CH379995A - Verfahren zur Herstellung eines sulfatbeständigen Portlandzementes und darnach hergestellter Zement - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Herstellung    eines     sulfatbeständigen        Portlandzementes     und darnach hergestellter Zement    Mörtel und Betons aus Zementen     mit    hohem       Tonerdegehalt    werden durch den     Angriff        sulfathal-          tiger    Wässer unter Treiberscheinungen und Bildung  eines voluminösen     Komplexsalzes,          3CaO.A1:.03.3CaSo4.31H,0,        Ettringit,     zerstört. (Vgl.

   Lea,     The        Chemistry    of     Cement        and          Concrete,    1956, Seite 163, oder     A.S.T.M.    Standards  an     Cement,    1957, Seite 1/2.) Ein     sulfatbeständiger     Zement kann nach Angaben der Literatur erhalten  werden, wenn der Gehalt an     Tricalciumaluminat    im  Klinker auf     höchstens    5 %     begrenzt    wird.

   Dieser  Angabe     liegt    die Vorstellung zu Grunde, dass die  Tonerde im Klinker in zwei Mineralphasen auftritt  nämlich als     Tricalciumaluminat,        3CaO.A1203,    und als       Tetracalciumaluminatferrit,        4CaO.A1203.Fe@03,    bzw.  in Form von Mischkristallen des     letzteren    mit     Di-          calciumferrit,        2CaO.Fe203    ; ist weniger Tonerde als  die zum Eisenoxyd äquivalente Menge vorhanden,  bildet sich die     Mischkristallphase    ; geht der Tonerde  gehalt über das     Äquivalenzverhältnis    hinaus, d. h.

    steigt das     Gewichtsverhältnis        A1.03    :     Fe2O3,    der so  genannte       Tonerdemodul         ,    über 102 :160 = 0,64,  so bildet der überschiessende Anteil an Tonerde     Tri-          calciumaluminat.     



       Der    Erfindung     liegen    nun eine Reihe neuer wis  senschaftlicher Erkenntnisse zu Grunde, die es er  möglichen, eine sichere Vorschrift für die Herstellung  eines     sulfatbeständigen        Portlandzementes        zu    geben.  



  1) Nur die     eisenoxydhaltige        Mischkristallphase     geht bei der     Hydratation    in ein     sulfatbeständiges     Produkt über, und zwar bildet sich,     unter    zusätz  licher Aufnahme von Kalk und Kieselsäure ein Hy  drat etwa der     Zusammensetzung          6CaO.A1203.Fe203.Si02.10H20,          ein    sogenannter       Hydrogranat         .    Dieser Hydrogranat  ist, wie eigene Untersuchungen     gezeigt    haben, sulfat-    beständig.

   Fehlt es an den zum Aufbau notwendigen  Stoffen Kalk oder Kieselsäure, dann bilden sich ne  ben dem Hydrogranat auch     sulfatempfindliche    Pro  dukte. Aus dem     Tricalciumaluminat    bilden     sich,    wie  an sich bekannt ist, nur     sulfatempfindliche    Hydrate,  nämlich     4CaO.A1203.14H20    und     3CaO.A1203.6H20.     



  2) Entgegen dem     geschilderten    Stand der Tech  nik, wurde festgestellt,     dass    bereits sehr     kleine,    mi  kroskopisch nachweisbare Mengen von     Tricalcium-          aluminat    im Klinker zu Treiberscheinungen führen.

    Diese Treiberscheinungen wurden     mit        Hilfe    einer  sehr     empflindlichen    Prüfmethode, der sogenannten        Anstett-Probe      (vgl.     Kühl,    Zementchemie, Band  111, 1952, Seite 496 ; Lea,     The        Chemistry    of     Cement          and        Conerete,    1956, Seite 306) nachgewiesen.  



  3) Unter den technischen     Brennbedingungen    des  Klinkers vermag die     eiseuoxyähaltige    Mischkristall  phas.e weniger als 1     Mol    Tonerde auf 1     Mol    Eisen  oxyd zu binden, und zwar     liegt    der kritische Grenz  wert des     Tonerdemoduls,    oberhalb dessen     mit    dem  Auftreten von     Tricalciumaluminat    zu rechnen ist,  nicht bei 0,64, sondern bereits bei etwa 0,60. Dieser  Grenzwert bezieht sich auf einen     Silikatmodul    von  1,80 oder höher.

