DE2731612A1 - Zemente und zemente enthaltende betons - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Zemente sowie Betons, die aus Zuschlagsstoffen und Zementen gebildet sind.
Die gewöhnlich bis heute benutzten Zemente sind hydraulische Bindemittel auf der Basis von Verbindungen von wasserhaltigen Kalziumsilikaten und Kalziumaluminaten. Unter diesen Zementen sind die kalkärmsten die tonerdehaltigen Zemente des Typs "Tonerdezement" und die hoch-tonerdehaltigen Zemente wie die Zemente SECAR 250, SUPER-SECAR, ALCOA CA-25, ASAHI AC.1 etc.. Alle diese Zemente haben noch einen Gehalt von über 20 % CaO. Der Kalk ist in zahlreichen Fällen eine störende Beimengung (Absenkung der Feuerfestigkeit, Löslichkeit in sauren Medien, starke Entwässerung während eines Brandes, etc.). Es ist deshalb vorteilhaft, Zemente ohne diese Nachteile aufzubauen.
Die US-PS 3 802 894 beschreibt feuerfeste Zusammensetzungen mit hydraulischer Abbindung in Gew.%, (a) 5 - 8 Teile von
wenigstens einem hydraulischen tonerdehaltigen Zement; (b) 2,5 - 4 Teile von wenigstens einem hochschmelzenden pulverisierten Material von z.B. Ton, Kaolin, feinstes Siliziumoxid, feinstes Magnesiumoxid, feinstes Chromit und feinstes Forsterite; (C) 0,01 3,0 Teilen von wenigstens einem dispergierenden Mittel von z.B. Phosphaten der alkalischen Metalle, Karbonaten der alkalischen Metalle, Humate der alkalischen Metalle und Mischungen von diesen mit Silikaten der alkalischen Metalle und (d) 86 - 92 Teile von wenigstens einem feuerfesten Zuschlagsstoff. Der Bestandteil (b) soll eine Partikelgröße unter 50 µm, vorteilhaft unterhalb 1 µm haben. Die Bestandteile (a), (b) und (c) bilden ein Zement oder Bindemittel für den Zuschlagsstoff (d).
Die US-PS 3 060 043 beschreibt eine hochschmelzende Zusammensetzung mit einer verbesserten mechanischen und Abriebfestigkeit, die in Gew.% 55 - 90 % eines hochschmelzenden Zuschlagstoffes (Chromerz, gebranntes Aluminiumoxid, etc.). 9 - 40 % eines Zementes auf der Grundlage von Kalziumaluminat und 1 - 5 % abgedampftes Siliziumoxid mit einer Partikelgröße unterhalb von 44 µm aufweisen, wobei mehr als die Hälfte der Partikel des Siliziumoxids kleiner als 10 µm sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Zement mit bemerkenswerten Eigenschaften vorzuschlagen, sowie
Betons, die diese Zemente als Bindemittel enthalten.
Die Erfindung betrifft Zemente, die eine Mischung darstellen, aus (1) von 10 - 30 Gew.% einer erdalkalischen mineralischen Substanz, die unter den Eisenhüttenschlacken des Kalziummono- oder -dialuminats oder des Kalziums Silikonaluminats, den tonerdehaltigen Zementen des Typs Kalzium-monoaluminat und Kalzium-dialuminat, den tonerdehaltigen Silikatzementen, den Silikaten des Kalziums oder Bariums und den Erdalkalioxiden, die vorzugsweise bei sehr hoher Temperatur gebrannt sind, aus der Gruppe des Magnesiumoxids, des Dolomits, des Kalziumoxids und des Bariumoxids; (2) von 14 - 54 % eines Bestandteiles mit einer Partikelgröße zwischen 100 A [mit Kreis darüber] und 0,1 µm, von z.B. Siliziumoxid, Chromoxid, Titandioxid, Zirkonoxid und Aluminiumoxid; und (3) von 14 - 54 % eines inerten Einsatzes mit einer Partikelgröße zwischen 1 und 100 µm, wobei die Summe der Bestandteile (2) und (3) 70 - 90 Gew.% des Zementes ausmachen.
Die Erfindung betrifft gleichfalls Betons, die in Gew.% aus 10 - 30 % eines erfindungsgemäßen Zements als Bindemittel und 70 - 90 % Zuschlagsstoffen bestehen.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die Zemente und Betons mit außergewöhnlichen Eigenschaften hergestellt werden
können, indem ihrer Zusammensetzungen zwei mineralische Bestandteile zugegeben werden, eines in einem Korngrößenbereich von 1 - 100 µm und das andere in einem Korngrößenbereich von 100 A [mit Kreis darüber] bis 0,1 µm, wobei diese beiden Bestandteile leicht im Wasser dispergieren, ggfs. unter Zusatz eines Dispersionsmittels, ohne mit diesen zu reagieren, um verschiedene Gele oder Sole zu bilden.
