DE2726120A1 - Zement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Zement und verfahren zu seiner herstellung

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DE2726120A1 DE19772726120 DE2726120A DE2726120A1 DE 2726120 A1 DE2726120 A1 DE 2726120A1 DE 19772726120 DE19772726120 DE 19772726120 DE 2726120 A DE2726120 A DE 2726120A DE 2726120 A1 DE2726120 A1 DE 2726120A1
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Description

PATENTANWÄLTE ZWEIBRÜCKENSTR. 15
8000 MÜNCHEN 22 3
Taschkentskij Nautschno-Issledo-
watelskij i ProjektnyJ Institut P 69 358
Stroitelnych Materialow 10. 6. 1977
"NIISTROMPBOJEKT"
2S22ENT UIiD V2BFAHHEN ZU SEINER HUJSTELLUHG
Die ilrfinduiio· bezieht sich auf die Baustoffindustrie, insbesondere auf Zemente und Verfahren zu ihi-r-r Herstellung.
Es sind Zemente bekannt, welche hochbasisches Kalziumsilikat (-"-lit), Xalziuiiorthosilikat (Bellt), Kalziumcbloraluminat, Kalziumalumoferrit enthalten· Neben den genannten. Komponenten kann der Zecent Zusätze in i'orn von UuIfaton, Nitraten. Chloriden der Alkali- und i'Tdalkalimetulle (üiehe das
und die
französische Patent Wr. 2121100/ akzeptierte AnmeMung Großbritannien Wr. 1336790) enthalten.
Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenes. Zemente bekannt, welches darin besteht, daß man eine Rohmischung, welche aus einer kalkhaltigen, kieselerdehalti-en, tonerdehaltigen, eisenhaltigen Komponente und Kai— ziumhalo^enid besteht, bei einer Temperatur von 1300 bis 14-0O0C brennt und anschließend den erhaltenen Zementklinker
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mahlt. In der Stufe des üahlens können dem Zementklinker Zusätze in !«όπα von Sulfaten, .Nitraten, Chloriden der iilkali- oder Erdalkalimetalle zugegeben werden (siehe die oben ^er.annten Literaturstellen).
Die bekannten Zemente,besonders die stark aluminachalti-Gen, sind durch hohe Eacothermie der Anfangsstufe des Hydra*· tationsprozesses Gekennzeichnet, was bestimmte Schwierigkeitei beim Einlegen größerer Betonmonolithe auf der 3asis der ernannten Zemtnte hervorruft und ihre Qualität senkt. Außerdem zeigen die bekannten Zemente eine ungenügend hohe Aktivität, was ihrer Verwendung für die Herstellung hochfester Betone in »ege steht.
Ein Uachteil des bekannten Verfahrens zur Herstellung bekannter Zemente ist die hohe Brenntemperatur, welche einen hohen Aufwand an Brennstoff erfordert. Außerdem besitzt der
eine
bei der genannten lemperatur erhaltene Zementklinker/niedrige liahlbarkeit, v/as einen großen .Energieaufwand zu dessen Uahlen erfordert.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, einen aus Kalziumsilikaten , Kalziumchloraluminat und Tetrakalziumaluminatferrit bestehenden Zement einer solchen Zusaniaensetzung zu entwickeln, die es möglich macht, die V< arme entwicklung in der Anfangsstufe des Prozesses der Hydratation des Zementes zu senken und die Aktivität des 2£nentes zu erhaben,
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sowie ein Verfahren zur Herstellung von Zement zu entwickeln, das es möglich mache, das Brennen, der Rohmischun^· bei niedrigeren Temperaturen durchzuführen und durch ein solches Brennen einen Zementklinker zu erhalten, der eine hohe Mahlbarkeit aufweist·
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der vorgeschlagene Zement als Kalziumsilikate hochbasisches Kalziumchlorsilikat und Kalziumchlororthosilik.t, als Tecrakalziumaluminatferrit Kalziumchloralumoferrit bei folgendem Verhältnis der Komponenten enthält: hochbasisches Kalziumchlorsilikat 20 bis 75 Gewichtsprozent, Kalziunchlorortho— silikat 10 bis 55 Gewichtsprozent, Kalziuachloraluninat 0,5 · bis 30 Gewichtsprozent, Kalziumchloralumoferrit 2 bis 20 Gewichtsprozent ·
Der erfindungsgemäße Zement weist folgende Eigenschaften aufs
Wärmeentwicklung: während der ersten 24 Stunden Hydratation 115 "bis 140 J/g, während der ersten drei Tage Hydratatior 165 bis 196 J/g;
Druckfestigkeit für 4x4x16 cm große Proben, bestehend aus 1 Gewichtsteil Zement, 3 Gewichtsteilen ^uarzsand und 0,5 Gewichtsteilen Wasser, nach 28 xagen Ürhärtung in Wasser bei einer iemperatur von 20+20C 400 bis 500 kp/cm2; Korrosion von Stahlbewehrung in Betonproben auf der Basis
des erfindungsgemäßen Zementes keine.
