DE2735442C2 - Zement - Google Patents

Zement

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DE2735442C2
DE2735442C2 DE2735442A DE2735442A DE2735442C2 DE 2735442 C2 DE2735442 C2 DE 2735442C2 DE 2735442 A DE2735442 A DE 2735442A DE 2735442 A DE2735442 A DE 2735442A DE 2735442 C2 DE2735442 C2 DE 2735442C2
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    • 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
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
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    • C04B7/42Active ingredients added before, or during, the burning process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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.
Beispiel 1
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.
Beispiel 2
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.
Beispiel 3
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.
Beispiel 4
" 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
Tabelle 2
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
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)

  1. Patentanspruch:
    Zement, gekennzeichnet durch die folgenden Klinkerbesta: :dteile:
    35 bis 75 Gew.-%
    10bis55Gew.-%
    2bis30Gew.-%
    4bibl6Gew.-%
    O,5bis2,OGew.-°/o
    1,2 bis 2,5 Gew.-%
    Kalziumchlorsilikat
    Kalziumchlororthosilikat KalziumchloraJuminat
    Kalziumchloralumoferrit Kalziumoxychlorid
    chemosorbiertes Kalziumchlorid
    IO
DE2735442A 1976-08-20 1977-08-05 Zement Expired DE2735442C2 (de)

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