AT411681B - Schlackenzement - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf einen Schlackenzement mit verbesserter Frühfestigkeit, enthal- tend Hochofenschlacke, Aluminosilikate, Klinker und   CaS04.   



   Schlackenzemente sind bereits seit längerer Zeit in unterschiedlichen Zusammensetzungen bekannt. Schlackenzemente enthalten üblicherweise maximal 50 Gew.% Hochofenschlacke. 



  Üblicherweise enthalten derartige Schlackenzemente oder Hüttenzemente etwa 15 Gew.%   CaS04,   um vertretbare Frühfestigkeiten zu erreichen. Der Kalziumsulfat- bzw. Anhydritgehalt ist hierbei bestimmend für das Ausmass der Frühfestigkeit, wohingegen durch die Hydratation von Hochofen- schlacke eine entsprechende Festigkeit nach dem vollständigen Aushärten sichergestellt wird. 



  Derartige Schlackenzemente bzw. Hüttenzemente erhalten neben Schlackensand und Gips in der Regel auch etwa 5 Gew.% Klinker. 



   Um vertretbare Frühfestigkeiten zu erhalten, wurden bei den bisherigen Hüttenzementen nicht mehr als 50 % Hochofenschlacke und etwa 15 % Kalziumsulfat bzw. Anhydrit eingesetzt, wobei der Klinkerzusatz für den Beginn der Aushärtung als entscheidend angesehen wurde. 



   Hüttenzemente einer derartigen Zusammensetzung werden bereits seit über 60 Jahren mit nur geringen Modifikationen produziert. In der gleichen Zeit hat sich die Zusammensetzung von Hoch- ofenschlacken weitestgehend verändert, sodass bei unveränderter Zusammensetzung die ur- sprünglichen Frühfestigkeiten nicht mehr ohne weiteres erreicht werden konnten. 



   Um die Frühfestigkeit zu steigern ist es prinzipiell denkbar, den Kalziumsulfat- bzw. Anydritan- teil anzuheben. Bei derartigen supersulfatierten Zementen ist allerdings in der Regel eine zusätzli- che Aktivierung erforderlich. Alkaliaktivierung stellt einen bedeutenden Kostenfaktor bei derartigen Zementzusammensetzungen dar. Alkaliaktivierte supersulfatierte Zemente mit hohen Anteilen an Zementofenstäuben sind in der WO 00/00447 beschrieben. Bei derartigen Zementen wurde bereits vorgeschlagen, einen Teil der Hochofenschlacke durch Flugasche oder Tone mit mehr als 5 Gew.%   AI203   zu ersetzen, wobei zur Erzielung der gewünschten Festigkeitseigenschaften Alka- limetallsalze und Alkalihydroxide zur Aktivierung und   CaS04   in Mengen von mehr als 5 Gew.% zugesetzt wurden. 



   Aus der SU 1 633 093 A ist eine Lösung bekannt geworden, weiche 4,98 bis 5,74 Gew. % Klinker, 19,82 bis 22,97 Gew.% Hochofenschlacke und ein Plastiziermittel enthält. Die RU 2 096 361 C1 beschreibt ein Verfahren zum Vermischen von Portlandzement, Klinkergips, aktiver mineralischer Additive und einem Superverflüssiger. Die DE 31 24 521 A1 beschreibt einen Sulfathüttenzement der ein feingemahlenes Gemisch von 78 bis 85% basischer Hochofenschlacke, 10 bis 18% Calciumsulfat und 1 bis 6% Portlandklinker umfasst. Aus der WO 99/15475 ist eine stabile pumpbare Bindemittelzusammensetzung bekannt geworden, welche unter anderem Zement und andere mineralische Komponenten, wie z.B. Flugaschen, Schlacken, Stäube und/oder andere Puzzolane sowie Zuschlagstoffe enthält.

   Schliesslich beschreibt die US 4 897 119 eine niedrig molekulare polymerdisperse Lösung umfassend Wasser und gemahlene Hochofenschlacke. 



   Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Hüttenzement der eingangs genannten Art zu schaf- fen, mit welchem hohe Frühfestigkeiten bei geringem   CaS04-   bzw. Anhydritgehalt erzielt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemässe Schlackenzement bzw. Hüttenze- ment im wesentlichen gekennzeichnet durch einen Gehalt von 70 bis 95 Gew. % in gemahlener Form mit > 4500 Blaine   (cm2/g)   eingesetzter Hochofenschlacke, welcher Anteil zu höchstens der Hälfte durch Aluminosilikate wie Flugasche, Tonerde, Mergel od. dgl. substituiert werden kann, 0,1 bis 2 Gew.% Klinker, Sulfat in Mengen von unter 5 Gew.%, berechnet als S03, und 0,3 bis 1 Gew. % eines Superverflüssigers, wie z.B. Naphtalinsulfonat.

   Es hat sich nun überraschender- weise gezeigt, dass mit der erfindungsgemässen Zusammensetzung der Anteil an entsprechend fein vermahlener Hochofenschlacke wesentlich gesteigert werden kann und eine entsprechende Früh- festigkeit bei wesentlich verringertem Kalziumsulfatanteil erzielt werden kann, wenn 0,3 bis 1 Gew.% eines Superverflüssigers wie Naphtalinsulfonat zugesetzt werden und gleichzeitig der Klinkeranteil reduziert wird, sodass bei verringerter Menge an Kalziumsulfat und verringerter Menge an Klinker im Ausmass von 0,1 bis 2 Gew. % überraschend hohe Frühfestigkeiten beobachtet wur- den. Dieser unerwartete Effekt wird teilweise darauf zurückgeführt, dass durch den Zusatz des Superverflüssigers, wie z.B. Naphtalinsulfonat, mit wesentlich geringeren Wasser-Zement- Verhältnissen gearbeitet werden kann, ohne dass die Fliesseigenschaften verloren gehen.

   Gleichzei- tig dürfte die Absenkung des Klinkergehaltes gegenüber konventionellen Zusammensetzungen dazu führen, dass   AI203   aus dem Hochofenschlackenanteil bzw. den   Aluminosilikaten,   welcher mit 

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 Sulfat reagiert, Ettringit ais Hydratationsprodukt ausbildet, weiches die Frühfestigkeit wesentlich verbessert. Ein höherer Klinkeranteil führt notwendigerweise zu einem höheren   CaO-Anteil,   und dies dürfte zu einer Inhibition der A12O3-Auflösung und damit zu einer schlechteren Entwicklung der Frühfestigkeit führen. Ein gänzlicher Verzicht auf Klinker hat allerdings eine wesentliche Ver- schlechterung der Frühfestigkeit zur Folge.

   Gleichzeitig wird mit der Beschränkung des CaS04- Anteils auf Werte von weit unter 15 % sichergestellt, dass eine kostenintensive und aufwendige Alkaliaktivierung zur Erhöhung der Frühfestigkeit entbehrlich wird. Insgesamt hat es sich auch als überraschend herausgestellt, dass Hochofenschlacke in Mengen bis zu 95 Gew.% eingesetzt werden kann ohne Verlust der Frühfestigkeit, wenn gleichzeitig die Randbedingungen für den Klinkergehalt und den Sulfat-Gehalt sowie den Anteil an Superverflüssiger eingehalten werden. Für die Festigkeitsentwicklung ist es von ausschlaggebender Bedeutung, einen entsprechend feinen Hochofenschlackensand einzusetzen, und es wird daher erfindungsgemäss die Zementmischung so gestaltet, dass Hochofenschlacke in gemahlener Form mit > 4500 Blaine   (cm2/g)   eingesetzt ist. 



  Ein derartiger fein vermahlener Schlackensand hat gemeinsam mit geringen Anteilen des Super- verflüssigers, und insbesondere von Naphtalinsulfonat in Mengen von 0,3 bis 1 Gew. %, eine besonders gute Verarbeitbarkeit der Mischung zur Folge, wobei hohe Frühfestigkeiten und hohe Endfestigkeiten erzielt werden. Um die Ettringitbildung zu fördern, muss, wie bereits eingangs erwähnt, die Menge an Gips bzw. Kalziumsulfat oder Anhydrid entsprechend beschränkt werden. 