eine
Der Zement mit den genannten M^tnöchaften weit» \y niedrige
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i/ärmeentwicklung in der Anfangsstufe des Hydratationsprozes-
auf
ses/weshalb es möglich wird, diesen Zement in massiven Betonbauwerken, beispielsweise in hydrotechnischen Staudämmen zu verwenden. Auf Grund hoher Aktivität kann der Zement für die Herstellung hochfester Betone verwendet werden. Das Fehlen von Korrosion der Stahlbewehrung in Betonten auf der Ea-V. sis des erfindungsgemäßen Zementes macht es möglich, den genannten Zement bei der Herstellung von Stahlbetonkon3truktionen zu verwenden.
Den erfindungsgemaßen Zement erhält man nach einem Verfahren, welches darin besteht, daß man eine Üohmischung, die eine kalkhaltige, kiesel-vd^i-tli;:'.^ , :;<o f'i-c\ N-I ί-i^r-, u*.snhaltije Komponente und Kalziumchlorid enthält, brennt und anschließend den erhaltenen Zementklinker mahlt, wobei man erfindun^sgemaß eine Kohnischung verwendet, welche neben den genannten Komponenten eine magnesiumhaltig^ Komponente bei folgendem Verhältnis der genannten Komponenten: kalkhaiciga Komponente (umgerechnet auf CaO) 3111 bis 3916 Gewichtsprozent, kieselerdeh^ltige Komponente (umgerechnec auf UiO-.) 13 his 1b Gewichtsprozent, tonerdehaltige Komponente (umgerechnet auf AIpO5) 3»1 "bis 11 Gewichtsprozent, eisenhaltige Komponente (umgerechnet auf Fe-O^) 0,9 bis 4,5 Gewichtsprozent, Kalziumchlorid 6 bis 20 Gewichtsprozent, magnosiumhaltige Komponente (umgerechnet auf MgO) 1,4 bis 4 Gewichtsprozent, Verluste beim Glühen Rest bis 100 Gewichtsprozent enthalt, und das Ernennen der Kohmischun^ bei einer Temperatur
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- X-
von 1000 bis 120O0C durchführt.
Da3 beschriebene Verfahren macht es möglich, die Brenntemperatur auf 1000 bis 12000C zu senken und den Brennstoffverbrauch bedeutend zu verringern. Der bei den genannten Temperaturen erhaltene Zementklinker besitzt eine bedeutende Porosität (4-5 bis 65%) und folglich eine hohe Wählbarkeit, wodurch der .üiergieaufwand bei dessen Mahlen um das 2 bis 2,5fache sinkt.
