DE2046688B2

DE2046688B2 - Verfahren zur hydratation von kalziumhaltigen silikaten

Info

Publication number: DE2046688B2
Application number: DE19702046688
Authority: DE
Inventors: Regis Marie Albert Montelimar Magnan (Frankreich)
Original assignee: Lafarge Ciments SA
Current assignee: LafargeHolcim Ciments SA
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-09-22
Publication date: 1977-12-29
Also published as: NL7014372A; DE2046688C3; DE2046688A1; FR2071019A5; US3717488A; NL158766B; BE754351A; JPS5120534B1; GB1321245A; CA933958A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydratation von kalziumhaltigen Silikaten, bei dem ein Gemisch aus Zement, kalkhaltigem Material und Wasser unter Druck- und Temperalureinwirkung von Wasserdampf behandelt wird

hin synthetisches Silikat, welches in der FR-PS 15 84 873 beschrieben ist und mit der Abkürzung CS bezeichnet wird, kann sowohl in glasiger als auch in kristallisierter Form je nach der Art der Abkühlung erhalten werden, welcher die Ausgangsmischung unterworfen wird. Dieses CS besteht aus 45-60% Kieselerde. 30-45% Kalk, 0-15% Aluminiumoxid in Form von Aluminiumsilikat oder in Form eines Silikats aus Kalk und Aluminiumoxid. Das CS kann etwa 0- 3% Eisenoxid sowie, ebenfalls in Form von Silikaten, etwa 0 — 3% Magnesium sowie etwa 0 — 6% K₂O und/oder Na₂O enthalten, wobei das Verhältnis Kieselerde/Kalk zwischen 1 und 2 liegt und vorzugsweise etwa I S beträgt. Dieses CS besitzt in seiner Zusammensetzung die Eigenschaften von Wollastonit und von Pseudowollastonit. Es ist möglich, durch Zufügung von alaunhaltigem Zement aus diesem CS Beton oder Preßmörtel zu erhalten, welcher das Gießen von Formstücken oder die Herstellung einfacher Formen, wie beispielsweise sanitärer Gegenstände oder Fließen, gestaltet, wenn ein geeigneter Wert für das Verhältnis W/M (Wasser/Zement) gewählt wird.

Es ist allgemein bekannt, daß der wesentliche Teil der Festigkeit von Portlandzement auf den Tobermorit oder auf andere hydratisierte, schwach kalziumhaltige Silikate zurückgeht, welche sich bei der Hydratation des Zements bilden: Der gleichzeitig freiwerdende Kalk trägt wenig zu der Festigkeit bei, soweit er nicht gebrannt ist; außerdem wirkt er sich auf verschiedene Eigenschaften ungünstig aus: Zersetzung von Beton in reinem Wasser, Zerfall von aus Portlandzement hergestelltem Beton nach dem Aufheizen. Aus diesen Gründen besteht ein Interesse daran, ein Produkt zu finden, welches bei der Hydratation nur Tobermorit bildet. Einerseits ist es bekannt, daß Zement aus Monokalzium-Silikat, wie es auf der Hand liegt, in keiner Weise hydraulische Eigenschaften hat; andererseits ist es bekannt, daß die Synthese von Tobermorit durch geeignete hydrothertnische Behandlung von Ausgangsmaterialien wie Kieselerde und Kalk erfolgen kann.

Die ersten Hydrataiionsversuche, welche an synthetischem Monokalzium-Silikat ausgeführt wurden, haben nicht nur bestätigt, daß das Monokalzium-Silikat tatsächlich gegenüber Wasser unter den üblichen Bedingungen inert ist. Die Versuche haben auch an Proben, welche mit einem Verhältnis Wasser/CS (W/CS) von 0,15 gezeigt, daß nach vier Stunden Autoklavbehandlung bei 215°C und unter einem Druck von 21,4 at folgende Festigkeiten erhalten werden: Glasiges synthetisches Silikat (Verhältnis S/C [Kieselerde/Wasser] 1,13): 20,4 at; kristallines Silikat (Verhältnis S/C 1,13): 10,2 at.

Aus der DT-AS 10 12 857 ist es bekannt, hydratisierte Kalziumsilikate der Zusammensetzung 4 CaO, 5 SiO₂, 5 H₂O und 5CaO, 5 SiO₂, H₂O herzustellen, wobei ein Molverhältnis SiOi/CaO von über 1 vorliegt und das Verfahren so geführt ist, daß man einem Kieselkalk-Wasser-Gemisch ein hydratisiertes Kalziumsilikat zusetzt und dann unter einem Druck von über 10 at auf 175"C aulheizt. Nach der Lehre der DT-AS 10 15 734 geht man von denselben Ausgangsmaterialien aus, und die Temperaturen und Drücke liegen größenordnungsmäßig gleich.

