DE3028323C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Portlandzementklinker, in den eine die Aushärtung steuernde Komponente eingebaut ist.

Zusätzlich zu der Druckfestigkeit und der Raumbeständigkeit ist auch die Aushärtungszeit eines gegebenen Zements eine Eigenschaft von praktischer Bedeutung. Die Aushärtungszeit darf nicht so kurz sein, daß der Zement nicht entsprechend an Ort und Stelle gebracht und anschließend mit einer Oberflächenbearbeitung versehen werden kann. Ist andererseits die Aushärtungszeit sehr langsam, dann kann eine unerwünschte Sedimentation der Betonfeststoffe auftreten, was zur Folge hat, das Wasser aus dem Beton ausblutet. Darüber hinaus kann eine Verzögerung für den Verbraucher unerwünscht sein, wenn dadurch die Baumaßnahmen verzögert werden.

Es ist herkömmliche Praxis bei der Herstellung eines Portlandzements eine kleine Menge einer Sulfatquelle, wie Gips oder Anhydrit, mit dem Klinker zu vermahlen, um die Reaktion zwischen dem fertigen Zementpulver und Wasser zu steuern. Auf diese Weise werden die Aushärtungseigenschaften bis zu dem Ausmaß gesteuert, das erforderlich ist, um den Zement oder Mörtel an die gewünschte Stelle zu bringen.

Es treten jedoch Probleme beim Einsatz von Sulfat, insbesondere Gips, das auf diese Weise zugesetzt wird, auf. Ein Problem liegt in der Variabilität von Sulfat enthaltenden Rohmaterialien. Ein anderes Problem ist das Auftreten von "falschen" Aushärtungsreaktionen aufgrund einer Dehydratisierung von Gips bei den normalen Zementklinkervermahlungstemperaturen. Das erhaltene Halbhydrat kann mit Wasser unter Bildung von kristallinem Gips reagieren, dessen Ausfällung eine nachteilige Wirkung auf die Rheologie der Betonmischung ausübt, so daß die Zugabe von weiterem Wasser erforderlich ist, um eine Mischung mit geeigneter Verarbeitbarkeit zu erhalten. Dieses Extrawasser übt eine nachteilige Wirkung auf die Betonqualität und -dauerhaftigkeit aus. Obwohl das Problem der falschen Aushärtung beim weiteren Verarbeiten beseitigt werden kann, so zieht es dennoch das andere Problem eines nachteiligen Zementwasserbedarfs nach sich, was eine Verminderung der Qualität des Mörtels oder Betons zur Folge hat. Die Einführung größerer Vermahlungseinheiten mit höheren Vermahlungstemperaturen hat darüber hinaus die Notwendigkeit zunehmend komplexer und teurer werdender Kühlsysteme zur Beseitigung dieses Problems bedingt.

Ein weiteres Problem kann im Falle von Klinkern auftreten, die eine merkliche Menge an Kaliumsulfat (K₂SO₄) enthalten.

Bei einem Vermahlen mit Gips kann das Kaliumsulfat mit dem Gips (CaSO₄ · 2 H₂O) unter Bildung von Syngenit (K₂SO₄ · CaSO₄ · H₂O) reagieren, der eine Lufthärtung verursacht, wodurch der Zement klumpig wird und damit schlechte Fließeigenschaften besitzt. Klumpiger Zement ist schwierig mit Zuschlagstoffen unter Bildung einer homogenen Mischung zu vermischen, was einen Mörtel mit schlechter Qualität bedingt.

