DE2255501C3 - Sich ausdehnendes Zementadditiv und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Sich ausdehnendes Zementadditiv und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
20
4 CaO · Al2O3 · Fe2O3 und 3 CaO - AI2O3
besteht.
2. Expansives Zementadditiv aus einem gepulverlen
Klinker, der ein Gemisch aus Kalkstein, Ton, silicium- und eisenhaltiger Substanz sowie Gips
enthält, wobei der gepulverte Klinker eine Feinheit derart aufweist, daß 1 bis 40 Gewichtsprozent des
Klinkers eine Korngröße von mehr als 0,088 mm aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen
auf das K'ikergewicht, dieser Klinker 30 bis 80 Gewichtsprozent Calciumo^ydkristalle mit einer
Kristallabmessung zwischen 15 bis 60 μίτι sowie
Alit-Kristalle mit einer Kristal'abmessung zwischen r>
100 bis 200 μίτι enthält, die in iubis 30 Gewichtsprozent
glasiger interstitieller Substanz dispergiert sind, welche im wesentlichen aus den drei Phasen
4 CaO · Al2O3 ■ Fe2O3.3 CaO · AI2O3und CaSO4 ''"
besteht.
3. Verfahren zum Herstellen eines Zementadditivs, wobei ein Gemisch aus den gepulverten 4>
Rohmaterialien Kalkstein, Tonerde, silicium- und eisenhaltiger Substanz hergestellt wird, das Gemisch
bei einer Temperatur zwischen 1300 und I6OO°C
ium Erhalt des Klinkers gebrannt wird und der Klinker derartig gepulvert wird, daß 1 bis 40 r,u
Gewichtsprozent des Klinkers eine Korngröße von mehr als 0,088 mm aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gemisch der gepulverten Rohmaterialien ein Kieselerdemodul — das ist das Milchungsverhältnis
von SiO2 zu (AI2O3 + Fe2O3) — -,->
2wischen 1,0 bis 4,0 und ein Eisenmodul — das ist das Mischungsverhältnis von Al2O3 zu Fe2O3 — zwijchen
0,5 bis 4,0 eingestellt wird, daß dem Gemisch eine ausreichende Menge an Calciumoxyd für eine
Reaktion mit Siliciumoxyd. Aluminiumoxyd und μ>
Eisenoxyd im Gemisch einverleibt wird und daß das Calciumoxyd veranlaßt wird als freies Kristall
dispergiert in der glasigen inlerstitiellen im Klinker ausgebildeten Substanz zu verbleiben und 30 bis 80
Gewichtsprozent des Klinkers einzunehmen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennen des außer den Rohmaterialien 10 bis 20 Gewichtsprozent Gips als CaSO4,
Die Erfindung betrifft ein sich ausdehnendes Zementadditiv aus einem gepulverten Klinker, der aus einem
Gemisch aus Kalk, Ton sowie silicium- und eisenhaltigen Materialien besteht und wobei die Feinheit des
gepulverten Klinkers derart ist, daß 1 bis 40 Gewichtsprozent des Klinkers eine Korngröße von
mehr als 0,088 mm aufweisen.
Bisher wurden die üblichen expansiven Zementadditive ausschließlich als Kompensiermittel für das
Schrumpfen beim Trocknen von Mörtel und Beton eingesetzt. Unter dem Namen »Expansive Cement« war
im Handel ein pulverisiertes ternäres Gemisch erhältlich, welches beispielsweise aus 65 bis 70 Gewichtsprozent
Portlandzementklinker, 10 bis 20 Gewichtsprozent Hochofenschlacke und 10 bis 25 Gewichtsprozent
Calciumsulfoaluminatklinker als expansives Additiv bestand.
Wie beispielsweise in der britischen Patentschrift 11 59 246 dargelegt, wurde kürzlich ein pulverisierter
Calciumsulfoaluminatklinker vorgeschlagen, der aus speziellen Anteilen von Komponenten bestand und eine
besondere Part'kelgrößenverteilung aufwies. Dieser pulverisierte Klinker wird bekanntlich nicht nur als
Kompensationsagens für das Trocknungsschrumpfen des Zementes verwendet, sondern ist auch, wenn er in
größeren Mengen eingebaut ist, als chemisches Vorspannungsadditiv erhältlich. Seine gesteigerte Anwendung
führt jedoch zu wirtschaftlichen Nachteilen; der dieses Material enthaltende Zement zeigt, wenn er
ausgehärtet ist. leicht einen Abfall der mechanischen Festigkeit und bietet so große Sc'.,Gierigkeiten bei der
Erzielung einer Vorspannung durch chemische Additive.
Eine hydraulische Bindemitttlkomposition der eingangs
genannten Art andererseits entwickelt nach der Vermischung keine ausreichende Ausdehnungskraft
beim Aushärten in trockener Luft, da sich wenig Ettringit. das isl Calciumsulfoaluminathydrat, bildet. Um
die Bildung von Fttringit zu steigern, wurde gemäß der
DE-OS 16 71 201 also Schlacke und Kalk dem Gemisch
aus Portlandzement, Tonerdezement und Calciumsulfai zugesetzt. Dieser sich ausdehnende Zement hat jedoch
eine kleinere mechanische Festigkeit als für den Fall, daß nur normaler Portlandzement verwendet wird; es
■st eine lange Zeitdauer erforderlich, um eine maximale
Expansion /u erreichen. Dieser sich ausdehnende Zement kann also in wirksamer Weise nicht zu einer
chemischen Vorspannung im einem Mörtel oder Beton führen.
Demgegenüber soll nun erfindungsgemäß eine Bindemittclkomposition der eingangs genannten Art so
weitergebildet werden, daß im ausgehärteten Zement selbst bei geringem Anteil an Bindemittelkomposition
herausragende chemische Vorspannungseigenschaften bei gleichzeitigem geringen Verlust an mechanischer
Festigkeil erreicht wird.
Erreicht wird dies überraschend erfindungsgemäß dadurch, daß der Klinker, bezogen auf sein Gewicht, 30
bis 80 Gewichtsprozent Calciumoxydkristalle mit einer Kristallabmessung zwischen 15 und 60 μιη sowie
Alit-Kristalle mit einer Kristallabmessung zwischen 50
und 100 μιη aufweist, die in 2 bis 27 Gewichtsprozent
glasiger interstitieller Substanz, bezogen auf das Gewicht des Klinkers, dispergiert sind, wobei die
Substanz im wesentlichen aus den beiden Phasen
4 CaO · AI2O3 · Fe2O3 und 3 CaO · AI2O3
besteht.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich ein maximaler Expansionskoeffizient im ausgehärteten
Mörtel oder Beton erreichen, wenn die Härtung mit Wasser drei bis sieben Tage lang vorgenommen wurde.
