DE760197A - - Google Patents

Description

Patentanwalt _Ber,_{m NW21 den}18. Aug. 1937

Dr. Hans Hirsch or_eyeeetr_aee₄

Fernsprecher. 35 3β OO

. 82 444 ΥΙ/θΟ b

Bar tlandz eaent ♦

Die Erfahrung hat gezeigt, dass die oft verlangte Schaffung verschiedener Zementtypen, die ihren besonderen Eigenschaften nach jeweils (ken verschiedenen yerwendungssweoken angepasst sind, nur langsam Fortschritte macht« Es besteht daher ©in besonders starkes Bedürfnis nach eine© mit den vorhandenen Einrichtungen der zementindustri© herstellbaren Zement, der möglichst viele der heute als wichtig erkannten Eigenschaften in sich vereinigt«

Sin solcher Zement muss selbstverständlich langsei abbinden und schon in kurzer Zeit hohe Zug-, Biege- und Druckfestigkeit erreichen; er soll sich beäm Abbinden uaä, Erhärten nicht ubeuaässig erwäzmen, soll geringe achwiaä-' neigung, gute Bilds-amkelt; und niederen Elastizitätsmodul besitzen maß, gegen klimatische und chemische Einflüsse möglichst widerstandsfähig sein\ seine Herstellung darf keine besonderen Schwierigkeiten bereiten.»

Der Erfinder hat erkannt, dass man Zemente, die alle diese Eigenschaften in bisher unerreichter vollkommen-heit vereinigen, erhält, wenn man einerseits den Eieselsäuregehalt eines Portlandzementes erheblich unter das bisher uebliohe senkt und wenn man andererseits eine Abstimmung von Tonerde und Eisenoxyd gegeneinander vornimmt, derart, dass beide Sesquioxide annähernd im chemischen Aequivalenzverhältnis (102 : I6o) zueinander stehen·

Man hat schon früher Zemente nach Art der portlandzemente hergestellt, bei denen der Gehalt an Kieselsäure durch Zugabe von Bauxit, Eisenoxyd u.dgl. zur Eohmischung stark gesenkt wurde und Grenzzahlen für den Silikat- und Tonerdemodul vorgeschrieben werden, von denen aber innerhalb dieser G-renzzahlen bestimmte Gebiete nicht hervorgehoben sind (Eühl-Zementd). Man hat auf diese Weise Zemente mit sehr hoher Anfangsfestigkeit erhalten; es fehlte aber die Erkenntnis, dass man solchen kieselsäurearmen Zementen auch die Eigenschaften geringer Abbindewärme, geringer Schwindneigung und hoher chemischer Widerstandsfähigkeit verleihen und die bei ihrer Herstellung auftretenden Betriebsschwierigkeiten vermeiden kann, wenn man mit der Senkung des EÜeselsäuregehaltes die Abstimmung von Tonerde und Eisenoxyd annähernd im Aequivalenzverhältnis verbindet.

Umgekehrt hat man auch bereits Zemente vom Typus des Portlandzementes mit hohem Silikatmodul hergestellt, bei denen Tonerde- und Eisenoxyd annähernd im Aequivalenz-

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verhältnis zueinander stehen (Ferrari-Zemente). Solche Zemente besitzen gute chemische Widerstandsfähigkeit und geringe Schwindneigung, lassen aber im Erhärtungsvermögen zu wünschen übrig· Es fehlte die Erkenntnis, dass man nicht nur keine Einbusφ an Festigkeit in Kauf zu nehmen braucht, sondern im Gegenteil das Erhärtungsvermögen noch steigern kann, wenn man im Kieselsäuregehalt stark herabgeht und damit den Gehalt des Zementes an fetrakalziumaluminatferrit auf Kosten seines (als besonders wertvoll angesehenen) Gehaltes an Silikaten, vornehmlich an Trikalziumsilikat, vermehrt.

Die überlegenen Eigenschaften der neuen Zemente sind nicht nur durch die richtige chemische Abstimmung von Trikalziumsilikat und Tetrakalziumaluminatferrit gegeneinander bedingt, sondern auch durch die überraschende Tatsache, dass Zemente nach der vorliegenden Erfindung gegenüber gewölnlichen Portlandzementen einen um etwa 15 - 20$ geringeren Wasserbedarf haben. Da naoh allen Erfahrungen das Erhärtungsvermögen stark ansteigt und die Schwindneigung erheblich zurückgeht, wenn der Wasserzementfaktor niedriger wird, so ist es klar_# dass der verminderte Wasserbedarf den geringeren Gehalt der neuen Zemente an Trikalziumsilikat zum mindesten ausgleicht.

Me neuen Zemente bieten indessen nicht nur wegen der Vereinigung zahlreicher günstiger Eigenschaften im fertigen Erzeugnis Vorteile, sondern auch durch die Tatsache, dass sie mit den vorhandenen Einrichtungen hergestellt werden können und dass hierbei keine besonderen BetriebsSchwierigkeiten auftreten.