Ein weiteres Problem liegt in der schnellen Härtung. Wie bekannt, erfährt die Trikalziumaluminatkomponente (C₃A, wobei C für CaO steht und A Al₂O₃ bedeutet) von Zement eine schnelle Reaktion in Kontakt mit Wasser. Man nimmt an, daß dem Zementklinker zugesetztes Sulfat die Bildung einer Schicht aus Ettringit auf den C₃A-Stellen bedingt. Diese Schicht steuert die Aushärtungsreaktion. Liegt jedoch eine zur Hemmung der Hydratation der C₃A-Phase unzureichende Sulfatmenge vor, dann kann ein blitzartiges Aushärten erfolgen. Dieser Vorgang ist im wesentlichen irreversibel insofern, als Versuche, das Material aufzubrechen und es erneut zu verarbeiten, einen Beton mit merklich reduzierter Qualität zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Lösung der vorstehenden Probleme durch Schaffung eines Portlandzementklinkers mit eingebauter Aushärtungssteuerung durch Vorsehen einer Komponente in dem Klinker selbst, welche die Rolle übernimmt, welche bisher von dem Klinker nach dem Brennen zugesetztem Gips oder anderem Sulfat gespielt wurde. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß in den Klinker eine Verzögerungskomponente eingebaut wird, die einem aus dem Klinker hergestellten Zement selbstregulierende Eigenschaften verleiht.

Diese Aufgabe wird durch den Portlandzementklinker des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es ist bekannt, daß in Form von Kalziumsulfat als totgebrannter Anhydrit in Portlandzementklinker vorliegendes SO₃ (im Unterschied zu Kalziumsulfat, das anschließend dem Klinker zugesetzt wird) als Aushärtungsverzögerungsmittel unwirksam ist infolge seiner langsamen Auflösungsgeschwindigkeit in dem Anmachwasser. Ferner sind die leichter löslichen Alkalimetallsulfate dafür bekannt, daß sie schlechte Verzögerungsmittel sind und darüber hinaus die Betonfestigkeiten zu einem frühen Zeitpunkt aufgrund der Festigkeiten zu einem späteren Zeitpunkt begünstigen.

In "Zementchemie für Bauingenieure", 1977, werden auf den Seiten 32 bis 40 herkömmliche Portlandzemente beschrieben, deren Aushärtungseigenschaften durch die Zugabe von Gips während der Vermahlungsstufe gesteuert werden. Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung einen speziellen Portlandzement, der eine hohe Festigkeit entwickelt und Verfestigungseigenschaften zeigt, die weitgehend durch das Vorliegen von die Aushärtung steuernden Komponenten (einschließlich Sulfat) in dem Klinker selbst bestimmt werden. Sulfat ist in einem tongebrannten Anhydrit dafür bekannt, daß es als Aushärtungsverzögerungsmittel unwirksam ist. Daher ist es als überraschend anzusehen, daß man trotz der niedrigen Siliziumdioxidverhältnisse ausgezeichnete Aushärtungseigenschaften mit den speziellen Zementen erhalten kann, die aus den erfindungsgemäßen Klinkern erhalten werden.

Zement kann durch Pulverisieren oder Vermahlen des Klinkers gemäß vorliegender Erfindung nach herkömmlichen Methoden sowie unter Einsatz herkömmlicher Vorrichtungen erhalten werden. Damit jedoch die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile voll ausgeschöpft werden, ist es vorzuziehen, wenn der Klinker im wesentlichen im Abwesenheit von zugesetztem Sulfat, wie Gips oder Anhydrit, vermahlen wird.

Wenigstens ein Teil der Elemtente, die zur Bildung der die Aushärtung steuernden Komponente in dem Klinker erforderlich sind, können bereits in den Zementrohmaterialien vorliegen oder in den Ofen mit dem Brennstoff eingeführt werden, der zum Befeuern des Ofens verwendet wird. Das Verfahren zur Herstellung der Klinker sieht jedoch normalerweise die Einstellung eines oder mehrerer Additive in den Ofen vor, die Halogen und/ oder Schwefel und Alkalimetall enthalten. Es ist natürlich darauf hinzuweisen, daß bei einem Hinweis auf Halogene oder ein Alkalimetall normalerweise das Element in gebundenem Zustand zu verstehen ist, beispielsweise als Halogenidion bzw. als Alkalimetallion. In ähnlicher Weise versteht sich der Hinweis auf Schwefel auf einen Schwefel in gebundener Form, gewöhnlich in Form von Sulfat. Die Additive können in den Ofen entweder getrennt oder zusammen durch Einmengung in die Rohzementbeschickung oder auf eine andere Weise eingeführt werden, beispielsweise durch Einblasen.