Der erfindungsgemäße Zement wird wie folgt hergestellt· Die Rohkomponenten werden getrennt oder gemeinsam ge—
die
mahlen (bei getrenntem Mahlen ist/anschließende Homogenisierung der Rohmischung vorgesehen). Das ilahlen kann sowohl in Gegenwart von V/asser (Naßmahlen) als auch ohne dieses (Trocke! mahlen) durchgeführt v/erden. Beim Kaßmahlen gibt man «'asser in einer Menge von 25 bis 35%» bezogen auf das Gesamtgewicht der Hohkomponenten zu. Beim Haßmahlen der Rchkomponcnten kann das Kalziumchlorid sowohl a^-s '.Trockenprodukt als auch in Form einer wässerigen Lösung erforderlicher Konzentration verwendet werden* Nach dem Trockemnaien kann man die erhaltene Rohmischung unter Zugabe von 6-9/» wasser granulieren und Granalien von 5 bis 20 mm .Durchmesser erzeugen.
aus der bereiteten ßohmiüchung erhält man Zementklinker, indem man die genannte Rohmischung in JJorm von Rohcchl, Grann lat oder Schlamm (Rohmischung mit Wasser) einem Wärmeaggregat zuführt, wo sie bei einer Temperatur von 1000 bis 12000C gebrannt wird. Zur Herstellung von Zement wird der Kliiucer aus
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BAD ORIGiNAL
den ϊ/ärmeaggregat ausgetragen und gemahlen. Ua dem
zu vH-pleihen,
Zement diese oder Jene zusätzlichen Eigenschaften/können den Klinker spezielle Zusätze, beispielsweise Gips, aktiver mineralischer Zusatz, oberflächenaktive Stoffe zugegeben werden. Das Kalziumchlorid, das eine Komponente der liohmischung ist, kann sowohl in reiner Form als auch in i'Orm einer kalziumchlorhaltigen Komponente zugegeben werden. Die genanntο Komponente kann der Rohmischung entweder in der i-tufe des !.iahlens der Komponenten oder (]m warne a^ zum 3reiiaen/zugegeben werden: einzeln Kaliumchlorid, einzeln das Gemisch der übrigen Rohkomponenten, wobei das Kalziumchlorid und das Gemisch der übrigen Komponenten kontinuierlich zugeführt werden.
Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden
Beispiele für die Herstellung von Zement angeführt. In allen Beispielen bestimmt man die Wärmeentwicklung des Zementes in der Stufe der Hydratation auf dem Llikrokalorimeter· Jie Aktivität des Zementes wird gekennzeichnet durch die Etruckfirstigkeit, ermittelt für 4x4x16 cm große Proben, bestehend aus 1 Gewichtsteil Zement, 3 ^ewichtsteilen i£iarzcend und 0,5 Gewichtsteilen. '.Vasser, nach 28 Ta/ven Erhärtung in ..'asser bei einer Temperatur von 20+20C* Die Wählbarkeit des Zementklinkers bestimmte man nach dem
Knergieaufwand für dessen Mahlen auf die vorgegebene Dispersi-
einer
tat. Die Korrosion / Stahlbewehrung in Betonen auf der Basic
des erfindungs&emäßen Zementes bestimmte man nach der q/uanti-
809808/0600
BAD ORIGINAL·
tativen Methode nach den Gewichtsverlusten der BewehrunüSStäbe bei der Lagerung der Proben in einem Luftnedium mit 1CO?üger relativer Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 200C.
Beispiel 1. Lian bereitet eine itohmischuno· der folgenden Zusammensetzung: marnorisierter Kalkstein (umgerechnet auf CaO) 39»6 Gewichtsprozent, Quarzsand (umgerechnet auf SiO2) 15,2 Gewichtsprozent, technische Tonerde (umgerechnet auf ΑΙρΟχ) 3»1 Gewichtsprozent, Pyritabbrände (umgerechnet auf FepOz) 3,8 Gewichtsprozent, (chemisch reines) Kalziumchlorid 6 Gewichtsprozent, Magnesit (ungerechnet auf MgO) 1,4- Gewichtsprozent, Verluste beim Glühen 30,9 Gewichtsprozent.
