DE2557143A1 - Zementgemisch und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Zementgemisch und verfahren zu seiner herstellung

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DE2557143A1 DE19752557143 DE2557143A DE2557143A1 DE 2557143 A1 DE2557143 A1 DE 2557143A1 DE 19752557143 DE19752557143 DE 19752557143 DE 2557143 A DE2557143 A DE 2557143A DE 2557143 A1 DE2557143 A1 DE 2557143A1
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cement
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mixing water
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DE19752557143
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Karel Dipl Ing Kolar
Jaroslav Dipl Ing Novotny
Zdenek Dipl Ing Zadak
Josef Dipl Ing Zezulka
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CESKE VYSOKE UCENI TECHNICK PR
Czech Technical University In Prague
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CESKE VYSOKE UCENI TECHNICK PR
Czech Technical University In Prague
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates

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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

  • Zementgemisch und Verfahren zu seiner Herstellunz
  • Die Erfindung betrifft ein Zementgemisch, das gemahlenen Zementklinker, Füllmittel, Anmachwasser und Stoffe auf der Basis von Lignosulfonaten enthält, wodurch die Eigenschaften des Zementsteines günstig beeinflußt werden, sowie Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Bei den benannten Zementmischungen war es erforderlich, verschiedene Zusätze zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften, wie z.B. ein langsames Anwachsen der Festigkeit im Anfangsstadium der Hydratation, ein verhältnismäßig noher Wasserkoeffizient gegen den theoretischen Wert und die daraus resultierenden nachteiligen Wirkungen, zu verwenden. Zur Herabsetzung des Wasserkoeffizienten werden plastifizierende Zusätze, z.B. auf Basis von Lignosulfonaten angewendet, deren maximale Menge einen negativen Einfluß auf das Abbinden des Zementbreies nat. Die bekannten Zementgemische enthalten einen Cipsstein mit einer bedeutenden Regelwirkung.
  • Bein Verkleinerungsprozeß während des Mahlens von Zementklinker entstehen neue Oberflächen mit honer Oberflächenenergie und dadurch bedingt auch einer vergrößerten Reaktionsfähigkeit, welche die Ursache einer Agglomeration ist. Durch das Ma@len verkleinert sich die Anhäufung der zermahlenen Tellchen und dadurch erhönt sich bei gleichem Verbrauch die spezifische Oberfläche des lahlgutes oder bei einer gegeenden spezifischen Oberflache erhöht sien die Leistung der Mühle und das Manlgut wird verflüssigt.
  • Als Mahlzusätze werden bisher verschiedene Flüssigkeiten und feste Stoffe angewendet. Es gehören zu ihnen organische Säuren und ihre Salze, gesättigte Alkohole, Amine, Ester, Sulfitlaugen und andere organische Verbindungen, ebenso wie z.B. Halbkoks, Konle und Elugasche. Die Anwendung dleser Mahlzusätze zum @ahlen des Zementklinkers ist durch idre bekannten Höchstmengen begrenzt, deren überschreitung die Verschlechterun von Eigenschaften, wie z.B. der Verarbeitbarkeit, der Entwicklung der Festigkeiten usw. zur ohne hat.
  • weiterhin ist ein Intensivierungsmittel als Lusatz beim Mahlvorgang bekannt, dessen eine Komponente Calciumlignosulfat ist, das in Form einer wässrigen Lösung zur Anwendung kommt, die Calciumlignosulfonat in einer Mischung mit Calciumacetat und Triäthanolamin enthält.
  • Es ist auch bekannt, das Mahlen des Zementklinkers auf spezifische Flächen von 7000 cm2/g bis 1000 cm2/g nach Blaine durch eine Reihe von weiteren VerbindunCen zu intensivieren, die einen positiven einfluß auch auf die Verarbeitung des Zements (US-PS 3 689 294) ausüben. Manche Zusatze dieser Art zeien zwar bessere Wirkungen, sie sind Jedoch teuer und schwer zugänglich.
  • Die Nachteile des bekannten Standes der Technik werden durch das erfindungsgemäße Zementgemisch und das Verfahren zu dessen Herstellung überwunden.
  • Das Wesen der Erfindung bestent darin, daß das Zementgemisch außer gemahlenem Zementklinker, Füllmittel, Mischwasser und Stoffen auf Basis von Lignosulfonaten, Salze der Lignosulfonsäuren enthält z.B. alkalische Lignosulfonate, Ammoniumlignosulfonat, Lignosulfonat der Metalle von alkalischen Erden in einer Menge von 0,2 bis 4 % der Klinkermasse, Alkalikarbonat in einer Menge von 0,01 bis 2 g Masse der Klinkermasse, sowie Borsäure. Vorteilhaft ist die Zugabe eines gasbildenden oder schaumbildenden Zusatzes z.B. von Aluminiumpulver in einer Menge von 0,01 bis 5% der Klinkermasse.
  • Das Wesen des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemaßen Zementgemisches beruht darin, daß der Klinker bei Anwesenheit der Salze von Lignosulfonsauren gemahlen wird.