Es scheint, daß die außergewöhnlichen Eigenschaften der Produkte gemäß der Erfindung daraus resultieren, daß der Bestandteil mit einer Korngröße von 100 A [mit Kreis darüber] bis 0,1 µm, die Hohlräume zum großen Teil ausfüllt, die zwischen den Teilen der Bestandteile mit einer Korngröße von 1 - 100 µm ausgebildet sind.
Bis heute bevorzugt man Zemente, in denen der Bestandteil (1) eine Eisenhüttenschlacke des Kalziumaluminats, ein tonerdehaltiges Zement der beschriebenen Typen oder vom gebrannten Magnesiumoxid ist; der Bestandteil (2) ist aus glasigem Siliziumoxid oder von Chromoxid. Des weiteren hat gleichfalls vorteilhaft der Bestandteil (3) eine Teilchengröße zwischen 1 und 10 µm. Gleichfalls werden Zemente bevorzugt, die aus einer Mischung von 25 - 30 Gew.% eines tonerdehaltigen Zementes, von 35 - 40 Gew.% glasigem Siliziumoxid und von 35 - 40 Gew.% eines inerten Füllstoffes bestehen.
Der Bestandteil (1) muß bei sehr hoher Temperatur gebrannt sein (vorteilhaft geschmolzen oder gesintert), um ausreichend inert zu sein, um nur progressiv mit dem Wasser zu reagieren und in jedem Fall einzig und allein dann, wenn der Zement oder der Beton, der aus diesem Zement gebildet ist, an Ort und Stelle gebracht ist, vorzugsweise durch Vibrationen. Ein Zement gemäß der Erfindung kann nach dem Anrühren mit weniger als 20 % Wasser vorteilhaft mit weniger als 15 % Wasser, im Vergleich zum Gewicht des Zementes, durch Vibrationen eingeformt werden. Wenn man einen tonerdehaltigen Zement des Typs Kalziummonoaluminat oder Kalziumdialuminat als Bestandteil (1) verwendet, kann man die im Handel verfügbaren tonerdehaltigen Zemente wie die geschmolzenen Zemente, SECAR 250, ALCOA CA. 25, Asahi AC.1 verwenden. Wenn man eine tonerdehaltige Eisenhüttenschlacke als Bestandteil (1) verwendet, so kann dies eine Rekuperationsschlacke mit eisen- oder titanhaltigen Verunreinigungen sein. Die Größe der Teile des Bestandteiles (1) ist nicht sehr kritisch. Man bevorzugt jedoch einen Bestandteil (1) mit einer Teilchengröße mit nicht mehr als 100 µm und besser noch, mit nicht mehr als 50 µm.
Der Bestandteil (2) muß eine Teilchengröße zwischen 100 A [mit Kreis darüber] und 0,1 µm haben. Der Bestandteil (2) kann aus glasigem Siliziumoxid, wie z.B. das glasige Siliziumoxid, das als Unterprodukt bei gewissen industriellen Verfahren, wie z.B. der Reduktion des
Zirkoniumsilikats in Zirkoniumoxid oder bei der Herstellung von Ferrosilizium erhalten wird (die Staube der elektrischen Öfen enthalten geeignetes Siliziumoxid). Der Bestandteil (2) kann gleichfalls aus Siliziumoxid, aus Chromoxid, aus Titanoxid oder selbst aus Aluminiumoxid sein, das durch bekannte Techniken der Ausfällung, Trocknung und Brennen erhalten wird. Man kann gleichfalls diese Oxide durch bekannte Techniken der Dissoziation oder Hydrolyse von metallischen Zusammensetzungen erhalten (wie Halogenen) in einer heißen Flamme, in einem Plasma oder durch einfaches Brennen in einem Ofen. Die Oxide mit einer Partikelgröße unterhalb 0,1 µm werden gleichfalls kolloidale Oxide genannt. Die Herstellung der Bestandteile (2) erscheint in der Tat nicht kritisch. Es kommt darauf an, daß dieser Bestandteil eine Partikelgröße in dem Bereich von 100 A [mit Kreis darüber] bis 0,1 µm hat und sich leicht im Wasser dispergieren läßt (evtl. mit Hilfe eines Dispergierungsmittels) und mit dem Wasser kein Gel oder Sol bildet. Während ein tonerdehaltiger Zement oder ein klassischer Portlandzement mit einem Gehalt an Wasser von 25 - 30 % angerührt werden, werden die Zemente gemäß der Erfindung normalerweise mit einem Wassergehalt von weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 15 % angerührt, wodurch nach dem Abbinden ein Zement mit einer hohen Dichte und einer geringen Porösität erhalten wird.