Dem Gedanken, anstelle eines Gemisches SiO₂VCaO

■ine chemische Verbindung dieser Slolfe einzusetzen, latte die Überlegung entgegengestanden, daIi mit der leringeren Aktivität einer solchen Verbindung, verglichen mit dem Gemisch, nur .Schwierigkeilen /u .■rwarten wären.

Röntgenbeugeuntersuchungen haben gezeigt, daß seini glasigen Silikat eine glasige Phase und beim kristallinen Silikat eine Phase aus Pseudowollastonit und von Parawollastonit vorliegt. Aul diesen Beobachtungen beruht der die Grundlage der vorliegenden m Erfindung bildende Gedanke, die llydralatioi.sreakiion von Monokalzium-Silikat durch verschiedene Porilandzemente oder durch ähnliche Produkte /.u katalysieren und die Mischung einer thermischen Behandlung zu unterziehen, nämlich einem SchmaucTpiozeß oder, r, vorzugsweise, einer Autoklavbeha.idlung. Es wurde schließlich festgestellt, daß es einem verhältnismäßig weiten Bereich sowohl von Katalysatoren (verschiedene synthetische Monokalzium-Silikate verschiedene Portlandzemente, vorzugsweise mit hohem Trikalzium- :o silikatgehalt _uncj _seh_r weiß, sowie verschiedene Zusätze und andere Hilfsmittel) als auch von Behandlungs- und Gebrauchsverfahren möglich ist, in industriellem Maßstab Zusammensetzungen zu erhalten, welche selbst eine gute Festigkeit besitzen und geeignet sind, y, hochwertige Mörtel mit ausgezeichneten Eigenschaften zu liefern, verglichen mit den Mörteln, die allein mit den als Katalysator verwendeten Zementer erhalten werden können. Diese Resultate können im übrigen gemäß der Lehre der genannten französischen Patentschrift jn nicht ohne weiteres erreicht werden.

Ferner ist aus der Zeilschrift »Tonindustrie-Zeitung«, 81 (1957), Seiten 325 ff., ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, gemäß dem ein Gemisch aus feinvermahlenem Siliziumdioxid oder Quarz sowie Kalk r> in annähernd stöchiometrischen Verhältnissen neben Nekoit und Kalziumhydrosilikaten eines anderen Typs Tobermorit hergestellt werden kann, wobei die erhaltenen Kalziumhydrosilikate unter Druck und erhöhter Temperatur vermählen werden müssen, wenn sie zu Formkörpern verarbeitet werden sollen. Hierbei ist der Einfluß des Zemenlgehaltes auf die Umsetzung des Quarzes nicht ausgeprägt, so daß die Bruttozusammensetzung der Neubildungen unabhängig von der Ausgangsmischung ist. Eine direkte Hydratisierung 4-, wasserfreier Monokalziumsilikate ist hieraus nicht zu entnehmen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, wasserfreie Silikate unter ausschließlicher Tobermoritbildung zu hydratisieren, wird bei einem Verfahren der -,0 eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß zur Hydratation von schwach kalziumhaltigen Silikaten durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von 0,1 bis 0,4 eine innige Mischung von 2-15% Portlandzement und 85-98% synthetischem Monokal- -,-, ziumsilikat hergestellt wird, welches etwa 35-45% SiO>, 35-50% CaO, 5-15% AIjO₁ sowie insgesamt 0-6% alkalische Stoffe, Fe-O₁ und andere Oxide aufweist, und daß die Mischung bei einer Temperatur von 100 bis 25O⁰C und einem Druck von 1-40,8 al _w) Wasserdampf einer Autoklavbehandlung unterzogen wird, wobei das Verhältnis Kieselerde/Kalk des synthetischen Silikats 1,13 beträgt.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung von Portlandzement der im Zement enthaltene Kaik „■-, während der Hydratation vollständig zur Bildung von Tobermorit verwendet wird, ohne daß freier Kalk iihriebleibt. Hierdurch wird eine wesentliche Aufgabe und ein wesentliches Ziel der Erfindung gelost.

