DD258914A3 - Puzzolanische Baustoffe - Google Patents
Puzzolanische BaustoffeInfo
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Abstract
Die Erfindung ist fuer ein qualitaetssicheres Bauen bei Feuchte- und Alkalibelastung der baulichen Objekte und Anlagen geeignet. Sie ist sowohl in der Vorfertigung als auch im Monolithbau anwendbar. Es soll ein Naturrohstoff, auch als Anfallprodukt vorliegend, fuer eine energiesparende und umweltfreundliche Herstellung von puzzolanischen Baustoffen zur Verhinderung von Alkalischaeden an baulichen Anlagen aus Moertel und Beton unter Verwendung von Zementen mit mehr als 0,6 Ma.-% Na2O-Aquivalent eingesetzt werden, wobei die wesentlichen Alkalianteile in der festen Phase der feindispersen Baustoffmatrix zu binden sind. Erfindungsgemaess sind 25 zementbezogene Ma.-%, vorzugsweise 5 Ma.-% zementfeines Serpentinitmehl mit oder ohne groeberen Kornanteil Bestandteil eines puzzolanischen Zements, die 1,5fache Menge mehr bei einer Moertel- oder Betonmischung. Die Erfindung erhoeht insbesondere die Dauerbestaendigkeit von alkaligefaehrdeten Bauelementen und Bauwerken, beispielsweise Fertigteile aus Terrazzobeton.
Description
Die Verwendung natürlicher und künstlicher Puzzolane zur Verbesserung der Eigenschaften von Zementmassen ist bekannt.
Dabei setzen sich bestimmte Puzzolankomponenten mit dem bei der Hydratation des Zementes freiwerdenden Kalziumhydroxid zu kalziumsilikatischen Bindephasen um. Wenn auch der Anmachwasserbedarf steigen kann, so können doch z. B.
Gefügedichtigkeit und chemische Beständigkeit von Mörteln und Betonen erhöht werden. Beispielsweise werden Flugaschen gemäß der DD-PS 79251 und der DE-PS 1.203.658 zur Herstellung puzzolanischer Kalke und Zemente verwendet.
Die DE-OS 2.541.747 offenbart eine Baustoffmischung für Unterwasserbauten, wobei Tonmehl, Betonit oder Kieselgur in einer Menge von 0,5 bis3Ma.-%, bezogen auf die Gesamtmischung, die Zement, Zement und Kalk, Sand oder Kies enthält, zugesetzt werden.
Zum Stand der Technik gehört auch dieZumahlung von Puzzolanen wie feindispersem Kieselsäurefilterstaub zu alkalireichem Portlandzement, um betonschädigendes Alkalitreiben zu begrenzen.
Auch entsprechend der DE-OS 2.555.450 ist die Zugabe von Kieselsäure bei Betongemischen nicht neu. Hier handelt es sich um Mengen von 0,05 bis 6 Ma.-% der Zementmasse, wobei die Teilchen kleiner als 10 Mikrometer sind.
Nach der DD-PS 222.587 ist Opalsandstein der Rohdichten 1,30 bis 2,10g/cm3 in hochfein aufgemahlener Form in Mengen von 4 bis 20 Ma.-% Bestandteil eines puzzolanischen Gemisches. Dabei haben gleich oder mehr als 80 Ma.-% des fein aufgemahlenen Opalsandsteins einen Korndurchmesser von gleich oder weniger als 60 Mikrometer. Diese erfinderische Lösung dient der
Entschärfung alkalireicher, zuschlagstoffaggressiverZemente, um Alkalischäden an baulichen Anlagen aus Mörtel und Beton zu
verhindern. ·
Nachteile bei der Anwendung der bekannten puzzolanischen Zusatz- bzw. Zumahlstoffe bestehen vor allem darin, daß einige nicht ausreichend zur Verfügung stehen bzw. aufwendig gewonnen werden müssen (DD-PS 222.587), andere zu wenig chemisch aktiv sind (z.B. Schlacken) oder in irgendeiner Weise die Eigenschaften von Mörtel und Beton ungünstig beeinflussen, z.B.
