DE2840572A1

DE2840572A1 - Quellzemente

Info

Publication number: DE2840572A1
Application number: DE19782840572
Authority: DE
Inventors: Jun Wendell William Moyer; Robert Smith-Johannsen
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1979-03-29
Also published as: IL55575A0; FI63735B; SE7809821L; GB2004529B; FI63735C; FI782851A; ES479859A1; IE781869L; DK411178A; NO145232B; IT1098856B; BE870477A; IT7827769A0; NO145232C; NO783104L; CA1122231A; SE434733B; IE47357B1; JPS5493020A; ES473348A1

Description

300 Constitution Drive Menlo Park

94025 California / USA

"QuellZemente"

Hydratisierbare Zemente (im allgemeinen Portlandzemente) neigen beim Trocknen zur Schrumpfung. Es ist bekannt, dieser unerwünschten Neigung zu begegnen, indem man dem Zement quellende Zusätze zugibt, die sich an der richtigen Stelle während der Trocknung der Masse ausdehnen (siehe z.B.Gen. Civ. 109, 285 (T936, H. Lossier), U.C. SESM Report No. 72-13 (1973, G. Komendant et al.), Plan. Bau 2_, 351 (1951, H. Bickenbach), Concrete Technology and Practice, 3rd Edn, 359 (1969, W.H. Taylor) und US PS Nrn. 3,519, 449, 3,649,317, 3,801,339, 3,883,361, 3,884,710, 3^,947,288 und 4,002,483) . In vielen der bekannten quellenden bzw. expandierenden Zusätze ist der aktive Bestandteil ungebundener Kalk (CaO), auch bekannt als gebrannter Kalk, der sich um etwa 100° seines Volumens bei der Hydratisierung ausdehnt, wobei die anderen vorhandenen Bestandteile die Hydratisierung verhindern bis das erwünschte Stadium in der Trocknung der Zementmasse erreicht ist. Ungebundener Kalk ist einer der Bestandteile des Portlandzements, jedoch wird ein Überschuss davon normalerweise als unerwünscht angesehen und der Zusatz von ungebundenem Kalk zu Zementmassen wird vermieden. Freier bzw. ungebundener Kalk dient nicht als quellender Zusatz, da er sehr rasch Wasser aufnimmt und sich daher viel zu früh im Härtungsprozess ausdehnt, um wirksam zu sein. Es ist ferner bekannt (siehe z.B. US PS 3,106,453 und DT PS 1,216,753) ungebundenen Kalk bestimmten Sonderbehandlungen mit Wasser und/oder CO₂ zu unterwerfen, um einen Kalk zu erhalten, der mit einer geringeren Geschwindigkeit hydratisiert die erhaltenen Produkte sind jedoch als expandierende bzw. quellende Zusätze unwirksam. Gleichermaßen unwirksam als quellende

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Zusätze sind Produkte, die Ca (OH )₂ und CaCO₃ enthalten und die erhalten werden, indem man KaIJ. uer Atmosphäre aussetzt. In der US PS 1,732,409 wurde auch bereits die Herstellung schnell härtender Kalkprodukte vorgeschlagen, die einen hohen Anteil an Kalk haben, wobei weniastens ein Teil des Kalks in Form eines Produktes vorliegt, das durch Erhitzen von fein verteiltem Kalk in einer CO^-haltigen Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 - 850⁰C (773 - 1.123 K) bis zu einem Gewichtsanstieg von 3 - 40%, bezogen auf das Gewicht des Ausgangsmaterials, erhalten worden ist.

Es wurde nun gefunden, daß hervorragende quellende Zusätze für Zementmassen hergestellt werden können, indem man Teilchen, die CaO enthalten oder daraus bestehen, in Anwesenheit von Wasserdampf und/oder C0_ erhitzt oder einfach Teilchen, die CaO enthalten oder daraus bestehen und eine ausreichende Menge Calciumhydroxid, das durch Absorption von Wasserdampf gebildet worden ist, erhitzt.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine pulverförmige Masse, die als quellender Zusatz für hydratisierbare Zemente geeignet ist, die im wesentlichen aus Teilchen

a) einer Größe von weniger als 25» μΐη bestehen und die

b) einen Kern aus Calciumoxid und e--.ae Schutzschicht um diesen Kern aus Calciumhydroxid, Calciumcarbonat oder einem Gemisch aus Calciumhydroxid und Calciumcarbonat aufweisen, wobei die Masse 36 - 95 Gewichtsprozent Calciumoxid enthält und einen Quell- bzw. Ausdehnungsfaktor gemäß nachfolgender Definition von wenigstens 0,06% aufweist.

