DE3881035T2 - Hydraulischer zement und eine ihn enthaltende zusammensetzung. - Google Patents

Hydraulischer zement und eine ihn enthaltende zusammensetzung.

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DE3881035T2 DE88910428T DE3881035T DE3881035T2 DE 3881035 T2 DE3881035 T2 DE 3881035T2 DE 88910428 T DE88910428 T DE 88910428T DE 3881035 T DE3881035 T DE 3881035T DE 3881035 T2 DE3881035 T2 DE 3881035T2
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Description

  • Hydraulische Zemente, wie Portland-Zement, und gemischte hydraulische Zemente, die aus Portland-Zement und Pozzolan-Zement bestehen, sind seit vielen Jahren als wesentliche Bestandteile von Mörtel und Beton verwendet worden, die dem Bau von Gebäuden, Straßen usw. dienen. In vielen Fällen ist Flugasche als Pozzolan-komponente in gemischten hydraulischen Zementen verwendet worden, und als mineralischer Zuschlagsstoff, um den teureren Portland-Zement in Mörtel oder Beton teilweise zu ersetzen. Die Verwendung von Flugachse anstelle eines Teiles des Portland-Zementes oder als Bestandteile in gemischten Zementen vermindert den hohen Energieeinsatz, den die für Mörtel und Beton erforderlichen hydraulischen Zemente benötigen. Nach dem Stand der Technik können jedoch nicht mehr als 35 bis 45% des Portland-Zements durch Flugasche ersetzt werden. Nach den Lehren des Standes der Technik haben die entstehenden Mörtel und hat der Beton nicht genügend Stärke, wenn mehr als die genannte Menge an Flug - asche eingesetzt wird.
  • Nach dem Stand der Technik können auch hydraulische, zementfreie Bindemittel ausschließlich aus industriellen Abfallstoffen erzeugt werden. Insbesondere ist beschrieben worden, daß ein zementfreies Bindemittel erhalten wird, indem man Flugachse mit einer wässerigen Lösung des Aktivators (das heißt mit industriellen Abwässern, die Natriumhydroxid enthalten) sowie mit Niederdruckdampf behandelt (Derdacka-Grzymek Anna, Stok Andrzej, "Multiindustry Institute of Building and Refractory Materials, Academy of Mining and Metallurgy in Krakow", No. 58, Cement, Concrete, Vol. 95 1981), Abstract No. 66734K).
  • Es ist nun jedoch gefunden worden, daß nach der vorliegenden Erfindung ein hydraulischer Zement erhalten wird, in welchem der gesamte Portland-Zement oder der gemischte hydraulische Zement durch Flugasche ersetzt wird, indem man eine Flugasche der Klasse C mit einem Alkalimetall enthaltenden Stoff aktiviert. Dies bedeutet folglich eine weitere Verminderung der Kosten und des Energiebedarfs.
    • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird ein hydraulischer Zement zur Verfügung gestellt, der im wesentlichen aus Flugasche der Klasse C und einem eine Alkalimetall-Verbindung enthaltenden Aktivator besteht. Der Aktivator besteht aus einem oder mehreren Stoffen, ausgewählt aus der Klasse, die aus Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat und Staub von Portland-Zement- Öfen besteht. Die Menge des verwendeten, eine Alkalimetall-Verbindung enthaltenden Aktivators, bezogen auf 100 Teile des Gesamtgemisches, kann zwischen etwa 1/2 und 10 Gewichtsteilen variieren. Im allgemeinen werden nicht mehr als 4 Gewichtsteile, vorteilhaft zwischen 1/2 und 3 Gewichtsteile verwendet, sofern nicht Staub von Portland-Zement-Öfen, sondern ein anderer der genannten Stoffe eingesetzt wird.
  • In der Formulierung sind weiterhin geeignete Mengen an Beimischung (set control materials) enthalten, beispielsweise Zitronensäure, Borax, Cormix (registriertes Warenzeichen), WRDA (reg. Warenzeichen), Daracem (reg. Warenzeichen) 100 oder andere Beimischungen, die üblicherweise in Beton verwendet werden. Die Beimischungen sollten etwa 1/2 bis 3 Gewichtsteile mindestens eines der erwähnten Materialien auf 100 Teile des Gesamtgemisches betragen.