Das zur Verwendung kommende synthetische Silikat, welches entweder glasig oder kristallin sein kann, kann insbesondere nach dem in der obenangegebenen französischen Patentschrift beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Für den als Katalysator verwendeten Portlandzement weiden vorzugsweise Zemente verwendet, welche gewöhnlich als superweiß bezeichnet werden und annähernd die folgende Zusammensetzung haben:

SiO..	25.4%
AIjO,	1,2%
Fe .O,	0,3%
CaO	71,4%
MgO	1,2%

Es hat sich allgemein gezeigt, daß beim selben Kieselerde/Kalkverhältnis von etwa 1,13 bei synthetischen Monokalziumsilikaten des glasigen Typs bessere Resultate erhalten werden als bei kristallinen Silikaten, und zwar bei der einen oder anderen Art von synthetischem Silikat. Im übrigen können verschiedene Katalysatoren und verschiedene Kieselerdc/Kalk-Verhältnisse verwendet werden.

Die obenangegebenen Resultate, welche durch zahlreiche Versuche bestätigt wurden, werden nur dann erhalten, wenn gleichzeitig der Katalysator und eine thermische Behandlung Verwendung finden (Schmauchen oder Autoklavbehandlung). Die Mikrofotografien und die Röntgenbeugungsanalyse der hydratisieren Erzeugnisse, die nach der Erfindung erhalten wurden, zeigen klar das reine Vorliegen eines kristallisierten Tobermorits.

Erfindungsgemäß kann die angerührte Mischung einer Feuchtschmauchung mit einer Dauer von 2-b Stunden bei einer Temperatur /wischen 80 und 500"C unterworfen werden. Insgesamt gesehen hat die Dauer des Schmauchens einen Einfluß auf die Festigkeitswerte der Endprodukte, jedoch hängt diese Wirkung von dem verwendeten Silikat ab: Für ein hohes Silikat/Kalk-Verhältnis kann das Schmauchen relativ kurze Zeit währen (mehr als 3 Stunden); für ein niedriges Silikat/Kalk-Verhältnis muß das Schmauchen länger ausgedehnt werden (mehr als 5 Stunden), um für bestimmte Silikate die höchsten Festigkeitswerte zu erzielen.

Die angerührte Mischung kann auch einer Autoklavbehandlung unterzogen werden.

]e höher die Autoklavtemperatur gewählt wird, und zwar innerhalb der aufgezeigten Grenzen, desto stärker steigen die Endwerte der Festigkeit an.

Erfindungsgemäß können die Produkte nach dem Schmauchen oder nach der Autoklavbehandlung trokken erwärmt werden, und zwar für eine Zeit von 2—10 Stunden bei einer Temperatur von 100 —500" C. Diese nachfolgende Behandlung hat einen günstigen Einfluß auf die Festigkeitswerte der als Probe verwendeten Stoffe und verstärkt, insbesondere für die höchsten Festigkeitswerte, das allgemeine Vorliegen von Tobermorit.

Dem synthetischen Silikat können außer Portlandzement verschiedene Zusatzstoffe mit unterschiedlicher Wirkung zugesetzt werden. Hierzu zählen Kal/iumchlorid, Kalziumnitrat, Kal/iumkarbonat oder Natriumkarbonat, Lithiumkarbonat, Gips oiler Natriumsilikofliiorid. Der bevorzugte Zusai/siolT ist Gips, welcher seine höchste Wirksamkeit bei einem Anteil von etwa 2,5% aufweist. Der Gips/usat/ sollte vorzugsweise /wischen 2 und 5% liegen.

Gemäß einem weiteren Kenn/eichen der Krlindung kann der Hillskatalysator vorteilhaherweise als vollständiger oder icilweiscr Ersatz des (jipses aus Kalziumsuliat in l'orm des I laibhydiais bestehen, wobei die Festigkeitswerte im Vergleich zu den bei Gips erhaltenen noch verbessert werden.

fün weiteres: Merkmal der Erfindung besteht in der Wahl der !-"einheit, welche auf die c.haltencn l'estigkcitswerle einen erheblichen Einfluß hat. Es ist zweckmäßig. Produkte zu verwenden, welche zu 50 — SO¹¹/» durch ein 30-H-SiCb hindurchgehen. Es wurde festgestellt, daß die gleichzeitige Zerkleinerung der Bestandteile — Silikat und Katalysator (Katalysatoren) — hierfür besonders vorteilhaft ist, verglichen mil dem Ergebnis, wenn die verschiedenen Bestandteile in Pulverform mechanisch oder von Hand gemischt werden.