  • Die Mahlzusätze werden beim ilahlen nach und nach dosiert.
  • Das erfindungsgemäße Zementgemisch enthält keinen Gipsstein.
  • Die Regelwirkung des Gips steines wird durch eine kombinierte Wirkung des Mahlzusatzes ersetzt, der auch plastifizierende Wirkungen aufweist, zusammen mit dem alkalischen Karbonat und gegebenenfalls der ergänzenden Wirkung von Borsäure.
  • Hierdurch wird Gips stein in seiner Funktion im Zement durch einen Zusatz des billifren Abfallproduktes ersetzbar. Das erfindungsgemäße Zementgemisch eignet sich zur Verwendung im Bauwesen aufgrund seiner Beeinflussung der Hydratationsgeschwindigkeit oder genauer ausgedrückt, seiner geregelten Hydratation.
  • Das erfindungsgemäße Zementgemisch bringt ein qualitativ neues Bindemittel, dessen Eigenschaften vorteilhaft nach einem im voraus zewrthlten System der Regelzusätze Dei Verarbeitung und Menge des Mahlzusatzes geändert werden können.
  • So wird es möglich, Zement mit verschiedener IIahlfeinheit herzustellen und diese in der Praxis zur gelenkten llydratation und zur Zubereitung von dichten und porösen Materialien zu verwenden, wobei zur Beschleunigung des Aushärtens keine wirtschaftlich aufwendigen Operationen erforderlich sind.
  • Die pulverigen Lignosulfonate von Alkalimetallen, Ammonium-und Erdalkalimetallen, angewendet als Mahlzusätze zur Zubereitung des erfindungsgemäßen Zementgemisches, ermöglichen es, spezifische Oberflächen bis zu 1000 cm2/g zu erreichen (gemessen nach Blaine). Beim Mahlen auf gewöhnliche Oberflächengrößen von 2000 zu 4000 cm2/g erniedrigen sie den Verbrauch an Mahlenergie. Ihr flauntvorteil ist außer ihrer leichten Zugänglichkeit vor allem ihr günstiger Einfluß auf die Verarbeitbarkeit des Zementbreies bei der Anwendun des Zements. Ihr positiver Einfluß auf den Mahlvorgang ist von Plastifizierungswirkungen bei cter Verarbeitung des Zements begleitet. Zusammen mit weiteren Zusätzen anderer Verbindungen ersetzen sie die Regeiwirkung des Gipssteines, der bisner in Zementen zur Anwendung kam. Die Mengen der Zusätze, welene die Funktion des Gipssteines im Zement ersetzen, werden insgesamt in den meisten Fällen viel niedriger (z.B. 1,5% gegenüber 5% Gipsstein für normale Werte für die spezifische Oberfläche von etwa 3000 cm2/g).
  • Die Erfindung wird nachstehend an hand von Beispielen liner erläutert.
  • Beispiel 1 Zementklinker ohne Gipsstein wird mit einem Zusatz von 1 % Natriumlignosulfonat auf eine spezifische Oberflache von etwa 3000 cm2/g (nach Blaine) vermahlen. Im Anmachwasser (Verhälthis des Wassers zum Zement 0,25) wird Kaliumcarbonat in einer Menge von 0,5 /Ó der Zementmasse gelöst. Zur Zubereitung des Mörtels wird die notwendige Menge Füllmittel verwendet.
  • Das Gemisch wird gut durengemischt, wobei der plastifizierende Zusatz eine gute Verarbeitbarkeit ermöglicht. Der entstehende Zementstein weist eine analoge Entwicklung der Festigkeiten wie der bestehende auf. Druckfestigkeit 2 2 i00 kp/cm binnen 1 Tages; 500 bis 600 kp/cm binnen 28 Tage). Ein Vorteil ist die Senkung der Mahlkosten und eine wesentliche Verminderung der enge an regulierenden Zusätzen (1 % Natriumlignosulfonat und 0,5% Kaliumcarbonat) gegenüber 5 % Gipsstein. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit einer leichten Herabsetzung des Wasser/Zement-Faktors, was zu einer verminderten Porosität des Zementsteines führt. Diese Tatsache beeinflußt in beträcntlichem Maße weitere technische Eigenschaften, wie z.B. die Festigkeit, Undurchlässigkeit, Widerstandsfähigkeit, Haltoarkeit usw.
  • Beispiel 2 Zementklinker ohne Gipsstein wird mit einen Zusatz von 2 % Natriumlignosulfonat auf eine spezifische Fläche von 7000 cm2/g (nach Blaine) vermahlen. Im Anmachwasser mit einem Wasserkoeffizienten von 0,25 wird Natriumcarbonat in einer enge von 1 % der Zementmasse gelöst. Der entstandene Zementbrei ist leicht verarbeitbar und fängt nach 15 Minuten an hart zu werden. Das Abbinden beginnt nach 5 Minuten. Der sich bildende Zementstein weist ein schnelles Ansteigen der Druckfestigkeit auf, (60 bis 80 kp/cm2 in 4 Stunden; 450 bis 500 kp/cm2 in einem Tag und 2 800 bis 903 kp/cm in 28 Tagen). Zum Erhalten des Zementbreies im verarbeitbaren Zustand während eines längeren Zeitraums ist es möglich z.B. rr die Herstellung des Mörtels oder des Zements die stabilisierende Wirkung der Borsäure zu benützen. Nach Beendigung inrer Einwirkung kommt es zum ursprünglichen Anwachsen der Festigkeit, wobei andere Eigenschaften nicnt beeinflußt werden.
