DK155931B

DK155931B - Cement

Info

Publication number: DK155931B
Application number: DK296377AA
Authority: DK
Inventors: Boris Izrailovich Nudelman; Alexandr Sergeevic Sventsitsky; Marsel Yanovich Bikbau; Isak Mikhailovich Ibragimov; Ada Mirovna Prikhozhan
Original assignee: Tashkent Ni I Pi Stroitel
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1977-07-01
Publication date: 1989-06-05
Also published as: FR2362093A1; FR2362093B1; US4130441A; JPS5330629A; DE2735442C2; DK296377A; IT1126275B; DE2735442A1; DK155931C

Description

1 DK 155931 B

Der kendes cementer, som består af et stærkt basisk calciumsi-licat (alit), calciumorthosilicat (belit), calciumaluminat og calci-umalumoferrit. Under fremstillingen af cementmørtler og betoner får cementer tilsat chlorider, navnlig calciumchlorid, for at forøge hastigheden af cementhydratiseringsprocessen og intensivere hærdningen af nævnte cementmørtler og betoner ved både negative og positive temperaturer (se S.A. Mironov, "Teori og metoder til betonstøbning om vinteren", Moskva, 1975, V.B. Ratinov, 0.1. Dovshik, "Beskyttelse af armering mod korrosion i beton under tilsætning af calciumchlorid", tidsskrift "Beton pg stålbeton", nr. 2, 1958, begge i 2

DK 155931B

russisk "Byggematerialeindustri"/ 1974, udgave B, nr. 2, side 4-7). Til fremstilling af disse cementer calcineres en r^blanding bestående af kalkholdige, silicaholdige, aluminiumoxidholdige og jernholdige komponenter ved en temperatur i området fra 1400 til 1450°C, efterfulgt af formaling af de dannede cementklinker (se f.eks. Ju. M. Butt, V.V. Timaschev, "Portlandcementklinker". Moskva, 1967).

Under fremstillingen af cementmørtler og betoner får cementerne til det ovennævnte formål tilsat chlorider, navnlig calciumchlorid.

De kendte cementer har en lav hydratiseringshastighed ved lave positive (0-5°C) og negative (ned til -20°C) temperaturer.

For at fremskynde cementhydratiseringsprocessen ved lave temperaturer får cementen under fremstillingen af cementmørtler og betoner tilsat chlorider, såsom calciumchlorid. Med stigende mængder tilsatte chlorider forøges imidlertid korrosionen af stålarmering, hvilket begrænser mængden af chloridtilsætningerne til fra 2 til 2,5 vægt-%, beregnet på cementen, under normale hærdningsbetingelser for betoner og cementmørtler eller til fra 1 til 1,5 vægt-% i tilfælde af fugtig varmebehandling af nævnte betoner og cementmørtler.

En ulempe ved fremstillingen af nævnte cementer er den høje calcineringstemperatur, der bevirker et stort brændstofforbrug. Desuden har de ved denne temperatur fremstillede cementklinker en utilfredsstillende formalelighed, hvilket kræver et højt kraftforbrug til formalingen deraf.

Fra GB-patentskrift nr. 1.372.081 kendes et materiale til fiksering eller hærdning af jordbund, f.eks. veje eller vejbaner, hvilket materiale består af to komponenter A og B i et mængdeforhold på 6-10 vægt-% til 100 vægt-%. Den i blandingen i en mængde på kun 6-10 vægt-% foreliggende komponent A fremstilles ved calcinering ved 1000 til 1300°C af en blanding af 100 vægtdele kalksten, 3 til 6 vægtdele aluminiumoxid, 15 til 30 vægtdele siliciumdioxid, 4 til 10 vægtdele .magnesiumoxid, 5 til 10 vægtdele jernoxid og 5 til 10 dele magnesiumchlorid med efterfølgende hurtig afkøling af klinkerne. Blandingen af de to komponenter A og B blandes med jordbundsmaterialet, komprimeres og besprøjtes med vand. Efter færdighærdning danner denne materiale-jordbund-blanding enten en kørebelægning for biveje eller sammen med asfalt fundamentet for hovedveje.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en cement, som muliggør en accelereret hydratisering og hærdning af betoner og cementmørtler ved positive og negative temperaturer

3 DK 155931 B

under samtidig formindsket korrosion af stålarmering.