  • Dieser hydraulische Zement zeigt sowohl hohe frühzeitige als auch hohe endgültige Stärke (high early strength and high ultimate strength). Er kann für schnelle Betonreparaturen oder Betonkonstruktionen verwendet werden. Dieser Zement kann auch in der Herstellung von vorgegossenen und vorbelasteten Betonteilen, mit oder ohne Hitzehärtung, eingesetzt werden.
  • Der Zement nach der vorliegenden Erfindung schließt die folgenden Bestandteile, angegeben als Gewichtsteile, ein:
  • Von 90 bis 97 Teile Flugasche der Klasse C
  • Von 1/2 bis 10 Teile eines eine Alkali-Verbindung enthaltenden Aktivators
  • Von 1/2 bis 3 Teile Beimischung.
  • Zusätzlich zu den Materialien dieser Formulierung können dem Gemisch auch andere Stoffe zugesetzt werden, beispielsweise Verzögerer und wasservermindernde Stoffe, die üblicherweise in Beton eingesetzt werden, verschiedene Ersatzstoffe anstelle der angegebenen Materialien sind ebenfalls möglich. Kaliumhydroxid ist die bevorzugte Alkalimetall enthaltende Verbindung, jedoch können Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und Staub von Portland-Zement-Öfen das Kaliumhydroxid ganz oder teilweise ersetzen. Wie bereits erwähnt, beträgt die Menge des eine Alkalimetall-Verbindung enthaltenden Aktivators im allgemeinen von 1/2 bis 4 Gewichtsteile, vorteilhaft von etwa 1/2 bis 3 Gewichtsteile, bezogen auf jeweils 100 Teile des gesamten Zementes, wenn nicht Staub von Portland-Zement-Öfen, sondern einer der anderen genannten Stoffe eingesetzt wird.
  • Wenn der hydraulische Zement nach der vorliegenden Erfindung in Beton oder Mörtel verwendet wird, hat das entstehende gehärtete Material eine solche Stärke, daß es ein paar Stunden nach der Herstellung in Betrieb genommen werden kann. Diese Stärke wird mit oder ohne Härtung durch Hitze erhalten.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Der hydraulische Zement nach der vorliegenden Erfindung hat, wie zuvor erwähnt, die folgenden Bestandteile, in Gewichtsteilen angegeben:
  • 90 bis 97 % Flugasche der Klasse C
  • 1/2 bis 10 Teile eines eine Alkalimetall-Verbindung enthaltenen Aktivators
  • 1/2 bis 3 Teile Beimischung.
  • Die Flugasche ist eine Flugasche der Klasse C, wie in ASTM C-618 klassifiziert.
  • Wenn Kaliumhydroxid als ein eine Alkalimetall-Verbindung enthaltender Aktivator verwendet wird, kann dies in Form von Schuppen, Kugeln oder als wässerige Lösung vorliegen. Natriumhydroxid, Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat und Flugstaub mit hohem Alkaligehalt aus Öfen, wie die während der Herstellung von Portland-Zement anfallenden Flugstäube können ebenfalls als Quelle von Alkalimetall- Ionen dienen.
  • Eine bevorzugte Beimischung ist Zitronensäure, die in jeder verfügbaren form, beispielsweise als feine Kristalle, Pulver oder Flüssigkeit zugesetzt werden kann. Auch Salze der Zitronensäure können verwendet werden.
  • Borax, ein Mineral mit der Zusammensetzung Na&sub2;O.2B&sub2;O&sub3;.10H&sub2;O., kann in jeder verfügbaren Form eingesetzt und ganz oder teilweise durch andere verfügbare Beimischungen ersetzt werden, die die Härtung von Betonmischungen regeln. Der hauptsächliche Unterschied zwischen den Zementen nach der vorliegenden Erfindung und denen des Standes der Technik ist die Verwendung von Flugasche mit einem eine Alkalimetall-Verbindung enthaltenden Aktivator, um auch ohne Portland-Zement einen hydraulischen Zement von sehr früher Stärke zu erhalten.