Die genannten Komponenten unterwirft man seme insanier Trockenmahlung.Das iuahlprodukt wird durch einen .Rückstand auf einem Sieb mit 00 ji'm großen Maschen von höchstens 10 Gewichtsprozent gekennzeichnet. Die erhaltene Kohmiuchung v.ird granuliert, indem man Granalien von 10 bis 1i? mm .Durchnieseer erzeugt.
Die Hohaiischun^· in i'orm von Granulat führt man einem Ofen zu, wo man sie bei einer Temperatur von 1200°(J bis zum Abschluß des Prozesses der Klinkerbildung brennt«, Zur von Zement wird der Klinker aus dem Ofen ausgetragen und gemahlen. Der spezifische Stromverbrauch zum Kahlen des Zementklinker s bis zur Lrzielung eines Rückstandes auf einem oieb mit 80 Om großen Maschen von 12,2% beträgt 10,5 kVih/t, und eine0 Siebrückstand von 4% 36 k'.Vh/t.
Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf:
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hochhaai:ichO3 Kalziumchloroilikat 75 Gewichtsprozent, Kalziurachlororthosilikat 10 Gewichtsprozent, Kalziumchloraluminat; 0,5 Gewichtsprozent, Kalziumchloralumoferrit 14,5 Gewichtsprozent·
Der Zement v/eist folgende Kennwerte auf:
W arme entwicklung: wahrend der ersten 24 Stunden Hydratation 1^2 J/g, während der ersten 3 Tage Hydratation 194 J/g.
2
Druckfestigkeit 495 tp/cm ·
Keine Korrosion der Stahlbewehrung in Betonproben auf der Basis des genannten Zementes.
Beispiel 2, Man bereitet eine Rohmischung der folgenden Zusammensetzung: Kalkstein (umgerechnet auf CaO) 31»1 Gev/ichtsprozent, Diatomeenerde (umgerechnet auf SiO2) 16 Gewichtsprozent, Kaolinitton (umgerechnet auf AIpO,) 4,7 Gewichtsprozent, Hämatit (umgerechnet auf Fe2O*) 4,5 Gewichtsprozent, tedhnisches Kaliumchlorid (umgerechnet auf CaCl2) 20 Gewichtsprozent, Magnesit (umgerechnet auf EgO) 2,5 Gewichtaprozent, Verluste beim Glühen 21,2 Gewichtsprozent«
Das LIahlen der genannten Komponenten, das Granulieren der '.Sohmischung, das Wahlen des Zementklinkers wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt, Das brennen der Kohmijchung wird bei einer Temperatur von 10000C durchgeführt. Der apezifischo Stromverbrauch zum Mahlen des Zementklinkers bis zur Ja?zielu:i^ eines Rückstandes auf einem Sieb mit 80 um großen Laschen von 11,5?ö beträgt 12,7 k.'.h/t.
Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf:
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hochbasisches Kalziunchlorsilikat 20 Gewichtsprozent, Kalziumchlororthocilikat 55 Gewichtsprozent, Kalziumchloraluiainat 5 Gewichtsprozent, Kalziumchloralumoferrit 20 Gewichtsprozent.
Der Zement; weist folgende Kennwerte auf:
Wärmeentwicklung: während der ersten 24 Stunden Hydratation 115 J/s» während der ersten 3 Tage Hydratation 165 J/g# Druckfestigkeit 420 kp/cm2?
KeineKorrosion der Stahlbewehrung in Betonproben auf der Basis des genannten Zementes.
Beispiel 3o Man bereitet eine fiohmischung der folgenden Zusammensetzung* Kreide (umgerechnet auf CaO) 35f3 Gewichtsprozent, Quarzsand (umgerechnet auf oiOp) 13»0 Gewichtsprozent, Kaolinitton (umgerechnet auf A^O,) 11,0 Gewichtsprozent, Pyritabbrände (umgerechnet auf i^Ov) 0,9 Gewichtsprozent, technisches Kalziumchlorid (umgerechnet auf CaCIp) 12 Gewichtsprozent, Periklas (MgO) 4 Gewichtsprozent, Verluste \ beim Glühen 23*8 Gewichtsprozent«
Die genannten Komponenten werden im .Nähverfahren gemahlen Dabei führt nan das Kalziumchlorid der Mahlstufe in Form einer 20£.1&-βη wässerigen Lösung zu. Das Ivlahlprodukt führt man einem Drehofen zu, wo die Rohmischung bei einer Temperatur von 10500C während 70 Minuten gebrannt wird. Der erhaltene Zementklinker wird aus dem Ofen ausgetragen und gemahlen. Der spezifische Stromverbrauch zum Mahlen des Zementklinkers bis zur Erzielung eines Rückstandes auf einem. Sieb mit 80 ,«im großen Haschen von 12% beträgt 11,7 kWh/t.