Die Schwefelquelle mit Ausnahme der Quelle, die auf die Hauptrohmaterialien und den Brennstoff zurückgeht, wird vorzugsweise als Kalziumsulfat, Hydraten von Kalziumsulfat, Alkalimetallsulfaten, Alkalimetall-Kalzium-Doppelsulfaten und Mischungen aus diesen Bestandteilen ausgewählt. Besonders bevorzugte Quellen sind Gips, Kaliumsulfat sowie Staub, der bei der Zementverarbeitung anfällt und reich an Kalium und Schwefel ist.

Die bevorzugten Quellen für Alkalimetallverbindungen sind die Hauptrohmaterialien oder der Brennstoff oder die vorstehend erwähnten Zugaben von Alkalimetallsulfat oder Alkalimetall-Kalzium-Doppelsulfat. Das bevorzugte Alkalimetall ist Kalium, wobei jedoch normalerweise auch Natrium vorliegt.

Die Quelle für Fluor ist neben der, die in den Hauptrohmaterialien vorliegen kann, vorzugsweise Kalziumchlorid.

In den Ofen eingeführtes Halogen und Schwefel üben in Kombination eine mineralisierende Wirkung aus, welche eine Vereinigung der Rohmaterialien in dem Ofen bei verminderten Brenntemperaturen gestattet, sodaß, insbesondere im Falle von Öfen mit niedrigem Wärmewirkungsgrad, die gewünschte Retention an Sulfat und Alkalimetall in dem Klinker bei den Gehalt erleichtert wird, die für die Aushärtung regulierende Wirkung erforderlich sind. Das Fluor übt ebenfalls eine verzögernde Wirkung aus, welche die Aushärtungssteuerung fördert.

Das Fluor liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 1% und insbesondere in einer Menge von 0,15 bis 0,30% des Klinkers vor. Die Menge des Alkalimetalls des Klinkers (ausgedrückt als Na₂O-Äquivalent) beträgt vorzugsweise 0,4 bis 2,0% und insbesondere 0,60 bis 1,0%, bezogen auf das Gewicht des Klinkers.

Für die erfindungsgemäßen Zwecke wird der minimale Gehalt an Sulfat in dem Klinker durch den folgenden Ausdruck bestimmt: minimaler Gewichtsprozentsatz an SO₃ = (Äquivalent Na₂O in dem Klinker, bezogen auf das Gewicht × 1,29) + 0,2%.

Dieser minimale SO₃-Bedarf reicht dazu aus, daß das ganze Alkalimetalloxid als Sulfat auftritt, und zwar zusammen mit einer kleinen Menge an Kalziumsulfat. Dieses Kalziumsulfat und Kaliumsulfat vereinigen sich ihrerseits unter Bildung des Doppelsulfats, das als Kalziumlangbeinit bekannt ist.

Der in einem gegebenen Falle aus der vorstehenden Beziehung errechnete Wert wird nachfolgend lediglich der Einfachheit wegen als "minimales Klinkersulfat" bezeichnet. Dieser Wert beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,33%.

Zur Vermeidung von Problemen bezüglich der Zementvolumeninstabilität liegt die obere Grenze von SO₃ in dem Klinker normalerweise bei 5,0 Gew.-%. Der bevorzugte Bereich für den SO₃-Gehalt schwankt zwischen 2,0 und 4,0 Gew.-%.

Besteht der Aushärtungsregulator vollständig oder teilweise aus Sulfat, dann übt das Vorliegen von Kalziumlangbeinit eine besonders vorteilhafte Wirkung aus.

Der Gehalt der C₃A-Phase in dem Klinker steht in einer Beziehung zu zwei chemischen Parametern, und zwar zu dem Siliziumdioxidverhältnis und dem Aluminiumoxidverhältnis (die Berechnung dieser Verhältnisse wird nachfolgend näher erläutert). Im allgemeinen bedingt bei einem gegebenen Aluminiumverhältnis eine Abnahme des Siliziumdioxidverhältnisses eine Zunahme des C₃A-Gehaltes. Da C₃A sehr schnell mit Wasser reagiert, wäre zu erwarten, daß das Aushärten von Zementen, die aus Klinkern mit hohen C₃A-Gehalten hergestellt worden sind, schwieriger zu steuern ist. In überraschender Weise gefunden, daß die Erfindung auch eine ausgezeichnete Aussteuerungshärtung sogar im Falle von Zementen ermöglicht, die aus Klinkern mit Siliziumdioxidverhältnissen von 2,80 und darunter hergestellt worden sind.