  • Alle Bestandteile können miteinander vermahlen oder vermischt werden und ohne weitere Zusatzstoffe als vollständiger Zement verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform können die Quellen der Alkalimetall-Ionen, Zitronensäure und Borax oder andere Beimischungen in fester oder flüssiger Form in den Betonmischer eingebracht werden, als Gemisch oder als zweite Komponente. Wenn all die Stoffe zusammengemischt sind, so daß nur Wasser und Kies erforderlich sind, um einen Mörtel oder Beton zu erhalten, werden die Regelprobleme, mit denen man zu tun hat, wenn die Materialien vor Ort gemischt werden, beseitigt oder minimiert. Andererseits erzielt man Ersparnisse in Bezug auf Lagerung und Transport, wenn man die verschiedenen Stoffe vor Ort mischt. Weiterhin ermöglicht das Verfahren mit zwei Komponenten eine bessere Regelung der Arbeitszeit.
  • Die folgenden Beispiele für Formulierungen von hydraulischen Zementen nach der vorliegenden Erfindung werden gegeben. Sie sollten lediglich als illustrativ und nicht in irgendeiner Weise den Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt, limitierend angesehen werden. Alle Teile sind Gewichtsteile. Die Flugasche der Klasse C, die in den folgenden Beispielen verwendet wurde, hat die folgenden Eigenschaften: Flugasche der Klasse C Chemische Analyse (in %) (as received %)
    • Feinheitsgrad
  • Sieb Nr. 325 = 82,3% Durchgang
  • Oberfläche (BLAINE) = 4270 cm²/g
    • Röntgen-Analyse (X-ray diffraction) - gefundene Kistallstrukturen:
  • 1) SiO&sub2; (Siliziumoxid)
  • 2) Fe&sub2;O&sub3; (Eisenoxid)
  • 3) MgO (Magnesiumoxid)
  • 4) CaO (Kalziumoxid
  • 5) TiO&sub2; (Titanoxid)
    • Beispiel 1
  • Ein Zementgemisch wurde hergestellt, das aus folgenden Komponenten bestand:
  • 96,29 Teile Flugasche Klasse C
  • 1,41 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,02 Teile Borax
    • Beispiel 2
  • Ein Beton wurde unter Verwendung des Zements aus Beispiel 1 und anderer erforderlicher Materialien wie folgt hergestellt:
  • 825 Teile Zement nach Beispiel 1
  • 1213 Teile Sand
  • 1820 Teile Kies
  • 142 Teile Wasser.
  • Die verschiedenen Komponenten wurden in einem Betonmischer gemischt. Der Beton hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 25 Minuten. Ein Teil des Betons wurde in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Beton hatte die folgenden Kompressionsstärken (compressive strengths): Alter Stärke Stunden Tag Tage
  • Der restliche Beton wurde in Formen gegossen, bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde gelagert und dann 1 1/2 Stunden bei 195ºF (90,6ºC) in Dampf gehärtet. Probekörper wurden dann bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) bis zum Test gehärtet. Dieser Beton hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden tag tage Tage
    • Beispiel 3
  • Ein Zementgemisch wurde hergestellt, das aus den folgenden Komponenten bestand:
  • 95,98 Teile Flugasche der Klasse C
  • 1,40 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,02 Teile Borax
  • 0,05 Teile Cormix SP-1P (reg. Warenzeichen)
  • Cormix 2000 SP-1P (reg. Warenzeichen) ist ein Natriumsalz eines Copolymeren einer ungesättigten Carbonsäure und des Hydroxyalkylesters dieser Säure. Cormix (reg. Warenzeichen) erfüllt die Anforderungen von ASTM C-494 als Beimischung vom Typ G (wasservermindernde, "high range", und verzögernde Beimischung).