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Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf: hochbasisches Kalziumchlorsilikat 50 Gewichtsprozent, Kalziumchlororthosilikat 18 Gewichtsprozent, Kalziunchloraluminat 30 Gewichtsprozent, Kalziumchloralumoferrit 2 Gewichtsprozent.
Der Zement weist folgende Kennwerte auf:
'.'.'ärmeenuvicklung: während der ersten 24 Stunden Hydratation 140 J/g, während der ersten 3 Tage Hydratation 19Ο J/g.
Druckfestigkeit 46o kp/cm .
Keine Korrosion der Stahlbewehrung in Betonproben auf der Basis des genannten Zementes*
Beispiel 4. Man bereitet eine Hohmischung der folgenden Zusammensetzung: Liagnesitkalkstein (umgerechnet auf CaO) 37,4 Gewichtsprozent, (umgerechnet auf MgO) 3 Gewichtsprozent, Löß-Letten (umgerechnet auf SiOp) 15»3 Gewichtsprozent, (umgerechnet auf Λΐ20χ) 3»9 Gewichtsprozent, (umgerechnet auf Fe2O.., 3,3 Gewichtsprozent, technisches Kalziumchlorid (umgerechnet auf CaCl2) 10 Gewichtsprozent, Verluste beim Glühen 27,1 Gewichtsprozent·
Das mahlen der genannten Komponenten, das' Granulieren der Hohnischung, das Mahlen des Zementklinkers wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt. Das Brennen der HohaJtschung wird bei einer Temperatur von 11000C durchgeführt. Der spezifische Scrcinverbrauch zum kahlen dos Zementklinkers bis zur erzielung eines Rückstandes auf einem Sieb mit 80 im. großen taschen von 12% beträgt 12 k^'h/t, und eines Siebrückstandes von 4,5% 36 IcVt.
Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf:
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hochbasisches Kalziumchlorsilikat 65 Gewichteprozent, Kalzium chlororfchosilikat 19 Gewichtsprozent, Kalziunichloraluminat 4 Gewichtsprozent;, Kalziumch] oralumof errit 12 G'-'./icLiGprozent Der Zenent weict folgende Kennwerte auf:
Wärmeentwicklung: während der ersten 24 Stunden Hydratation 138 J/u, v;ährend der ersten 3 Ta^e Hydratation 196 Z/z·
Druckfestigkeit 512 kp/cm ·
Keine Korrosion der oüahlbcv/ehrun^ in Betonpro'oen auf uer iJasis dos genannten Zementes.
Wachstch.nd wird ein Ver&'leichsbeispiel (Beispiel 5) für die Herstellung von Zement auf der Basis einer bekannten Rohnischun^ nach einem bekannten Verfahren un„er ^ln^abe seiner Eigenschaften an^cführt.
Boisoiel 5« Man bereitet eine ßohnischung der folgenden Zusamnensetzung: Kalkstein (umserechnet auf CaO) 38,3 Gewichtsprozent, (^uarzsand (umgerechnet auf S1O2) 11,1 Gewichtsprozent, technische Tonerde (umgerechnet auf AL^O-,) 11,8 Gewichtsprozent, Pyritabbrändt (umgerechnet auf Fe2O-) 2,5 Gewichtsprozent, technisches Kalziumchlorid (umgerechnet auf CaCl2) 4,5 Gewichtsprozent, Verluste beim Glühen 31,8 Gev/ichtsprozent.