Gehalte an unverbrannten Kohlepartikeln in Flugaschen. Ferner wirken sich die üblichen Mindestsätze von Aschen über
20Ma.-% hinaus, insbesondere durch erhöhten Anmachwasserbedarf, negativ auf die Anwendungseigenschaften des
Mischzementesaus.
Mit der Erfindung soll ein Beitrag zur rationellen Rohstoff- und Mineralwirtschaft im Sinne einer intensiveren Naturressourcennutzung geleistet werden, insbesondere wegen der nur einmalig und begrenzt verfügbaren mineralischen Naturressourcen. Für weiteres Produktionswachstum ist es notwendig, rohstoffbedingte Begrenzungen zu minimieren, die Stoffbindungszeiten zu verlängern und damit das Stoff nutzUngsvermögen in einem Bauwerk sowie die produktive Rezirkulation von Produktionsabfällen und Industrieanfallstoffen zu erhöhen.
Es soll ein Naturrohs,toff, auch als Anfallprodukt, für eine energiesparende und umweltfreundliche Herstellung von puzzolanischen Baustoffen genutzt werden, durch deren Anwendung die Dauerbeständigkeit von baulichen Anlagen, insbesondere der Feuchte und Alkalibelastung ausgesetzten Objekten, erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, einen puzzolanischen Baustoff zur Verhinderung von Alkalischäden an baulichen Anlagen aus Mörtel und Beton unter Verwendung von Zementen mit mehralsO,6Ma.-% Na2O-Äquivalentzu entwickeln, wobei die wesentlichen Alkaiianteile in der festen Phase der feindispersen Baustoffmatrix zu binden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß <25 zementbezogene Ma.-%, vorzugsweise 5 Ma.-%, zementfeines Serpentinitmehl mit oder ohne gröberen Kornanteil Bestandteil eines puzzolanischen Zementes sind. Das Gesteinsmehl wird mit dem Zement vorgemischt und somit einer Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion (AZR) vorgebeugt. Der erfindungsgemäß überraschende Effekt wird auch dann erreicht, wenn die 1,5fache Menge mehr des zementfreien Gesteinsmehlseine Einzelkomponente der entsprechenden Mörtel- und Betonmischung ist, auch wenn das Mehl zusätzlich gröbere Kornanteile in die Mischung einträgt. Enthält das Serpentinitmehl diesen gröberen Kornanteil, so ist der Anteil des zementfeinen Kornes entsprechend zu erhöhen.
Der Erfindung liegt zugrunde, daß durch Zusatz von Serpeninitmehl zu alkalireichem Zement oder zu mit alkalireichem Zement angemachten Mörtel- und Betonmischungen eine Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion an zementdispers verteilten Serpentinitmehlpartikeln ausgelöst wird, dort abläuft und die voluminösen Reaktionsprodukte von benachbarten
Mehlkornzwickelporen aufgenommen werden oder in diese sich ausbreiten können, ohne daß sich ein mörtel- oder betonbeschädigender Quelldruck aufbaut. Dabei beruht die Al kai !reaktivität des Serpentinitmehls außer auf seiner Feinheit auf der petrographisch-petrochemischen Beschaffenheit des Serpentinits, bei dem die Träger der Alkalireaktivität die hydroxilionenhaltigen Minerale Lizardit, Klinochrysotil und Antigorit sind. Die Hydroxilionen bilden Reaktionszentren, die auf Grund der großen spezifischen Oberfläche des Serpentinits von 29,4 m2/g nach BET von der hochalkalischen Betonporenlösung schnell erreicht werden können. Nach diesem Aufschluß des komplexen Silikats erfolgt bekannterweise durch Ionenaustausch die Bindung des Kalziums der Porenlösung an die Kieselsäurekomponente des Alkalisilikathydratgels und die Reduktion des CaO/SiO2-Verhältnisses der Kalziumsilikathydrate des Zementsteins.
Den mit Serpentinitmehl, das gegebenenfalls gröbere Kornanteile aufweist, versetzten Mörtel- und Betonmischungen können andere Stoffe wie nicht- und teilhydraulische Bindemittel, natürliche oder künstliche Pigmente sowie chemische Zusatzmittel beigegeben werden. , . '
Die erfinderische Lösung wird mit folgenden Beispielen weiter beschrieben. .