Weiter unten werden verschiedene Beispiele gezeigt, weiche die Eigenschaften von auf der Grundlage von Monokal/.iumsilikat hergestellten Produkten /Ligen. wobei das Silikat glasig ist und die folgende Zusammensetzung hat:

SiO..	43.05%
CaO	38,05%
Al₂O₁	I 1 ,40"/(I
Alkalische
Bestandteile	4%
Te₃Oi	0,7%

Das Kieselerde/Kalk-Verhültnis betragt hierbei 1.1 j.

1. Verhallen beim Auflösen in Wasser: Das Erzeugnis hat einen pH-Wert von 11.03 und setzt 72 mg CaO pm Liter frei.

2. Eigenschaften eines Mörtels aus einer Mischung von 50 :50% dieses Silikats und eines superweißen Zements, im Verhältnis zu einem Mörtel aus reinem superweißem Zement.

Dauer	Mörtel nach	Material	Material
	der französi	Mischung:	superweiß
	schen Norm	50% CS glasig
		S/C=1,13 bei 2%
		Verwerfung
		bei 0,1 mm
		50% superweiß
	Biegefestig	Druckfestig	Druckfestig
	keit	keit	keit
	(kp/cm²)	(kp/cm²)	(kp/ern?)
1 Tag	8,2	30,6	183,5
2 Tage	20,4	91,8	346,7
7 Tage	37,7	188,6	520
28 Tage	70,4	346,7	622,8

3. Hydratationsproben einer Mischung aus CS und superweißem Zement. Mischung:

(80% CS, glasig, S/C = 1,13)
(2% Verwerfung bei 0,1 mm)
(20% »Superweiß«) ,.

Probenart

Aufbewahrung der Proben

Mikrotabletten¹)

Hergestellt aus einer reinen
Mischung mit einem Verhältnis
Wasser/Mischung — 0,15

15 h in feuchter Luft bei 20⁰C

mehr als 8 Stunden in Autoklaven, davon 4 Std. bei 215⁰C und 21,4 kp/cm²

Durchgeführte	Versuche	Röntgen-
Biegefestig	Druckfestig	beugung
keit	keit
(kp/cm²)	(kp/cm²)	C_xSH
		(Tobermorit
	1049	reflex bei
		11,5 A)
		MgO
		C3S

Normaler Mörtel
(Norm P 15-403) mit der
Mischung zum Verbinden

25 Std.+ 8 Std. in feuchter 7,1

Luft bei 20⁰C

24 Std. in feuchter Luft bei 71,4

20° C 4-8 Std. in Autoklaven, davon 4 Std. bei 215°C + 21,4 kp/cm²

25,5

479,3

Methode Kcil-Mathieu.

Die Ί ableiten von i cm² Queisc'nniii und 1 cm Höhe (,·■> stellt.

wurden bei einem Druck von 510 kp/cm² hergestellt. 4. Vergleich zwischen dem Verhalten glasiger und

Die Mischung Pulver/Wasser wurde allgemein mit kristalliner Silikate, einem Wasser/Mischung-Verhältnis von 0,15 herge-

<ennzeichnung der Zusammensetzung

Mischung:
950/0 CS, glasig zu 60% <40μ S/C= 1,13
(5% superweiß)

Mischung:
95% CS glasig; 95% CS zu 60% zerkleinert <40 μ S/C =1,3
(5% superweiß)

Mischung:

95% CS. kristallin 95% CS zu 60% zerkleinert <40 μ S/C = l,3

(5% superweiß) Superweißer Zement

Festigkeitswerte in kp/cni^J

reine Paste mit W/Mischung 0,29

Biegung Druck

204

127,5 438,5

66,3

Mörtel nach der Norm P 15-403 (W/M =0,5)

Biegung Druck

91,7 698,5

35,7 183,5

20,4

96,8

137,7 458,9 112,2 749,5

10

F.s ist festzustellen, daß der Anteil des zugesetzten weißen Zements gering sein kann, 5%, und daß der Zusatz von Ca(OH): nicht dieselbe Rolle spielt wie der Zusatz von Portlandzement^!!.

fa. Einwirkung von Gips

Natur des
Zusatzstoffes

Keiner Reiner Gips

Kalziumhaltiges Anhydrit mit 7% Kalk, Rest Gips, bei 100O⁰C gebrannt % in der
Mischung,
mit Probe

1%

2%

2,5%

3%

5%

1%

2,5%

4%

5%

60/0

Festigkeitswerte in kp/cm²

Nach Feuchtschmaucheti bei 95⁰C

Zeit:

15 Std. 60 Std. 86 Std.

484,4 504,8

617

555,7

510 525

586,3

668 657,7

703,6 708,7

520

576

678

713,8

662,8

652,6

571 576 673 662 780

5. Kombinierte Einflüsse:

1 - der Beschaffenheit des CS

(glasig oder kristallin)

2 - des Verhältnisses S/C des CS

3 - der Anteile der Zusatzstoffe π

31 — des superweißen Zements

32 - der Soda

auf die Festigkeitswerte nach der Autoklavbehandlung.