Dette formål opnås med cementen ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at den har følgende klinkerbestanddele: Vægt-% stærkt basisk calciumchlorosilicat 35 til 75 calciumchloro-orthosilicat 10 til 55 calciumchloroaluminat 2 til 30 calciumchloroalumoferrit 4 til 16 calciumoxychlorid 0,5 til 2,0 calciumchlorid kemosorberet på klinkermineralerne 1,2 til 2,5.

Cementen ifølge den foreliggende opfindelse har en høj hydra-tiseringshastighed ved både positive og negative temperaturer. Dette forårsages både af tilstedeværelsen af chlorioner i den flydende fase i betoner og cementmørtler, som undergår hærdning, og af den høje hydratiseringsaktivitet af cementens klinkerwineraler. Der iagttages ikke nogen korrosion af stålarmering ved anvendelse af betoner og cementmørtler baseret på denne cement. En yderligere fordel ligger i den forholdsvis lave calcineringstemperatur på 1000 til 1200°C, hvorved brændstofforbruget ved calcineringen nedsættes, og i den forholdsvis store porøsitet hos cementklinkerne, som muliggør et formindsket kraftforbrug til formalingen deraf.

Cementet ifølge den foreliggende opfindelse fremstilles på følgende måde.

Udgangskomponenterne underkastes vådformaling eller tørformaling. Ved vådformaling tilsættes der vand i en mængde på fra 25 til 33%, beregnet på den totale vægt af udgangskomponenterne. Ved vådformaling af udgangskomponenterne kan calciumchloridet anvendes enten som et tørt produkt eller som en vandig opløsning. Efter tørformaling kan den opnåede råblanding granuleres under tilsætning af vand i en mængde på fra 6 til 9% til dannelse af pellets med en diameter på fra 5 til 20 mm.

Råblandingen calcineres i form af råmel, granulat eller opslæmning i en calcineringsovn ved en temperatur på fra 1000 til 1200°C. Til fremstilling af cement underkastes klinkerne derefter formaling.

Calciumchloridet, som er en komponent i råblandingen, kan anvendes både i ren form og i form af en calciumchloridholdig kom- 4 :

DK 155931 B

ponent. Denne komponent kan indføres i råblandingen enten under formalingen af komponenterne eller direkte i calcineringsovnen, hvorved calciumchloridet og blandingen af de øvrige komponenter tilføres hver for sig på kontinuerlig måde.

Opfindelsen forklares nærmere ved hjælp af de efterfølgende eksempler, der belyser cementfremstillingen. I alle eksemplerne bestemmes cementklinkernes formalbarhed efter energiforbruget. Korrosionen af stålarmering i betonprøver baseret på cementen ifølge den foreliggende opfindelse bestemmes ved en kvantitativ metode baseret på vægttab af armeringsstænger efter oplagring af prøverne i luft med 100% relativ fugtighed ved en temperatur på 20°C.

Eksempel 1

Der fremstilles en råblanding med følgende sammensætning: Vægt%

Kalksten (beregnet som CaOj 40,7

Kvartssand (beregnet som Si02) 18,8

Teknisk aluminiumoxid (beregnet som A^O^) 2,4

Pyritslagger (beregnet som Fe^^) 1/2

Teknisk calciumchlorid (beregnet som CaCl2) 6,0

Magnesit (beregnet som MgO) 1,5

Tab ved calcinering 29,4..

De nævnte komponenter underkastes samlet tørformaling. Det formalede produkt har en rest på højst 10 vægt% på en sigte med en huldiameter på 80 μπι. Den opnåede råblanding granuleres til dannelse af pellets med en diameter på fra 10 til 15 mm.

Den granulerede råblanding indføres i en ovn, hvori der udføres calcinering ved en temperatur på 1000°C, indtil klinkerdannelsesprocessen er afsluttet. Til opnåelse af cement udtømmes klinkerne fra ovnen og underkastes formaling. Det specifikke kraftforbrug til formaling af disse cementklinker til en rest på 13,3 vægt% på en sigte med en huldiameter på 80 um er 11,1 kWh/ton, medens dette specifikke kraftforbrug til en rest på 4,4% er 38,1 kWh/ton.