Das kahlen der genannten Komponenten, das Granulieren der Hohmischunij, das tiahlen des Zementklinkers wird analog zu Beispiel 1 durchgeführt. Das Brennen der äohaischung wird bei einer Temperatur von 135C°C durchgeführt· Der spezifische Ütromverbrauch zum kahlen des Zementklinkers bis zur Erzie-
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lung eines Rückstandes auf einem Sieb mit 80t/m großen Masche: von 11,5/e beträgt 34,2 kYrti/t und eines Siebrückstandes von 5£ 89,3 kV/h/t.
Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf: hbchbasisches Kalziumsilikat (Alit) 45 Gewichtsprozent, Kalziumorthosilikat (Bellt) 10 Gewichtsprozent, Kalziumchloraluminat 30 Gewichtsprozent, Kalziumalumoferrit 15 Gewichtsprozent«
Lter Zement weist folgende Kennwerte auf:
Wärmeentwicklung: während der ersten 24 Stunden Hydratation 215 J/cJi während der ersten 2 Tage Hydratation 246 J/g.
Druckfestigkeit 360 kp/cm .
Korrosion der Stahlbewehrung in Betonproben auf der Basis des genannten Zementes: nach Ablauf eines fconates 1,5 Gewichtsprozent, nach Ablauf von 12 Monaten 2,3 Gewichtsprozent«
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Claims (2)

  1. P 69 358
    PATENTANWÄLTE "RL/S
    ZELLENTIN
    ZWEIFJRÜCKENSTR. 15 _ . rnT, ■ Tr- . .7-, „, ,,i„ttt.v
    ÖOOO MÜNCHEN 22 PATErii'iufcSPHUCHk.1
    £7 ZD I
    . Aus Kalziumsilikaten, Kalziumchloraluminat und KaI-ziumalumoferrit bestehender Zement, ^^durch_££eice_rmzeicliiie^r9 daß der Zement als Kalziumsilikate hochbasisches Kalziumchlorsililcat und Kalziumchlororthosilikat, als Kalziumalumoferrit Kalziumchloralumoferrit bei folgendem Verhältnis der Komponenten enthält: hochbasisches Kalziumchlorsilikat 20 bis 75 Gewichtsprozent, Kalziumchlororthosilikat 10 bis 55 Gewichtsprozent, Kalziumchloraluminat 0,5 bis 30 Gewichtsprozent, Kalziumchloralumoferrit 2 bis 20 Gewichtsprozent.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung von Zement nach Anspruch 1 durch 5rennen einer Kohmischung, die eine kalkhaltige, kieselerdehaltige, tonerdehaltige, eisenhalüije komponente und Kalziumchlorid enthält, und anschließendes i-iahlen des erhaltenen Zement kl inker s, dadurch_^ekenrizeichrie£l daß man eine s verwendet, welche neben den £;eni>nn-en Komponenten
    eine nagnesiumhaltice Komponente bei folgendem Verhältnis der
    enthält
    genannten Komponenten in der Rohmischun^ kalkhaltige Komponente (umgerechnet auf CaO) 31,1 bis 3916 Gewichtsprozent, kicselerdehalti^e Komponente (umgerechnet auf ^iO2) 13 bis 16 Gewichtsprozent, tonerdehaltige Komponente (umgerechnet uuf AI2O2) 3»1 bis 11 Gewichtsprozent, eisenhaltige Komponente (umgerechnet auf Pe2O7) 0,9 bis 4,5 Gewichtsprozent, Kalziumchlorid 6 bis 20 Gewichtsprozent, magnesiumhaltig Kor.nor.ente (umgerechnet auf ücO) 1,4 bis 4 Gewichtsprozent, Verluste beim
    809808/0600
    ORIGiNAL INSPECTED
    Glühen Rest bis 100 Gewichtsprozent, un<i attß metn das Brennen der Rohmischung bei einer Temperatur von 1000 bis 12000C durchführt.
    809808/0600
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