  • Beispiel 3 In den nach Beispiel 2 zubereiteten Zementbrei wird als gasbildendes Mittel ein Aluminiumpulver in einer Menge der von 1 % Zementmasse zugegeben. Dank der erhöhten Reaktivität des Zements mit dem höheren Wert der spezifischen Oberfläche ist es nicht nötig die Reaktion des Aluminiums bei Bildung des Wasserstoffes hervorzurufen, das Gemisch lockert sich schnell und hartet kurz nach dem Lockern. Ohne einen weiteren Eingriff in die Hydratation kann in kurzer Zeit Gasbeton gewonnen werden, dessen mechanische Eigenschaften den bekannten Gasbetonen gleichwertig sind.
  • BeisDiel 4 Das Mahlen des Zementklinkers ohne Mahlzusatz und mit Zugabe von Natriumlignosulfonat wurde an einer Mahlvorrichtung durchgeführt, an der es möglich ist, die Mahlenergie in Abhängigkeit von der Zeit des Mahlens und der spezifischen Oberfläche zu bestimmen. Die erreichten Ergebnisse sind im Diagramm angeführt, in dem die Abhängigkeit der Mahienergie in kWh/t gegen die Werte der spezifischen Oberfläche in cm2/g aufgetragen ist. Von der spezifischen Oberfläche von etwa 2000 cm2/g ist die Herabsetzung der Mahlenergie auf die erforderliche Oberfläche ersichtlich. Durch Anwendung der wirksamen Menge des Mahlzusatzes ist es möglich, die Grenze des Mahlens zu verschieben. Die Kurve mit vollen Punkten entspricht dem Mahlen ohne Zusätze die Kurve mit Punkten 1 bis 7 entspricht dem Manlen mit einer fortschreitenden Dosierung des Manlzusatzes: 1. Zusatz 0,2 ,0 Natriumlignosulfonat 2. Zusatz von weiteren 0,2 ; Natriumlignosulfonat 3. Zusatz von weiteren 0,2 % Natriumlignosulfonat 4. Zusatz von weiteren 0,1 % Natriumlignosulfonat 5. Zusatz von weiteren 0,3 % Natriumlignosulfonat 6.7. Mahlen mit der Gesamtmenge von 1% Natriumlignofulfonat.
  • Beispiel 5 Das Mahlen des Zementklinkers wurde in einer Labor-Kugelm mit 10 kg Mahlgut und 1,5 % Mahlzusatz des Natriumlignosulfonats durchgeführt. Während 3 Stunden nach Mahlbeginn wurde eine spezifische Oberfläche von 8000 cm2/g erzielt.
  • Durch Mahlen auf derselben Mühle wurde bei dem gleichen Einsatz des Mahlgutes, ohne einen Mahlzusatz, eine spezifische Fläche von etwa 3500 cm2/g erreicht, die durch weiteres Mahlen nicht vergrößert wurde und das Mahlgut auf die Mahlkörper anklebte.
  • Das erfindungsgemäße Zementgemisch Kann anstatt der bisherigen Zementsorten zur Herstellung von Breien, Mörtel und Betonen, sowie der dichten als auch der porösen, der schweren und leichten angewendet werden. Die busammensetzung dieses Gemisches ist sehr vorteilhaft für eine leichte Regelung des Hydratationsprozesses nach seiner Anwendung in der Praxis, z.B. für die Erzeugung von rertigteilen, Betonierung bei erniedrigten Temperaturen usw.
  • L e e r s e i t e

Claims (4)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Zementgemisch, enthaltend einen gemanlenen Zementkliner, Füllmittel, Anmachwasser und Stoffe auf Basis von Lisrnosulfonaten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n 3 t , daß es Salze der Lignosulfonsäuren wiealkalische Lignosulfonate, Ammoniumlignosulfonat, Lignosulfonate der metalle von alkalischen rden in einer Menge von 0,2 bis 4% der Klinkermasse und alkalische Karbonate in einer Menge von 0,01 bis 2 % der Klinkermasse enthalt.
  2. 2. Zementgemisch nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß es einen schaumbildenden oder gasbildenden Zusatz, vorzugsweise Aluminiumpulver in einer Menge von X,01 bis 5 % der Klinkermasse enthält.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung eines Zementgemisches nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c n g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Klinker bei Anwesenheit von Salzen der Lignosulfonsäuren gemahlen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Mahlzusätze beim Mahlen fortschreitend dosiert werden.
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