Den opnåede cement har følgende sammensætning: 5

DK 155931 B

Vægt%

Stærkt basisk calciurachlorosilicat 35

Calciumchloro-orthosilicat 55

Calciumchloroaluminat 4,3

Calciumchloroalumoferrit 4

Calciumoxychlorid 0,5

Calciumchlorid kempsorberet på klinkermineralerne 1,2

Der iagttages ikke nogen korrosion af stålarmering i betonprøver fremstillet ud fra den ovennævnte cement.

Eksempel 2

Der fremstilles en råblanding med følgende sammensætning: Vægt%

Magnesiumholdig kalksten, beregnet som:

CaO 39,6

MgO 4,0

Tripolijord (beregnet som Si02) 15,8

Kaolin (beregnet som 2,9

Pyritslagger (beregnet som Fe203) 2,6

Teknisk calciumchlorid (beregnet som CaCl2) 10

Tab ved calcinering 25,1

Formalingen af de nævnte komponenter, granuleringen af råblandingen og formalingen af de dannede cementklinker udføres på ana log måde som beskrevet i ovenstående eksempel 1. Calcinéringen af råblandingen udføres ved en temperatur på 1200°C. Det specifikke kraftforbrug til formaling af cementklinkerne til en rest på 10,7% på en sigte med en huldiameter på 80 ym er 12,7 kWh/ton, medens det til en rest på 5,2% er 37,6 kWh/ton.

Den således fremstillede cement har følgende sammensætning: Vægt%

Stærkt basisk calciumchlorosilicat 75

Calciumchloro-orthosilicat 10

Calciumchloroaluminat 2

Calciumchloroalumoferrit 8,5

Calciumoxychlorid 2

Calciumchlorid kemosorberet på klinkermineralerne 2,5

Der iagttages ikke nogen korrosion af stålarmering i beton prøver fremstillet ud fra den ovennævnte cement.

6 , DK 155931 B

Eksempel 3

Der fremstilles en råblanding med følgende sammensætning: Vægt%

Kridt (beregnet som CaO) 36,0

Diatomit (beregnet som SiC>2) 12,5

Kaolin (beregnet som Al^O^ 11,5

Pyritslagger (beregnet som 1,4

Magnesit (beregnet som MgO) 2,5

Teknisk calciumchlorid (beregnet som CaCl2) 12

Tab ved calcinering 24,1

De nævnte komponenter underkastes vådformaling. Herunder tilføres calciumchlorid til formalingstrinet i form af en 20%'s vandig opløsning. Det formalede produkt indføres i en roterovn, hvori calcinering en af råblandingen udføres ved en temperatur på 1100°C i 1 time. De dannede cementklinker udtømmes fra ovnen og underkastes formaling. Det specifikke kraftforbrug til formaling af cementklinkerne til en rest på 12,1% på en sigte med en huldiameter på 80 μπι er 11,4 kWh/ton, medens det til en rest på 4,5% er 40,4 kWh/ton.

Den opnåede cement har følgende sammensætning: Vægt-% stærkt basisk calciumchlorosilicat 49,3 calciumchloro-orthosilicat * 15 calciumchloroaluminat 30 calciumchloroalumoferrit 4 calciumoxychlorid 0,5 calciumchlorid kemosorberet på klinkermineralerne 1,2

Eksempel 4

Der fremstilles en råblanding med følgende sammensætning:

7 DK 155931 B

Vægt-% marmoriseret kalksten (beregnet som CaO) 32,4 kvartssand (beregnet som SiC^) 14,45 kaolin (beregnet som A^Og) 6,2 pyritslagger (beregnet som ^2^3 ^ 4,0 periklas (MgO) 2,0 téknisk calciumchlorid (beregnet som CaCl2) 20 tab ved calcinering 20,95

Formalingen af de ovennævnte komponenter, granuleringen af råblandingen og calcineringen deraf og formalingen af de dannede cemen klinker udføres ved den i ovenstående eksempel 1 beskrevne fremgangs måde. Det specifikke kraftforbrug til formaling af cementklinkerne til en rest på 12,5% på en sigte med en huldiameter på 80 ym er 12,0 kWh/ton, medens det til en rest på 5,7% er 36,9 kWh/ton.

