DE506615C - Process for making improved portland cement - Google Patents

Process for making improved portland cement

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DE506615C DEI32279D DEI0032279D DE506615C DE 506615 C DE506615 C DE 506615C DE I32279 D DEI32279 D DE I32279D DE I0032279 D DEI0032279 D DE I0032279D DE 506615 C DE506615 C DE 506615C
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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
    • C04B7/02Portland cement

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Description

Verfahren zur Herstellung von verbessertem Portlandzement Man nimmt allgemein an, daß die wichtigsten Bestandteile eines Portlandzementes Tricalciumaluminat (3 CaO.A1203), Tricalciumsilikat (3 Ca0 # SiO2) und Beta-Dicalciumsilikat (a Ca0 # SiO2) sind. Weniger wichtige Bestandteile sind gewöhnlich Magnesiumoxyd (Mg0) und Tricalciumeisenoxyd (3 Ca0 # Fe20g), während Gips (CaS04 # Z H20) häufig als zusätzlicher Bestandteil vorhanden ist und Kohlendioxyd, Alkalien, Kieselsäure und Wasser in geringen Mengen vorkommen.Method of Making Improved Portland Cement One takes generally suggests that the most important constituents of a Portland cement are tricalcium aluminate (3 CaO.A1203), tricalcium silicate (3 Ca0 # SiO2) and beta-dicalcium silicate (a Ca0 # SiO2) are. Less important components are usually magnesium oxide (Mg0) and tricalcium iron oxide (3 Ca0 # Fe20g), while gypsum (CaS04 # Z H20) is often used as additional ingredient is present and carbon dioxide, alkalis, silica and Water in small quantities.

Von diesen Bestandteilen besitzen die Tri-und Dicalciumsilikate in hohem Maße zementierende Eigenschaften; aber es ist sehr wahrscheinlich, daß auch Tricalciumaluminate und Tricalciumeisenoxyde in geringem Maße zementierende Eigenschaften besitzen. Indessen weist allein das Tricalciumsilikat alle wünschenswerten Eigenschaften eines wirklichen Portlandzementes auf. Es bindet regelrecht ab und der Zusatz eines Verzögerungsmittels zur Regelung dieses Vorganges ist gewöhnlieh unnötig.Of these constituents, the tri- and dicalcium silicates have in highly cementing properties; but it is very likely that too Tricalcium aluminates and tricalcium iron oxides to a small extent cementing properties own. However, the tricalcium silicate alone exhibits all of the desirable properties of a real Portland cement. It literally ties off and the addition of one Delay means for regulating this process is usually unnecessary.

Dagegen bindet Dicalciumsilikat nur langsam ab und erhärtet erst nach Verlauf von mehreren Wochen vollständig.In contrast, dicalcium silicate sets only slowly and only hardens afterwards Course of several weeks complete.

Infolgedessen setzt die Anwesenheit von niederen Calciumsilikaten die zementierenden Eigenschaften eines Portlandzementes herab, ebenso ist es erwünscht, daß auch die Aluminate und Ferrite nur in ihrer höchsten Stufe darin vorhanden sind. Das Verhältnis von Kieselsäure (Si02) zum Kalk (Ca0) im Zement, kurz als Kalk-Kieselsäure-Index oder -Faktor bezeichnet, ist daher für die Beurteilung der Güte des 'Zementes von besonderer Wichtigkeit. Besteht der Zement nur aus Tricalciumsilikat, so ist der Kalk-Kieselsäure-Index 2,8. Dies ist der höchste, theoretisch erreichbare Wert; indessen war es bisher bekanntlich nicht möglich, einen Zement mit einem Kalk-Kieselsäure-Index von solchem Werte herzustellen, vielmehr mußte infolge der unvermeidlichen Anwesenheit der niederen Calciumsilikate der Indexwert stets niedriger sein als 2,8, und darum war auch der Zement nicht ganz vollwertig. Die Gegenwart freien Kalks ist natürlich ebenfalls schädlich, und bei Beurteilung eines Zementes auf Grund des Kalk-Kieselsäure-Index kommen nur die fest gebundenen Kalk-Kieselsäureverbindungen in Betracht.As a result, the presence of lower calcium silicates continues the cementing properties of a Portland cement down, it is also desirable that the aluminates and ferrites are only present in it in their highest level. The ratio of silica (Si02) to lime (Ca0) in cement, in short as lime-silica index or factor, is therefore used to assess the quality of the 'cement of particular importance. If the cement consists only of tricalcium silicate, the Lime-silica index 2.8. This is the highest theoretically achievable value; however, as is well known, it was previously not possible to use a cement with a lime-silica index to produce of such value, rather, had to be due to the inevitable presence of the lower calcium silicates the index value must always be lower than 2.8, and therefore the cement wasn't quite good either. The presence of free lime is natural also harmful, and when assessing a cement on the basis of the lime-silica index only the firmly bound lime-silica compounds come into consideration.