Ferner läßt sich eine gute Aushärtungssteuerung sogar im Falle von Klinker-C₃A-Gehalten von mehr als 5 Gew.-% erzielen.

Eine geeignete Auswahl und Steuerung der Mengen der die Aushärtung steuernden Komponenten und eine Steuerung des Brennens nach an sich im Prinzip bekannten Methoden, um zu gewährleisten, daß die erforderlichen Mengen an diesen Komponenten in dem erzeugten Klinkerprodukt enthalten sind, insbesondere in Form von leicht löslichem Sulfat, ermöglicht die Gewinnung eines Zements aus dem Klinker, der gesteuerte Aushärtungseigenschaften besitzt, so daß der Bedarf an einer Zugabe von Sulfaten, wie Gips, zu dem Klinker während des Vermahlens entfällt. Die Zugabe von weiterem Sulfat kann erfindungsgemäß entfallen, ist jedoch nicht ausgeschlossen. Eine derartige Zugabe kann nützlich sein, um eine "Feinabstimmung" der Aushärtungseigenschaften des Zements zu erzielen. Beim Fehlen von Gips oder dgl. kann das Vermahlen heiß ohne nachteilige Wirkungen auf die Zementqualität erfolgen, so daß keine aufwendigen und teuren Kühlvorrichtungen erforderlich sind.

Da man den Klinker ohne weiteren Gips vermahlen kann, wird das Problem der falschen Aushärtung vermieden. Darüber hinaus hemmt das Vorliegen eines integralen Regulators in dem Klinker eine Blitzaushärtung. Es ist darauf hinzuweisen, daß durch ein Vermahlen in Abwesenheit von Gips das Problem einer Lufthärtung infolge einer Syngenitbildung vermieden wird. Wird darüber hinaus etwas Gips während der Vermahlstufe zugesetzt, dann bewirkt dies, wenn der leicht lösliche Kalziumlangbeinit während des Klinkererzeugungsverfahrens gebildet wird, eine Herabsetzung der Menge an Kaliumsulfat, die sonst zur Bildung von Syngenit verfügbar wäre.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Gipse mit niedriger Qualität und Nebenproduktgipse, die normalerweise als ungeeignet für eine Verwendung als Verzögerungsmittel angesehen werden, wenn sie mit Portlandzementklinker vermahlen werden, dennoch als Sulfatquelle gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Materialien (Verstreckungsmittel), wie Schlacke, Flugasche oder Puzzolanerde, mit dem erfindungsgemäßen Klinker zusammen bei einem möglicherweise heißen Vermahlverfahren vermahlen werden können, um einen gestreckten Zement herzustellen, ohne daß dabei nachteilige Wirkungen auf die Zementeigenschaften festzustellen sind. Derartige Verstreckungsmittel können ferner getrennt vermahlen und dann mit dem getrennt vermahlenen Klinker vermischt werden. Auf diese Weise kann ein breiter Bereich an Zementen des verstreckten Portlandtyps in vorteilhafter Weise aus dem erfindungsgemäß erzeugten Klinker zusammen mit einem geeigneten Verstreckungsmittel hergestellt werden.

Der erfindungsgemäße Klinker kann unter Bildung eines Zements mit jedem gewünschten Feinheitsgrad vermahlen werden. Jedoch wird die spezifische Oberfläche des Zements normalerweise nicht weniger als 225 m²/kg betragen.

