DE2735442C2 - Zement - Google Patents
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
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- C04B7/42—Active ingredients added before, or during, the burning process
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Description
IS
Es sind Zemente bekannt, welche aus tiochbasischem ^o
Kalziumsilikat (AHt), Kalziiimorthosilikat (Beut), KaI-ziumaluminat
und Kalziumalumoferrit bestehen. Bei der Zubereitung von Baumörteln und Betonen werden den
Zementen Chloride, vorzugsweise Kalziumchloride, zur Beschleunigung der Hydration und Intensivierung der
Erhärtung der Mörtel und Betone bei Plus- und Minustemperaturen zugesetzt (siehe S. A. Mironow,.
»Theorie und Methoden zum Betonieren im Winter«, Moskau, 1975, W. B. Ratinow, O, I, Dowshik, »Schutz der
Bewehrung vor Korrosion im Beton unter Zugabe von )0 Kalziumchlorid«, Zeitschrift »Beton und Stahlbeton«,
Nr. 2,1959, beides in Russisch; »Baustoffindustrie«, 1974,
Ausgabe B, Nr. 2, S. 4 — 7). Zur Herstellung dieser Zemente wird eine aus je einer kalkhaltigen, kieseierdehaltigen,
tonerdehaltigen und eisenhaltigen Komponen- J5
te bestehende Rohmischung bei einer Temperatur von !400 bis 14500C gebrannt und anschließend der
erhaltene Zementklinker gemahlen (siehe beispielsweise Ju. M. Butt, W. W. Timaschew, »Portlandzementklinker«,
Moskau, 1967). Bei der Zubereitung der flaumörtel
und Betone setzt man zu dem obengenannten Zweck den Zementen Chloride, vorzugsweise Kalziumchloride,
zu.
Die bekannten Zemente besitzen eine geringe Hydrationsgeschwindigkeit bei niedrigen Plustemperatüren
(von 0 bis 5°C) und Minustemperaturen (bis minus 200C). Zur Beschleunigung der Hydration des Zements
bei tiefen Temperaturen werden bei der Zubereitung der Baumörtel und Betone Chloride, beispielsweise
Kaliumchlorid, zugesetzt. Mit der Vergrößerung des x
Zusatzes an Chloriden wächst die Korrosion der Stahlbewehrung, was die Menge an zugesetzten
Chloriden auf 2 bis 2,5%, bezogen auf das Gewicht des Zements, für normale Erhärtungsbedingungen der
Betone und Mörtel oder auf 1 bis 1,5% bei Warmfeuchtbedingungen der Betone und Mörtel
begrenzt.
Ein Nachteil bei der Herstellung der Zemente ist die hohe Brenntemperatur, die einen hohen Brennstoffverbrauch
erfordert. Außerdem besitzt der bei der b0
genannten Temperatur erhaltene Zementklinker eine ungenügende Mahlbarkeit, was einen hohen Energieaufwand
beim Mahlen erfordert.
Aus der GB-PS 13 72 081 ist ein Material zur Verfestigung von Böden, z. B. von Wegen oder b-,
Straßen-Betten, bekannt, das aus zwei Komponenten A und B im Anteil verhältnis von 6 bis 10 Gew.-% zu 100
Gew.-% besteht. Die im Gemisch nur in Mengen von 6 bis 10 Gew.-% vorliegende Komponente A wird durch
Kalzinieren bei 1000 bis 1300° C einer Mischung aus 100
Gew.-Teilen Kalkstein, 3 bis 6 Gew.-Teilen Aluminiumoxid,
15 bis 30 Gew.-Teilen Siliciumdioxid, 4 bis 10 Gew.-Teilen Magnesiumoxid, 5 bis 10 Gew.-Teilen
Eisenoxid und 5 bis 10 Geiv.-Teilen Magnesiumchlorid
mit anschließendem schnellen Abkühlen des Klinkers hergestellt Das Gemisch aus den beiden Komponenten
A und B wird mit dem Boden-Material gemischt, verdichtet und mit Wasser besprengt Nach dem
Aushärten bildet dieses Material-Boden-Gemisch entweder einen Fahrbelag für Nebenstraßen oder zusammen
mit Asphalt den Unterbau von Hauptstraßen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Zements, der eine beschleunigte Hydration und
Aushärtung der Betone und der Mörtel bei Plus- und Minustemperaturen bei gleichzeitig verringerter Korrosion
der Stahlbewehrung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zement der im Patentanspruch angegebenen Zusammensetzung
gelöst
Der erfindungsgemäße Zement weist eine hohe Hydrationsgeschwindigkeit bei Plus- und Minustemperaturen
auf. Dies ist sowohl durch das Vorliegen von Chlorionen in der flüssigen Phase der erhärtenden
Betone und Baumörtel als auch durch die hohe Hydrationsaktivität seiner Klinkermineralien bedingt.