Als Bestandteil (3) kommt jedes mineralische Material infrage, das unempfindlich gegenüber der Hydratation ist und das im
natürlichen Zustand oder durch Zerkleinerung auf eine mittlere Partikelgröße von 1 - 100 µm erhalten werden kann. Vorzugsweise verwendet man einen inerten Füllstoff mit einer Partikelgröße von 1 - 10 µm, denn ein wesentlich größerer inerter Füllstoff (3) (10 - 100 µm) führt zu weniger guten Ergebnissen, insbesondere bei der Herstellung von Beton (schlechtere mechanische Eigenschaften und höherer Wassergehalt bei der Herstellung). Geeignete inerte Füllstoffe sind z.B. Oxide wie Siliziumoxid, Aluminiumoxid (evtl. gebrannt), Magnesiumoxid, Zirkonoxid, Titandioxide; natürliche Mineralien wie Bauxide (evtl. gebrannt), Quarzite, Dolomite, Giobertite, Chromite, Zirkon, Granit, Basalt, reine Quarzsande. Man kann gleichfalls gebrannten Ton oder synthetische Mineralien wie Siliziumkarbid, Siliziumnitrit, Siliziumoxinitrit, etc.. In keinem Fall muß man als Füllstoff Ton, Bentonite oder andere Erden benutzen, die eine kolloidale Wirkung im Kontakt mit dem Wasser haben können.
Der Zuschlagsstoff der Betons gemäß der Erfindung kann aus harten und dichten Gesteinen, (z.B. Basalt, Quarzit, Granit, Geröll etc.), elektrisch geschmolzenen und gesinterten Oxiden (z.B. Korund), vorgefertigte oder synthetische Stoffe, (z.B. gebrannter Ton, gebranntes Bauoxid etc.), ebenso wie kohlenstoffhaltige Stoffe (Koks, Kohle, Anthrazit). Die Partikelgröße der Zuschlagsstoffe ist nicht sehr kritisch und wird im allgemeinen in der Größenordnung wie bei den bekannten Betons gewählt (weniger als 30 mm, vorzugsweise nicht mehr als 10 mm, die
Hauptmenge der Teile, die den Zuschlagsstoff bilden, sind größer als 0,2 mm).
Die Zemente und Betons gemäß der Erfindung können mit einem Wasseranteil hergestellt werden, der deutlich unter jenem liegt, der notwendig ist für die bekannten Betons. Die Verringerung des Wassergehaltes für die gleiche Verarbeitung beträgt wenigstens ca. 25 % und kann in gewissen Fällen 50 % und mehr erreichen.
Die Betons gemäß der Erfindung weisen eine hohe Dichte, eine offene Porosität im unbearbeiteten Zustand unter 15 %, vorzugsweise unter 10 % und eine Druckfestigkeit im unbearbeiteten Zustand über 400 kg/cm[hoch]2, vorteilhaft oberhalb 700 kg/cm[hoch]2 und besser noch über 1.000 kg/cm[hoch]2 auf. Nach der vollständigen Dehydratation des Zementes bei einer Temperatur von 800 - 1.000°C (Brennen) bleibt die offene Porosität des Betons unter 15 % bevorzugt unter 10 % und der Druckwiderstand bleibt höher als 400 kg/cm[hoch]2, vorzugsweise höher als 700 kg/cm[hoch]2 und besser noch oberhalb 1.000 kg/cm[hoch]2.
Die Betons gemäß der Erfindung zeigen des weiteren nach ihrer Aushärtung eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen ein sehr schnelles Erhitzen im Falle eines Feuers. Das Abbinden des Betons geht sehr schnell vor sich. Die Ausschalung des Betons kann nach 24 Stunden vorgenommen werden. Ca. 80 % der Aushärtung ist 48 Stunden nach der Herstellung erreicht.
Über die wesentlichen oben angegebenen Bestandteile hinaus kann der Zement bzw. der Beton gemäß der Erfindung ein oder mehrere mineralische oder organische Dispersionszusätze enthalten, um die Dispersion der verschiedenen Bestandteile und ihre Benetzung zu erleichtern, wie dies bekannt ist. Ein sehr wirksamer dispergierender Zusatz ist das Natriumtripolyphosphat im Verhältnis von 0,01 - 0,05 Gew.% im Vergleich zum Gewicht des Betons. Die Betons gemäß der Erfindung werden im Bauwesen wie auch als feuerfeste Auskleidung eingesetzt, z.B. für die Herstellung von Straßenbedeckungen, die beständig sind gegenüber Erosion und Frost, Behälter für radioaktive Abfallstoffe, Erzeugnisse aus Eisenbeton, vorgefertigte Elemente, Unterwasserbauten, feuerbeständige Bauten.
Im folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer Beispiele beschrieben.