Solche Massen können nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem Teilchen erhitzt werden, die

a) eine Größe von weniger als 250 um aufweisen und

b) wenigstens 36 Gewichtsprozent CaO enthalten, wobei der Rest

(falls vorhanden) bevorzugt im wesentlichen aus Ca (0H>, und/ oder CaCO-) besteht, die Teilchen bei einer Temperatur von

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wenigstens 100 C hält und, falls die Teilchen zu Anfang weniger als 8 Gewichtsprozent Ca (OH) enthalten, sie bei einer Temperatur von 100 - 400° C in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre oder bei einer Temperatur von 350 - 850⁰C in einer CO-haltigen Atmosphäre beläßt, wobei das Erhitzen unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß das Produkt 36-95 Gewichtsprozent CaO enthält und einen Quell- bzw. Ausdehnungsfaktor gemäß nachfolgender Definition von wenigstens 0,06% aufweist.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung solcher kalkhaltiger Massen als quellende Zusätze in hydratisierbaren Zementen, insbesondere in Zementmassen, die einen Portlandzement, Wasser und eine kalkhaltige Masse, gemäß obiger Definition in einer Menge weniger als 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das vereinigte Gewicht des Zements und der kalkhaltigen Masse, enthalten. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern durch Gießen einer Zementmasse gemäß obiger Definition.

Falls nichts anderes gesagt wird, beziehen sich Teile und Prozentangaben nachfolgend auf das Gewicht. Der Quell- bzw. Ausdehnungsfaktor einer kalkhaltigen Masse wird definiert als der prozentuale Längenzuwachs eines Testprismas (Teststab), welches 7 Tage lang in Wasser gehärtet worden war, nachdem es gemäß ASTM C 490-70 und C157-69T aus einem gemäß ASTM C305-65 hergestellten Mörtel, der 0,1 Gewichtsteil der kalkhaltigen Masse, 0,9 Teile Portlandzement Type III, 2 Teile gewaschenem Sand Nr. 20 und 0,4 Teile Wasser enthält, gegossen wurde. Der Ausdehnungsfaktor des behandelten Kalks, gemäß der Erfindung, ist wenigstens 0,06%, im allgemeinen 0,07 - 2,5%, vorzugsweise 0,07 - 0,4%, Der Ausdehnunasfaktor ist ein Maß für die Wirksamkeit des Schutzüberzuges, den Zutritt von Wasser zu dem Calciumoxidkern zu verzögern und unter anderem auch ein Maß für den Calciumoxidgehalt der Masse.

Je größer die Teilchengröße des behandelten Kalks ist, desto

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größer ist sein Kalkgehalt bei einer gegebenen Dicke des Schutzüberzuges. Aus diesem Grund ist die Teilchengröße im allgemeinen wenigstens 1 \im. Andererseits verursachen Teilchen in einer Größe von mehr als 250 μΐη eine unerwünschte Verringerung der Festigkeit. Größere Teilchen machen es auch schwieriger, eine gleichförmige Verteilung des behandelten Kalks in einer Zementmasse zu erzielen. Die behandelten Kalke weisen bevorzugt eine Teilchengröße von 1-100 μΐη, insbesondere 5 - 60 μΐη auf.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Ausgangsmaterialien enthalten wenigstens 36% CaO, wobei der Rest bevorzugt im wesentlichen aus Ca (OH )' und/oder Ca CO₃ besteht.Der Ausdruck "besteht im wesentlichen aus" bedeutet, daß die Ausgangsmaterialien geringe Mengen, im allgemeinen weniger als 10%, an anderen Bestandteilen enthalten können, die die Bildung eines wirksamen Schutzüberzuges nicht verhindern, z.B. Verunreinigungen wie Silikate und Oxide des Eisens, Magnesiums und Aluminiums. Wenn der behandelte Kalk durch Erhitzen des Ausgangsmaterials in Gegenwart von Wasserdampf und/oder Kohlendioxid hergestellt wird, enthält das Ausgangsmaterial bevorzugt wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90% CaO. Daher sind dolomitische Kalke, die geringere Mengen an CaO enthalten, keine bevorzugten Ausgangsmaterialien.