Portlandzement ist das Erzeugnis, das durch feines Vermahlen einer bis zum beginnenden Sintern gebrannten innigen Mischung von ton- und kalkhaltigen Stoffen erhalten wird, und wenn im folgenden der Ausdruck normale Portlandzementklinker gebraucht wird, ist ein derartiges Erzeugnis gemeint.Portland cement is the product that, by finely grinding a An intimate mixture of clay and lime that is fired up to the beginning of sintering Substances is obtained, and if in the following the expression normal Portland cement clinker is used, such a product is meant.

Die Erfindung besteht nun in der Herstellung eines Zementes, der nur die höchsten Stufen von Kalk-Kieselsäure-, Kalk-Tonerde-und Kalk-Eisenoxy dverbiiidungen enthält, und sie gründet sich auf die Beobachtung, daß man einen solchen Zement erhält, wenn man normale Portlandzementklinker, welche niedere Stufen von Kalk-Kieselsäure-, Kalk-Tonerde- und Kalk-Eisenoxydverbindungen enthalten, mit so viel freiem Kalk (in Form von Calciumcarbonat, Calciumhydrat oder Calciumoxyd) als zur vollkommenen Absättigung der sauren Bestandteile theoretisch erforderlich ist, zusammen innig vermahlt, dann nochmals bis zum Sintern zu einem Klinker brennt und diesen schließlich, wie üblich, mahlt.The invention now consists in the manufacture of a cement that only the highest grades of lime-silica, lime-alumina and Lime iron oxy contains interconnections, and it is based on the observation that one is one Such cement is obtained by using normal Portland cement clinker, which is of lower grades of lime-silica, lime-alumina and lime-iron oxide compounds, with so much free lime (in the form of calcium carbonate, calcium hydrate or calcium oxide) than theoretically necessary for complete saturation of the acidic constituents is, intimately ground together, then burns again until sintering to form a clinker and finally, as usual, grinds it.

Ebenso kann der verbesserte- Portlandzement auch in der Weise hergestellt werden, daß man den zur Herstellung normalen Portlandzementes üblichen Ausgangsstoffen von vornherein mehr als die normale Menge Kalk, aber nicht mehr als zur vollkommenen Sättigung der sauren Bestandteile theoretisch erforderlich ist, zumischt und nach dem Brennen zu einem gewöhnlichen Portlandzementklinker diesen abkühlen läßt, ihn dann fein mahlt und hierauf nochmals bis zum Sintern brennt.Likewise, the improved Portland cement can also be produced in the manner be that one of the usual starting materials for the production of normal Portland cement from the start more than the normal amount of lime, but not more than the perfect amount Saturation of the acidic constituents is theoretically required, admixing and after firing to an ordinary portland cement clinker that lets it cool then finely grinds and then fires again until sintering.

Das neue Verfahren kann entweder von normalem Portlandzementklinker oder von den bei der Herstellung normalen Por tlandzementes üblichen Ausgangsstoffen oder schließlich von einer schiecht geratenen Portlandzementmasse ausgehen, die einen Überschuß an freiem Kalk enthält und deshalb mehr oder weniger unbrauchbar ist, gemäß dem neuen Verfahren aber noch auf einen hochwertigen Zement verarbeitet werden kann. Hierbei ist natürlich zu beachten, daß ein Überschuß an freiem Kalk in dem Enderzeugnis vermieden werden muß und daß das neue Verfahren daher nur dann zum Ziele führt, wenn der zu verbessernde Zementklinker nicht bereits mehr Kalk enthält, als zur völligen Absättigung der sauren Bestandteile des Zementes theoretisch erforderlich ist.The new process can either be from normal portland cement clinker or from the raw materials customary in the production of normal porcelain cement or, finally, start with a poorly made portland cement mass that contains an excess of free lime and is therefore more or less unusable is, according to the new process, still processed on a high-quality cement can be. Here, of course, it should be noted that there is an excess of free lime must be avoided in the end product and that the new process therefore only leads to the goal if the cement clinker to be improved does not already contain more lime contains, as to the complete saturation of the acidic components of the cement theoretically is required.