Zunächst ist es schon wichtig, dass die neuen Zemente gesintert werden können und nicht geschmolzen zu werden brauchen. Mag auch die Schmelzung, rein abstrakt gesehen, ihre Vorteile haben, so ist die ZementIndustrie aller Länder doch einmal für das Sinterverfahren eingerichtet, und bei der Höhe der Investitionen, die die Anlage einer Zementfabrik nötig macht, ist es vorteilhaft, wenn ein neues Verfahren mit den vorhandenen Einrichtungen eingeführt werden kann.

Ebenso wichtig ist es, dass keine Betriebsschwierigkeiten eintreten; die Einführung der Ferrari-Zemente und der Kühl-Zemente wurde durch solche Schwierigkeiten hintangehalten. Bei den Ferrari-Zementen ist es die Notwendigkeit, erhebliche Quarzmengen in die Bohmischung einzuführen (um das für schädlich gehaltene Absinken des Kieselsäuregehaltes zu verhindern), die die Aufbereitung der Hohmasse und besonders die Durchführung des Sintervorganges erschwert· Umgekehrt neigen die Kühl-Zemente so sehr zur Ringbildung im Drehofen und zum Hängenbleiben im Schachtofen, dass hieraus erhebliche Betriebsschwierigkeiten erwachsen.

Die Herstellung von Zementen nach der vorliegenden Erfindung stösst überraschenderweise nioht auf solche Schwierigkeiten. Zwar sintern die Zemente bei verhältnismässig niederen Temperaturen, was zu Brennstoffersparnissen führt; sie neigen aber nicht zur Eingbildung und zum Hängebleiben, weil bei ihnen -im Gegensatz zu den Kühl-Zementen- wesentlich nur zwei Klinkermineralien auftreten und also die Vor-

aussetzung für die Bildung eines leicht schmelzenden, ternärez) Eutektikums in grösserer Menge nicht gegeben ist.

Bei manchen 2fementklinkern mit hohem Gehalt an Eisenoxyd hat sich gezeigt, dass sie sehr schwer mahlbar sind, offenbar weil bei ihrer Erstarrung ein besonders dichtes und zähes Gefüge entsteht. Diese Schwierigkeit hat sich bei der Herstellung von Zement nach der vorliegenden Erfindung nicht gezeigt; Die Klinker sind zwar hart, aber spröde, sodass sie trotz ihrer Härte leicht zu mahlen sind.

Die Zusammensetzung der neuen Zemente ist in erster linie durch die Wahl des Tonerdemoduls "ST^? bestimmt· Wenn auoh die günstigste Wirkung dann eintritt, wenn Tonerde und Eisenoxyd wirklich im Aequivalenzverhältnis stehen, der Tonerdemodul also den Wert 0*64 hat, so sind dooh im technischen Betriebe geringe Abweichungen nach oben und unten möglich, ohne dass dadurch der Wert der Erzeugnisse allzu sehr beeinträchtigt wird. So hat sich gezeigt, dass die Häufung guter Eigenschaften noch erhalten bleibt, wenn der Tonerdemodul etwa zwischen den Grenzen 0,90 und 0,45 liegt.

Die Senkung des ELeselsäuregehaltes muss so weit gehen, dass das bei der Sinterung sich bildende Tetrakalziumaluminatferrit rund ein Vierteil der gesamten Klinkermasse ausmacht* Dies wird erreicht, wenn der Silikatmodul etwa auf den Wert 1,4 herabgeht. Indessen ist es auch hier nicht nötig, dass dieser Wert mit aller Genauigkeit innegehalten wird. Es genügt vielmehr für die Erreichung des Erfolges bereits, wenn der Silikatmodul etwa zwischen den Grenzen 1,10 und 1,75 liegt.

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Für den Kalkgehalt dea Zementes gelten dieselben Kegeln, wie sie sonst bei der Herstellung der Portlandzeme&te zu beachten sind, dan ermittelt den besten Kalkgehalt am si-* ohersten naoh der Standardformel, und die leiohte Sinterbar-* keit der neuen Zemente bietet den vorteil, dass der Kalkstandard 100 ohne Schwierigkeiten auch im technischen Betriebe erreich Vwerd en kann. Da bei den neuen Zementen der EaIkstandard fast völlig mit der Kalksättigung zusammenfällt, so wird es klar, dass die neuen Zemente verhältnismässig höher im ZaIk gehalten werden können, ala gewöhnliche Portlandzemente, eine Tatsache, die wesentlich zu der Häufung so vieler günstiger Eigenschaften beitragen dürfte.