Beispiel 1:
Um einen Zement gemäß der Erfindung für Beton für das Bauwesen herzustellen, mischt man sorgfältig folgende Bestandteile:
- Tonerdehaltige Schlacke mit einer
Partikelgröße von 5 - 50 µm 25 Gew.%
- glasiges Siliziumoxid mit einer
Partikelgröße von 100 A[mit Kreis darüber] bis 0,1 µm 38 Gew.%
- Fontainebleau-Sand mit einer
Partikelgröße von 5 µm 37 Gew.%
Die chemische Zusammensetzung des gebrannten Produktes der verschiedenen Bestandteile ist in Gew.% folgende:
tonerdehaltige glasiges Sand Fontainebleau
Schlacke Siliziumoxid
___________ _________ ________________
SiO[tief]2 0,10 94,70 98,75
Al[tief]2O[tief]3 57,90 3,65 1,25
Fe[tief]2O[tief]3 0,05 0,15 Spuren
TiO[tief]2 2,60 Spuren Spuren
CaO 35,50 Spuren 0
MgO 1,13 Spuren 0
Na[tief]2O 0,01 0,15 Spuren
K[tief]2O 0,01 0,05 Spuren
ZrO[tief]2 -- 1,30 --
SO[tief]3 2,70 -- --
______ _______ ________
100,00 100,00 100,00
Der Gehalt an CaO des fertigen Zementes beträgt 8,87 %. In den Beispielen 3 und 4 wird dieser Zement "INV.1" genannt.
Beispiel 2:
Für die Herstellung eines Zementes für feuerfesten Beton wird dieser gemäß der Erfindung durch sorgfältiges Mischen folgender Bestandteile erhalten:
- tonerdehaltiger Zement mit einer Partikelgröße
von 5 - 50 µm 28 Gew.%
- glasiges Siliziumoxid mit einer Partikelgröße
von 100 A[mit Kreis darüber] bis 0,1 µm 36 Gew.%
- gebranntes Aluminiumoxid, zerkleinert auf eine
Partikelgröße von 5 µm 36 Gew.%
Die chemische Zusammensetzung des gebrannten Produkts der verschiedenen Bestandteile ist folgende in Gew.%:
tonerdehaltiges glasiges gebranntes Al[tief]2O[tief]3
Zement Siliziumoxid
___________ _________ _____________________
SiO[tief]2 0,25 94,70 0,05
Al[tief]2O[tief]3 71,50 3,65 99,50
Fe[tief]2O[tief]3 0,06 0,15 Spuren
TiO[tief]2 Spuren Spuren Spuren
CaO 27,74 Spuren Spuren
MgO 0,10 Spuren 0
Na[tief]2O 0,35 0,15 0,45
K[tief]2O Spuren 0,05 Spuren
ZrO[tief]2 -- 1,30 --
______ _______ ________
100,00 100,00 100,00
Der Gehalt an CaO des fertigen Zementes beträgt 7,76 %. In dem Beispiel 5 wird dieser Zement "INV.2" genannt.
Beispiel 3:
Für das Bauwesen stellt man einen Zement gemäß der Erfindung her, indem man sorgfältig und in üblicher Art und Weise die in der unten stehenden Tabelle angegebenen Bestandteile mischt, in der zum Vergleich ein bekannter Beton angegeben ist. Die Eigenschaften der Betons sind gleichfalls angegeben.
Zusammensetzung in Gew.% konventioneller Beton mit
Beton Zement INV.1
________________________ _____________ ____________
Granit mit feiner Kristallisation
Kornabstufung 4/2 mm 46,5 46,5
Granit um 2 mm 18,6 18,6
Sand, Kornabstufung 0,15/0,05 mm 15 15
Portlandzement 400 HTS 20 --
Zement INV. 1 -- 20
Wasser, % im Verhältnis zu der
Zusammensetzung des trockenen
Betons 9,6 3,5
Dispersationsmittel (Natrium-
tripolyphosphat -- 0,1
Eigenschaften konventioneller Beton mit
Beton Zement INV.1
____________. _____________ ____________
Dichte, unbearbeitet, trocken 2,21 2,49
Offene Porosität, % 11,1 4,1
Druckwiderstand nach 20 Tagen,
kg/cm[hoch]2 400 1.200
Gehalt an hydrierbarem CaO, % 13 1,73
Beispiel 4:
Für das Bauwesen wird ein Beton gemäß der Erfindung hergestellt, indem sorgfältig und in bekannter Weise die in der unten stehenden Tabelle angegebenen Bestandteile gemischt werden, in der zum Vergleich die Zusammensetzung eines bekannten Betons angegeben ist. Die Eigenschaften der erhaltenen Betons sind gleichfalls angegeben.