Wenn die Atmosphäre Wasserdampf, jedoch kein Kohlendioxid enthält,sollte die Temperatur 100 - 400⁰C, bevorzugt 150 - 400⁰C, insbesondere 150 - 250 C betragen. Für einen gegebenen Rest-CaO-gehalt ist die Quell- bzw. Expandierwirkung des Produktes um so höher, je höher die Behandlungstemperatur ist. Bei Temperaturen unterhalb 100⁰C hydratisiert zwar der Kalk, es wird jedoch kein wirksamer Schutzüberzug gebildet. Bei Temperaturen oberhalb 400 C wird kein Calciumhydroxid gebildet, oder, falls es zu Anfang vorhanden war, wird es wenigstens teilweise zersetzt.

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Zur Sicherstellung eines ausreichenden Schutzüberzuges sollte das Erhitzen in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre bevorzugt so lange fortgesetzt werden, daß das Gewicht der Teilchen um wenigstens 2%, z.B. 2-16% besonders 4-12 und insbesondere 5-11% zunimmt, bezogen auf das Gewicht des Ausgangsmaterials. Bei einem Ausgangsmaterial, das im wesentlichen aus CaO besteht, führt dieser Gewichtsanstieg zu einem Produkt, das höchstens 92%, z.B. 92-36%, besonders 84-50% an restlichem aktivem Kalk als Kern und einen Schutzüberzug enthält, der im wesentlichen aus Calciumhydroxid besteht.

Wenn die Atmosphäre Kohlendioxid enthält, ist eine Temperatur von 350 - 850⁰C (623-1o23 K) erforderlich, um das CaO in CaCO umzuwandeln. Bei Temperaturen unterhalb von 350⁰C ist die Reaktion zwischen CaO und CO₂ sehr langsam, so daß kein wirksamer Schutzüberzug gebildet wird. Bei Temperaturen oberhalb von 850⁰C wird CaCO nicht gebildet oder, falls anfänglich gebildet, wird es zersetzt. Um einen ausreichenden Schutzüberzug sicherzustellen, sollte das Erhitzen in einer CO₂~haltigen Atmosphäre bevorzugt für eine solche Zeit fortgesetzt werden, daß das Gewicht der Teilchen um wenigstens 2%,z.B. 2-28% ,besonders 4-16%, insbesondere 5-16%, bezogen auf das Gewicht o.iiS Ausgangsmaterials zunimmt. Bei einem Ausgangsmaterial, das im wesentlichen aus CaO besteht, resultiert dieser Gewichtsanstieg in einem Produkt, das höchstens 95% z.B. 36-95%, besonders 64-91%, insbesondere 64-89% an restlichem aktiven Kalk als Kern und einen Schutzüberzug enthält, der im wesentlichem aus Calciumcarbonat besteht.

Es ist auch möglich, einen Schutzüberzug herzustellen, der sowohl CaCo₃ als auch Ca (OH)₂ enthält, indem man das Ausgangsmaterial in einer Atmosphäre erhitzt, die CO _? und Wasser enthält, bevorzugt auf eine Temperatur von 350 - 400⁰C (623 673 K) ο Unter solchen Bedingungen sollte das Erhitzen bevorzugt so lange fortgesetzt werden, daß das Gewicht der Teilchen um 4-14%, insbesondere 5-12% zunimmt, wobei dieser Gewichtsanstieg

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-B-

(bei einem Ausgangsmaterial, das im wesentlichen aus CaO besteht) einem Endprodukt entspricht, welches 91-40%, insbesondere 80-50% an restlichem aktivem Kalk enthält.

Wie bereits erwähnt haben Kalke, die bei Temperaturen unterhalb von 100⁰C (373 K) hydratisiert und/oder mit CO₂ behandelt worden sind, keinen wirksamen Schutzüberzug und sind nicht als quellende Zusätze brauchbar. Brauchbare quellende Zusätze können aus solchen, teilweise hydratisierten und/oder carbonisierten Kalken erhalten werden, indem man sie als Ausgangsmaterialien in den oben beschriebenen Verfahren verwendet, wobei in einer Atmosphäre erhitzt wird, die Wasserdampf und/oder CO₂ enthält, vorausgesetzt, daß das Produkt einen ausreichenden Restgehalt an Calciumoxid hat. Es wurde jedoch gefunden, daß teilweise hydratisierte Kalke ebenfalls in brauchbare Quellzusätze umgewandelt werden können, indem man sie auf Temperaturen von wenigstens 100⁰C (373 K),bevorzugt weniger als 500⁰C (773K) z.B. 200-400⁰C (473-673 K) in einer Atmosphäre erhitzt, die weder Wasserdampf noch Kohlendioxid enthält. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann das Ausgangsmaterial 8-64%, bevorzugt 16-50% Ca(OHJ

enthalten, wobei der Rest bevorzugt im wesentlichen aus CaO besteht. Für einen gegebenen CaO-Gehalt ist die Quellwirkung des Produktes um so größer, je höher die Behandlungstemperatur und -Dauer ist.