    • Beispiel 4
  • Ein Beton wurde unter Verwendung des Zements aus Beispiel 3 und anderer erforderlicher Materialien wie folgt hergestellt:
  • 827 Teile des Zements aus Beispiel 3
  • 1362 Teile Sand
  • 1669 Teile Kies
  • 142 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Bestandteile wurden in einem Betonmischer gemischt. Der Beton hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 20 Minuten. Ein Teil des Betons wurde in formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Beton hatte eine Kompressionsstärke von 2000 psi (13.789,5 kPa) nach 4 Stunden, 4.200 psi (28.958,0 kPa) nach 1 Tag und 7.600 psi (52.400,2 kPa) nach 7 Tagen.
  • Der verbleibende Beton wurde in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde gehärtet, dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunde weiter gehärtet. Probekörper wurden dann bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung in Luft gehärtet. Dieser Beton hatte Kompressionsstärken von 5.000 psi (34.473,8 kPa) nach 4 Stunden, 6.500 psi (44.815,9 kPa) nach 1 Tag und 7.600 psi (52.400,2 kPa) nach 7 Tagen.
    • Beispiel 5
  • Ein Zementgemisch wurde hergestellt, das aus folgenden Komponenten bestand:
  • 95,98 Teile Flugasche Klasse C
  • 1,40 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,02 Teile Borax
  • 0,05 Teile Cormix 2000 cp (reg. Warenzeichen)
  • Cormix 2000 (reg. Warenzeichen) ist das Natriumsalz eines Copolymeren einer ungesättigten Carbonsäure und des Hydroxyalkylesters dieser Säure. Das Produkt entspricht den Anforderungen von ASTM C-494-86 als Beimischung vom Typ G, das heißt, es ist wasservermindernd, "high range", und wirkt verzögernd.
    • Beispiel 6
  • Ein Beton wurde hergestellt unter Verwendung des Zements nach Beispiel 5 und anderer erforderlicher Stoffe, wie folgt:
  • 827 Teile des Zements aus Beispiel 5
  • 1362 Teile Sand
  • 1669 Teile Kies
  • 142 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Betonmischer gemischt. Der Beton hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 32 Minuten. Ein Teil des Betons wurde in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Beton hatte eine Kompressionsstärke von 1.300 psi (8.963,2 kPa) nach 4 Stunden, 2.800 psi (19.305,3 kPa) nach 1 Tag und 5.500 psi (37.921,2 kPa) nach 7 Tagen.
  • Der verbleibende Beton wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde gelagert, dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Beton hatte Kompressionsstärken von 2.200 psi (15.167,0 kPa) nach 4 Stunden, 3.200 psi (22.063,2 kPa) nach 1 Tag und 4.500 psi (31.026,4 kPa) nach 7 Tagen.
    • Beispiel 7
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 95,98 Teile Flugasche Klasse C
  • 1,40 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,02 Teile Borax
  • 0,05 Teile WRDA-79/P (reg. Warenzeichen)
  • WRDA-79/P (reg. Warenzeichen) ist ein modifiziertes Ligninsulfonat mit Katalysator. Es erfüllt die Anforderungen von ASTM C-494 als Beimischung vom Typ A (wasservermindernde Beimischung) und Typ D (wasservermindernde und verzögernde Beimischung).
    • Beispiel 8
  • Ein Beton wurde hergestellt unter Verwendung des Zements nach Beispiel 7 und anderer erforderlicher Materialien wie folgt:
  • 827 Teile Zement nach Beispiel 7
  • 1362 Teile Sand
  • 1669 Teile Kies
  • 142 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Betonmischer gemischt. Der Beton hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 28 Minuten. Ein Teil des Betons wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Beton hatte eine Kompressionsstärke von 1.900 psi (13.100,0 kPa) nach 4 Stunden, 3.600 psi (24.821,1 kPa) nach 1 Tag und 7.600 psi (52.400,2 kPa) nach 7 Tagen.