Zusammensetzung in Gew.% konventioneller Beton mit
Beton Zement INV.1
________________________ _____________ ____________
Korund schwarz
Korngößenabstufung von 5/10 mm 23 23
" " 2/4 mm 23 23
" " 0,2/2 mm 20 20
" " 0/0,2 mm 20 20
Portlandzement 400 HTS 14 --
Zement INV. 1 -- 14
Wasser, % im Verhältnis zu der
Zusammensetzung des trockenen
Betons 5 2,5
Eigenschaften konventioneller Beton mit
Beton Zement INV.1
____________ _____________ ____________
Dichte, unbearbeitet, trocken 3,10 3,46
offene Porosität, % 16,80 7,1
Druckwiderstand nach 20 Tagen,
kg/cm[hoch]2 445 1.050
Gehalt an hydrierbarem CaO, % 9,1 1,23
Beispiel 5:
Ein feuerfester Beton wird gemäß der Erfindung dadurch hergestellt, daß man sorgfältig und in bekannter Weise die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen mischt, in der zum Vergleich die Zusammensetzung eines konventionellen Betons angegeben ist. Die Eigenschaften der Betons sind gleichfalls in der Tabelle angegeben.
Zusammensetzung in Gew.% konventioneller Beton mit
Beton Zement INV.2
________________________ _____________ ____________
Gebranntes Bauxit,
Korngrößenabstufung von 4/2 mm 30 30
" um 2 mm 50 50
" 0/0,2 mm 10 11
Zement SECAR 250 15 --
Zement INV.2 -- 14
Wasser, Gew.% im Verhältnis zu der
Zusammensetzung des trockenen
Betons 12,5 5
Eigenschaften konventioneller Beton mit
Beton Zement INV.2
____________. _____________ ____________
Dichte, unbearbeitet, trocken 2,50 3,00
offene Porosität, % 19 11
Druckfestigkeit nach 3 Tagen,
kg/cm[hoch]2 600 1.050
Nach dem Brennen bei 1.200°C:
Dichte, unbearbeitet 2,35 2,90
offene Porosität % 24 12
Druckwiderstand, kg/cm[hoch]2 300 1.100
Gehalt an hydrierbarem CaO % 1,15 1,09
Beispiel 6
Für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Zementes für die Herstellung eines Betons mischt man sorgfältig folgende Bestandteile:
- 14 Gew.% einer tonerdehaltigen Schlacke, die zu einer Partikelgröße unter 20 µm gemahlen ist,
- 43 Gew.% von glasigem Siliziumoxid mit einer Partikelgröße von 0,1 µm bis 100 A[mit Kreis darüber] und
- 43 Gew.% gebrannten Aluminiumoxid mit einer Partikelgröße von 1 - 10 µm.
Dieser Zement kann durch Vibration mit 13 - 15 % Wasser im Verhältnis zum Gewicht des Zements in die Form gebracht werden. Dieser Zement wird Zement INV. III genannt.
Die chemischen Zusammensetzungen der gebrannten Produkte der verschiedenen Bestandteile sind in Gew.% folgende:
tonerdigehaltige glasiges Aluminiumoxid
Schlacke Siliziumoxid gebrannt
_____________ _________ ____________
SiO[tief]2 0,10 94,70 0,05
Al[tief]2O[tief]3 57,90 3,65 99,5
Fe[tief]2O[tief]3 0,05 0,15 Spuren
TiO[tief]2 2,60 Spuren Spuren
CaO 35,5 Spuren Spuren
MgO 1,13 Spuren 0
Na[tief]2O 0,01 0,15 0,45
K[tief]2O 0,01 0,05 Spuren
ZrO[tief]2 -- 1,30 --
SO[tief]3 2,70 -- --
_______ _______ _________
Gesamt: 100,00 100,00 100,00
Mit diesem Zement ist ein Beton mit einer hohen Dichte, einer geringen Porosität und einer hohen Druckfestigkeit zu erzielen, indem man sorgfältig in bekannter Weise die unten
angegebenen Bestandteile in den genannten Gewichtsverhältnissen mischt:
- 23 % Korund schwarz, Korngrößenabstufung 5/10 mm,
- 23 % " " " 2/5 mm,
- 20 % " " " 0,2/2 mm
- 20 % " " " 0,05/0,2 mm
- 14 % Zement INV.III
______
100
- Wasser in % im Verhältnis zu der Zusammensetzung des trockenen Betons: 2,9.
Eigenschaften:
Dichte in trockenem, unbearbeiteten Zustand: 3,42;
offene Porosität: 4,2 %;
Druckwiderstand: 1,500 kg/cm[hoch]2 nach 8 Tagen.