4(1

(Die Versuche wurden an Mikro-Tablettcn durchgeführt, welche mit einem W/M-Vcrhältnis von 0.15 hergestellt und 4 Stunden bei 215°C und 21.4 at Druck im Autoklav behandelt worden waren.)

7. Wirkung von Na2S(X K2SO4, CaSCM ■ 0,5 H2O

/.usat/-stoffc
zu (S

Naliir

Superweißer
Zement
Na(OH)

I.igen sehaiicn des untersuch 1 en CS % in der Mischung

1% 3% 5% 1% 5%

Druck - FeM igkcif-werte (in kp/cm-')

NiUlM

S/C

glasig 1.0

glasig kristallin 1.3 l.i

204 193,7

734 326,3

1142

550.6 326,3

683

204

265

520

346,7

357 Zusammensetzung der untersuchten
Mischung

92,5% CS S/C = 0,8

Mischung:

(7,5% super- andere Stoffe

weißer in der Mischung

Zement

Festigkeitswerte (kp/cm²) nach 15 Std. Feuchtschmauchen

Natur

97,5 96,55

96,55

2,5

K2SO4 2,5
Halb- 2,5
hydrat
Gips
Gips
Gips

2,5

2,45

- 759.7 + /-12

- - 790 + /-17

- - 770 + /—16

- - 984 + / - 34

- - 865 + /-20 Na2SO4 1 889+ /-28,6 K2SO4 1 839+ /-48

Das Kalziumsulfat in Form des Halbhydrats isi de beste Zusatz.

8. Einfluß der Feinheit der Komponenten de Mischung (92,5% CS, glasig S/C = 1.13; 7,5% supcrwei ßer Zement) und der Art und Weise der Herstellung de Mischung auf die Festigkeitswerte nach 60 Stunde Feuchtschmaiichung bei 95' C" (Tabletten hergestellt mi W/M = 0,15).

!-einheit des CS

Feinheit des superwciflcn Zementes

Feinheit der Mischung Art der Herstellung
der Mischung

Festigkeit in kp/cm'

unterhalb 30 μ

60% gemeinsames
Zerkleinern der
Stoffe

601,6

9	Fortsetzung	!•einheit des superweiUcn Zementes	20 46 688	ic ¹⁰	Festigkeit in kp/cm-
Feinheit des CS	-			866,8
-	weniger als 30 μ 60%	!■"einheit der Mischung	All der Herstellung der Mischung	203,9
Mehr als 40 μ 100%	kleiner als 40 μ 100%	extrem fein (Partikel weit unter 30 μ)	Zerkleinern der Mischung wie oben gezeigt	469
Kleiner als 40 μ 100%	extrem fein (Partikel weit unter 30 μ)		Mischung von Hand mittels einer Kelle hergestellt	535,4
Kleiner als 30 μ 60%		Mischung von Hand mittels einer Kelle hergestellt
		Mischung von Hand mittels einer Kelle hergestellt

Einfluß des Verhältnisses S/C des CS und der 7,5% superweißem Zement mit 15% Wasser nacl Temperatur des CS auf die Festigkeitswerte der,-, 15stündigem Feuchtschmauchen bei 95 C. Mikro-Tabletten einer Mischung von 92,5% CS und

	15 h Feuchtschmauchen	O'	15 h Feuchtschmauchen	a'	15 h Feuchtschmauchen	o'
	(n-9V)	typische	+ 2 h 500°	typische	+ 24 h	typische
		Abweichung	(n=6Y)	Abweichung	trocken 95°	Abweichuni
	m<)	(Streuung)	m	(Streuung)	/77	(Streuung)
	Mittelwert	15,8	Mittelwert	112,5	Mittelwert	39,4

		30,1		46,6		14,4
mundo' nach 1500°	573,3		1181,1		869,8
(abgeschreckt)		40,5		60,3		54,0
mund a' nach 1300°	535,9		1118,2		805,6
(abgeschreckt)		13,1		88,6		48,7
m und a' nach 1100°	557,4	34,1	1014,6	106,4	812,3	41
(abgeschreckt)		35,3		73,4		36,3
m und a' nach S/C= 1,0	580,1	1145,5	839,2
m und o' nach S/C = 1,13	546,1	1137	855,1
m und o' nach S/C= 1,3	540,5	1031,5	795,4

Dabei bedeutet ndie Anzahl der Proben, /»den Mittelwert und o' die Streuung (vom quadratischen Mittelwert).