  • Der verbleibende Beton wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde gelagert, dann 1 1/2 Stunden bei 195ºF (90,6ºC) gehärtet. Probekörper wurden dann in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Beton hatte Kompressionsstärken von 2.900 psi (19.995,0 kPa) nach 4 Stunden, 4.200 psi (28.958,0 kPa) nach 1 Tag und 5.800 psi (39.990,0 kPa) nach 7 Tagen.
    • Beispiel 9
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 95,98 Teile Flugasche der Klasse c
  • 1,40 Teile Kaliumhydroxyd
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,02 Teile Borax
  • 0,05 Teile Daracem 100P (reg. Warenzeichen)
  • Daracem 100P (reg. Warenzeichen) ist eine Dispersion eines sulfonierten Naphthalin-Formaldehyd-Kondensats, eines Gluconats und eines Ligninsulfonats. Daracem 100P (reg. Warenzeichen) erfüllt die Anforderungen von ASTM C-494 als eine Beimischung vom Typ G, (wasservermindernde, "high range" und verzögernde Beimischung).
    • Beispiel 10
  • Ein Beton wurde hergestellt unter Verwendung des Zements aus Beispiel 9 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 827 Teile Zement nach Beispiel 9
  • 1362 Teile Sand
  • 1669 Teile Kies
  • 142 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Betonmischer gemischt. Der Beton hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 30 Minuten. Ein Teil des Betons wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Beton hatte eine Kompressionsstärke von 1.900 psi (13.100,0 kPa) nach 4 Stunden, 3.800 psi (26.200,1 kPa) nach 1 Tag und 7.700 psi (53.089,7 kPa) nach 7 Tagen.
  • Der verbleibende Beton wurde in Formen gegossen, bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde aufbewahrt und dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden dann in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Beton hatte Kompressionsstärken von 3.800 psi (26.200,1 kPa) nach 4 Stunden, 4.900 psi (33.784,3 kPa) nach 1 Tag und 6.200 psi (42.747,5 kPa) nach 7 Tagen.
    • Beispiel 11
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgendenn Bestandteilen hergestellt:
  • 95,98 Teile Flugasche der Klasse C
  • 1,40 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,02 Teile Borax
  • 0,025 Teile Cormix 2000 cp (reg. Warenzeichen)
  • 0,025 Teile Cormix SP-1P (reg. Warenzeichen)
    • Beispiel 12
  • Ein Beton wurde unter Verwendung des Zements aus Beispiel 11 und anderer notwendiger Materialien wie folgt hergestellt:
  • 827 Teile Zement aus Beispiel 11
  • 1362 Teile Sand
  • 1669 Teile Kies
  • 142 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Betonmischer gemischt. Der Beton hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 25 Minuten. Ein Teil des Betons wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Beton hatte Kompressionsstärken von 2.400 psi (16.547,4 kPa) nach 4 Stunden und 5.000 psi (34.473,8 kPa) nach 1 Tag.
  • Der verbleibende Beton wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde aufbewahrt, dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden dann in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Beton hatte Kompressionsstärken von 5.100 psi (35.163,3 kPa) nach 4 Stunden und 7.300 psi (50.331,7 ka) nach 1 Tag.
    • Beispiel 13
  • Ein Mörtel wurde unter Verwendung des Zements aus Beispiel 1 und anderer notwendiger Materialien wie folgt hergestellt:
  • 1480 Teile des Zements aus Beispiel 1
  • 2274 Teile Sand
  • 246 Teile Wasser.