   Mit Vorteil enthält der erfindungsgemässe Hüttenzement bzw. Schlackenzement Klinker in einer Menge von etwa 1 Gew.%. 



   Besonders hohe Endfestigkeiten und eine sehr gute Verarbeitbarkeit kann dadurch sicherge- stellt werden, dass Hochofenschlacke mit > 5000   cm2/g   Blaine eingesetzt ist, wobei bevorzugt Gips in Mengen von < 5 Gew. % eingesetzt ist. 



   Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Festigkeitsentwicklung verschiedener Zusammen- setzungen näher erläutert. 



   In der Zeichnung zeigen Fig. 1 den Festigkeitsverlauf einer Mischung aus Hochofenschlacke und 10 % CaS04 in Abhängigkeit vom Klinkeranteil, Fig. 2 den Festigkeitsverlauf von Hochofen- schlacke, 10 % Gips und 0,7 % Naphtalinsulfonat in Abhängigkeit vom Klinkeranteil und Fig.3 den Festigkeitsverlauf eines erfindungsgemässen Schlackenzementes mit Hochofenschlacke, 5 % CaS04 und 0,7 % Naphtalinsulfonat in Abhängigkeit vom Klinkergehalt in Gew.%. 



   In Fig. 1 wurde Hochofenschlacke mit einer Mahlfeinheit von 5000 cm2/g Blaine mit 10 % Gips versetzt und Klinker beigemengt. In Fig. 1 sind drei Kurven für das Festigkeitsverhalten in Abhän- gigkeit vom Klinkeranteil nach 1 Tag, nach 2 Tagen und nach 7 Tagen aufgezeichnet, und es ist ersichtlich, dass maximale Endfestigkeiten im Bereich zwischen 1 und 2 Gew.% Klinker erzielt werden können. Diese Mischung zeichnete sich allerdings durch ungünstige Verarbeitungseigen- schaften aus und erforderte ein relativ hohes Wasser-Zement-Verhältnis. 



   Bei den Mischungen nach Fig. 2 und 3 wurden je 5 Gew. % Gips eingesetzt. Mit einem Zusatz von 0,7 Gew.% Naphatlinsulfonat wurde eine höhere Frühfestigkeit mit einem Maximum zwischen 1 und 2 Gew.% Klinker bei gleichzeitig höherer Endfestigkeit, wie in Fig.3 dargestellt, beobachtet. 



   Insgesamt zeigte sich somit überraschenderweise, dass bei einer Beschränkung des Klinkeran- teiles auf Werte zwischen 1 und 2 % und gleichzeitig geringem Gipsanteil ein leicht zu verarbeiten- der Schlackenzement mit Hochofenschlackensandanteilen zwischen 85 und 89 Gew.% erzielt werden konnte. Abweichend von der bisherigen Meinung, dass für die Frühfestigkeit nur ein erhöh- ter Kalziumsulfat- bzw. Anhydritanteil verantwortlich sein kann, gelingt es somit mit der erfindungs- gemässen Zusammensetzung eine gute Verarbeitbarkeit und hohe Frühfestigkeiten bei wesentlich geringerem Kalziumsulfatanteil zu erzielen. 

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Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Schlackenzement mit verbesserter Frühfestigkeit, enthaltend Aluminosilikate, Hochofen- schlacke, Klinker und CaS04, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 70 bis 95 Gew. % in gemahlener Form mit > 4500 Blaine (cm2/g) eingesetzter Hochofenschlacke, welcher An- teil zu höchstens der Hälfte durch Aluminosilikate wie Flugasche, Tonerde, Mergel od. dgl. substituiert werden kann, 0,1 bis
2. 2 Gew.% Klinker, Sulfat in Mengen von unter 5 Gew.%, **WARNUNG** Ende CLMS Feld Kannt Anfang DESC uberlappen**.