Die Erfindung soll nun weiter, insbesondere mit Bezug auf die Zeichnungen, näher erläutert werden. In
diesen zeigt
Fig. 1 drei Kurven, die das Verhältnis zwischen der
Zeitdauer der Wasserhärtung und dem linearen Expansionskoeffizienten dreier Mörtelarten angeben,
M) F i g. 2 sechs Kurven, die das Verhältnis zwischen der
Zeitdauer der Wasserhärtung und dem lineare» Expansionskoeffizienten von weiteren sechs Mörtelarten
angeben,
Fi g. 3 zwei Kurven, die das Verhältnis zwischen der
Zeitdauer der Wasserhärtung und dem linearen Expansionskoeffizienten zweier Mörtelarten zeigt,
welche die aus den Klinkern hergestellten Klinkerpulver enthalten, welche nach unterschiedlichen im Beispiel
1 beschriebenen Bedingungen gebrannt wurden.
I. Versuche mit CaO-Kristallen unterschiedlicher
Abmessungen, die in einer glasigen
interstitiellen Substanz dispergiert sind
interstitiellen Substanz dispergiert sind
Es wurde ein Gemisch aus Kalkstein, Ton, Kieselgestein der in Tafel 1 gegebenen Zusammensetzung in den
Gewichtsteilen von 96,6%. 2,2%, 0,9 bzw. 03% hergestellt
Tafel 1
Chemische Zusammensetzung der Rohmaterialien (Gewichtsprozent)
Rohmaterial | S1O2 | AbO.' | Fe2Os | CaO | MgO | Brennverlust | Ge |
samt | |||||||
Kalkstein | 1,8 | 0,7 | 0,3 | 53,6 | 0.9 | 42,2 | 99,5 |
Ton | 60,6 | 19,7 | 7,3 | 1.1 | 2,0 | 7,3 | 98,0 |
Kieselgestein | 88,6 | 4,7 | 1,8 | 0,9 | 1,0 | 2,2 | 99,2 |
Kupferschlacke | 37,4 | 5,0 | 43,9 | 10,3 | 2,0 | -4,9 | 98.6 |
Das Gemisch wurde so weit pulverisiert, daß ein Rückstand auf einem Sieb von 88 Mikronmaschen 1,5
Gewichtsprozent dieses Gemisches ausmachte. Die gepulverten Proben wurden 30 Minuten lang in einem
Elektroofen bei drei verschiedenen in Tafel 2 angegebenen Temperaturen gebrannt, wobei man drei Arten von
Klinker, A Sund C erhielt.
Tafel 2
Erhaltene Klinker
Erhaltene Klinker
Klinker | Brenn | Abmessungsbereich | Anteil an CaO- |
probe | temperatur | der CaO-Kristaie, | Kristallen, |
die in einer glasigen | bezogen auf | ||
interstitiellen | den Klinker | ||
Substanz dis | |||
pergiert sind | |||
("C) | (μ) | (üew.-%) | |
A | Ϊ200 | 10 bis 15 | 71,3 |
B | 1380 | 15 bis 45 | 70,8 |
C | 1530 | 25 bis 60 | 70.1 |
Die Klinker wurden so weit pulverisiert, daß 25 Gewichtsprozent dieser Klinker Korngrößen über
0,088 mm aufwiesen, wobei man drei Arten von expansiven Zementadditiven erhielt. Bei mikroskop!·
scher Betrachtung waren die in den Additiven enthaltenen CaO-Kristalle fast nicht zerstört.
Es wurden drei Arten von Mörtel hergestellt, indem man 95 Gewichtsprozent normalen Portlandzement
mit 5 Gewichtsteilen der jeweilig erhaltenen Additive, 200 Gewichtsteilen von Toyoura-Normsand und 60
Gewichtsteilen Wasser vermischte. Diese Mörtelproben Wurden in kubische Gestalt von 4 cm χ 4 cm χ 16 cm
geformt. Die geformten Prüfkörper wurden einen Tag lang in einem Hsrtungskasten gehärtet, der bei einer
Temperatur von 200C und bei einer relativen Feuchtigkeit
von 90% gehalten wurde. Hernach wurden die Prüfkörper in Wasser von 20°C getaucht, um die
linearen Expansionskoeffizienten der entformtvn Prüfkörper entsprechend der Perioden des Wasserhärtens
zu messen, wobei die Ergebnisse in F i g. 1 angegeben sii J.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, zeigte der geformte, den
gepulverten Klinker A enthaltende Mörtel einen maximalen linearen Expansionskoeffizienten von
23 · 10-", wenn die Wasserhärtung nur einen Tag fortgeführt wurde; dieser Koeffizient blieb später
konstant. Im allgemeinen macht das Wasserhärten von nur einem Tag den Mörtel nicht vollkommen hart. Somit
lieferte die zu diesem Zeitpunkt erreichte Expansion nicht eine chemische Vorspannungseigenschaft für den
gehärteten Mörtelprüfkörper. Bei einer vier bzw. fünf Tage dauernden Här'.ung (Abbinden) mit Wasser
dagpgen zeitigten die die gepulverten Klinker B und C
enthaltenden Mörtelprüfkörper maximale lineare Expansionskoeffizier ten von 47,5 · 10 4 bzw. 59,5 · 10 4,
wobei diese Werte später unverändert gehalten wurde/i. Im Falle der Klinker B und -2 wurde darum die
Wasserhärtung 3 bis 7 Tage lang fortgesetzt, und die Mörtelprüfkörpei erreichten eine chemische Vorspanneigenschafi.
Wq jedoch ein geformter Mörtel einen maximalen Expansionskoeffizienten durch eine Wasserhärtung
von mehr als sieben Tagen zeiligte, würde der Mörtel manchmal zerstört.
Es kann erwartet werden, daß dann, wenn ein Klinker erhalten wird, dessen Caü-Kristalle eine Größe von
mehr als 60 μΐπ erreichen könnten, dieser Klinker eine
Expansiveigenschaft haben würde, die geeigneter für
das chemische Vorspannen als im Falle des Klinkers C wäre. Tatsächlich jedoch stellten sich beachtliche
Schwierigkeiten bei der Entwicklung dieser CaO-Kristalle in eine Größe von mehr als 60 μιτι ein, selbst wenn
die Brenntemperatur erhöht wurde. Um daher dem Mörtel eine chemische Vorspanneigenschaft zu erteilen,
sollten in der glasigen interstitiellen Substanz enthaltene CaO-Kristalle im Abmessungsbereich zwischen 15 und
60 μιτι liegen.
II. Versuche mit unterschiedlichen Anteilen an
CaO-Kristallen in einer glasigen
interstitiellen Substanz (dispergiert)
interstitiellen Substanz (dispergiert)
Gemischt wurden Kalkstein, Ton, Kiesel und Kupferschlacke mit den in Tafel 1 gezeigten Zusammensetzungen
in verschiedenen in Tafel 3 unten angegebenen Anteilen.