Behandelte Kalke, die bereits etwas Quellwirkung zeigen, können weiter nach einem der oben beschriebenen Verfahren behandelt werden, um sie aktiver zu machen. Eine solche weitere Behandlung, insbesondere wenn sie in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die Wasserdampf von relativ niedrigen Temperaturen, z.B. unterhalb von 200° C (473K) insbesondere unterhalb 150⁰C (423K) enthält, kann den Rest-CaO-Gehalt des behandelten Kalks in einem Ausmaß verringern, daß die Wirksamkeit verringert wird.

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nt

Die oben beschriebenen Wärmebehandlungen können in jeder üblichen Weise ausgeführt werden, bei der kein Mahlen der Teilchen stattfindet, das den Schutzüberzug zerreissen würde. Für kleine Produktmengen kann das Ausgangsmaterial einfach auf einer Pfanne ausgebreitet werden. Für größere Mengen können Fließbettverfahren angewendet werden.

Die neuen quellenden Zusätze können in hydratisierbare Zementmassen auf jede beliebige Weise eingearbeitet werden, es wurde jedoch gefunden, daß eine optimale Quellwirkung erzielt wird, wenn der Zusatz einem Gemisch aus wenigstens einem Teil des Zements und wenigstens einem Teil des Wassers zugesetzt wird. Die Zementmassen können selbstverständlich Sand, Zuschlagstoffe und andere herkömmliche Zusätze enthalten, jedoch wird die Gegenwart von zusätzlichem gebrannten Kalk, hydratisiertem Kalk oder carbonisiertem Kalk bevorzugt vermieden. Die neuen Zusätze zeigen eine verzögerte Reaktionsfähigkeit mit Wasser, gemessen nach ASTM-Test C110-71, Abschnitt 9, von bis zu 100 Minuten, was jedoch nicht dafür verantwortlich ist, daß sie in Zementmassen eine viel stärker verzögerte Reaktionsfähigkeit zeigen. Es wird angenommen, daß diese unerwartete verzögerte Reaktionsfähigkeit teilweise auf einer Wirkung zwischen dem Schutzüberzug und den in der Zementaufschlämmung vorhandenen Bestandteilen beruht. Die Menge des verwendeten Zusatzes hängt u.a. von dessen CaO-Gehalt und der Festigkeit und der Quellung ab, die im Endprodukt erwünscht sind. Sie beträgt im allgemeinen 3-30%, bevorzugt 3-10%, insbesondere 5-7%, bezogen auf das Gesamtgewicht aus hydratisierbarem Zement und Zusatz. Besonders wenn die behandelten Kalke vollständig behandelt worden sind, hat ihre Anwesenheit geringen oder keinen verschlechternden Einfluß auf so wichtige Eigenschaften der Zementmassen wie Erfordernissen gegenüber Wasser, Konsistenz, Offenzeit ("open time") sowie Neigung zum _vor_ zeitigen Abbinden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht=

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-JS-

Die Quellwirkungen der verschiedenen in den Beispielen 1-7 hergestellten Proben sind in Tabelle 1 dargestellt, die den prozentualen Längenanstieg von Testprismen (d.h. Probestäben) zeigt, welche (falls nichts anderes gesagt) nach dem Gießen bzw. Formen, gemäß ASTM C490-70 und C157-69T aus Mörteln, die gemäß ASTM C305-65 hergestellt wurden und ein Teil eines Gemischs der behandelten Kalkprobe mit einem Portlandzement Typ III (Norcem Rapid), 2 Teile gewaschenen Monterey-Sand Nr. 20 und 0,4 Teile Wasser enthalten, gehärtet wurden. Die Menge der behandelten Kalkprobe im Testprisma und die Zahl der Härtungstage ist in Klammer hinter jeder prozentualen Quellung angegeben. Die Proben mit einem "C" nach der Probennummer in Tabelle 1 sind Vergleichsbeispiele.