Die dem gewöhnlichen Zementklinker zwecks Bildung der höchsten Stufen von Silikat-, Aluminat- und Eisenoxydverbindungen zuzusetzende Kalkmenge kann auf Grund einer Analyse des Klinkers nach der Formel errechnet werden.The amount of lime to be added to ordinary cement clinker for the purpose of forming the highest levels of silicate, aluminate and iron oxide compounds can be determined on the basis of an analysis of the clinker according to the formula can be calculated.

Der Kalk kann dem Klinker in Form von Ätzkalk oder einer beim Brennen in Ätzkalk übergehenden Calciumverbindung, z. B. Calciumcarbonat, in trockenem, pulverförmigem Zustand oder in Form von Kalkmilch oder Kalkbrei in geeigneter Weise beigemischt werden. Während es nun bekannt ist, daß man bei einmaligem, beliebig lange fortgesetztem Brennen einer Zementmischung, welche die zur stöchiometrischen Absätigung der sauren Bestandteile erforderliche Menge Kalk enthält, eine solche Absättigung niemals erreichen kann, man in solchem Falle vielmehr einen freien Kalk enthaltenden Zementklinker erhält, hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß nach erfolgtem Feinmahlen und nochinaligem Brennen eines solchen Klinkers der beim ersten Brennprozeß nicht gebundene Kalk unter völliger Absättigung der sauren Bestandteile und insbesondere der Kieselsäure gebunden wird.The lime can be the clinker in the form of quick lime or one when burning calcium compound passing into quicklime, e.g. B. calcium carbonate, in dry, powdery state or in the form of milk of lime or lime slurry in a suitable manner be added. While it is now known that one-time, arbitrary prolonged burning of a cement mixture, which leads to the stoichiometric Absorption of the acidic constituents contains the required amount of lime, such Saturation can never be achieved, in such a case a free lime can be obtained containing cement clinker, it has surprisingly been found that after the fine grinding and subsequent firing of such a clinker, the during first burning process unbound lime with complete saturation of the acidic constituents and in particular the silica is bound.

Dies kann vielleicht dadurch erklärt werden, daß das einmalige Brennen eine Verklumpung und Zusammenballung der Stoffe infolge Sinterung ergibt, die der stöchiometrischen Absättigung der Kieselsäure durch Kalk hinderlich ist, wobei es dahingestellt bleiben kann, ob diese Erklärung die richtige ist. .This can perhaps be explained by the fact that the one-time burning clumping and agglomeration of the substances as a result of sintering results in the stoichiometric saturation of the silica by lime is a hindrance, being there It can be left open whether this explanation is the correct one. .

Der zweite Brennprozeß wird in der beim Brennen von normalem Portlandzementklinker üblichen Weise, d. h. bis zur Sinterung, ausgeführt, worauf die so erhaltenen Klinker, wie üblich, zu Zement vermahlen werden. Wenn nötig, .kann das Feinmahlen und Brennen mit oder ohne einen weiteren Zusatz von Kalk wiederholt werden, bis die völlige Absättigung der sauren Bestandteile des Zementes erreicht worden ist.The second burning process is when burning normal Portland cement clinker usual way, d. H. until sintering, whereupon the clinker obtained in this way, as usual, to be ground into cement. If necessary, it can be finely ground and distilled be repeated with or without a further addition of lime until complete Saturation of the acidic constituents of the cement has been achieved.

Ein gemäß dem vorliegenden Verfahren erhältlicher Zement bindet gegenüber den bekannten Portlandzementen in erheblich kürzerer Zeit unter Erreichung einer bedeutend höheren Festigkeit bei vollkommener Volumbeständigkeit ab.A cement obtainable according to the present method binds on the other hand the well-known Portland cements in a considerably shorter time while achieving a significantly higher strength with complete volumetric stability.

Das Verfahren wird an folgenden Beispielen erläutert.The process is illustrated by the following examples.

Normaler, d. h. neben Tricalciumsilikat noch Dicalciumsilikat enthaltender Portlandzementklinker, z. B. Knickerbocker- bzw. Houstonklinker, wird mit 15 °/o bzw. einer zur Sättigung der Kieselsäure, Tonerde und des Eisenoxyds gerade ausreichenden Menge Calciumcarbonäts vermischt, wobei die Menge des erforderlichen Kalkzusatzes auf Grund der Formel bestimmt wurde.Normal, ie in addition to tricalcium silicate still containing dicalcium silicate, Portland cement clinker, e.g. B. Knickerbocker or Houston clinker is mixed with 15% or a sufficient amount of calcium carbonate to saturate the silica, clay and iron oxide, the amount of lime required based on the formula was determined.