Tafel 3 | Mischverhältnis | der Rohmaterialien (Gew.-%) | Kiesel | Kupferschiacke | Brennzeit | Anteil der in der glasigen interstitiellen Substanz |
: : |
dispergierlen | ! | ||||||
Erhaltene Klinker | Kalkstein | Ton | CaO-Kristalle | £ | |||
Klinkerprobe | (Gew.-%, bezogen auf | S | |||||
3,4 | 1,1 | (Min.) | den Klinker) | I | |||
3,1 | 1.0 | 25,0 | I | ||||
86,8 | 8,7 | 1,9 | 0,7 | 30 | 30,0 | I | |
88,0 | 7,9 | 0,9 | 0,3 | 30 | 50,3 | I | |
92,4 | 5,0 | 0,4 | 0.1 | 30 | 70,3 | I | |
D | 96,6 | 2,2 | 0.1 | 0,1 | 60 | 80,1 | |
E | 98,6 | 0,9 | 60 | 85,7 | j | ||
F | 99,4 | 0,4 | 60 | ||||
G | |||||||
H | |||||||
I | |||||||
Diese Gemische wurden so weit pulverisiert, daß ein Rest auf einem 88-Mikronmaschensieb 1,5 Gewichtsprozent
dieser Gemische ausmachte. Die gepulverten Gemische wurden in einem Elektroofen bei einer
Temperatur von 15300C während der in Tafel 3
gegebenen Zeitdauern gebrannt, wobei man sechs Klinkerproben D, E, F, C, H und / erhielt. Diese
Klinkerproben enthielten, wie Tafel 3 oben zeigt, unterschiedliche Anteile an CaO-Kristallen, deren
Abmessungsverteilung in einer glasigen interstitiellen Substanz zwischen 25 und 60 μιτι betrug.
Die Klinkerproben D, E-, F, G. Hund /wurden so weit
pulverisiert, daß 25 Gewichtsprozent der Proben auf einem 88-Mikronmaschensieb zurückblieben, wobei
man sechs Arten an expansivem Zementadditiv erhielt. Bei der mikroskopischen Untersuchung waren die in
den Proben enthaltenen CaO-Kristalle nur geringfügig zerstört.
Hergestellt wurden sechs Mörtelprüfkörper, indem man 90 Gewichtsteile normalen Portlandzement, 10
Gewichtsteile der jeweiligen Klinkerproben, 200 Gewichtsteile Normsand und 60 Gewichtsteile Wasser
vermischte. Die erhaltenen Mörtelprüfkörper wurden der gleichen Behandlung wie unter I. beschrieben
ausgesetzt. Gemessen wurden die linearen Expansionskoeffizienten der entformten Mörtelprüfkörper entsprechend
der jeweiligen Dauer der Wasserhärtung, wobei die Ergebnisse in F i g. 2 dargestellt sind.
Fig.2 zeigt, daß. je größer der Gehalt an
CaO-Kristallen ist. desto höher liegt der lineare Expansionskoeffizient des gehärteten oder abgebundenen
Mörtels. Der die gepulverte Klinkerprobe / enthaltende Mörtel jedoch dessen CaO-Gehalt bei
85,7% lag, wies einen maximalen linearen Expansionskoeffizienten von etwa 350 - 10~4 auf, wenn dieser
Mörtel etwa einen Tag lang mit Wasser gehärtet wurde. Der gepulverte Klinker / wäre also nicht in der Lage,
irgendeinem Mörtel eine chemische Vorspannungseigenschaft wegen der obengenannten Gründe zu
verleihen. Andererseits zeigte der die gepulverte Klinkerprobe D enthaltende Mörtel, dessen CaO-Gehalt
25% betrug, keinen merklicher Expansionskoeffizienten. Dagegen zeigten die Klinkerproben E1F, G und
H einen merklichen maximalen Expansionskoeffizienten, wenn eine Härtung mit Wasser vier oder fünf Tage
lang vorgenommen wurde, wobei dieser Wert später konstant blieb. Somit sollte der Gehalt an in der glasigen
4ö Substanz des Klinkers dispergierten CaO-Kristallen
zwischen 30 bis 80 Gewichtsprozent, basierend auf dem Klinker, liegen.
Die die Klinkerprobe C nach F i g. 1 und die Klinkerprobe G nach Fig.2 enthaltenden Mörtelprüfkörper
(beide enthielten etwa 70 Gewichtsprozent an CaO-Kristallen) zeitigten erheblich variierende Expansionskoeffizienten.
Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß diese Klinkerproben C
und Gin unterschiedlichen Anteilen den Mörtelprüfkörpern
zugesetzt wurden.
III. Versuche mit der mechanischen Festigkeit
des gehärteten oder abgebundenen Mörtels
des gehärteten oder abgebundenen Mörtels
Selbst wenn die Zementadditive eine gute Expansiveigenschaft
haben sollten, so verliert doch deren Einbau in Mörtel oder Beton seine Bedeutung, wenn dieser Mörtel
oder Beton, wenn er gehärtet ist. hinsichtlich der mechanischen Festigkeit abnehmen sollte. Daher
wurden erfindungsgemäß durch verschiedene Experimente die Einflüsse der Additive nach der Erfindung auf
diese mechanische Festigkeit festgestellt
Zunächst wurden eine Anzahl von Klinkerproben aus Gemischen mit verschiedenen Anteilen an Rohmateria-Iien
bereitet, deren chemische Zusammensetzung in Tafel 1 gezeigt ist und zwar bei unterschiedlichen
Brennbedingungen. Von diesen Klinkerproben wurden die in Tafel 4 unten aufgeführten gewählt.