Als Rohstoffe für die Herateilung dex neuen Zemente kommen etwa dieselben Rohstoffe in Betracht, wie sie auch soodt zur Herateilung von portlandzement dienen, nur mit dem unterschied, dass nicht erhebliohe ^e&gen von üi^enoxyd in irgend einer Form in die Rohmisohung eingeführt werden massen« S3 ist ein besonders hoch au wertender Yorteil der Herstellung des neuen Zements, das man in der Regel mit drei Rohstoffen auskommt, um den Zement der verlangten Zusammensetzung zu erzielen. Ss wurde bei der Fabrikation von Ferrari-Zement und Kühl-Zsment stets als beaonders schwierig, empfunden dass ausser der Zufilhrung von Eisenverbindungen beim Ferrari-Zement auch die Zufuhr von Kieselsäure und bein Eöhl-Zement auch die Zufuhr von Tonerde erforderlich ist. Ea ist ein gülok* lioher Umstand,dass aie meisten Tone und ulergel so zusammengesetzt sind,dass ,wenn ihr Eis en oxvdg ehalt in der vorgesehenen

Weise erhöht wird, dann auch ganz von selbst der in die vorgeschriebenen Grenzen absinkt·

Selbstveratän&lioh verlangen auch die neuen Zemente eiaa gute Aufbereitung der Rohmisohung, wenn -besonders in der Festigkeit·* Spitzenwerte erreicht werden sollen» Damer«» hin bietet aber die leichte Sinterung der Eohmasse den Torteil, dasa selbst dafta noch vorzügliche Ergebnisse erhalten werden, wenn die Feinheit der Aufbereitung nicht gerade auf die Spitze getrieben, ist·

Für das Brennen des neuen Zementes sind schacht·* wie Drehöfen gleich geeignet» gegenüber der Herstellung von ge*» wöhaliohem Zement ist mxi ein gewisses Herabgehen in der Brennmaterialzufuhr erforderlioh, damit alcht durßfo Paberbrennen der leicht sinternden Äasse 3ehia#lzuög eintritt und damit die Gefahr der lingbildung oder des Häng enb leib ens gegeben ist·

Ba die neuen Zemente praktisch frei von TrikalziaBl·*- aluai&at sind, so besitzen sie eine viel geringere Efapfind*· liehkeit gegen hohe Grips- oder Ohlorkalziumzusätze als gewöhnliche Portlandzemente* Dies hat den Torteil, dass man bei der Herstellung der Zemente im zusatz von Gips (oder Ohiorkalaium) höher hinaufgehen kann als bei anderen Zementen, z.B. bei Gips auf IO ^j bei Kalziumohio rid bis 8 ft_> ohne Gefahr des Treibens» Dadurch wird die Festigkeit er-« höht und die Schwindneiguag noch weiter herab gedruckt*

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Sehllesslioh kann es sich empfehlen, die nach der hergestellten Klinker unter Zusatz von PuasJolaaeÄ zu veimahlen# Auch hier bieten die neuen Zemente Yorteile_f well die i&enge des freien Kalkes, der. bei ihrer entsteht, erheblich geringer ist, als bei anderen und weil es daher z\xx Srreichung gleicher wirkung eines geringeren Puzzolanzusatzes bedarf als bei anderen Zementen. Der hohe G-ehalt an Tonerde und Eisenoxyd und die Tai»*- saohe, dass diese beiden stoffe bei der Erhärtung jeweils 4 Molektbtle Kalk zu binden vermögen, macht es offensieht-· lioh, dass ein erheblioher Teil des bei der srh&rtung aus den Silikaten abgespaltenen Kalkes von den Aluminate⁰· ¹^ den perritea aufgenommen werden kann und dass demgemEss die Menge des freien Kalkes entsprechend absinkt«

Sohliesslioa mag an einem Beispiel gezeigt wie der neue Zement etwa zusammengesetzt ist, wenn für fonerdemodul und den ,silikataiodul die günstigen Werte 0,65 und l|40 gewählt werden, wenn der Klinker mit dem KaXkstandard 100 gebrannt wird, und wenn beim feinmahlen dea Zementes 5$» Hohgips zugesetzt werden, jöjql Zement solcher

etwa
Art hat/Tolgende chemische Zusammensetzung ί

ölühTerlust 0,6 # 2öselsäure 18,2 ^

7,9 Ji

Kalk Sa₁I $

Magnesia 1,1 ^

5,0 f*

lonerdetaodul 0,65
sSilikatmodu:}. 1,40
Kalkstondard 100,0«

Claims (2)

Patentansprüche:

1.) Gesinterter Port land ζ em ent, dadurch

dass sein Tonerdemodul einen, ,/ert zwischen 0,90 und 0,45, vorzugsweise in der Mhe von 0,64, und sein Silikatmodul einen v/eit zwischen 1,10 und I₁ vorzugsweise in. der Uahe von 1,40 hat.

2.) Zement nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet,

er einen Gipszusatz Ms zu 10 fi und einen Qhlorka/ ziumzusatz bis zu 8 /« enthält»

3·) Zement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeic/v net, daas er eine.* puzzolanzusatz enthält·

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Tedinik sind im Erteilungsverfahren

folgende Druckschriften*)

in Betracht gezogen worden.

*) Nichtzutreffendes ist zn streichen.

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