Den således fremstillede cement har følgende sammensætning: Vægt-% stærkt basisk calciumchlorosilicat 40 calciumchloro-orthosilicat 30,7 calciumchloroaluminat 10 calciumchloroalumoferrit 16 calciumoxychlorid 1,8 calciumchlorid kemosorberet på klinkermineralerne 1,5.

I nedenstående tabeller 1 og 2 er der anført hydratiserings-graden for cementen ifølge den foreliggende opfindelse (eksemplernt 1 til 4) og for portlandcement taget som kontrol til sammenligning£ formål. I tabellerne er der desuden anført hærdningsgraden for prøver fremstillet ud fra disse cementer. Hydratiseringsgraden for cementen ifølge den foreliggende opfindelse og for portlandce-menten bestemmes ved hjælp af' en kvantitativ røntgenstråleanalyse. Hærdningsgraden for prøver fremstillet ud fra cementen ifølge den foreliggende opfindelse og for prøver fremstillet af portlandcemen· bestemmes som trykbrudstyrken for prøvelegemer med dimensionerne 4 x 4 x 16 cm, bestående af 1 vægtdel af cementen ifølge den foreliggende opfindelse eller portlandcementen, 3 vægtdele kvartssand og 0,5 vægtdele vand, afprøvet efter 1, 3, 7 og 28 dages hærdning ved en temperatur i området fra -10 til +20°C. Prøver hærdet ved

8 DK 155931 B

negative temperaturer var først blevet holdt ved en temperatur på 20°C i 3 timer.

Den nævnte portlandcement, der anvendes som kontrolcement til sammenligningsformål, fremstilles ud fra portlandcementklinker fremstillet ved en temperatur på 1450°C og med følgende sammensætning: Vægt-% stærkt basisk calciumsilicat 63 calciumorthosilicat 19 calciumaluminat 4 calciumalumoferrit 14 ved formaling deraf til rester på 12,5% og 6,0% på en sigte med en huldiameter på 80 ym. Det specifikke kraftforbrug til formaling af portlandcementklinkerne er derved henholdsvis 39,0 og 92,5 kWh/ton.

I ét tilfælde bliver den nævnte portlandcement, under dens blanding med vand, tilsat calciumchlorid i en mængde på 2 vægt-% af portlandcementen. I et andet tilfælde afprøves der en portlandcement uden tilsætning. I det førstnævnte tilfælde er korrosion af stålarmer ing i prøver som bestemt ved den ovenfor beskrevne metode 2,7 vægt-% efter oplagring af prøverne i 28 dage og 4,2 vægt-% efter oplagring af prøverne i 1 år. I det sidstnævnte tilfælde observeres der ikke nogen korrosion af stålarmering i prøverne.

, DK 155931 B

(1) I

fr I

cd i Ό i ^ i oo i

H CM I

•h i

+» -Η I CD

I oo iji ui ® 'ϊ r-> ro h Vi r cm cd m vd vo r* ro d) i Ό

(D PI

(i d id) _

p 4-) i &i OJ Γ— VD I IO O

d)id i t'' cd <j in m fl1 ro h P O i Ό

ft 0) o I

g α o i m „ .

O) g h i tn ^ in in ^ in tn oi id lined ro ^ ^ ro cm X -Μ I Ό

d) I

0) tr i tn σ> m o r~ m H

Φ -Η 1 r-t ltf CM CO CO CM CM

ri ri I Ό

-0. Η I

<H 0) I

•Η X I

W I

C P I

0) O I

+> ΜΗ Id) C i oo tn <n en en t" ro σι d)fd i cm cd m ve p- r-' cm ^ g fl) i id Η δ > i 0 i

H 4-1 I O) i£> Γ" CM H CM

diiH lD inbi ^rwwio .cm Λ cd P U I id cd d) O I Ό ‘

Eh rv to m i ciP-ri+i φ en ^ O oo 4-i 4-J i n s> o in in in H ro tn cd i cd ε ρ ιό

> Ό I

i tn η θ'- m O Ή c-' h i h cd n rr 'j H cm Ό I Ό

<d -P I

PCI

en d) i ω S i 0» d) i a o i •Η Ό Id) PC iootn'M,r'CM'>p en in d) cd icMcdr-οοσ^σ in t"· 01 Η I Ό