10. Untersuchungen an einem erfindungsgcmäßen Zement mit folgender Zusammensetzung:

CS

(der vurbesehriebenen Art): 90,2 Gewichtsprozent

Weißer Zement

der vorbeschriebenen Art: 7,3"/»

Clips: 2,5%

!-"einheit:

Flourometermeßwert r>^r>% 50 μ

Der Weißheitsgrad der Mischung wurde durch die Leuchtkraft'// = 85% bestimmt (Härte).

Mit dem so gemischten Zemenl wurden im Moiiel/ti

sainmensctzungcn mit verschiedenen W/M-Verhall sen Versuche durch SchnuiucluMi und durch Autok behandlung iuisgefilhrt.

Zusammen	Verhältnis	Verhältnis	Seine-Sand	0,16	0,63	1,25	Behandlung	Biege	Druck	Durch
setzung	Wasser/	Sand/		0,63	1,25	2,5		festigkeit	festigkeit	führung
	Mischung	Mischung	0	32%	38%	18%
			0,16					(kp/cm²)	(kp/cm²)
1	0,33	3	12%				Schmauchen	48,9	204	Vibra
				25%	20%	29%	95° C			tions-
							15 h			platte
2	0,50	3	25%				Schmauchen	42,8	234,5	Stamp
				25%	21%	29%	95° C			fen
							6h
3	0,30	2	25%				Autoklav		877	Stamp
							behandlung			fen
				25%	21%	29%	3h
							215°C
4	0,30	2	25%			desgl.')	—	968,7	Stamp
									fen

') Nach einem Monat in feuchter Luft bei 20° C.

An einem aus der Zusammensetzung (2) gebildeten Prisma wurden als Anfangswerte die Länge der Probe nach der Behandlung und nach dem Abkühlen gemessen:

Nach 45 Tagen Aufbewahrung in Luft von 20°C und bei 50% relativer Feuchte wurden gefunden:

Für die durch Schmauchen behandelte Probe ein Schrumpfen von — 280 μ/ηι,

für die im Autoklav behandelte Probe derselben Zusammensetzung ein Aufschwellen von +40 μ/m.

Die letztere Behandlung ermöglicht es also, einen Mörtel ohne hydraulisches Schrumpfen herzustellen. 2-ϊ An einer Probe, die ebenso zusammengesetzt und behandelt war wie die Probe 3 der obigen Tabelle, wurden Zersetzungsversuche in verschiedener Umgebung durchgeführt. Die Resultate sind in der folgender Tabelle zusammengestellt.

	15 Tage	Festigkeitswerte Beobachtungen	Prismen oberfläch
	1 Monat	(in kp/cm^})	lich an den 4 Flächen
	3 Monate	877	abgescheuert
	15 Tage	785	Prismen unversehrt
Probeprisma nach Autoklavbehandlung	1 Monat	805,6
Eintauchen in HCl N/10	3 Monate	764,8
	15 Tage	907,6	Prismen unversehrt
	1 Monat	1045
Eintauchen in NaOH N/10	3 Monate	1060
	1 Monat	—	Prismen unversehrt
		948
Eintauchen in MgSÜ4	1 Monat	1019,7	Prismen unversehrt
(50 g/Liter)	3 Monate	968,7

Probeprisma aufbewahrt in	—
feuchter Luft
Halb eingetaucht in MgSO-*
(50 e/Li te rl

An der im Autoklav behandelten und 1 Monat in Luft aufbewahrten Probe wurde durch Auflösen tier zerkleinerten Tablette in Wasser ein pH-Wert von 11,0 erhalten, was zeigt, duB ein guter Schul/ der Armaturen gewährleistet ist.

