdalkalioxid bildende Verbindungen zur vollständigen Umsetzung mit den übrigen Bestandteilen im Ofen enthält, so dass im gebrannten Klinker ein überschuss von nichtumgesetzten Erdalkalioxiden im Bereich von etxra 1 bis 70 Gew.% vorliegt , dass (b) die Ausgangsmaterialien in der Brennzone eines Ofens ausreichend lange Zeit und bei einer ausreichenden Temperatur unter Bildung des vollständig stöchiometrischen Reaktionsproduktes zwischen dem'Erdalkalioxid und dem Siliziumoxid gebrannt werden, so dass das maximale Verhältnis der Erdalkalioxide mit dem Siliziumdioxid unter Bildung des Reaktionsproduktes reagiert und nrobei im wesentlichen keine Reaktionsprodukte zwischen dem Erdalkalioxid und dem Siliziumdioxid mit einem geringeren Verhältnis von Erdalkalioxiden zu Siliziumdioxid als maximalen gebildet werden und wobei etwa 1 bis 70 Gew.% freies Erdalakalioxid im gebrannten Klinker verbleiben und dass (c) dieser Klinker zur Bildung einer gepulverten hydraulischen sich ausdehnenden Zementmischung vermählen wird.

   30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Erdalkalioxide Calciumoxid., Bariumoxidj Strontiumoxid oder deren Mischungen verwendet werden*,,

   409819/0882

   .. - 57 -■■-'.

   31. Verfahren nach Anspruch 3O₅ dadurch gekennzeichnet,

   dass der Klinker zu Teilchen mit einer Grosse von

   ■ ." . " . ' <".■'--■ nicht über O₉833 mm und einer Feinheit von nicht mehr

   ρ "

   als 6.000 cm /g vermählen wird. ■

   32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch'gekennzeichnet, dass das Material zu Teilchen mit.einer Grosse von nicht mehr als 0,175 mm und, einer Feinheit von nicht

   22· *

   über 4.000 cm /g vermählen wird. ·

   33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Mischung zu einer Feinheit von etwa 1.500

   bis 3·000 cm /g vermählen wird.

   ο Sich ausdehnende Zementmischung aus einem ton"- und kalkhaltigen Material, gekennzeichnet durch einen Gehalt an. etwa 10 bis 30 Gew.% CaO, wobei der restliche Teil der Mischung im wesentlichen ein vollständig stöchiometrisches Umsetzungsprodukt zwischen CaO und Siliziumoxid darstellt und das maximale Verhältnis von CaO zu Siliziumoxid enthält und dass im wesentlichen keine Calciumsilikate mit einem geringeren Verhältnis von CaO zu Siliziumoxid als dem maximalen vorhanden sind.

   409819/0882

   35· Sich ausdehnender Zement, gekennzeichnet durch eine Mischung aus (a) einem hydratisierbaren Zement und (b) einer sich ausdehnenden Zementmischung aus einem ton- und kalkhaltigen Material mit einem Gehalt an etwa 10 bis 30 Gew.% freiem CaO, wobei der restliche Teil im wesentlichen aus Tricalciumsilikat besteht und im wesentlichen kein Dicalciumsilikat enthält.

   36. Sich ausdehnender Zement nach Anspruch 35 ₃ dadurch gekennzeichnet, dass der hydratisierbare Zement Portlandzement ist.

   37. Verfahren zur Herstellung einer sich ausdehnenden Zementmischung, dadurch gekennzeichnet, dass (a) ton- und kalkhaltige Ausgangsmaterialien in einen Ofen eingespeist werden, wobei die kalkhaltigen Ausgangsmaterialxen zur vollständigen Umsetzung mit den übrigen Bestandteilen im Ofen ausreichend CaO enthalten und wobei in dem gebrannten Klinker ein überschuss von nicht umgesetztem CaO in Mengen von etwa 10 bis 30 Gevi.% vorliegt, dass (b) die Ausgangsmaterialien in der Brennzone des Ofens eine ausreichend lange Zeit bei einer ausreichend hohen Temperatur zur Umwandlung von im wesentlichen dem gesamten Silikat im Ausgangs-

   409819/0882

   material in Triealciurasllikat unter Bildung von im wesentlichen reinem Tricalclumsllikat gebrannt werden und wobei im gebrannten Klinker etwa 10 bis 30 Gew.% freies CaO vorliegen und dass (e) der Klinker unter Bildung einer gepulverten hydraulischen sich ausdehnenden Zementmischung vermählen wird»

   38o Sich ausdehnende Zementmischung, hergestellt durch Brennen von Mischungen ton- und kalkhaltiger Materi-. alien-mit einem überschüssigen Gehalt von Kalk zu Siliziumoxid zur im wesentlichen vollständigen Umwandlung des Siliziumdioxids in Tricalclumsilikat_s dadurch gekennzeichnet _s dass die Mischung etwa 10 bis 30 Gew.i freies CaQ enthält _s vrobei der restliche Anteil der Mischung im wesentlichen Trlcalciumsilikat ist und Im wesentlichen kein DicalciumsIllkat enthält und dass die Mischung eine während des Brennens gebildete flüssige Phase von etwa 15 bis 30 bezogen auf die Gesamtmischung₅ aufweist=

   si: go

   81970882