Nach dem Brennen bei 800°C:
Scheinbare Dichte: 3,40;
offene Porosität: 5,6 %;
Druckwiderstand: 1.400 kg/cm[hoch]2
Nach dem Brennen bei 1.200°C:
Scheinbar Dichte: 3,40;
offene Porosität: 5,4 %;
Druckwiderstand: 1.450 kg/cm[hoch]2
Beispiel 7:
Man stellt einen Zement gemäß der Erfindung, der für die Herstellung von Beton geeignet ist, durch sorgfältiges Mischen der folgenden Bestandteile her:
- 28 Gew.% bei 1.650°C gebranntes MgO mit einer Korngrößenabstufung unter 50µm,
- 36 Gew.% glasiges Siliziumoxid mit einer Partikelgröße von 0,1 µm bis 100 A[mit Kreis darüber],
- 36 Gew.% gebranntes Aluminiumoxid mit einer Partikelgröße von 1 - 10 µm.
Der Zement kann in die Form durch Vibration mit 13 - 15 % Wasser im Verhältnis zu dem trockenen Zement gebracht werden. Dieser Zement wird INV. IV genannt.
Die chemischen Zusammensetzungen der gebrannten Produkte der unterschiedlichen Bestandteile sind in Gew.% folgende:
gebranntes glasiges gebranntes
MgO Siliziumoxid Aluminiumoxid
_____________ _________ ____________
SiO[tief]2 1,90 94,70 0,05
Al[tief]2O[tief]3 0,40 3,65 99,50
Fe[tief]2O[tief]3 0,70 0,15 Spuren
TiO[tief]2 0,05 Spuren Spuren
CaO 1,25 Spuren Spuren
MgO 95,60 Spuren 0
Na[tief]2O 0,07 0,15 0,45
K[tief]2O 0,03 0,05 Spuren
ZrO[tief]2 -- 1,30 --
_______ _______ _________
Gesamt: 100,00 100,00 100,00
Mit diesem Zement stellt man einen Beton mit einer hohen Dichte, einer geringen Porosität und einer guten Druckfestigkeit her, indem man sorgfältig in bekannter Weise die unten angegebenen Bestandteile in den genannten Gewichtsprozenten mischt:
- 23 % Korund schwarz mit einer Korngrößenabstufung von 5/10 mm,
- 23 % " " " " " " 2/5 mm,
- 20 % " " " " " " 0,2/2 mm,
- 20 % " " " " " " 0,05/0,2 mm,
- 14 % Zement INV. IV
______
100
- Wasser, % im Verhältnis zu der Zusammensetzung des trockenen Betons: 3,1.
Eigenschaften:
Dichte, trocken und unbearbeitet: 3,35;
offene Porosität: 8,80 %;
Druckwiderstand: 770 kg/cm[hoch]2 nach 8 Tagen.
Nach dem Brennen bei 800°C:
Scheinbare Dichte: 3,35;
offene Porosität: 10 %;
Druckwiderstand: 700 kg/cm[hoch]2
Nach dem Brennen bei 1.200°C:
Scheinbare Dichte: 3,35;
offene Porosität: 9,5 %;
Druckwiderstand: 900 kg/cm[hoch]2.
Beispiel 8:
Man stellt einen erfindungsgemäßen Zement für die Herstellung eines Betons her, indem man sorgfältig folgende Bestandteile mischt:
- 24 Gew.% tonerdehaltigen Zement mit einer Partikelgröße von 5 - 50 µm,
- 47 Gew.% Chromoxid mit einer Partikelgröße von 500 A[mit Kreis darüber] - 2.500 A[mit Kreis darüber],
- 29 Gew.% gebranntes Aluminiumoxid, gemahlen auf eine Partikelgröße von 1 - 10 µm.
Dieser Zement kann durch Vibration in die Form mit 11 - 14 % Wasser im Verhältnis zu dem Gewicht des Zements gebracht werden.
Dieser Zement wird Zement INV. V genannt.
Die chemische Zusammensetzung der gebrannten Produkte der verschiedenen Bestandteile sind in Gew. % folgende:
tonerdehaltiges Chromoxid gebranntes
Zement Aluminiumoxid
_____________ _________ ____________
SiO[tief]2 0,25 0,22 0,05
Al[tief]2O[tief]3 71,50 0,18 99,5
Cr[tief]2O[tief]3 0 98,90 0
Fe[tief]2O[tief]3 0,06 0,30 Spuren
TiO[tief]2 Spuren 0,10 Spuren
CaO 27,74 0,14 Spuren
MgO 0,10 0,16 0
Na[tief]2O 0,35 Spuren 0,45
K[tief]2O Spuren Spuren Spuren
______ ______ ______
Gesamt: 100,00 100,00 100,00
Mit diesem Zement wird ein Beton mit einer hohen Dichte, einer geringen Porosität, einem hohen Druckwiderstand bei Kälte erreicht, indem man sorgfältig und in bekannter Weise die angegebenen Bestandteile in der unten genannten Tabelle in den angegebenen Gew.%-en mischt:
- 23 Gew.% Korund schwarz, Korngrößenabstufung 5/10 mm,
- 23 Gew.% " " " " " 2/5 mm,
- 20 Gew.% " " " " " 0,2/2 mm,
- 15 Gew.% " " " " " 0,05/0,2 mm,
- 19 Gew.% Zement INV. V.