Im allgemeinen wird die Menge der die Aushärtung steuernden Komponente in der Weise ausgewählt, daß die anfängliche Aushärtungszeit nicht weniger als 45 Minuten beträgt (gemäß dem britischen Standard 12 : 1978) und vorzugsweise nicht weniger als 60 Minuten ausmacht. Die Endaushärtungszeit sollte normalerweise mehr als 10 Stunden betragen. Die anfänglichen Aushärtungszeiten für typische Zemente liegen zwischen 90 und 220 Minuten, während Endaushärtungszeiten für derartige Zemente normalerweise zwischen 150 und 300 Minuten schwanken.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Prozentangaben, Teilangaben und Verhältnisse beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht. Die chemischen Parameter des Klinkers, und zwar der Kalksättigungsfaktor (LSF), das Siliziumdioxidverhältnis (S/R) und das Aluminiumoxidverhältnis (A/F) werden durch die folgenden Beziehungen wiedergegeben:

Der C₃A-Gehalt läßt sich durch die folgende Beziehung berechnen:

C₃A = 2,65 Al₂O₃ - 1,69 Fe₂O₃,

worin jedes chemische Symbol den Gewichtsprozentsatz der in der jeweiligen Masse vorliegenden identifizierten Substanz wiedergibt. Die Prozentsätze der Oxide werden nach den Methoden berechnet, die in BS 4550, Teil 2, 1970 beschrieben sind.

Die Gehalte an freiem Kalk werden nach der Extraktionsmethode mit heißem Äthylenglykol bestimmt.

Die spezifische Oberfläche (SSA) wird nach der in BS 4550, Teil 3, Abschnitt 3.3, 1978 beschriebenen Methode berechnet.

Die Aushärtungszeiten werden nach den in BS 4550, Teil 3, Abschnitte 3.5 und 3.6, 1978 angegebenen Methoden ermittelt.

Die Klumpentests werden nach der Methode BS 1881, Teil 2, 1970 durchgeführt. Die Klumpentestwerte sind ein Hinweis für die Verarbeitbarkeit der in Frage stehenden Masse, wobei ein Wert von 40 mm als annehmbar und ein Wert von 50 mm als gutbetrachtet wird.

Beispiel 1

Die eingesetzten Rohmaterialien sind eine Kalkstein/Schiefer/ Sand-Mischung (A), wobei es sich um eine Rohbeschickung für eine Zementfabrik handelt, und zwar zusammen mit Schiefer (B) und Gips (C), wobei die Hauptbestandteile wie folgt sind:

Ferner wird ein Vielzweck-Kalziumfluorid (CaF₂) (Technischer Reinheitsgrad) verwendet.

Die Rohmaterialien werden miteinander in folgenden ungefähren Mengenverhältnissen vermischt: 93,2% A, 0,2% B, 6,1% C, zusammen mit 0,5% CaF₂. Die Mischung wird solange vermahlen, bis ein Rückstand von 9,5% auf einem 90 µm- Maschensieb zurückbleibt.

Die erhaltene Rohmischung wird mit Wasser vermischt und zu Kuchen verformt, die dann gründlich getrocknet und anschließend bei 1400°C zur Erzeugung eines Klinkers gebrannt werden, der 2,6% freien Kalk enthält und folgende Oxidzusammensetzung aufweist:

SiO₂19,6% Al₂O₃ 5,6 Fe₂O₃ 2,3 CaO65,1 SO₃ 3,6 K₂O 1,1 Na₂O nicht weniger als 0,1 F (als Fluorid) 0,28

Der LSF-Wert beträgt 0,99, der S/R-Wert 2,48 und der A/F-Wert 2,43. Die C₃A-Gehalt des Klinkers wird zu 10,9% berechnet. Der äquivalente Na₂O-Gehalt beträgt 0,83% und das "minimale Klinkersulfat", das auf den vorstehend erwähnten Na₂O-Gehalt zurückgeht, 1,27%.

Der Klinker wird ohne Zusätze in einer Kugelmühle bei 115°C zur Gewinnung eines Zements mit einer spezifischen Oberfläche von 296 m²/kg vermahlen.

Ein Ausbreitungstest dieses Zements ergibt einen Wert von 43 mm.

Beim Testen der Aushärtungszeiten stellt man fest, daß dieser Zement eine anfängliche Aushärtungszeit von 230 Minuten und eine Endaushärtungszeit von 290 Minuten besitzt.