Das Ganze wird dann fein vermahlen und erneut zu einem Klinker gebrannt, worauf gewünschtenfalls ein Verzögerungsmittel, wie Gips, zugefügt und das Erzeugnis zu Zement vermahlen wird. Die besseren Eigenschaften eines so erhaltenen Zementes (Durbinzement) gegenüber einem nur einmal gebrannten, normalen Port- Knicker- Knicker- Durbin- bocker- bocker- zement ldinker zement Kieselsäure.... 23,46 22,36 20,58 Tonerde ...... 5,49 5,64 5115 Eisenoxyd .... 2,89 2,66 3,51 Kalk . . . . . . . . . 64,55 63,53 6531 Magnesia ... . 3,13 314 3,18 S03 . . . . . . . . . . 0,12 1,72 1,51 Festigkeit in kg pro cm2 1 Tag i-3 Sand 6,1 12,1 2 - 1-3 - 6,1 15.9 3 - 1--3 - 131 20,4 7 - 1-3 - 20,1 30,1 The whole is then finely ground and fired again into clinker, whereupon a retarder such as plaster of paris is added, if desired, and the product is ground into cement. The better properties of a cement obtained in this way (Durbin cement) compared to a normal port that is only fired once Knicker- Knicker- Durbin- bocker-bocker-cement ldinker cement Silica .... 23.46 22.36 20.58 Alumina ...... 5.49 5.64 5115 Iron oxide .... 2.89 2.66 3.51 Lime . . . . . . . . . 64.55 63.53 6531 Magnesia .... 3.13 314 3.18 S03. . . . . . . . . . 0.12 1.72 1.51 Strength in kg per cm2 1 day i-3 sand 6.1 12.1 2 - 1-3 - 6.1 15.9 3 - 1--3 - 131 20.4 7-1-3-20.1 30.1

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Herstellung von verbessertem Portlandzement, dadurch gekennzeichnet, daß man normalen, neben Tricalciumsilikat noch ungesättigtes Silikat enthaltenden Portlandzementklinker unter Zusatz von so viel freiem Kalk (in Form von Calciumcarbonat, Ätzkalk oder Kalkhydrat), als zur vollkommenen Absättigung der Kieselsäure, der Tonerde und des Eisenoxyds theoretisch erforderlandzement (Knickerbocker- oder Houstonzement) ergeben sich aus nachstehenden vergleichenden Analysen und Festigkeitswerten: Houston- Houston- Durbin- klinker zement zement Kieselsäure.... 24,6o 23,56 21,70 Tonerde ...... 5,6o 5,94 6,26 Eisenoxyd .... 2,72 2,46 2,70 Kalk . . . . . . . . . 66,3o 63,go 66,2o Magnesia . ... o,83 o,84 o,86 S03 ......... 0,13 2,03 1,33
Festigkeit in kg pro cm' i Tag i-3 Sand 7,5 17,0 2 - i--3 - - 2o,6 3 _ i-3 - 131 -- 7 - 1-3 - 18,7 26,5
lieh ist, innig vermahlt, dann ein zweites Mal bis zum Sintern brennt und schließlich nochmals mahlt.
PATENT CLAIMS: r. Process for the production of improved portland cement, characterized in that normal portland cement clinker, which in addition to tricalcium silicate also contains unsaturated silicate, is added with as much free lime (in the form of calcium carbonate, quick lime or hydrated lime) as to completely saturate the silica, the clay and the Theoretically required iron oxide land cement (Knickerbocker or Houston cement) results from the following comparative analyzes and strength values: Houston- Houston- Durbin- clinker cement Silica .... 24.6o 23.56 21.70 Alumina ...... 5.6o 5.94 6.26 Iron oxide .... 2.72 2.46 2.70 Lime . . . . . . . . . 66.3o 63, go 66.2o Magnesia. ... o, 83 o, 84 o, 86 S03 ......... 0.13 2.03 1.33
Strength in kg per cm ' i day i-3 sand 7.5 17.0 2 - i - 3 - - 2o, 6 3 _ i-3 - 131 - 7 - 1-3 - 18.7 26.5
is borrowed, intimately ground, then burns a second time until sintering and finally grinds again.
2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß man von einem freien Kalk enthaltenden Portlandzementklinker ausgeht, dessen Gesamtkalkgehalt so bemessen ist, daß sie zur vollständigen Absättigung der sauren Bestandteile (S102, A1203 und Fe203) theoretisch gerade ausreicht.2. Modification of the method according to claim r, characterized in that that one starts from a Portland cement clinker containing free lime, its Total lime content is such that it is used to completely saturate the acidic Components (S102, A1203 and Fe203) is theoretically just sufficient.
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