Tafel 4
Druckfestigkeit abgebundener bzw. gehärteter Vefsuchsköfper
Versuchs- Klinkerpulver
nummer
nummer
Gehall an CaO-Kristallen | Druckfestigkeit der | Vergleich |
in der intefslitiellen | gehärteten Prüfkörper | der Druck |
Substanz | festigkeiten | |
(Gew,-%, bezogen auf den Klinker) |
(kg/cm*) | |
— | 342 | 100 |
86,1 | 89 | 26 |
83,6 | 186 | 54 |
71,2 | 226 | 66 |
51,6 | 230 | 59 |
33,2 | 201 | 59 |
26,0 | 218 | 64 |
85,1 | 258 | 75 |
80,1 | 3fi2 | 106 |
70,3 | 433 | 127 |
50,3 | 440 | 129 |
30,0 | 421 | 123 |
25,0 | 370 | 98 |
1 normaler Portlandzement allein
2 CaO-Kristalle, dispergiert
3 in einer glasigen
4 interstitiellen Substanz
5 mit einer Abmessungsvef-
6 teilung zwischen 10 und
7 15 Mikron
8 CaO-Kristalle, dispergiert
9 in einer 11IeSi17Cn
10 interstitiellen Substanz
11 mit einer Abmessungsver-
12 teilung zwischen 25 und
13 60 Mikron
Die gewählten Klinkerproben wurden so weil gepulvert, daß etwa 25 Gewichtsprozent dieser Proben
eine Korngröße von mehr als 0,088 mm aufwiesen. Es wurden 100 Gewichtsteile der jeweiligen Pulver und 35
Gewichtsteile Wasser zur Herstellung der Prüfkörper gemischt. Diese Prüfkörper wurden jeweils in einen
säulcjartigen Rahmen von 25 mm Innendurchmesser und 25 mm Höhe gefüllt. Die Proben wurden einen Tag
lang unter dreiaxialer Beanspruchung in einer Atmosphäre gehärtet, die bei einer Temperatur von 200C und
bei einer relativen Feuchtigkeit von 90% eingestellt war, und wurden weiter drei Stunden lang in einer
nassen Atmosphäre bei einer Temperatur von 65°C gehärtet. Zum Vergleich wurden Versuche mit normalem
Portlandzement zusätzlich zu gehärteten Prüfkörpern gemacht, die die genannten gepulverten Klinker
Tafel 5
Druckfestigkeit von gehärteten Versuchskörpern
unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben enthielten. Bestimmt wurde die Druckfestigkeit der
gehärteten Materialien, die Ergebnisse sind in Tafel 4 obenangegeben.
Zweitens wurden Proben bereitet, indem 50 Ge-
jo wichlsteile Wasser, 100 Gewichtsleile eines Gemisches
zugesetzt wurden, das aus 7 Gewichtsteilen der gepulverten in Tafel 4 aufgeführten Klinkerproben und
93 Gewichtsteilen normalen Portlandzementes bestand. Versuche wurden an den erhaltenen Prüfkörpern unter
j5 den gleichen oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt.
Die Versuche wurden auch mit normalem Portlandzement allein zusätzlich zu den genannten
Gemischen durchgeführt. Es wurde die Druckfestigkeit der gehärteten Materialien bestimmt; die Ergebnisse
sind in Tafel 5 unten angegeben.
.Versuch | Klinkerpulver | Gehalt an CaO-Kristallen | Druckfestigkeit | Vergleich |
nummer | in der interstitiellen | der gehärteten | der Druck | |
Substanz | Versuchskörper | festigkeiten | ||
(Gew.-%, basierend auf | ||||
dem Klinker) | ||||
14 | normaler Portlandzement allein | 180 | 100 | |
15 | CaO-Kristalle, dispergiert | 86,1 | 88 | 49 |
16 | in einer glasigen | 83,6 | 146 | 81 |
17 | interstitiellen Substanz | 71,2 | 137 | 76 |
18 | mit einer Korngrößenver | 51,6 | 149 | 83 |
19 | teilung zwischen 10 und | 33,2 | 149 | 83 |
20 | 15 Mikron | 26,0 | 122 | 68 |
21 | CaO-Kristalle, dispergiert | 85,1 | 92 | 51 |
22 | in einer glasigen | 80,1 | 212 | 118 |
23 | interstitiellen Substanz | 70,3 | 218 | 121 |
24 | mit einer Korngrößenver | 50,3 | 221 | 123 |
25 | teilung zwischen 25 und | 30,0 | 200 | 111 |
26 | 60 Mikron | 25,0 | 176 | 98 |
Die Tafeln 4 und 5 lassen kiar die folgenden Fakten
erkennen:
1. Ein aus einer Paste von Klinkerpulver allein hergesteiiter gehärteter Artikel, in weichem CaO-Kristalle
in der glasigen interstitiellen Substanz dispergiert sind, haben eine Korngrößenverteilung zwischen 10 bis
15 μιη, mit einem Anteil von Wasser zu Klinkerpulver
0,35, einer Druckfestigkeit zwischen etwa 60 bis 80% derjenigen eines gehärteten Artikels, der aus Portlandzement
allein, unabhängig vom Gehalt ah CaO-Kristallen im Klinker hergestellt ist. Enthält der Klinker jedoch
30 bis 80 Gewichtsprozent CaO-Kristalle, deren Korngrößenverteilung in der glasigen interstiliellen
Substanz zwischen 25 und 60 μίτΐ beträgt, so hat der
resultierende gehärtete Gegenstand eine größere Druckfestigkeit als der, der aus Portlandzement allein
erhalten wurde. Besonders wenn der Klinker 30 bis 70 Gewichtsprozent CaO-Kristalle enthält, hat der entstehende
gehärtete bzw. abgebundene Gegenstand eine Druckfestigkeit von etwa 120 bis 130% mehr als
diejenige, die bei normalem Portlandzement allein gefunden wird.
2. Der gehärtete Gegenstand, erhalten aus einer pastenförmigen Mischung aus normalem Portlandzement
und 7 Gewichtsprozent Klinkenpulver, in denen CaO-Kristalle in der glasigen interstitiellen Substanz
dispergiert sind und eine Korngrößenverteilung zwischen 10 bis 15 μιη aufweisen, bei einem Wasser/Gemischverhältnis
von 0,5, hat eine niedrigere Druckfestigkeit als der aus Portlandzement allein hergestellte
unabhängig von dem Anteil von CaO-Kristallen im Klinker. Enthält jedoch der Klinker 30 bis 80
Gewichtsprozent an CaO-Kristallen, deren Korngrößenverteilung in der glasigen interstitiellen Substanz
Zwischen 25 und 60 μιη liegt, dann hat der gehärtete Gegenstand eine Druckfestigkeit, die etwa 110 bis 120%
höher als die bei normalem Portlandzement allein erhaltene liegt.