Beispiel 1:

Portionen von CaCO_ mit einer Teilchengröße von weniger als 44 μΐη wurden in einem Muffelofen auf 1.000 C so lange erhitzt, bis die Proben einen CaO-Gehalt von 100% (Probe 1) 93,6% (Probe 2), 90,2% (Probe 3) oder 72,3% (Probe 4) enthielten. Teile von Probe 1 wurden in einem Muffelofen in einer CO₂-Atmosphäre auf 580⁰C erhitzt, bis der CaO-Gehalt 94,5% (Probe 5), 89,9% (Probe 6) und 80,5% (Probe 7) betrug, Anteile eines im Handel erhältlichen Kalks (Flintkote) mit einer Teilchengröße von weniger als 44 μπι wurden in einem Muffelofen in einer CO^-Atmosphäre auf 580⁰C erhitzt, bis der CaO-Gehalt 94,8% (Probe 8), 87,5%

(Probe 9) oder 74,8% (Probe 10) betrug.

Beispiel 2:

Portionen eines im Handel .erhältlichen gebrannten Kalks (Flintkote) mit einem Gehalt von etwa 95% CaO, Rest.Ca(OH)₂ sowie eine Spur von CaCO_, mit einer Teilchengröße von weniger als 44 μπι wurde bei 22°C (Probe 11), 60⁰C (Probe 12) 100⁰C (Probe 13) 150⁰C (Probe 14) bzw. 200⁰C (Probe 15) Wasserdampf ausgesetzt, bis der CaO-Gehalt auf das in Tabelle 1 gezeigte Niveau redu-

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—> Qf —.

ziert worden war-

Beispiel 3:

Ein behandelter Kalk, der eine Quellwirkung zeigt und 60% CaO, 27% Ca(OH)₂ und 13% CaCO₃ enthält sowie eine Teilchengröße von weniger als 100 μ^ aufweist (Probe 16) wurde unter Einwirkung von Wasserdampf bei 22°C (Probe 17) 6O⁰C (Probe 18) 100⁰C (Probe 19) 150⁰C (Probe 20) und 200⁰C (Probe 21) unterworfen, bis der CaO-Gehalt 3t% (Probe 17) bzw. 40% (Proben 18-21) betrug.

Beispiel 4:

Ein behandelter Kalk mit Quellwirkung, enthaltend 85% CaO, 5% Ca(OH)- und 10% CaCO., mit einer Teilchengröße von weniger als tOO μπι wurde bei 110°C Wasserdampf ausgesetzt, bis der CaO-Gehalt auf 64% reduziert worden war (Probe 22). Teile von Probe 22 wurden 180 Minuten auf 110⁰C (Probe 23), 15 Minuten auf 200⁰C (Probe 24), 60 Minuten auf 200⁰C (Probe 25), 15 Minuten auf 300⁰C (Probe 26), 30 Minuten auf 340⁰C (Probe 27), 50 Minuten auf 340⁰C (Probe 28), 90 Minuten auf 400⁰C (Probe 29) und 15 Minuten auf 455 C (Probe 30) erhitzt. Die Proben 29 und 30 verloren während der Hitzebehandlung 2% bzw. 3% an Gewicht, was auf der Zersetzung von Calciumhydroxid beruht. Der gleiche behandelte Kalk wurde Wasserdampf bei 200⁰C ausgesetzt, bis der CaO-Gehalt auf 64% reduziert worden war (Probe 31). Ein im Handel erhältlicher Ätzkalk (Diamond Springs), der im wesentlichen aus CaO besteht und eine Teilchengröße von weniger als 100 _um hat, wurde Wasserdampf bei 25 C ausgesetzt, bis der CaO-Gehalt 64% (Probe 32) betrug. Eine weitere Probe des gleichen handelsüblichen Kalks wurde Wasserdampf bei 200⁰C ausgesetzt, bis der CaO-Gehalt auf 58% (Probe 34) reduziert worden war.

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Beispiel 5:

Portionen von im Handel erhältlichem Ätzkalk (Flintkote), wie in Beispiel 2 verwendet, wurden der Einwirkung von Wasserdampf bei 260⁰C ausgesetzt, bis der CaO-Gehalt 85% (Probe 35) bzw. 58% (Probe 36) betrug. Diese Proben wurden wie oben beschrieben zu Mörteln verarbeitet mit der Ausnahme, daß ein Zement vom Typ 1-2 (Kaiser Permanente) verwendet wurde und die Wassermenge 0,36 Teile betrug. Ein Vergleichsmörtel ohne Kalkzusatz wurde ebenfalls hergestellt. Die aus diesen Mörteln hergestellten Prismen wurden sowohl in Wasser als auch in Luft einer relativen Feuchte von 50% gehärtet.