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 30 Minuten. Ein Teil des Mörtels wurde in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Mörtel hatte Kompressionsstärken wie folgt: Alter Stärke Stunden Tag Tage
  • Der verbleibende Mörtel wurde in Formen gegossen, bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde aufbewahrt und bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden dann in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Mörtel hatte Kompressionsstärken wie folgt: Alter Stärke Stunden Tag Tage
    • Beispiel 14
  • Ein Zementgemisch wurde hergestellt, das bestand aus:
  • 96,41 Teilen Flugasche der Klasse C
  • 1,28 Teilen Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teilen Zitronensäure
  • 1,03 Teilen Borax
    • Beispiel 15
  • Ein Mörtel wurde unter Verwendung des Zements aus Beispiel 14 und anderer notwendiger Materialien wie folgt hergestellt:
  • 1479 Teile des Zements aus Beispiel 14
  • 2275 Teile Sand
  • 246 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Stoffe wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungsszeit von 37 Minuten. Ein Teil des Mörtels wurde in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage
  • Der verbleibende Mörtel wurde in Formen gegossen, bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde aufbewahrt und dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden dann in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage
    • Beispiel 16
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 96,53 Teile Flugasche der Klasse C
  • 1,16 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,03 Teile Borax
    • Beispiel 17
  • Ein Mörtel wurde unter Verwendung des Zements aus Beispiel 16 und anderer notwendiger Materialien wie folgt hergestellt:
  • 1477 Teile des Zements aus Beispiel 16
  • 2276 Teile Sand
  • 247 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 45 Minuten. Ein Teil des Mörtels wurde in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage
  • Der verbleibende Mörtel wurde in Formen gegossen, bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde aufbewahrt und dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden dann in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage
    • Beispiel 18
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 96,66 Teile Flugasche der Klasse C
  • 1,03 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,03 Teile Borax
    • Beispiel 19
  • Ein Mörtel wurde hergestellt unter Verwendung des Zements von Beispiel 18 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 1476 Teile des Zements aus Beispiel 18
  • 2277 Teile Sand
  • 247 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 60 Minuten. Ein Teil des Mörtels wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Mörtel hatte Kompressionsstärken wie folgt: Alter Stärke Stunden Tag Tage
  • Der verbleibende Mörtel wurde in Formen gegossen, bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) 1 Stunde aufbewahrt und dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage
    • Beispiel 20
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 96,79 Teile Flugasche der Klasse C
  • 0,90 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,03 Teile Borax
    • Beispiel 21
  • Ein Mörtel wurde hergestellt unter Verwendung des Zements aus Beispiel 20 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 1475 Teile des Zements aus Beispiel 20
  • 2279 Teile Sand
  • 247 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 110 Minuten. Ein Teil des Mörtels wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Mörtel hatte Kompressionsstärken wie folgt: Alter Stärke Stunden Tag Tage
  • Der verbleibende Mörtel wurde in Formen gegossen, 1 Stunde bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) aufbewahrt und dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden dann in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Dieser Mörtel hatte Kompressionsstärken wie folgt: Alter Stärke Stunden Tag Tage
    • Beispiel 22
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 96,91 Teile Flugasche der Klasse C
  • 0,77 Teile Kaliumhydroxid
  • 1,28 Teile Zitronensäure
  • 1,07 Teile Borax
    • Beispiel 23
  • Ein Mörtel wurde hergestellt unter Verwendung des Zements aus Beispiel 22 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 1474 Teile des Zements aus Beispiel 22
  • 2279 Teile Sand
  • 247 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 135 Minuten. Ein Teil des Mörtels wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage nicht gehärtet
  • Der verbleibende Mörtel wurde in Formen gegossen und 1 Stunde bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) aufbewahrt und dann bei 195ºF (90,6ºC) 1 1/2 Stunden gehärtet. Probekörper wurden in Umgebungsluft (73ºF) (22,8ºC) bis zur Prüfung gehärtet. Der Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage
    • Beispiel 24
  • Ein Mörtel wurde wie im Beispiel 19 hergestellt und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) in Formen gegossen. Die Probekörper wurden auf 5ºF (-15ºC) abgekühlt und bei dieser Temperatur bis kurz vor der Prüfung aufbewahrt. Dann wurden die Probekörper auf 73ºF (20,8ºC) erwärmt und auf Kompressionsstärke geprüft. Der Mörtel hatte Stärken von 700 psi (4.826,3 kPa) nach 4 Stunden, 1.200 psi (8.273,7 kPa) nach 1 Tag, 1.500 psi (10.342,1 kPa) nach 7 Tagen und 3.400 psi (23.442,2 kPa) nach 28 Tagen.