IV. Versuch mit der Feinheit von Klinkerpulvern
Das nach der Erfindung verwendete Klinkerpulver soll bevorzugt eine solche Feinheit haben, daß ein
Rückstand von einer Korngröße über 0,088 mm 1 bis 40 Gewichtsprozent dieser Pulver ausmacht. Wurde der
Klinker auf eine solche Feinheit gepulvert, daß ein Rückstand von einer Korngröße von mehr als 0,088 mm
weniger als 1 Gewichtsprozent dieses Klinkers ausmachte, da zeitigte ein gehärteter aus solch einem
Klinkerpulver bestehender Mörtel, der mit anderen angegebenen Materialien vermischt war, einen maximal
extrem niedrigen linearen Expansionskoeffizienten, wenn er nur einen Tag mit Wasser gehärtet war. Es
zeigte sich auch, daß dann, wenn Klinkerpulver eine solche Feinheit hatte, daß mehr als 40 Gewichtsprozent
des Pulvers eine Korngröße größer als 0,088 mm aufwiesen, der resultierende, gehärtete Mörtel nicht
einen maximalen linearen Expansionskoeffizienten erreichte, selbst wenn eine Wasserhärtung zwischen 3
bis 7 Tagen vorgenommen wurde. Machte der Rückstand von mehr als 0,088 mm 1 bis 30 Gewichtsprozent
des abgesiebten KJinkerpulvers aus, so hatte ein solche Klinkerpulver enthaltender Mörtel immer einen
maximalen Expansionskoeffizienten bei einer Wasserhärtung von 3 bis 7 Tagen. Soll jedoch ein Klinker auf
eine solche Feinheit pulverisiert werden, daß 1 bis 15 Gewichtsprozent dieses Klinkers auf dem genannten
Sieb zurückgehalten werden, so wird eine ungeheure Energie erforderlich, was zu einem großen wirtschaftlichen
Nachteil führt Somit bevorzugt man vor allen Dingen einen Klinker als Additiv, der auf eine solche
Feinheit gepulvert ist das er 15 bis 30 Gewic'ttisprozent Rückstand auf dem Sieb erreicht.
V. Versuche mit einem Zement
zuzusetzenden Klinkerpulvermengen
zuzusetzenden Klinkerpulvermengen
Enthält ein Zement weniger als 2 Gewichtsprozent eines Additivs nach der Erfindung, so zeitigt das
Gemisch bei der Härtung keine Eigenschaft der vollen
chemischen Vorspannung. Überschritt der Zusatz an diesem Additiv 15 Gewichtsprozent, so könnte man
vom Gemisch nicht erwarten, daß es eine Steigerung in der mechanischen Festigkeit im Ausmaß eines solchen
Zusatzes hatte, obwohl das Gemisch tatsächlich gute chemische Vorspanneigenschaften lieferte. Es ist daher
wünschenswert, daß die Klinkerpulver nach der Erfindung einem Zement in einer Menge zugesetzt
1-5 werden, die zwischen 2 bis 15 Gewichtsprozent,
basierend auf dem Gemisch, rangieren.
Vl. Zusammenfassung und Verschiedene-:;
Ein Zementadditiv, das also 30 bis 80 Gewichtsprozent an Calciumoxydkristallen, bezogen auf das
Klinkergewicht, in welchem CaO-Kristalle in der glasigen interstitiellen Substanz mit einer Korngrößenverteilung
zwischen 15 und 60 μηι, vorzugsweise 25 bis
60 μιη, dispergiert sind, weist also, wenn ein mit diesem
Additiv vermischter Zement gehärtet wird, ausgezeichnete physikalische Eigenschaften wie Geschwindigkeit
und Koeffizient der linearen Expansion sowie mechanische Festigkeit auf. So ermöglicht es also das
Zementadditiv nach der Erfindung offensichtlich, einen gehärteten Gegenstand mit einer vorherrschenden
chemischen Vorspannungseigenschaft zu erhalten.
Wie in Tafel 4 gezeigt, hat eine gehärtete Masse des Additivs nach der Erfindung, in welchem die in der
glasigen interstitiellen Substanz dispergierten CaO-Kristalle eine Korngrößenverteilung zwischen 25 und
60 μίτι aufweisen, eine größere Druckfestigkeit als die,
die von normalem Portlandzement allein erhalten wird. Somit können auch obengenannte Klinkerpulver allein
als expansiver Zement selbst Verwendung finden. In diesem Fall bevorzugt man, eine richtige Menge Gips
(CaSOi · 2 H2O) den Klinkerpulvern zuzusetzen, um zu
erreichen, daß der SO3-Gehalt 1 bis 3 Gewichtsprozent basierend auf der Gesamtmenge der interstitiellen
Substanz und des im Klinker enthaltenen Alit ausmacht, wodurch das Abbinden dieser Klinkerpulver gesteuert
wird.
Bisher wurde nur auf normalem Portlandzement Bezug genommen; selbstverständlich können aber die
Additive nach der Erfindung auch bei anderen hydraulischen zementartigen Materialien Verwendung
finden wie frühhochfestem Portlandzement, Hochofenschlackenzement, Silicazement, weißem Portlandzement,
Flugaschezement und Tonerdezement.
.. VII. Verfahren zur Erzeugung der Additive
Das Verfahren zur Erzeugung der Additive nach der
Erfindung ist das folgende. Zunächst werden bemessene Rohmaterialanteile von Kalkstein, Ton und siliciumhaltigen
und eisenhaltigen Substanzen derart vermischt,
bo daß das Gemisch einen Silicamodul
SiO2%/(Al2O3% + Fe2O3%)
aufweist, der zwischen 1,0 und 4,0 liegt, und einen Eisenmodul
(Al2O3%/Fe2O3%)
aufweist, der zwischen 0,5 und 4,0 liegt, und ausreichende
Mengen an CaO zur Reaktion mit SiO2, AI2O3 und
Il
Fe2U3 aufweist, um Alitkristfllle sowie eine glasige
interstitielle Substanz zu bilden und auch zu veranlassen, daß die erforderlichen Mengen an CaO-Kristallen in
dieser glasigen intefstitiellen Substanz dispergiert werden (Verhältniswerte in Gew.-%). r,
Dann wird das Gemisch lange genug bei einer Temperatur von 13000C bis 16000C zur Erzeugung
eines Klinkers gebrannt, gefolgt von der Umformung sämtlicher im Klinker gebildeter Belit-Kristalle
(2 CaO · SiO2) in solche von Alit. Das Brennen muß
etwa 30 bis 60 Minuten lang, wie in den Tafeln 2 und 3 gezeigt, fortgesetzt werden. In diesem Falle neigt, da der
CaO-Gehalt im Rohmaterialgemisch größer wird, das Ausbrennen des Klinkers dazu, schwieriger zu werden.
Wenn in einem solchen Fall das Mischverhältnis der Rohmaterialien eingestellt wird, daß der Silicamodul im
Gemisch reduziert wird, nämlich eine größere Gesamtmenge an AI2O) und Fe2O3 erhalten wird und
Temperatur und Brennzeit richtig gesteuert werden, dann wird der gewünschte Klinker leicht erzeugt. Der
erhaltene K.'inker wird, wie vorher beschrieben, auf eine
solche Feinheit pulverisiert, daß ein Rückstand auf einem 88-Mikromaschensieb 1 bis 40 Gewichtsprozent
des Klinkers ausmacht. Die Pulverisierung auf eine solche Feinheit hindert die in der glasigen interstitiellen
Substanz dispergierlen CaO-Kristalle daran, zerstört zu
werden.