Beispiel 2

Die in Beispiel 1 beschriebenen Rohmaterialien werden in den ungefähren Mengenverhältnissen von 93,7% A, 0,2% B und 6,1% C vermischt und dann zur Gewinnung einer Rohbeschickung vermahlen, die einen Rückstand von 9,2% auf einem 90 µm-Maschensieb bedingt. Die Rohbeschickung wird zu Kuchen verformt, die nach dem Trocknen bei 1400°C zur Erzeugung eines Klinkers gebrannt werden, der einen Gehalt an freiem Kalk von 2,8% aufweist und folgende Oxidzusammensetzungen besitzt:

SiO₂19,9% Al₂O₃ 5,5 Fe₂O₃ 2,2 CaO65,5 SO₃ 3,4 K₂O 1,2 Na₂O weniger als 0,1 F 0,03

Der LSF-Wert beträgt 0,99, der S/R-Wert 2,58 und der A/F-Wert 2,50. Der C₃A-Gehalt wird zu 10,8% berechnet. Der äquivalente Na₂O-Gehalt beträgt 0,89%, aus dem ein Gehalt an "minimalem Klinkersulfat" von 1,35% berechnet wird.

Der Klinker wird ohne jeden Zusatz in einer Kugelmühle bei 115°C zu Gewinnung eines Zements vermahlen, dessen spezifische Oberfläche zu 331 m²/kg bestimmt wird.

Der Ausbreitungstest liefert einen Wert von 48 mm.

Bei einem Testen der Aushärtungszeiten wird festgestellt, daß der Zement eine Anfangsaushärtungszeit von 50 Minuten -und eine Endaushärtungszeit von 65 Minuten besitzt.

Beispiel 3

Die in Beispiel 1 beschriebenen Rohmaterialien werden in ungefähren Mengenverhältnissen von 97,3% A, 0,2% B und 2% C zusammen mit 0,5% Kalziumfluorid vermischt und dann zur Gewinnung einer Rohbeschickung vermahlen, die einen Rückstand von 9,4% auf einem 90 µm-Maschensieb bedingt. Diese Rohbeschickung wird zu Kuchen verformt, die dann getrocknet und bei 1450°C zur Erzeugung eines Klinkers gebrannt werden, der einen Gehalt an freiem Kalk von 3,0% besitzt und folgende Oxidzusammensetzung aufweist:

SiO₂20,6% Al₂O₃ 5,8 Fe₂O₃ 2,3 CaO66,9 SO₃ 1,2 K₂O 0,9 Na₂O weniger als 0,1 F 0,25

Der LSF-Wert beträgt 1,00, der S/R-Wert 2,54 und der A/F-Wert 2,52. Ein C₃A-Gehalt von 11,4% wird berechnet. Der äquivalente Na₂O-Gehalt beträgt 0,69%, wobei aus diesem Wert ein Gehalt an "minimalem Klinkersulfat" von 1,09% berechnet wird.

Der Klinker wird ohne Zusatz in einer Kugelmühle bei 115°C zur Gewinnung eines Zements mit einer spezifischen Oberfläche von 337 m²/kg vermahlen.

Ein unter Einsatz dieses Zements durchgeführter Ausbreitungstest ergibt einen Wert von 52 mm.

Dieser Zement besitzt eine Anfangsaushärtungszeit von 15 Minuten und eine Endaushärtungszeit von 60 Minuten.

Beispiel 4

Die eingesetzten Rohmaterialien bestehen aus einer Mischung aus Kalkstein/Schiefer (A), Brennstoffasche (B) und Gips (C). Die Analysenwerte der Bestandteile sind wie folgt:

Ferner wird Kalziumfluorid (Vielzweckreagensgrad) verwendet.

Die Rohmaterialien werden miteinander in Mengenverhältnissen von 93,5% A, 2,0% B und 4,0% C zusammen mit 0,5% CaF₂ vermischt und dann vermahlen. Die erhaltene Mischung bedingt einen Rückstand von 10,2% auf einem 90 µm-Maschensieb.