Bei der Verwendung von Betonen und Baumörteln auf der Basis dieses Zements wird keine Korrosion der
Stahlbewehrung beobachtet. Ein weiterer Vorteil liegt in den relativ niedrigen Brenntemperaturen von 1000
bis 1200° C, durch die sich der Brennstoffverbrauch beim
Brennen vermindert, und in der relativ großen Porosität des Zementklinkers, der einen verringerten Energiebedarf
zum Mahlen bedingt.
Der erfindungsgemäße Zement wird wie folgt hergestellt:
Die Rohkomponenten werden naß oder trocken gemahlen. Beim Naßmahlen gibt man Wasser in einer
Menge von 25 bis 33%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Rohkomponenten, zu. Beim Naßmahlen der
Rohkomponenten kann das Kalziumchlorid trocken oder als wäßrige Lösung verwendet werden. Nach dem
Trockenmahlen kann man die erhaltene Rohmischung unter Zugabe von 6 bis 9% Wasser granulieren, wobei
das Granulat 5 bis 20 mm Durchmesser hat.
Die Rohmischung wird in Form von Rohmehl, Granulat oder Schlamm in einem Brennofen bei einer
Temperatur von 1000 bis 1200° C gebrannt. Zur Herstellung von Zement wird der Klinker anschließend
gemahlen.
Das Kaliumchlorid, das eine Komponente der Rohmischung ist, kann sowohl in reiner Form als auch in
Form einer kalziumchlorhaltigen Komponente der Rohmischung entweder beim Mahlen zugesetzt oder in
den Brennofen eingeführt werden, wobei das Kalziumchlorid und das Gemisch der übrigen Rohkomponenten
je für sich kontinuierlich zugeführt werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden einige Beispiele für die Herstellung von Zement
angeführt. In allen Beispielen wird die Mahlbarkeit des Zementklinkers nach dem Energieaufwand bestimmt.
Die Korrosion der Stahlbewehrung in Betonproben auf der Basis des erfindungsgemäßen Zements wird
quantitativ entsprechend den Gewichtsverlusten der Bewehrungsstäbe bei der Lagerung der Proben in einem
Luftmedium mit 100%iger relativer Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 200C bestimmt.
Man bereitet eine Rohmischung der folgenden Zusammensetzung: Kalkstein (umgerechnet auf CaO)
40,7 Gew.%, Quarzsand (umgerechnet auf SiO2) 18,8 Gew.-%, technische Tonerde (umgerechnet auf Al2O3)
2.4 Gew.-%, Pyritabbrände (umgerechnet auf Fe2O3) 1,2
Gew.-%, technisches Kalziumchlorid (umgerechnet auf CaCI2) 6,0 Gew.-%, Magnesit (umgerechnet auf MgO)
1.5 Gew.-%, Verluste beim Glühen 29,4 Gew.-%. Diese Komponenten werden gemeinsam trocken
gemahlen. Das Mahlprodukt ist durch einen Rückstand auf einem 80^m-Prüfsieb von höchstens 10 Gew.-%
gekennzeichnet Die erhaltene Rohmischung wird granuliert Das Granulat mit 10 bis 15 mm Korngröße
wird in einem Brennofen bei einer Temperatur von 1000°C gebrannt. Der Klinker wild aus dem Ofen
ausgetragen und gemahlen. Der spezifische Stromverbrauch zum Mahlen des Zementklinkers beträgt bis zu
einem Siebrückstand von 13,3% auf einem 80^m-Sieb 11,1 kWh/t und bis einem Siebrückstand von 4,4% auf
dem gleichen Sieb 38,1 kWh/t.
Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf: hochbasisches Kalziumchiorsilikat 35 Gew.-%,
Kalziumchlororthosilikat 55 Gew.-%, Kalziumchloraluminat 4,3 Gew.-%, Kalziumchloralumoferrit 4 Gew.-%,
Kalziumoxychlorid 0,5 Gew.-%, an den Klinkermineralien chemosorbiertes Kalziumchlorid 1,2 Gew.-%.
Eine Korrosion der Stahlbewehrung in Betonproben auf der Basis dieses Zements tritt nicht auf.
Die Rohmischung hat folgende Zusammensetzung: Magnesitkalkstein (umgerechnet auf CaO) 39,6 Gew.-%,
umgerechnet auf MgO, 4,0 Gew.-%; Triplit (umgerechnet auf SiO2) 15,8 Gew.-%; Kaolinitton (umgerechnet
auf AI2O3) 2,9 Gew.-%; Pyritabbrände (umgerechnet auf
Fe2O3) 2,6 Gew.-%; technisches Kalziumchlorid (umgerechnet
auf CaCI2) 10 Gew.-%; Verluste beim Glühen 25,1 Gew.-%.
Das Mahlen der Komponenten, das Granulieren der Rohmischung, das Mahlen des Zementklinkers werden
analog dem Beispiel 1 durchgeführt. Das Brennen der Rohmischung erfolgt bei einer Temperatur von 12000C.
Der spezifische Stromverbrauch zum Mahlen des Zementklinkers beträgt bis zur Erzielung eines Rückstands
von 10,7% auf einem 80-μπν Prüfsieb 12,7 kWh/t
und bis zu einem Siebrückstand von 5,2% auf dem gleichen Sieb 37,6 kWh/t.
Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf: hochbasisches Kalziumchiorsilikat 75 Gew.-%,
Kalziumchlororthosilikat 10 Gew.-%, Kalziumchloraluminat
2 Gew.-%, Kalziumchloralumoferrit 8,5 Gew.-%, Kalziumoxychlorid 2 Gew.-%, an den Klinkermineralien
chemosorbiertes Kalziumchlorid 2,5Gew.-%.
Eine Korrosion der Stahlbewehrung in den Betonproben auf der Basis dieses Zements tritt nicht auf.
Eine Rohmischung hat folgende Zusammensetzung: Kreide (umgerechnet auf CaO) 36,0 Gew.-%, Diatomeenerde
(umgerechnet auf SiO2) 12,5 Gew.-%, Kaolinitton (umgerechnet auf AI2O3) 11,5 Gew.-%,
Pyritabbrände (umgerechnet auf Fe2O3) 1,4 Gew.-%,
Magnesit (umgerechnet auf MgO) 2,5 Gew.-%, technisches Kalziumchlorid (umgerechnet auf CaCl2) 12
Gew.-%, Verluste beim Glühen 24,1 Gew.-%.
Die Komponenten werden im Naßverfahren gemahlen, wobei das Kalziumchlorid der Mahlstufe als 20%ige
wäßrige Lösung zugeführt wird. Das Mahlprodukt wird in einem Drehofen bei HOO0C 1 h lang gebrannt Der
ausgetragene Zementklinker wird anschließend gemah-
"> len. Der spezifische Stromverbrauch zum Mahlen des
Zementklinkers beträgt bis zu einem Siebrückstand von (2,1% auf 80^m-Prüfsieb 11,4 kWh/t und bis zu einem
Siebrückstand von 4,5% auf dem gleichen Sieb 40,4 kWh/t
Der erzeugte Zement hat folgende Zusammensetzung: hochbasisches Kalziumchiorsilikat 493 Gew.-%,
Kalziumchloraluminat 15Gew.-%, Kalziumchloraluminat 30 Gew.-%, Kalziumchloralumoferrit 4 Gew.-%,
Kalziumoxychlorid 0,5 Gew.-%, an den Klinkerminera-
) lien chemosorbiertes Kalziumchlorid l,2Gew.-%.