VIII. Modifizierte Additive nach der Erfindung
und Verfahren zu der^n Herstellung
und Verfahren zu der^n Herstellung
Es hat sich herausgestellt, daß, obwohl im obengenannten Herstellungsverfahren das Mischungsverhältnis
der Rohmaterialien, die Feinheit eines pulverisierten Gemisches der Rohmaterialien, die Feinheit der Pulver
de: erhaltenen Klinkers sowie die Zugabemenge an Klhkerpulvern an den Mörtel oder Beton doch der
ma .imale lineare Expansionskoeffizient von gehärteten
Mörtel oder Beton dazu neigt, mit den Bedingungen, unter denen der Klinker gebrannt wird, zu
variieren, d. h., mit der Geschwindigkeit, mit der ein Gemisch aus Rohmaterialien in einen Ofen gegeben
wird, sowie mit Brenntemperatur und Brennzeit. Dies führt zu einem gewissen Grad der Instabilität bei der
Erzeugung von Gegenständen aus Mörtel oder Beton mit einer chemischen Vorspannungseigenschaft, die
genau der Auslegung entspricht.
Ebenfalls wurde beschrieben, daß, da Zementadditive der Verwitterung bei langer Speicherdauer ausgesetzt
sind, die Verwendung solcher verwitterten Additive nur einen verminderten Effekt erreicht.
Als Ergebnis weiterer Studien wurde gefunden, daß Additive, die durch Einbau von Gips in ein Gemisch der
genannten Rohmaterialien verbessert wurden, der Verwitterung nicht ausgesetzt sind und somit zu einer
geringen Änderung im maximalen linearen Expansionskoeffizienten und der mechanischen Festigkeit des
gehärteten diese verbesserten Additive enthaltenden Mörtels oder Betons führen.
Die Zugabe von Gips (einem aus der Gruppe CaSO4 · 2 H2O, CaSO4 · 1/2 H2O und CaSO4) zu
einem Gemisch der genannten Rohmaterialien fällt definitionsgemäß in den Bereich von 10 bis 20
Gewichtsprozent unter Umformung in CaSO4, bezogen auf das Gewicht des gesamten CaO im Gemisch. Fällt
die Zugabe von Gips unter 10%, so stellt sich die obengenannte Wirkung nicht ein. Geht umgekehrt diese
Zugabe über 20% hinaus, so schmilzt das gesamte Gemisch und man erhält keinen Klinker, in dem
JO
40 CaO-Kristalle, die eine Größe von mehr als 15 μίτι
aufweisen, in der glasigen interstitiellen Substanz dispergiert sind.
Eine wichtige Bedingung beim Brennen eines Gips enthaltenden Klinkers besteht darin, daß das Brennen
unterbrochen wird, bevor mehr als 20% cies zugegebenen CaSO4 zersetzt und verdampft ist. Der Grund
hierfür ist darin zu sehen, daß die Zersetzung von mehr als 20% völlig die Wirkung der Gipszugabe eliminiert.
Der Grund, warum eine Zugabe von Gips zu einem Klinker die obengenannte Wirkung erreicht, ist bisher
nicht voll verständlich. Mikroskopische Betrachtungen dünner Stückchen erhaltener Klinker zeigen jedoch,
daß CaO-Kristalle, die in der glasigen interstitiellen Substanz eines einen geeigneten Anteil Gips enthaltenden
Klinkers dispergiert waren, von im wesentlichen gleichförmiger Größe waren, wogegen in der glasigen
interstitiellen Substanz eines Klinkers dispergierte CaO-Kristalle. die keinerlei Gips enthielten, von
unregelmäßigen Abmessungen waren; auch stellte man bei Alit-Kristallen fest, daß sie solch eine große
Abmessung wie 100 bis 200 μηι aufwiesen, verglichen
mit 50 bis 100 μιη, wenn ein Gips nicht verwendet
wurde. Weiterhin konnte man beobachten, daß einige Teile des Gipses in der glasigen interstitiellen Substanz
geschmolzen waren, was dazu führte, daß der Gehalt an dieser Substanz gesteigert wurde von 10 bis 38
Gewichtsprozent, basierend auf dem Klinker; Vergleich: 2 bis 27 Gew.-% im Falle, daß Gips nicht
verwendet wurde. Die genannte Wirkung des Gipses soll ihren Ursprung bei diesen Faktoren haben. Die
Tatsache, daß ein gehärteter Mörtel plötzlich eine erhöhte Änderung oder Variation im Expansionskoeffizienten
und der mechanischen Festigkeit aufwies, wenn der darin enthaltene Gips in einem Ausmaß von etwa
20% zum Zeitpunkt des Brennens zersetzt war, ist vermutlich durch eine vorherrschende Änderung in der
Innenstruktur der glasigen interstitiellen Substanz eines Klinkers zu suchen, wobei der obengenannte Zersetzungsgrad
von etwa 20% als Wendepunkt zu betrachten
IX.Bei sρ iel e
bO
65 Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne
sie zu begrenzen. Beschrieben werden expansive Zementadditive und Verfahren zu deren Herstellung.
Gemischt wurden Kalkstein, Ton, Kieselstein und Kupferschlacke mit den in Tafel 1 wiedergegebenen
Zusammensetzungen in den Anteilen 96,6,2,2,0,9 und 0.3
Gewichtsprozent. Dieses Mischen wurde unter den folgenden Bedingungen vorgenommen:
Kalksättigungsgrad:
CaO%/(SiO2% ■ 2,80 + Al2O3Vo · 1,20
+ Fe2O3% · 0,65) = 4,05
+ Fe2O3% · 0,65) = 4,05
Hydraulischer Modul:
CaO%/(SiO2% + A12O3% + Fe2O3%) = 8,95
Kieselerdemodul bzw. Silicamodul:
SiO2%/(Al2O3% + Fe2O3%) = 2,05
Eisenmodul:
Al2O3%/Fe2O3% = 1,71
Aktivitätsindex:
Si02%/Alj03°/o = 3,25
(Vorstehend alle Verhältniswerte in Gew.-%.)
Das Gemisch vurde auf solche Feinheit gepulvert,
daß 1,5 Gewichts-% dieses Gemisches Korngrößen über 0,088 mm aufwiesen. Etwas Wasser wurde dem
pulverisierten Gemisch zugesetzt. Die Masse wurde zu Pellets durch eine tiegelartige Pelletisiervorrichtung in
verarbeitet Die Pellets wurden in kleine Gruppen unterteilt, die in zwei bei 14300C bzw. 1530°C gehaltene
Elektroöfen gegeben und 30 Minuten lang gebrannt wurden. Bei der mikroskopischen Untersuchung hatten
beide Gruppen von Klinkerpellets Alit-Kristalle von is
etwa 100 μΐη Größe sowie CaO-Kristalle verschiedener
Abmessungen, welche unabhängig in der glasigen interstitiellen Substanz dispergiert waren. Eine Gruppe
von bei 1430°C gebrannten Klinkerpellets enthielten 72,0 Gewichtsprozent CaO-Kristalle. welche eine in
Korngrößenverteilung /wischen 25 und 40 um in der glasigen interstitiellen Substanz zeitigten. Die andere
Gruppe von bei 1530'C gebrannten Klinkerpellets
enthielten 71.7 Gewichtsprozent an CaO-Kristallen. die eine Verteilung der Korngrößen zwischen 25 und 60 μηι r,
in der glasigen interstitiellen Substanz aufwiesen, jeder Gehalt an glasiger interstitieller Substanz betrug etwa 6
Gewichtsprozent, bezogen auf den Klinker.