Diese wird mit Wasser vermischt und zu Kuchen verformt, die dann gründlich getrocknet und anschließend bei 1400°C zur Erzeugung eines Klinkers gebrannt werden. Der Gehalt an freiem Kalk beträgt 2,0% und die Oxidzusammensetzung der Rohbeschickung ist wie folgt:

SiO₂19,2% Al₂O₃ 5,0 Fe₂O₃ 3,8 CaO65,0 SO₃ 2,9 K₂O 0,70 Na₂O 0,40 F 0,31

Der LSF-Wert beträgt 1,01, der S/R-Wert 2,18 und der A/F- Wert 1,32. Ein C₃A-Gehalt von 6,8% wird berechnet. Der äquivalente Na₂O-Gehalt beträgt 0,86%. Aus diesem Gehalt wird ein Wert des "minimalen Klinkersulfats" von 1,31% berechnet.

Dieser Klinker wird ohne Zusatz in einer Kugelmühle bei 120°C zur Gewinnung eines Zements mit einer spezifischen Oberfläche von 333 m²/kg vermahlen.

Ein unter Einsatz dieses Zements durchgeführter Ausbreitungstest ergibt einen Wert von 49 mm.

Dieser Zement ergibt beim Testen eine Anfangsaushärtungszeit von 180 Minuten und eine Endaushärtungszeit von 230 Minuten.

Beispiel 5

Die in Beispiel 4 (mit Ausnahme von Gips) beschriebenen Rohmaterialien werden in Mengenverhältnissen von 97,5% A, 2,0% B und 0,5% CaF₂ vermischt und dann zur Gewinnung einer Rohbeschickung vermahlen, die einen Rückstand von 10,4% auf einem 90 µm-Maschensieb bedingt. Diese Beschickung wird mit Wasser vermischt und zu Kuchen verformt. Nach einem gründlichen Trocknen erfolgt ein Brennen bei 1400°C zur Erzeugung eines Klinkers, der einen Gehalt an freiem Kalk von 3,2% aufweist und folgende Oxidzusammensetzung besitzt:

SiO₂19,9% Al₂O₃ 5,2 Fe₂O₃ 4,0 CaO66,1 SO₃ 1,4 K₂O 0,7 Na₂O 0,4 F 0,26

Der LSF-Wert beträgt 1,01, der S/R-Wert 2,16 und der A/F- Wert 1,30. Ein C₃A-Gehalt von 7,0% wird berechnet. Der äquivalente Na₂O-Gehalt beträgt 0,86%. Aus diesem Gehalt wird ein Gehalt an "minimalem Klinkersulfat" von 1,31% berechnet.

Der Klinker wird ohne Zusätze in einer Kugelmühle bei 120°C zur Erzeugung eines Zements mit einer spezifischen Oberfläche von 337 m²/kg vermahlen.

Ein unter Einsatz dieses Zements durchgeführter Ausbreitungstest ergibt einen Wert von 45 mm.

Beim Testen der Aushärtungszeiten stellt man fest, daß dieser Zement eine Anfangsaushärtungszeit von 60 Minuten und eine Endaushärtungszeit von 90 Minuten bestitzt.

Beispiel 6

Als Rohmaterial wird eine Mischung aus Kalk und Ton (A), Gips (B) und Brennstoffasche (C) verwendet, wobei die Analysenwerte dieser Komponenten wie folgt sind:

Ferner wird ein Kalziumfluorid (Vielzweckreagensgrad) verwendet.

Diese Rohmaterialien werden miteinander in ungefähren Mengen von 92,65% A, 6,0% B, 1,0% C und 0,35% CaF₂ vermischt und dann vermahlen, wobei eine Rohmischung erhalten wird, die auf einem 90 µm-Maschensieb einen Rückstand von 7% bedingt.

Diese Rohmischung wird mit Wasser vermischt und zu Kuchen verformt, die anschließend getrocknet und dann bei 1400°C zur Erzeugung eines Klinkers gebrannt werden. Der Gehalt an freiem Kalk beträgt 0,9%, wobei folgende Oxidzusammensetzung ermittelt wird:

SiO₂18,5% Al₂O₃ 6,3 Fe₂O₃ 2,5 CaO64,6 SO₃ 3,5 K₂O 1,0 Na₂O 0,26 F 0,23

Der LSF-Wert beträgt 1,02, der S/R-Wert 2,10 und der A/F- Wert 2,52. Ein C₃A-Gehalt von 12,4% wird errechnet.