Ein behandelter Kalk, der expandierende bzw. quellende Wirkung zeigt und 84,5% CaO, 6,2% Ca(OH)₂ und 9,3% CaCO enthält sowie eine Teilchengröße von weniger als 100 lim aufweist, wurde zur Herstellung von Mörteln verwendet, die 0,9 Teile eines Zements Typ 1-2 (Kaiser Permanente) 0,1 Teil des behandelten Kalks, 2 Teile gewaschenen Monterey-Sand Nr. 20 und 0,36 Teile Wasser enthalten. Die Mörtel wurden nach 3 verschiedenen Methoden hergestellt.

Methode 1 (ASTM C305-65) A.

Behandelter Kalk und Zement werden trocken gemischt.

B. Wasser wurde zugegeben, worauf mit langsamer Geschwindigkeit 30 Sekunden vermischt wurde.

C. Sand wurde zugegeben, worauf das Vermischen mit langsamer Geschwindigkeit für weitere 30 Sekunden fortgesetzt wurde,

D. Es wurde 30 Sekunden bei mittlerer Geschwindigkeit gemischt.

E. 90 Sekunden Pause

F. Mischen während 1 Minute bei mittlerer Geschwindigkeit.

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-VT-

Methode 2

A. Mischen, von Zement und Wasser während 30 Sekunden.

B. Zugabe des behandelten Kalks und 30 sekündiges Mischen. C-F: Wie in Methode 1.

Methode 3

A. Der behandelte Kalk und Wasser wurden 30 Sekunden gemischt, dann wurde der Zement zugegeben und 30 Sekunden vermischt.

B-P: Wie in Methode T.

Die Ausdehnung der aus diesen Mörteln geformten Prismen in % werden in Tabelle 1 unter Proben 37, 38 und 39 (Methoden 1-3) dargestellt.

Beispiel 7:

Ein im Handel erhältlicher gebrannter Kalk (Flintkote) wurde in eine erste Fraktion mit einer Teilchengröße von 45-425 \im , und eine zweite Fraktion mit einer Teilchengröße von weniger als 45 um aufgetrennt. Beide Fraktionen wurden 1 Stunde auf 950⁰C erhitzt und dann mit Wasserdampf bei 200⁰C behandelt, bis der CaO-Gehalt 69,5% (1,Fraktion,Probe 40) oder 73% (2„Fraktion, Probe 4|) betrug.

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	•	ι	2	I I	3	Probe Nr.	% CaO	Tabelle 1
Beisp. Nr.	i				" KC)	100	Ausdehnung 'f .Expansion
1			2(C)	93.6	0.042
		3(C)	90.2	0.031
		4(C)	72.3	0.031
		5	94.5	0.029
		6	89.8	0.234
	7	80.5	0.188
	8	94.8	2.3
9	87.5	0.077
10	74.8	0.150
H(C)	49	0.757
12(C)	53	0.037
13	53	0.043
14	57	0.125
15	53	0.212
16	60	0.347
17(C)	31	0.61
18	40	0.134
19	40	0.186 .
20	40	0.330
21	40	0.413
	2.8

(Teile der Proben im 'M3rtel, Tage)

(0.1,7)

(0	.1,14)	0.067	(0	.04,16)
(	" )	0.046	(	" )
(	" )	0.045	(	" )
(	" )	0.044	(	" )
(	" )	0.058	(	)
(	" )	0.092	(	" )

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Tabelle T (Fortsetzung)

O CD OO

O CD CTJ OO

Beisp.	Probe	% Ca
Nr.	Nr."
4	22	64
	23	64
	24	64
	25	64
	26	64
	27	64
	28	64
	29	72
	30 ;	76
	31	64
	32(C)	64
	33	64
	34	58
5	35	83
	36	58
	Control
	35	83
	36	58
	Control
6	37	84.5
	38	84.5
	39	84.5
7	40	69.5
	41	73
	40	69.5
	41	73

Ausdehnung .f. Expansion' 0.077 (.08,1) 0.068 "

0.065 "

0.211 "