Klinkerpellets jeder Gruppe wurden auf eine solche Feinheit gepulvert, daß 25 Gewichtsprozent der Pellets j»
auf einem 88-Mikronmaschensieb zurückgehalten wurden. Unter vollständiger Durchrührung wurden vermischt:
7 Gewichtsteile der erhaltenen Klinkerpulver. 93 Gewichtsteile normalen Portlandzementes. 200
Gewichtsieile Standardsand und 60 Gewichtsteile j-, Wasser, um die Mörtelprüfkörper zu erzeugen. Diese
Prüflinge wurden in Formen mit jeweiligen Abmessungen von 4 cm χ 4 cm χ 16 cm gefüllt und unter diesen
Bedingungen einen Tag lang in einer Härtungsbox gehärtet, die eine Atmosphäre mit einer Temperatur
von 20"C und eine relative Feuchte von 90% aufwies. Nach dem Herausnehmen aus den Formen wurden die
Mörtelprüfkörper weiter gehärtet, indem sie in Wasser von 20"C über unterschiedliche Zeitdauern getaucht
wurden. Bestimmt wurden der lineare Fxpansionskoeffi- 4-, zient der Mörtelprüfkörper, wobei die Frgebnisse durch
Kurven a und b in Fig. J angegeben sind, wobei die
Kurve <) die Mörtelprufkörpcr. die bei einer Temperatur
von 1530 C" gebrannte Klinkerpulver enthalten, und die
Kurve b Mörtelprüfkörper angibt, die bei 14 30 ( -,»
gebrannte Klinkerpulver enthalten.
Als nächstes wurden 50 Gewichtstelle Wasser /u 100
Gewichtsteilen des Gemisches gegeben. d<is aus ^i
Teilen Zement und 7 feilen Klinkerpulvern von jeder der beiden obengenannten Gruppen bestand, wodurch y,
zwei Arten von Mörtelmassc bereitet wurden, jede
Masse wurde in eine zylindrische Form von 25 mm Durchmesser und 25 mm Höhe gefüllt. Die Form wurde
einer dreiachsigen Beanspruchung ausgesetzt, d. h. außen durch zahlreiche Bolzen und Muttern festgezo- «>
gen, so daß die Expansion der aufgegebenen Masse verhindert wurde; man ließ die Masse einen Tag unter
diesen Bedingungen in einem Zimmer bei 200C stehen,
Hernach wurde die noch in dieser Form gehaltene Masse drei Stunden lang in einer feuchten Atmosphäre
bei 65°C gehärtet und später frei auf Zimmertemperatur abkühlengelassen. Die gehärteten oder abgebundenen
Prüfkörper, welche bei 1430°C gebrannte Klinker-
pulver enthielten, hatten eine Druckfestigkeit von 215 kg/cm2 und die gehärteten, bei 1530°C gebrannte
Klinkerpulver enthaltenden Prüfkörper hatten eine Druckfestigkeit von 217 kg/cm-7. Zum Vergleich wurden
gehärtete Prüfkörper, die keine Klinkerpulver enthielten, hergestellt; diese Prüfkörper wiesen eine Druckfestigkeit
von 183 kg/cm2 auf.
Gemischt wurden Kalkstein, Ton, Silica-Stein bzw. Kieselstein und Kupferschlacke mit den in Tafel 1
gegebenen chemischen Zusammensetzungen in Anteilen von 90,2, 6,5, 2,5 und 0,8 Gewichtsprozent. Das
Gemisch wurde auf eine solche Feinheit gepulvert, daß 2,0 Gewichtsprozent dieses Gemisches Korngrößen
über 0,088 mm aufwiesen. Eine durch Zugabe von etwas Wasser zum Gemisch erzeugte Masse oder Paste wurde
zu Pellets von 15 bis 20 mm Durchmesser durch eine tiegelartige Pelletisiervorrichtung hergestellt. Die PeI-lets
wurden in einem Drehrohrofen von 8,34 Meter Länge. 0.45 Meter Innendurchmesser einer Neigung von
5/100, der sich von einer Geschwindigkeit von 50 Umdrehungen/Stunde drehte, gebrannt. Bei der mikroskopischen
Untersuchung hatten die dünnen Stücke dieses gebrannten Klinkers keine Belit-Kristalle, aber
Alit-Kristalle. die in der glasigen interstitiellen Substanz bei einer Korngrößenverteilung zwischen 50 bis 100 μίτι
dispergiert waren; CaO-Kristalle waren in dieser glasigen interstitivjMen Substanz mit einer Korngrößenverteilung
zwischen 25 und 60 μίτι dispergiert. Der
Klinker enthielt 40.2 Gewichtsprozent CaO-Kristalle bezogen auf den Klinker.
Die erhaltenen Pellets wurden auf eine solche Feinheit pulverisiert, daß 25 Gtwichtsprozent der
Klinkerpulver Korngrößen über 0,188 mm aufwiesen. Hergestellt wurden Betonproben, indem 9 Gewichtsteile
der Klinkerpulver und 91 Gewichtsteile normalen Portland/ements unter folgenden Bedingungen gemischt
wurden:
Maximale Aggregatgröße 10 mm
Senkung 7 cm
Wasser 198 kg/m'
Gemischte zementartige Materialien 1 7 kg/m'
Prozentualer Anteil feinen Aggregats 46%.
Der so hergestellte Beton wurde in doppelt bewehrte
Schleudergußbetonrohre von 110 cm Innendurehmes
scr. 8.8 cm Wanddicke und 2.43 m Länge geformt, wobei
das Stahlverhältnis bei 0.43 lag. Noch in den Formen ließ man die Betonrohre drei Stunden bei einer Zimmerlem
peratur von 20 C stehen: später wurde drei Stunden lang in einem anderen nassen Raum bei 65~C gehärtet.
Nachdem man die Formen frei auf Zimmertemperatur abkühlengelassen hatte, wurden die Betonrohre heraus
genommen und später sieben Tage lang in Wasser bei 20C gehärtet. Die gehärteten Betonrohre wurden
einem Test ausgesetzt, um die Größe der Belastung zu bestimmen, bei der ein erster Riß sich zeigte; die
erforderliche Last lag bei 6,7 Tonnen pro Meter. Zum Vergleich wurde ein Betonrohr, das keine Klinkerpulver
enthielt, hergestellt, Die zur Erzeugung eines anfängll· chen Risses in diesem Rohr erforderliche Belastung lag
bei 3,9 Tonnen pro Meter.