    • Beispiel 25
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 96,91 Teile Flugasche der Klasse C
  • 0,77 Teile Natriumhydroxid
  • 1,29 Teile Zitronensäure
  • 1,03 Teile Borax
    • Beispiel 26
  • Ein Mörtel wurde hergestellt unter Verwendung des Zements aus Beispiel 25 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 1467 Teile des Zements aus Beispiel 25
  • 2268 Teile Sand
  • 265 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 40 Minuten. Der Mörtel wurde in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Dieser Mörtel hatte Kompressionsstärken von 1.700 psi (11.721,1 kPa) nach 2 Stunden, 2.000 psi (13.789,5 kPa) nach 3 Stunden, 2.200 psi (15.168,5 kPa) nach 4 Stunden und 4.100 psi (28.268,5 kPa) nach 1 Tag.
    • Beispiel 27
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 94,95 Teile Flugasche der Klasse c
  • 3,79 Teile Kaliumcarbonat
  • 1,28 Teile Zitronensäure
    • Beispiel 28
  • Ein Mörtel wurde hergestellt unter Verwendung des Zements aus Beispiel 27 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 1482 Teile Zement aus Beispiel 27
  • 2246 Teile Sand
  • 272 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 30 Minuten. Der Mörtel wurde gemischt, in Formen gegossen und bei Raumtemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Der Mörtel hatte die folgenden Kompressionsstärken: Alter Stärke Stunden Tag Tage
    • Beispiel 29
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 90,69 Teile Flugasche der Klasse c
  • 7,98 Teile Staub aus Öfen
  • 1,33 Teile Zitronensäure
  • Der Staub aus Öfen hatte die folgenden Eigenschaften: spez. Gewicht = 2,63.
    • Chemische Zusammensetzung
  • Leco SO&sub3; = 11,70%
  • Atomabsorption Na&sub2;O = 2,25%
  • Atomabsorption K&sub2;O = 25,2%
  • Verlust (loss) = 12,25%
  • Feuchtigksitsgehalt = 0,57%
  • wasserlösliches Alkali Na&sub2;O = 2,1%
  • wasserlösliches Alkali K&sub2;O = 20,4%
    • Feinheitsgrad
  • Siebe: Nr. 200 = 90,5%
  • Nr. 325 = 86,3%
  • Oberfläche (blaine) : 18.619 cm²/g
    • Röntgenanalyse; vorhandene Kristallstrukturen:
  • 1) Kalziumcarbonat
  • 2) Kaliumsulfat
  • 3) Kaliumnatriumsulfat
    • Beispiel 30
  • Ein Mörtel wurde hergestellt unter Verwendung des Zements aus Beispiel 29 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 1424 Teile Zement aus Beispiel 29
  • 2273 Teile Sand
  • 303 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 30 Minuten. Der Mörtel wurde gemischt, in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Der Mörtel hatte Kompressionsstärken von 1.300 psi (8.963,2 kPa) nach 2 Stunden, 1.500 psi (10.342,1 kPa) nach 3 Stunden und 1.600 psi (11.031,6 ka) nach 4 Stunden.
    • Beispiel 31
  • Ein Zementgemisch wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
  • 92,02 Teile Flugasche der Klasse C
  • 6,65 Teile Staub aus Schornsteinen von Öfen
  • 1,33 Teile Zitronensäure
    • Beispiel 32
  • Ein Mörtel wurde hergestellt unter Verwendung des Zements aus Beispiel 31 und anderer notwendiger Materialien wie folgt:
  • 1431 Teile Zement aus Beispiel 31
  • 2284 Teile Sand
  • 285 Teile Wasser
  • Die verschiedenen Materialien wurden in einem Mörtelmischer gemischt. Der Mörtel hatte eine offene Zeit oder Verarbeitungszeit von 30 Minuten. Der Mörtel wurde gemischt, in Formen gegossen und bei Umgebungstemperatur (73ºF) (22,8ºC) gehärtet. Der Mörtel hatte Kompressionsstärken von 1.200 psi (8.273,7 kPa) nach 2 Stunden, 1.500 psi (10.342,1 kPa) nach 3 Stunden, 1.800 psi (12.410,5 kPa) nach 4 Stunden und 4.000 psi (27.579,0 kPa) nach 1 Tag.