0.063 "

0.025 "

0.020 "

0.043 "

0.084 "

0.020 "

0.019
0.176

0.155 "

0.10 (.07,1) 0.02 "

0.01 (0,1)

-0.01 (.07,1)

-0.01

-0.01(0,1) 0.33K .1,11) 0.409( " ) 0.246( " ) 0.09 (.06,2) 0.03 ( " ) 0.20 (.1, 2) 0.05 ( " ) (Teile der Proben im Mörtel, Tage)

0.147(.08,7) 0.131 0.104 0.332 0.212 0.556 0.651 0.394 0.358 0.619 0.022 0.632 0.347 0.21 (.07,7) 0.20

0.015 (0,7)

0 (.07,7)

-0.02
-0.035(0,7)

0.15(.06,3) 0.04( - ) 1.16(.l, 5) 0.60( " )

0.156	(.08	,14)	ι	I cured	ro
0.138		η		I at	OO
0.110		η η		I 50% R.H.	-P-
0.218		n	*β «·**	0.18 (.06,13)	CJ cn
0.560		η		0.12 ( " )
0.656		η		1.24 ( .1, 18)	ro
0.401		B		0.75 ( " )
0.363		a
0.625		η
0.022		N
0.635		Ν
0.352		η
0.23	( .07	,40)
0.22		n
0.02	(0,	40)
0.47 (	.07,	40) :
0.025(	η	) ;
0.055(	0,40	) ]
0.165	( .06	,10)
0.10	(	" )
1.21	(Λ.	6 )
0.72	(	" )

Beispiel 8;

Ein im Handel erhältlicher Branntkalk (Cementa) wurde mit Wasserdampf bei 200°C behandelt, bis der CaO-Gehalt 80% betrug, worauf er in eine erste Fraktion mit einer Teilchengröße von weniger als 74 liiti . und in eine zweite Fraktion mit einer Teilchengröße von 75 - 125 μΐη aufgetrennt wurde. Die erste Fraktion wurde zur Herstellung von Mörteln verwendet, die 0,954 Teile eines Zements vom Typ 1 (Norcem PC 300), 0,046 Teile des behandelten Kalks, 3 Teile gewaschenen Monterey-Sand Nr. 20 und 0,5 Teile Wasser enthalten. Die zweite Franktion wurde auf die gleiche Weise zur Herstellung von Mörteln verwendet, mit der Ausnahme, daß 0,96 Teile Zement und 0,04 Teile des behandelten Kalks verwendet wurden. Die Druckfestigkeit von Prismen aus diesen Mörteln wurde nach der Härtung in Wasser für die angegebene Zahl von Tagen bestimmt und ist in Tabelle 2 dargestellt.

	Tabelle 2	7 Ta
Teilchengröße	Druckfestigkeit (kg/cm ) nach	300
	1 Tag 3 Tagen	248
0-74	105.5 240
75-125	103.5 195

Beispiel 9:

Portionen des in Beispiel 2 verwendeten, im Handel erhältlichen Ätzkalks (Flintkote) wurden mit Wasserdampf bei 200 C bis zu einem CaO-Gehalt von 91% (Probe 42), 70% (Probe 43) oder 49,5% (Probe 44) oder mit CO₂ bei 580⁰C bis zu einem CaO-Gehalt von 88% (Probe 45) bzw. 68% (Probe 46) behandelt. Ein Teil von Probe 45 wurde mit Wasserdampf bei 200⁰C bis zu einem CaO-Gehalt von 54% (Probe 47) behandelt. Zementpasten wurden hergestellt durch trockenes Vermischen von 0,1 Teil der Probe und 0,9 Teilen eines Zements vom Typ 1-2 (Kaiser Permanente), Zugabe von 0,36

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Teilen Wasser und Mischen in einem Hobart Mischer während 20 Sekunden bei niedriger Geschwindigkeit, gefolgt von 22 Sekunden bei mittlerer Geschwindigkeit« Die Pasten werden in ein Halliburton-Konsistometer gebracht. Ihre Konsistenzen, ausgedrückt in Halliburton-Konsistenzeinheiten sind in Tabelle dargestellt, die auch die Ergebnisse für eine Paste zeigt, welche 1 Teil Zement vom Typ 1-2 und keinen behandelten Kalk enthält.