Ls wurden weitere Untersuchungen der Unzer.sct/· barkeit der Mörtel nach tier Erfindung durchgeführt. Diese Versuche wurden an Mörtelprismen mil Abmessungen 2 cm χ 2 cm χ 10 cm durchgeführt:

!.durch vollständiges Eintauchen

in eine Lösung IICI N/K)
in eine Lösung NaOI I N/IO
in eine Lösung von ^ri0 g/l von
in pures Wasser.

.ι ■ 7 11..O

2. durch I lalbeintauchen in eine Lösung von ^r>() yj\ von Ml'SO., ■ 7 IU).

Die Zusammensetzung des CS/Mortels war die folgende:

- 500 g Mischung,enthaltend:

90% Monokal/.uim-Silikal mit S/C 0,8, /u normaler !'einheil (iO ... hi) |i) zerkleinert
7.Wo Weil.Vzeinenl der Firma Cimenis LaI;

2.Wo hochreiner dips del' I irma I'rolabo HK)O g Ciranulal mil:

250 μ kieseliger Saud von l.emaniiy

(Frankreieh)O- 0,Id mm 25Og feiner Seine Sand 0,ld 0,M mm 210 j; minierer Seine Sand O.ti i 1,25 mm 2¹M) μ grillier Seine-Saud 1,25 2,5 mm

Dieser Mörtel wurde in einem handelsüblichen Mischer mit 150 g Wasser und einem W/M-VerhäUnis von 0,3 angerührt. Der Mörtel sah trocken aus. konnte jedoch leicht durch Stampfen geschmeidig gemacht werden. Nach 24 Stunden wurde er in feuchtem Raum herausgenommen und anschließend einer Autoklavbc-

handlung unterzogen (normaler Zyklus ASTM).

Nach der Autoklavbchandlung halten die auf der Grundlage von CS hergestellten Prismen eine Festigkeit mit einem Vcrdichtungswert von 897 kp/cni².

1. Im Falle der vollständigen Eintauchung in aggressive Lösungsmittel erhielt man:

Eintauchzeit	Druckfestigkeit	(kp/cm²)	in HCI	in NAOH	in einer	Lösung
	in gewöhn	in reinem	N/10	N/10	50 g/l
	lichem Wasser	Wasser			MgSO4	• 7 H2O
			788,2	909,6	_
Nach 15 Tagen	_	_	805,6	1045,2	948,3
Nach 1 Monat	—	—	764,8	1060,5	1027,9
Nach 3 Monaten	962,6	1017,7	704,6	1064,6	1062,5
Nach 6 Monaten	984	997,8

Man bemerkt ein ausgezeichnetes Verhalten in reinem Wasser, in Soda-Lösung sowie in Magnesiumsulfatlösung. Ebenso ist die Widerstandsfähigkeit in saurer Lösung gut. Andererseits würde ein Portlandzement durch Säure sehr rasch angegriffen, wenn nicht zerstört, während er in Soda-Lösung widerstandsfähiger wäre. >^r> Im Gegensatz hierzu würde ein Mörtel aus Schmelzzement durch Soda-Lösung angegriffen. Von Natur aus würde ein Portland-Mörtel in der Lösung von Magnesium-Sulfat mehr oder weniger 6 Monate lang widerstandsfähig sein, während dort der Mörtel aus Schmelzzement eine gute Widerstandsfähigkeit hätte. In reinem Wasser zeigen alle Portlandzemente einen progressiven Festigkeitsabfall.

Beispiel

Gewöhnliches
Wasser

Reines Wassei,
jeden Tag
erneuert

Bei 3 Monaten 770,9 716,9

Bei 6 Monaten 792,3 658,7

2. Für Halb-Eintauchcn in eine Lösung von 50 g/l
von MgSC · 7 H₂O.

Verwendete Zusammensetzung

Druckfestigkeit

(kp/cm 2)

881

eintauchender

740,3

907,6

868,8

821,9

75(i,6

575,1

511,9

Beschädigung auf

nach 6

Monaten

881

809,7

eintauchender

Aussehen

nach 3 Monaten

Teil

757,7

hcrausragendcr

Teil

nach
6 Monaten

heratisragender

1027,9

Teil

857,9

1062,5

Teil

925,9

CS nach Autoklavbehandlung

844,3

852,5

im Laufe der '.

803,5

Vollständig

Probe

unversehrter.