H 4-» I

4J p Id) cd o i tn ^ O oo sr en PGUlt^cd is h co n m vo Ό O l Ό >i Cn O 1 X O CM I d)

+ i en O f" in cm O

i ro cd in n id m ^ eo i Ό i i tn in r-- en cm O *=n i ri cd in ro ^ I Ό

I III

Ό Η Ό . C -ri Cn C <*° IP cd4J4JCcd4J4Jti

g C HC-HHC(dg'CM

d) 4-> d) C C 4-1 fl) M W i-H

WH HCMrO-M* P ε d) 4J PgH>U

Md) O HID S O ®Ή Cd H ft ft o d ω Λ 04)tMu 10

DK 155931 B

l I Φ

l co Cn o co H O cn O

I CM Cd 00 ^ Γ*· ON to O

l Ό cn m oo ro ro l ω i ω g i tn in O cd r" co *3*

p CD I Μί li) ri Cl l/Ι CN H

Q) tr> oi d N ΓΊ N ΓΊ ON

r-i as o I ft O Ol <D

g (NI Ol Ol CJ\ ® <N C" on (1) <U CO II M (i Ν' Ν' «I ffl 00 T5 WON ΙΌΗΟΝιΗΗ β x i ω Q) ·Η I Φ °(d

I Μ-P -P

O) p i tn co in in (N X (1) on cn

On (D IHidcOr-tooco -H d in C

H p I tf Η P Φ β I P fB >

iw -P l (ϋί O

H cd I

PI (U

β <D I P

<U ft I S

-P g i O) t3 β cd i oo Cn o m on cn O tn -h <D -P i cn cd on O o~ oo cn > g i ro ro ro co cn ·η <D d) i Ό O tn l

•Hl -P

Old H I <D (d

ft i—i i &i to cn r- cn σι O

(U i θ' cd n cn o o h* η1 Ό +J m i Td on on ro m on cn cu <D tn ui > p p oi ΦΟ mi cn cn tw +i 0) °cd nj i tn ^ m cn m m un tw

ΟΝ jj d ind Cfl ri N1 οι ΙΟ O

Q) I »d. H CN ON ON H ON —

Η P > I P

<D <D I O) XI > +> I -jj

Cd Q) I Ό

ΕηΡΌ i Cn in h1 tf cn oo ον P

ftp i h cd cn θ' O cn H fB

fB Id HH r-i >

»w Xi I

I o -« -p i cn

fi I -H

ΟΝ φ I r-i SS i -p u <D I 0) β \ o i oo &> o n h O on o IH td I ΟΝ β ON 00 O on O r-i p

Cn c! i d n1 η n n1 ^ cn +j

M td i S

^ r-i I O

-P I -

CD P I (D

,540 i di on cn on oo in on p ft I r-- cd oo n n1 m oo on g >, oi d ro H1 h* ro ον H* g •P t n O l \ cn o Oi S ·

rd ON I O

jj ^ +i <U ·Η r— p I Cn o~ uo o O on

Xj i—i i ro cd ^ to co N1 θ' H 0)t3 ^4-H i nj on on on on H ro ΛίΟ)

>i +> i PS

PI tP

En i—I I -P P

i cn cd I cn o oo o θ' h1 oo d-w i h id m o Γ" m to β rø I ro ιΗ ΟΝ ιΗ H rH p p

I XI >fB

I X > I I I >ir-1 Ό Η Ό P β

• β -H G» β <#> Eh -P

IP id-P-Pfifd-P-P-P ~ g fi H S -ΗιΗβιϋξηΟΝ # <D XiCDflfi-PCDOlWrH w

cn H H in n tf P g Φ -P P g H > O

^ (!) OOtClffiOCD-Hcd

w ft ftoisra fto+icNU

Claims

DK 155931 B Cement, kendetegnet ved, at den har følgende klinkerbestanddele: vægt% stærkt basisk calciumchlorosilicat 35 til 75 calciumchloro-orthosilicat 10 til 55 calciumchloroaluminat 2 til 30 calciumchloroalumoferrit 4 til 16 calciumoxychlorid 0,5 til 2, o calciumchlorid kemosorberet på klinkermineralerne 1,2 til 2,5