	0	20	Tabelle 3	60	80	nach angegebener	120	140	Zeit (Minuten)	180	200	220	240
Probe-Nr.	^x100	45	Konsistenz	47	49	100	64	82	160
	40	40	40	38	40	53	43	45	100	52	58	63	70
42	32	33	45	34	36	42	40	42	48	50	56	63	75
43	^X100	42	38	42	42	38	47	52	45	63	70	79	91
44	56	50	32	45	45	43	46	50	58	53	56	60	67
45	55	38	40	36	36	46	38	40	51	43	45	48	54
46			47			36			41
47		χ zeigt vorzeitiges	36	Abbinden
Vergleich

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Claims

Patentansprüche

T) Pulverförmige Zusammensetzung.enthaltend Calciumoxid und andere, die Hydratisierung des Calciumoxids verzögernde Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung im wesentlichen aus Teilchen besteht, die

a) eine Teilchengröße von weniger als 250 ^^m aufweisen und

b) einen Kern aus Calciumoxid und eine Schutzschicht um diesen Kern herum aus Calciumhydroxid oder aus Calciumhydroxid und Calciumcarbonat aufweisen und die Zusammensetzung 36-95 Gew.% Calciumoxid enthält und einen Quellungsfaktor von wenigstens 0,06% aufweist.

2} Zusammensetzung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumoxidgehalt 50-84 Gewichtsprozent ist und die Schutzschicht im wesentlichen aus Calciumhydroxid besteht.

3) Zusammensetzung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß der Calciumoxidgehalt 64-91 Gewichtsprozent beträgt und die Schutzschicht im wesentlichen aus Calciumcarbonat besteht.

4) Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße 1-100 H^m beträgt.

5) Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch einen Quellfaktor von 0,0 7 - 0,4%.

6) Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzungen nach Ansprüchen T-5, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen erhitzt, die

a) eine Größe von weniger als 250 V^m . haben und

b) wenigstens 36 Gewichtsprozent CaO enthalten, die Teilchen bei einer Temperatur von wenigstens 100⁰C und, falls die

Teilchen anfänglich weniger als 8 Gewichtsprozent Ca(OH)₂ siner Temperatur

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enthalten, bei einer Temperatur von 100-400⁰C in einer

wasserdampfhaltigen Atmosphäre oder bei einer Temperatur von 350-850⁰C in einer kohlendioxidhaltigen Atmosphäre hält, wobei das Erhitzen unter Bedingungen ausgeführt wird, daß das Produkt 36-95 Gewichtsprozent CaO enthält und einen Quellfaktor von wenigstens 0,06% aufweist«

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen, die anfänglich wenigstens 80 Gewichtsprozent CaO enthalten, auf eine Temperatur von 100-400⁰C in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre so lange erhitzt werden, bis sich das Teilchengewicht um 4-12% vergrößert hat.

8) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen, die anfänglich wenigstens 80 Gewichtsprozent CaO enthalten, auf eine Temperatur von 350-850⁰C in einer kohlendioxidhaltigen Atmosphäre so lange erhitzt werden, bis sich das Teilchengewicht um 4-16% vergrößert hat»

9) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen, die zu Anfang wenigstens 80 Gewichtsprozent CaO enthalten, in einer Wasserdampf und Kohlendioxid enthaltenden Atmosphäre erhitzt werden, bis sich das Teilchengewicht um 4-14% vergrößert hat-

tO) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen, die anfänglich 16-50 Gewichtsprozent Ca(OH)„ enthalten, auf eine Temperatur von 100-400° erhitzt werden.

11) Zementmasse, enthaltend einen Portlandzement, Wasser und einen kalkhaltigen, quellenden Zusatz, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse als Zusatz eine Zusammensetzung nach Ansprüchen 1-5 in Mengen von weniger als 30%, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Zement und kalkhaltigem Zusatz enthält=

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12) Zementmasse nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 3-10 Gewichtsprozent der kalkhaltigen Zusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Zement und kalkhaltiger Zusammensetzung.

13) Verfahren zur Herstellung einer Zementmasse nach Ansprüchen 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens einen Teil des Portlandzements mit wenigstens einem Teil Wasser vermischt und dieser Mischung die kalkhaltige Zusammensetzung zusetzt.

14) Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen aus einer Zementmasse, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Zementmasse nach Ansprüchen 11 - 12 verformt und trocknen läßt.

15) Verwendung von Zusammensetzungen nach Ansprüchen 1-5 als Quellmittel in unter Wasseraufnahme abbindenden Zementen, insbesondere Portlandzementen.

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