Der gegen inneren und äußeren Alkaliangriff stabilisierte Beton, ein Terrazzobeton, besteht aus 570 kg Portlandzement 4/45 mit einem Na2O-Äquivalentvon 1,25Ma.-%, der mit 28,5 kg zementfeinem Serpentinitmehl vorgemischt wurde, 194,5 Kalksteinbrechsand der Korngröße Null bis 1mm, 751 kg alkalireaktivem Rhyolithtuffsplitt 2 bis 4mm 0,751,5kg Kalkmarmorsplitt 2 bis 8 mm 0 und 256 Liter Anmachwasser.
570 kg des gleichen Zementes werden mit 35,6 kg eines Anfallproduktes der Serpentinitaufbereitung, das 80 Ma.-% zementfeines Serpentinitmehl enthält, vorgemischt, und zur Terrazzoherstellung werden 187,4kg Kalksteinbrechsand der Korngröße Null bis 1 mm, 751 kg Kalkmarmorsplitt 2 bis 8 mm 0,751,5 kg alkalireaktiver Rhyolithtuffsplitt 2 bis 4 mm 0 und 256 Liter Anmachwasser zudosiert.
Durch Verwendung von 25 zementbezogenen Ma.-% zementfeinen Serpentinitmehls (= 142,5kg) reduziert sich in der Rezeptur der Gehalt an Kalksteinbrechsand der Korngröße Null bis 1 mm auf 61,5 kg, und der Anmachwassergehalt erhöht sich auf 275 Liter.
Der gegen inneren und äußeren Alkaliangriff stabilisierte Beton, ein Terrazzobeton, besteht aus 570 kg Portlandzement 4/45 mit einem Na2O-Äquivalentvon 1,25 Ma.-% wirksamer Alkalien, 187,38 kg Kalksteinbrechsand der Korngröße Null bis 1 mm,751,5 kg alkalireaktivem Rhyolithtuffsplitt 2 bis 4mm 0,751,5kg Kalkmarmorsplitt 2 bis 8mm 0,35,50kg zementfeinen Serpentinitmehl und 256 Liter Anmachwasser.
Während der Mahlung eines Klinkers mit 1,1 Ma.-% Na2O-Äquivalent wirksamer Alkalien werden der Feinmahlkammer einer 3-Kammerverbundmühle3m vordem Mühlenauslauf 5,26 klinkermahlstrombezogene, über eine Dosierbandwaage dosierte Ma.-% Anfallstoff der Serpentinitaufbereitung von Null bis 0,25 mm Korndurchmesser zugeführt, mit dem Klinkermahlstrom feingemahlen und homogenisiert. Der ausgetragene Portlandzement der Festigkeitsklasse 45 hinterläßt weniger als 5Ma.-% Rückstand auf dem Prüfsieb 0,09 mm (Ro,o9) und verhindert bei Verwendung mit alkalireaktiven Zuschlagstoffen, im Gegensatz zu dem versatzfreien Portlandzement, betonschädigende Alkalireaktionen.
Claims (1)
- Puzzolanische Baustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß <25 zementbezogene Ma.-%, vorzugsweise
5 Ma.-% zementfeines Serpentinitmehl mit oder ohne gröberen Kornanteil Bestandteil eines
puzzolanischen Zementes, die 1,5fache Menge mehr bei einer Mörtel- oder Betonmischung sind.Anwendungsgebiet der ErfindungDie Erfindung betrifft puzzolanische Baustoffe und ist auf allen Gebieten des Bauwesens anwendbar. Sie ist vorzugsweise für qualitätssicheres Bauen bei Feuchte- und Alkalibelastung baulicher Objekte und Anlagen geeignet. Sie ist sowohl in der
Vorfertigung als auch im Monolith bau anwendbar. Ein spezielles Anwendungsgebiet sind Bauelemente mit Sichtflächeneffekt, z. B. Fertigteile aus Terrazzobeton.
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