775

777

tadelloser

Die Festigkeitswerte ändern sich

Zeit, es tritt

Anblick der

jedoch keine

%9

Scherben

Schmelzzement

800,5

877

695,4

keine Be

591,4

schädigung

CPA 400 (künstl. Portland

766,8

kein sicht

zement) ohne C3A

826

barer Angriff

Probe

CPA 400 mit sehr wenig C3A

652,6

kein sicht

Probe

530,3

barer Angrifl

CPA 400 mit hohem CiA-Gehalt

Abtragung

Probe

ties einge

568

tauchten

Teiles

CLK (Klinkersehmcl/zement)

leichte sieht

Probe

bare Beschii

iligung des

herausragen

den Teiles

Die obige Tabelle zeigt die I Iberlegenheil nach d Monaten der auf tier Grundlage von im Autoklav bchandclli'u ( S IHM)U¹Mi-¹IIlCn Prismen.

Niich h Monaten sind die Schlucken/cincnle in ihren heraiisrngcnden Teil angegriffen. Die meisten Portland /erneute und die ;itil der Grundlage von Portland Klin

kern hergestellten Zemente sind mehr oder weniger in ihrem eingetauchten Teil angegriffen. Nur der Schmelzzement ist nicht angegriffen.

Das Verhalten nach 6 Monaten und die Struktur der Prismen auf der Grundlage von CS (extrem kompaktes und glattes Aussehen einer Keramik) beitätigt die Langzeitbeständigkeit der hohen Festigkeitswerte im Verhältnis zu den besten Portlandzementen.

Die zahlreichen durchgeführten Versuche zeigen also, daß mit einem synthetischen Monokalziumsilikat, einem weißen Portlandzement und gegebenenfalls einem anderen Zusatz, wie Gips, durch Autoklavbehandlung und/oder Schmauchen Mörtel erhalten werden können, welche eine klare Farbe sowie sehr interessante mechanische und chemische Eigenschaften und eine gute Dimensionsfestigkeit haben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hydratation von kalziumhaltigen Silikaten, bei dem ein Gemisch aus /.einem. > kalkhaltigem Material und Wasser unter Druckein· wirkung von Wasserdampf bei Temperaturen in der Größenordnung von 188"C behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dall zur Hydratation von Kalziumsilikai, das ein molares Verhältnis in von SiOi/CaO zwischen 1 und 2 aufweist, durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von 0,1 bis 0,4 eine innige Mischung von 2 - 15% Portlandzement und 85-98% Monokalziumsilikat des angegebenen Typs hergestellt wird, und daß die ι > Mischung bei einer Temperatur von 100 — 250" C und einem Druck von 1-40,8 al Wasserdampf einer Autoklavbehandlung unterzogen wird, wobei das Verhältnis SiO>/CaO des synthetischen Silikats 1,13 beträgt. ίο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein synthetisches Monokalziumsilikat verwendet wird, welches etwa 35 — 45% SiO;, 35-50% CaO, 5-15% Al₂O, sowie insgesamt 0-6% alkalische Stoffe, Fe>Oj und andere Oxide >> aufweist.

3. Verfahren zur Hydratation von kalziumhaltigen Silikaten, bei dem ein Gemisch aus Zement, kalkhaltigem Material und Wasser unter Druckeinwirkung von Wasserdampf bei Temperaturen in der jo Größenordnung von 188°C behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hydratation von Kalziumsilikat, das ein molares Verhält iis von SiO₂ZCaO zwischen 1 und 2 aufweist, durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von 0,1 bis r> 0,4 eine innige Mischung von 2—15% Portlandzement und 85 — 98% Monokalziumsilikat des angegebenen Typs hergestellt wird, daß die Mischung während einer Zeit von 2-6 Stunden bei einer Temperatur zwischen 80 und 500⁰C einer Feucht- -to schmauchung ausgesetzt und anschließend einer trockenen thermischen Behandlung unterworfen wird, wobei das Verhältnis SiO>/CaO des synthetischen Silikats 1,13 beträgt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch -r> gekennzeichnet, daß dem synthetischen Silikat außer Portlandzement Kaliumchlorid, Kalziumnitrat, Kaliumkarbonat, Natriumkarbonat, Lithiumkarbonat, Gips oder Natriumsilikofluorid zugesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 4, -,o dadurch gekennzeichnet, daß 2 — 5% Gips zugesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gips zumindest teilweise durch Kalziumsulfat in Form des Halbhydrats ersetzt wird, ■-,-,

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß feine Stoffe verwendet werden, von denen 50-80% durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 30 μ hindurchgehen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, «> dadurch gekennzeichnet, daß die Silikalbestandteile und die als Katalysator wirkenden Portlandzementbesiandieüc gleichzeitig zerkleinert werden.