Der in der vorbeschriebenen Weise unter Zusatz der Klinkerpulver hergestellte Beton wurde in eine Form
von 10 cm χ 10 cm χ 40 cm Größe gefüllt. Nach der Herausnahme aus der Form ließ man den Prüfkörper
einen Tag lang bei Zimmertemperatur Von 20°C stehen
und härtete unter den gleichen Bedingungen wie bei den
vorgenannten Rohren, Der Prüfkörper hatte einen linearen Expansionskoeffizienten von 60,1 · 10-*. Zum
Vergleich wurde ein Prüfkörper ohne Zusatz von Klinkerpulvern hergestellt Dieser Prüfkörper zeigte
einen linearen Expansionskoeffizienten von nur 2,1 - 10-1
Gemischt wurden Kalkstein, Ton und wasserfreier Gips mit den in Tafel 6 angegebenen chemischen
Zusammensetzungen in den Anteilen von 85,7, 6,9 und 7,4 Gewichtsprozent.
Tafel 6
Chemische Zusammensetzung der Rohmaterialien (Gew.-%)
Rohmaterial
SiO2
AbOa
FeiOa
MgO
SO3
Brennverlust
Insgesamt
Kalkstein | 1,6 | 0,2 | 0,1 | 55,5 | 0,5 |
Tonerde | 63,0 | 13,1 | 8,8 | 1,5 | 2,2 |
Wasserfreier Gips | 3,6 | 0,7 | 0,1 | 41,9 | 0,2 |
47,2
42,9 | 100,8 |
6,4 | 95,0 |
4,6 | 983 |
Der Anteil des CaSC>4 im Gemisch machte 13 Gewichtsprozent, basierend auf der gesamten
CaO-Menge, aus. Das Gemisch wurde auf eine solche Feinheit pulverisiert, daß der Rückstand auf einem
88-Mikronmaschensieb 2% dieses Gemisches ausmachte. Eine durch Zugabe von gewissen Mengen von
Wasser zu dem pulverisierten Gemisch hergestellte Masse oder Paste wurde in Pelletform durch eine
tiegelartige Pelletisiervorrichtung gebracht. Die Pellets wurden beil 500" C bei einer Rate bzw. einem Durchsatz
von einer Tonne pro Stunde in einem Drehrohrofen von 20 Meter Länge und 1,5 Meter Innendurchmesser
gebrannt, der eine Neigung von 2/100 aufwies und sich bei einer Geschwindigkeit von 35 U/h drehte. Bei dieser
Brenntemperatur wurden nur kleine Mengen purpurfarbigen Rauches durch Zersetzung des im Gemisch »
enthaltenen Gipses entwickelt. Der vom Ofen gelieferte Klinker enthielt etwa 50 Gewichtsprozent CaO-Kristal-Ie
und etwa 16 Gewichtsprozent glasiger interstitieller Substanz, bezogen auf den Klinker.
Aus dem kontinuierlich aus dem Drehrohrofen w
abgezogenen Klinker wurden 20 Haufen von etwa 2 kg in einem Intervall von 2 Stunden hergestellt. Jeder
Haufen wurde auf eine solche Feinheit pulverisiert, daß 20 Gewichtsprozent dieses Haufens Korngrößen über
0.088 mm aufwiesen. Gemischt wurden 7 Gewichtsteile der erhaltenen Klinkerpulver, 93 Gewichtsteile normalen
Portlandzementes, 200 Gewichtsteile Standardsand und 60 Gewichtsteile Wasser zur Herstellung eines
breiigen Mörtels. Der Mörtel wurde in Formen von 4 cm χ 4 cm χ 16 cm gefüllt und einen Tag lang in
einer Härtungsbox gehärtet, die eine Atmosphäre mit einer Temperatur von 20° C und einer relativen Feuchte
von 90% enthielt. Nach Freigabe aus den Formen wurden die Mörtelprüfkörper weitet in Wasser bei 20°C
gehärtet. Bestimmt wurde der maximale lineare Expansionskoeffizient dieser Prüfkörper. Das Mittel
hiervon lag bei 126,6 · ΙΟ-4 und der Variationskoeffizient
bei 83%.
Hergestellt wurde eine Masse unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben, nur daß Sand nicht
zugegeben wurde und das Wasser im Verhältnis von 0,5 der gesamten Mengen an zementartigen Materialien
zugesetzt wurde. Die Masse wurde gehärtet, indem sie in eine Form gefüllt wurde, die einer dreiaxialen
Beanspruchung entsprechend Beispiel 1 ausgesetzt wurde. Die Druckfestigkeit dieses Prüfkörpers lag bei
184 kg/cm2 bei einem Variationskoeffizienten von 2,6%.
Zum Vergleich wurden Klinkerpulver hergestellt, indem Kalkstein und Ton in Anteilen von 92,5 und 7,5
Gewichtsprozent ohne Verwendung von Gips vermischt wurden. Die gleichen Versuche wie oben
beschrieben wurden mit den erhaltenen Klinkerpulvern durchgeführt; es zeigte sich ein mittlerer maximaler
linearer Expansionskoeffizient von 102,1 · ΙΟ-4 des
Prüfkörpers, mit einem vorwiegend breiten Variationskoeffizienten von 43,1%, wobei die mittlere Druckfestigkeit
bei 170 kg/cm2, bei einem Variationskoeffizient
von 7,6% lag.
llier/u 2 15Ia(I Zeichnungen
Claims (1)
1. Hydraulisches expansives Zementadditiv aus einem gepulverten Klinker, der aus einem Gemisch
aus Kalk, Ton sowie silicium- und eisenhaltigen Materialien besteht und wobei die Feinheit des
gepulverten Klinkers derart ist, daß 1 bis 40 Gewichtsprozent des Klinkers eine Korngröße von
mehr als 0,088mm aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinker, bezogen auf
sein Gewicht, 30 bis 80 Gewichtsprozent Calciumoxydkristalle mit einer Kristallabmessung zwischen
15 und 60 μηι sowie Alit-Kristalle mit einer
Kristallabmessung zwischen 50 und 100 μΐη aufweist, ι ϊ
die in 2 bis 27 Gewichtsprozent glasiger interstitieller Substanz, bezogen auf das Gewicht des Klinkers,
dispergiert sind, wobei die Substanz im wesentlichen aus den beiden Phasen
basierend auf der Gesamtmenge an Calciumoxyd, enthaltenden Gemisches unterbrochen wird, bevor
20 Gewichtsprozent des zugegebenen Gipses zersetzt sind.
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