Eine Korrosion der Stahlbewehrung in den Betonproben auf der Basis des genannten Zements tritt nicht auf.
" Eine Rohmischung hat folgende Zusammensetzung:
marmorisierter Kalkstein (umgerechnet auf CaO) 32,4 Gew.-%, Quarzsand (umgerechnet auf SiO2) 14,45
Gew.-%, Kcolinitton (umgerechnet auf Al2O3) 6,2
Gew.-%, Pyritabbrände (umgerechnet auf Fe2O3) 4,0
. Gew.-%, Periklas (MgO) 2,0 Gew.-%, technisches Kalziumchlorid (umgerechnet auf CaCl2) 20 Gew.-%,
Verluste beim Glühen 20,95 Gew.-%.
Das Mahlen der Komponenten, das Granulieren der Rohmischung, das Brennen und das Mahlen des
» Zementklinkers werden analog dem Beispiel 1 durchgeführt.
Der spezifische Stromverbrauch zum Mahlen des Zementklinkers beträgt bis zur Erzielung eines Siebrückstands
von 12,5% auf 80^m-Prüfsieb 12 kWh/t und bis
zu einem Siebrückstand von 5,7% auf dem gleichen Sieb 36,9 kWh/t.
Der erhaltene Zement weist folgende Zusammensetzung auf: hochbasisches Kalziumchiorsilikat 40 Gew.-%,
Kalziumchlororthosilikat 30,7 Gew.-%, Kalziumchloraluminat 1O Gew.-%, Kalziumchloralumoferrit 16
Gew.-%, Kalziumoxychlorid 1,8 Gew.-%, an den Klinkermineralien chemosorbiertes Kalziumchlorid 1,5
Gew.-%.
Eine Korrosion der Stahlbewehrung in den Betonproben auf der Basis des genannten Zements tritt nicht auf.
Nachstehend sind in den Tabellen 1 und 2 die Hydrationsgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen, in
den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Zememe und des als Vergleichsstoff verwendeten Portlandzements sowie
die Erhärtungsgeschwindigkeit der Proben auf der Basis dieser Zemente angeführt. Die Hydrationsgeschwindigkeit
des erfindungsgemäßen Zements und des Portlandzements wird durch quantitative Röntgenphasenanalyse
bestimmt. Die Erhärtungsgeschwindigkeit der Proben auf der Basis des erfindungsgemäßen Zements und des
Portlandzements bestimmt man als Druckfestigkeit für 4 χ 4 χ 16 cm große, aus 1 Gew.-Teil des erfindungsgemäßen
Zements oder des Portlandzements, 3 Gew.-Teilen Quarzsand und 0,5 Gew.-Teilen bestehende Proben,
geprüft nach 1, 3, 7 und 28 Tagen Erhärtung bei Temperaturen von (-10) bis ( + 2O)0C. Die bei den
Minustemperaturen erhärtenden Proben hält man vorher während 3 h bei einer Temperatur von 20° C.
Den genannten als Vergleichsstoff verwendeten Portlandzement erhält man aus dem bei einer
Temperatur von 1450°C synthetisierten Portlandzementklinker der Zusammensetzung: hochbasisches
Kalziumsilikat 63 Gew.-%, Kalziumorthosilikat 19 Gew.-%, Kalziumaluminat 4 Gew.-%, Kalziumalumo-
ferrit 14 Gew.-% durch dessen Mahlen bis zur Erzielung eines Rückstands von 12,5 und 6,0% auf einem
80^m-Prüfsieb. Dabei beträgt der spezifische Stromverbrauch
zum Mahlendes Portlandzen;sntklinkers39,0
bzw. 92,5 kWh/t
In einem Fall setzte man dem Portlandzement beim Anmachen mit Wasser Kalziumchlorid in einer Menge
von 2%, bezogen auf das Gewicht des Portlandzements,
zu. In einem anderen Fall prüfte man einen zusatzfreien
Portlandzement. Im ersten Fall betrug die Korrosion der Stahlbewehrung in den Proben, ermittelt nach der
früher angeführten Methode, 2,7 Gew.-% nach 28tägiger Lagerung der Proben und 4,2 Gcw.-% nach der
Lagerung der Proben während 1 Jahres. Im zweiten Fall trat keine Korrosion der Stahlbewehrung in den Proben
auf.