______
100
- Wasser, in Gew.% im Vergleich zu der Zusammensetzung des trockenen Betons: 3,3.
Eigenschaften:
Dichte, unbearbeitet, trocken, 3,55;
offene Porosität: 6 %;
Druckwiderstand: 800 kg/cm[hoch]2
Nach dem Brennen bei 800°C:
Scheinbare Dichte: 3,53;
offene Porosität: 6,9 %;
Druckwiderstand: 750 kg/cm[hoch]2.
Nach dem Brennen bei 1.200°C:
Scheinbare Dichte: 3,49;
offene Porosität: 11,0 %;
Druckwiderstand: 1.050 kg/cm[hoch]2.
Beispiel 9:
Der erfindungsgemäße Beton hat folgende Zusammensetzung in Gew.%:
- 23 % Korund schwarz, Korngrößenabstufung 5/10 mm
- 23 % " " " 2/5 mm Zugschlag-
- 20 % " " " 2/0,2 mm stoff
- 20 % " " " 0,2/0,01 mm
6 % Al[tief]2O[tief]3 gebrannt, Partikelgröße
5- 20 µm Zement-
6 % glasiges Siliziumoxid, Partikel- bindemittel
größe: 100 A[mit Kreis darüber] bis 0,1 µm
2% Portlandzement
______
100
Die chemische Analyse der Bestandteile ist folgende:
Korund Al O Silizium- Portland-
Schwarz gebrannt oxid glasig zement
_______ ________ _________ ________
SiO[tief]2 0,50 0,05 94,70 22,0
Al[tief]2O[tief]3 6,5 99,5 3,65 4,5
Fe[tief]2O[tief]3 0,1 Spuren 0,15 1,5
TiO[tief]2 2,7 Spuren Spuren 0,2
CaO Spuren Spuren Spuren 70,8
MgO 0,2 Spuren Spuren 0,8
Na[tief]2O Spuren 0,45 0,15 0,1
K[tief]2O Spuren Spuren 0,05 0,1
ZrO[tief]2 -- -- 1,30 --
________ ________ _______ ________
Gesamt: 100,0 100,0 100,0 100,0
Die so definierte Zusammensetzung kann durch Vibration in die Form mit 3,8 % Wasser gebracht werden.
Nach dem Abbinden nach 15 Tagen und Trocknen bei 110°C sind die erhaltenen Eigenschaften folgende:
Eigenschaften:
Scheinbare Dichte: 3,31;
offene Porosität: 9,3 %;
Druckwiderstand: 510 kg/cm[hoch]2.
Nach dem Brennen bei 800°C:
Scheinbare Dichte: 3,28;
offene Porosität: 12,6 %;
Druckwiderstand: 695 kg/cm[hoch]2.
Nach dem Brennen bei 1.200°C:
Scheinbare Dichte: 3,27;
offene Porosität: 13,1 %;
Druckwiderstand: 740 kg/cm[hoch]2.
Zum Vergleich, wenn man das beschriebene glasige Siliziumoxid durch feinstes Siliziumoxid mit einer Partikelgröße von 1 µm - 10 µm ersetzt, beträgt die Menge des erforderlichen Wassers für ein In-Form-Bringen mit Vibration 6%.
Nach dem Abbinden von 15 Tagen und einem Trocknen bei 110°C erhält man folgende Eigenschaften:
Eigenschaften:
Scheinbare Dichte: 3,17;
offene Porosität: 16,5 %;
Druckwiderstand: 80 kg/cm[hoch]2.
Nach dem Brennen bei 1.200°C:
Scheinbare Dichte: 3,23;
offene Porosität: 15,2 %;
Druckwiderstand: 260 kg/cm[hoch]2.
Diese Ergebnisse zeigen gut den kritischen Einfluß der Verwendung des Bestandteiles (2), der eine Partikelgröße in dem angegebenen Bereich aufweist.