   Bei niedrigeren Werten des Silikat  moduls wurde auch bei noch     ;niedrigerem    Tonerde  modul das Auftreten von     Tricalciumaluminat    fest  gestellt ; z. B. zeigt ein Klinker von     Tonerdemodul     0,56 bei einem     Silikatmodul    von 1,6 noch     Trical-          ciumaluminat.    Für den Bereich     niedriger        Silikat-          modulen    wurden keine Grenzbedingungen für     sulfat-          beständige    Klinker ausgearbeitet,

       und    die Erfindung  beschränkt sich deswegen auf     Silikatmodulen    ober  halb 1,8.  



  Auf Grund dieser     Erkenntnis    kann nunmehr eine  sichere Vorschrift für die Herstellung eines     sulfat-          beständigen        Portlandzementes    gegeben werden.      1) Vermeidung von     Tricalciumaluminat    im Klin  ker durch Einstellung eines     Silikatmoduls    grösser als  1,8 und eines     Tonerdemoduls    von 0,35 bis 0,6, vor  zugsweise von 0,5 bis 0,55, um einerseits einen  sicheren Abstand von dem oberen     Grenzwert    einzu  halten, aber andererseits zu träge Erhärtung bei zu  niedrigem     Tonerdemodul    zu vermeiden.  



  z. Bereitstellung der notwendigen Mengen an       Kalk    und Kieselsäure für die     Hydrogranatbildung.     Die Bedingung für Kieselsäure ist durch die Fest  legung des     Silikatmoduls    bereits mit     erfüllt.    Für die  notwendige Menge an Kalk ist es     erforderlich,        dass          gewichtsmässig        mindestens    1     1/2    mal so viel     Trical-          ciumsilikat    vorhanden ist wie     eisenoxydhaltige    Misch  kristallphase.  



  Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfin  dung ein Verfahren zur Herstellung eines     sulfat-          beständigen        Portlandzementes,    bei dem ein Klinker  durch Brennen eines     tonerde-,        kieselsäure-,    kaik  und eisenhaltigen Gemisches erzeugt wird, das da  durch gekennzeichnet ist, dass bei der     Klinkerher-          stellung    ein     Tonerdemodul    von 0,35 bis 0,60, vor  zugsweise von 0,50 bis 0,55, und ein     Silikatmodul     grösser als 1,

  8     eingestellt    wird und     dass    der Zuschlag  an     Kalk    so gross gehalten wird, dass im Klinker  mindestens     1,5maI    so viel     Tricalciumsilikat    entsteht  wie     eisenoxydhaltige        Mischkristallphase.     



  Bei der Fabrikation eines derartigen     Zementes     kann man die Rohmischung in an sich bekannter  Weise mit hoch     eisenoxydhaltigen    und hoch kiesel  säurehaltigen Stoffen,     erforderlichenfalls    auch mit       hochprozentigem    Kalkstein korrigieren.  



  Es sind schon Zemente bekannt, bei denen die  Tonerde nahezu vollständig durch Eisenoxyd ersetzt    ist. Diese Zemente sind zwar auch     sulfatbeständig,     sie sind aber teuer in der Herstellung und zeigen  einen sehr trägen     Erhärtungsverlauf,    der den Anfor  derungen der heutigen Baupraxis nicht mehr     genügt.     Weiterhin sind Zemente, die sogenannten       Ferrari-          zemente     , bekannt, deren Charakteristikum das       Äquivalenzverhältnis    von Tonerde und Eisenoxyd ist,  mit einem     Tonerdemodul    von 0,64.

   Auf Grund des  bisherigen Fachwissens war es noch nicht möglich,  mit Sicherheit einen     sulfatbeständigen    Zement herzu  stellen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung eines sulfatbeständigen Portlandzementes, bei dem ein Klinker durch Bren nen eines tonerde-, kieselsäure-, kalk- und eisenhal tigen Gemisches erzeugt wird, dadurch gekennzeich net, dass bei der Klinkererzeugung ein Tonerdemodul von 0,35 bis 0,60 und ein Sil:

   ikatmodul grösser als 1,8 eingestellt wird und dass der Zuschlag an Kalk so gross gehalten wird, dass im Klinker mindestens 1,5mal so viel Tricalciumsilikat entsteht wie eisen- oxydhaltige Mischkristallphase. UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass bei der Klinkererzeugung ein Tonerdemodul von 0,50 bis 0,55 eingestellt wird. PATENTANSPRUCH<B>11</B> Portlandzement, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.