  • Spezielle Beispiele der vorliegenden Erfindung sind gezeigt und beschrieben worden, sie sollten jedoch nur als illustrativ, und nicht in irgendeiner Weise den vollen Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, begrenzend verstanden werden.

Claims (16)

1. Hydraulischer Zement, enthaltend als Gewichtsteile:
von etwa 90 bis 97 Teile Flugasche der Klasse c;
von etwa 1/2 bis 10 Teile eines eine Alkalimetallverbindung enthaltenden Aktivators; und
von etwa 1/2 bis 3 Teile Beimischung.
2. Hydraulischer Zement nach Anspruch 1, wobei der eine Alkalimetallverbindung enthaltende Aktivator Staub von Portlandzement-Öfen ist.
3. Hydraulischer Zement nach Anspruch 1, wobei der eine Alkalimetallverbindung enthaltende Aktivator 1/2 bis 4 Teile wenigstens eines Materials ist, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Natriumhydroxid und Natriumcarbonat besteht.
4. Hydraulischer Zement nach Anspruch 3, wobei die Menge von etwa 1/2 bis 3 Teile beträgt.
5. Hydraulischer Zement nach den Ansprüchen 3 oder 4, wobei der eine Alkalimetallverbindung enthaltende Aktivator Kaliumhydroxid ist.
6. Hydraulischer Zement nach Anspruch 1, wobei die Beimischung aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Zitronensäure; Borax; Natriumsalzen von Copolymeren aus ungesättigten Carbonsäuren und deren Hydroxyalkylestern; modifizierten Ligninsulfonaten mit Katalysator; und Dispersionen von Kondensationsprodukten aus Naphthalinsulfosäure und Formaldehyd, Gluconaten und Ligninsulfonaten.
7. Hydraulischer Zement nach Anspruch 6, wobei die Beimischung von etwa 1/2 bis 1 1/2 Teile Zitronensäure und von etwa 1/2 bis 1 1/2 Teile Borax beträgt.
8. Hydraulischer Zement nach Anspruch 6, wobei die Beimischung Zitronensäure ist.
9. Gemisch zur Herstellung von hydraulischem Zement, das aus zwei vorgemischten Anteilen besteht, enthaltend
a. einen ersten, 90 bis 97 Gewichtsteile Flugasche der Klasse C enthaltenden Anteil, und
b. einen zweiten Anteil, enthaltend
(1) von etwa 1/2 bis 10 Teile eines eine Alkalimetallverbindung enthaltenden Aktivators und
(2) von etwa 1/2 bis 3 Teile Beimischung.
10. Gemisch nach Anspruch 9, wobei der eine Alkalimetallverbindung enthaltende Aktivator Staub von Portlandzement- Öfen ist.
11. Gemisch nach Anspruch 9, wobei der eine Alkalimetallverbindung enthaltende Aktivator von 1/2 bis 4 Teile wenigstens eines Materials ist, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Natriumhydroxid und Natriumcarbonat besteht.
12. Gemisch nach Anspruch 11, wobei die Menge von etwa 1/2 bis 3 Teile beträgt.
13. Gemisch nach Anspruch 9, wobei der eine Alkalimetallverbindung enthaltende Aktivator Kaliumhydroxid ist.
14. Gemisch nach Anspruch 9, wobei die Beimischung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zitronensäure; Borax; Natriumsalzen von Copolymeren aus ungesättigten Carbonsäuren und deren Hydroxyalkylestern; modifizierten Ligninsulfonaten mit Katalysator; und Dispersionen von Kondensationsprodukten aus Naphthalinsulfosäure und Formaldehyd, Gluconaten und Ligninsulfonaten besteht.
15. Gemisch nach Anspruch 14, wobei die Beimischung von etwa 1/2 bis 1 1/2 Teile Zitronensäure und von etwa 1/2 bis 1 1/2 Teile Borax ist.
16. Gemisch nach Anspruch 14, wobei die Beimischung Zitronensäure ist.
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