Tabelle Ϊ
Hydrationsgrad (Gew.-%) des in den Beispielen 1 -4 erhaltenen Zementes und des Portlandzementes,
hydratisiert bei verschiedenen Temperaturen während 28 Tagen
Nr. der Beispiele | (+20) | °C | 7 | 28 | (+5) | 0C | 3 | 7 | 28 | (-10) | 0C | 7 | 28 |
1 | 3 | Tage | Tage | 1 | Tage | Tage | Tage | 1 | 3 | Tage | Tage | ||
Tag | Tage | 64 | 74 | Tag | 37 | 46 | 59 | Tag | Tage | 42 | 55 | ||
1 | 45 | 57 | 74 | 87 | 31 | 59 | 64 | 69 | 29 | 34 | 57 | 67 | |
2 | 57 | 70 | 80 | 92 | 47 | 54 . | 67 | 79 | 33 | 45 | 56 | 69 | |
3 | 49 | 67 | 78 | 94 | 45 | 50 | 62 | 77 | 30 | 42 | 47 | 74 | |
4 | 42 | 55 | 54 | 59 | 40 | 17 | 21 | 23 | 27 | 34 | 6 | 7 | |
zusatzfreier | 30 | 42 | 11 | 5 | 5 | ||||||||
Portlandzement | 69 | 75 | 38 | 42 | 49 | 30 | 33 | ||||||
Portlandzement | 44 | 60 | 27 | 21 | 25 | ||||||||
mit 2 Gew.-% | |||||||||||||
CaCl2 | |||||||||||||
Druckfestigkeit (N/mm2) für Proben auf Basis des in den Beispielen 1-4 erhaltenen Zementes und
auf Basis des Portlandzementes, die bei verschiedenen Temperaturen während 28 Tagen erhärteten
Nr. | der Beispiele | (+20) | 0C | 7 | 28 | (+5) | 0C | 3 | 7 | 28 | (-20) | °C | 3 | 7 | 28 |
1 | 3 | Tage | Tage | 1 | Tage | Tage | Tage | 1 | Tage | Tage | Tage | ||||
Tag | Tage | Tag | Tag | ||||||||||||
15,0 24,7 38,7 42,0 9,5 16.4 27,6 32,0 8,8 20,8 36,6 47,2 58,9 17,4 21,5 29,9 37,6 11,5
17,0 26,0 44,9 50,7 10,4 24,9 36,7 40,2 8,5
14,9 25,5 28,0
24,9 31,0 34,8
18,8 29,6 37,1
24,9 31,0 34,8
18,8 29,6 37,1
4 | 13,7 | 24,4 | 39,2 | 43,0 | 9,2 | 22,5 | 30,9 | 37,2 | 8,2 | 19,2 | 25,7 | 32,0 |
zusatzfreier Portlandzement |
6,4 | 17,0 | 28,8 | 40,7 | 7,8 | 15,5 | 24,9 | 38,0 | erhärtet nicht |
7,0 | 28,0 | 6,9 |
Portlandzement mit 2 Gew.-% CaCl2 |
14,8 | 31,2 | 42,5 | 51,2 | 11,2 | 20,5 | 34,0 | 39,5 | 5,2 | 8,2 | 21,4 | 30,0 |
Claims (1)
- Patentanspruch:Zement, gekennzeichnet durch die folgenden Klinkerbesta: :dteile:35 bis 75 Gew.-%10bis55Gew.-%2bis30Gew.-%4bibl6Gew.-%O,5bis2,OGew.-°/o1,2 bis 2,5 Gew.-%Kalziumchlorsilikat
Kalziumchlororthosilikat KalziumchloraJuminat
Kalziumchloralumoferrit Kalziumoxychlorid
chemosorbiertes KalziumchloridIO
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