Der äquivalente Na₂O-Gehalt beträgt 0,92%. Aus diesem Gehalt errechnet sich ein Gehalt an "minimalem Klinkersulfat" von 1,39%.

Der Klinker wird ohne Zusätze in einer Kugelmühle bei 120°C zur Gewinnung eines Zements mit einer spezifischen Oberfläche von 326 m²/kg vermahlen.

Ein unter Einsatz dieses Zements durchgeführter Ausbreitungstest ergibt einen Wert von 48 mm.

Der Zement ergibt beim Testen eine Anfangsaushärtungszeit von 200 Minuten und eine Endaushärtungszeit von 230 Minuten.

Beispiel 7

Die in Beispiel 6 beschriebenen Rohmaterialien werden in ungefähren Mengenverhältnissen von 94,65% A, 4,0% B, 1,0% C und 0,35% CaF₂ vermischt und dann zur Gewinnung einer Rohbeschickung vermahlen, die einen Rückstand von 7,2% auf einem 90 µm-Maschensieb bedingt. Die Rohbeschickung wird zu Kuchen verformt, die anschließend getrocknet und bei 1400°C zur Erzeugung eines Klinkers vermahlen werden, der einen Gehalt an freiem Kalk von 0,8% besitzt, wobei folgende Oxidzusammensetzung ermittelt wird:

SiO₂19,0% Al₂O₃ 6,5 Fe₂O₃ 2,6 CaO65,5 SO₃ 2,5 K₂O 0,95 Na₂O 0,24 F 0,20

Der LSF-Wert beträgt 1,02, der S/R-Wert 2,09 und der A/F- Wert 2,50. Der C₃A-Gehalt wird zu 12,8% ermittelt. Der äquivalente Na₂O-Gehalt beträgt 0,87%. Aus diesem Gehalt errechnet sich ein Gehalt an "minimalem Klinkersulfat" von 1,32%.

Dieser Klinker wird ohne Zusatz in einer Kugelmühle bei 120°C zur Erzeugung eines Zements mit einer spezifischen Oberfläche von 330 m²/kg vermahlen.

Ein unter Einsatz dieses Zements durchgeführter Klumpentest ergibt einen Wert von 48 mm.

Dieser Zement besitzt eine Anfangsaushärtungszeit von 195 Minuten und eine Endaushärtungszeit von 225 Minuten.

Claims (7)

1. Portlandzementklinker aus (A) einem Sulfat, (B) einem Alkalimetall in gebundenem Zustand und (C) einem Halogen in gebundenem Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß das Sulfat (A) in einer Menge von 0,33 bis 5,0 Gew.-% des Klinkers und das Alkalimetall (B) in einer Menge, ausgedrückt als Äquivalent Na₂O, von 0,1 bis 3,0 Gew.-% des Klinkers, vorliegen und das Halogen (C) Fluor ist und in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-% des Klinkers vorliegt, der Klinker Kalziumlangbeinit enthält und ein Siliziumdioxidverhältnis von nicht mehr als 2,80 aufweist.

2. Klinker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluor in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-% des Klinkers enthält.

3. Klinker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er Alkalimetall in einer Menge, ausgedrückt als Äquivalent Na₂O, von 0,4 bis 2,0 Gew.-% des Klinkers enthält.

4. Klinker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetall im wesentlichen aus Kalium oder einer Mischung aus Kalium und Natrium besteht.

5. Klinker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er Sulfat in einer Menge von 2,0 bis 4,0 Gew.-% des Klinkers enthält.

6. Klinker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er das Alkalimetall in einer Menge, ausgedrückt als Äquivalent Na₂O, von 0,60 bis 1,0 Gew.-% des Klinkers enthält.

7. Klinker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Trikalziumaluminatgehalt von mehr als 5% aufweist.