Beispiel 10:
Ein Beton gemäß der Erfindung wird durch die folgende Mischung in Gew.% erhalten:
- 41 % Anthrazit gebrannt, Korngrößenabstufung 2/4 mm
- 16 % " " um 2 mm Zuschlagstoff
- 13 % " " Korngrößenabstufung 0,5/0,1 mm
- 11 % Sand Fontainebleau mit einer
Partikelgröße von 5 µm
- 11 % glasiges Siliziumoxid mit einer Zementbinde-
Partikelgröße von 100 A[mit Kreis darüber] bis 0,1 µm mittel
- 8 % tonerdehaltige Schlacke mit einer
Partikelgröße von 5-50 µm
______
100 %
Die Eigenschaften des gebrannten Anthrazits sind folgende:
Kohlenstoffgehalt: > 94 %
Aschegehalt: 5,1 %
scheinbare Dichte: 1,68 %
offene Porosität: 4,42 %
Die chemische Analyse der anderen Bestandteile ist folgende:
tonerdehaltige glasiges Sand
Schlacke Siliziumoxid Fontainebleau
_____________ _________ ____________
SiO[tief]2 0,10 94,70 98,75
Al[tief]2O[tief]3 57,90 3,65 1,25
Fe[tief]2O[tief]3 0,05 0,15 Spuren
TiO[tief]2 2,60 Spuren Spuren
CaO 35,5 Spuren 0
MgO 1,13 Spuren 0
Na[tief]2O 0,01 0,15 Spuren
K[tief]2O 0,01 0,05 Spuren
ZrO[tief]2 -- 1,30 --
SO[tief]3 2,70 -- --
_______ _______ _________
Gesamt: 100,00 100,00 100,00
Die beschriebene Zusammensetzung kann in die Form unter Vibration mit 5,8 % Wasser eingebracht werden.
Nach dem Aushärten nach 8 Tagen und einer Trocknung bei 110°C sind die erhaltenen Eigenschaften folgende:
Scheinbare Dichte: 1,77;
offene Porosität: 7,3 %;
Druckwiderstand: 620 kg/cm[hoch]2;
Durchlässigkeit: < 0,2 np.
Nach dem Brennen bei 800°C:
Scheinbare Dichte: 1,75;
offene Porosität: 9,0 %;
Druckfestigkeit: 650 kg/cm[hoch]2;
Durchlässigkeit: < 0,2 np.
Nach dem Brennen bei 1.200°C:
Scheinbare Dichte: 1,75;
offene Porosität: 10,5 %;
Druckfestigkeit: 780 kg/cm[hoch]2;
Durchlässigkeit: < 0,2 np.
Es ist selbstverständlich, daß die beschriebenen Ausführungsbeispiele nur beispielhaft sind und daß diese verändert werden können, insbesondere durch die Anwendung äquivalenter Techniken, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Claims (7)
1. Zement, dadurch gekennzeichnet, daß dieser gebildet ist aus einer Mischung (1) von10 bis 30 Gew.% einer erdalkalischen mineralischen Substanz, die unter den Eisenhüttenschlacken des Kalziummonoaluminats oder -dialuminats oder des Kalziums Silikonaluminats, den tonerdehaltigen Zementen des Typs Kalzium Monoaluminat und Kalzium Dialuminat, den tonerdehaltigen Silikatzementen, des Silikaten des Kalziums oder Bariums und den Erdalkalioxiden, die vorzugsweise bei sehr hoher Temperatur gebrannt sind, aus der Gruppe des Magnesiumsoxids, des Dolomits, des Kalziumoxids und des Bariumoxids; (2) von 14 bis 54 % eines Bestandteiles mit einer Partikelgröße zwischen 100 A [mit Kreis darüber] und 0,1 µm, von z.B. Siliziumoxid, Chromoxid, Titandioxid, Zirkonoxid und Aluminiumoxid; und (3) von 14 bis 54 % eines inerten Einsatzes mit einer Partikelgröße zwischen 1 und 100 µm, wobei die Summe der Bestandteile (2) und (3) 70 bis 90 Gew.% des Zementes ausmachen.
2. Zement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (3) eine Partikelgröße zwischen 1 und 10 µm aufweist.
3. Zement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (1) aus einer Eisenhüttenschmelze aus Kalzium-Mono- oder -Dialuminat, aus einem tonerdehaltigen Zement des genannten
Typs oder aus gebranntem Magnesiumoxid und der Bestandteil (2) aus Siliziumoxid oder aus Chromoxid besteht.
4. Zement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einer Mischung von 25 bis 30 Gew.% von Zement oder aluminiumhaltiger Schlacke, von 35 bis 40 % Siliziumoxid und aus 35 bis 40 Gew.% eines inerten Einsatzes besteht.
5. Beton, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in Gew.% aus 10 bis 30 % eines Zementes besteht, wie er in den Ansprüchen 1 bis 4 beschrieben ist und aus 70 bis 90% eines Zuschlagstoffes.
6. Beton nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine offene Porosität nach der vollständigen Entwässerung des Zementes bei einer Temperatur von 800 bis 1.000°C von weniger als 15 % aufweist.
7. Beton nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine offene Porosität unter 10 % nach einer vollständigen Entwässerung des Zementes bei einer Temperatur von 800 bis 1.000°C aufweist.
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