EP1322569A2

EP1322569A2 - Schlackenzement

Info

Publication number: EP1322569A2
Application number: EP01986294A
Authority: EP
Inventors: Suz-Chung Ko
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-07-02
Also published as: CA2423670C; AU2235502A; AU2002222355B2; SK286170B6; SK3062003A3; CZ297972B6; CA2423670A1; US20030167972A1; US6776839B2; BR0114402A; CZ20031121A3; MXPA03002960A; HUP0301285A3; WO2002028794A2; ZA200302476B; WO2002028794A3; HUP0301285A2; ES2208146T1

Abstract

Ein Schlackenzement mit verbesserter Frühfestigkeit, enthaltend Aluminosilikate, Hochofenschlacke, Klinker und CaSO4, weist 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 SO¿3?, und 0,3 bis 1 Gew.-% eines Superverflüssigers, wie z.B. Naphtalinsulfonat auf.

Description

Schlackenzement

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schlackenzement mit verbesserter Frühfestigkeit, enthaltend Hochofenschlacke, Alumi- nosilikate, Klinker und CaSθ4.

Schlackenzemente sind bereits seit längerer Zeit in unterschiedlichen Zusammensetzungen bekannt. Schlackenzemente enthalten üblicherweise maximal 50 Gew.% Hochofenschlacke. Übli- cherweise enthalten derartige Schlackenzemente oder Hüttenzemente etwa 15 Gew.% CaSθ4, um vertretbare Frühfestigkeiten zu erreichen. Der Kalziumsulfat- bzw. Anhydritgehalt ist hierbei bestimmend für das Ausmaß der Frühfestigkeit, wohingegen durch die Hydratation von Hochofenschlacke 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 Hochofenschlacken weitestgehend verändert, sodaß bei unverän- derter Zusammensetzung die ursprünglichen Frühfestigkeiten nicht mehr ohne weiteres erreicht werden konnten.

Um die Frühfestigkeit zu steigern ist es prinzipiell denkbar, den Kalziumsulfat- bzw. Anydritanteil anzuheben. Bei derar- tigen supersulfatierten Zementen ist allerdings in der Regel eine zusätzliche Aktivierung erforderlich. Alkaliaktivierung stellt einen bedeutenden Kostenfaktor bei derartigen Zementzu- sa mensetzungen 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.% AI2O3 zu ersetzen, wobei zur Erzielung der gewünschten Festigkeitseigenschaften Alkalimetallsalze und Alkalihydroxide zur Aktivierung und CaS04 in Mengen von mehr als 5 Gew.% zugesetzt wurden.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Hüttenzement der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem hohe Frühfestigkeiten bei geringem CaS04~ bzw. Anhydritgehalt erzielt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Schlackenzement bzw. Hüttenzement im wesentlichen gekennzeich- net durch einen Gehalt von 70 bis 95 Gew.% in gemahlener Form mit > 4500 Blaine (cm^/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 SO3 , und 0,3 bis 1 Gew.% eines Superverflüs- sigers, wie z.B. Naphtalinsulfonat . Es hat sich nun..überraschenderweise gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der Anteil an entsprechend fein vermahlener Hochofenschlacke wesentlich gesteigert werden kann und eine entsprechende Frühfestigkeit 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 wurden. 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. Gleichzeitig dürfte die Absenkung des Klinkergehaltes gegenüber konventionellen Zusammensetzungen dazu führen, daß AI2O3 aus dem Hoch- ofenschlackenanteil bzw. den Aluminosilikaten, welcher mit Sulfat reagiert, Ettringit als Hydratationsprodukt ausbildet, welches die Frühfestigkeit wesentlich verbessert. Ein höherer Klinkeranteil führt notwendigerweise zu einem höheren CaO-An- teil, und dies dürfte zu einer Inhibition der Al2θ3~Auflösung und damit zu einer schlechteren Entwicklung der Frühfestigkeit führen. Ein gänzlicher Verzicht auf Klinker hat allerdings eine wesentliche Verschlechterung 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 Super- verflüssiger 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 (cm^/g) eingesetzt ist. Ein derartiger fein vermahlener Schlackensand hat gemeinsam mit geringen Anteilen des Superverflüssigers, 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 Verarbeit- barkeit kann dadurch sichergestellt 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 Zusammensetzungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen Fig.l den Festigkeitsverlauf einer Mischung aus Hochofenschlacke und 10 % CaSθ4 in Abhängigkeit vom Klinkeranteil, Fig.2 den Festigkeitsverlauf von Hochofenschlacke, 10 % Gips und 0,7 % Naphtalinsulfonat in Abhängigkeit vom Klinkeranteil und Fig .3 den Festigkeitsverlauf eines erfindungsgemäßen Schlackenzementes mit Hochofenschlacke, 5 % CaSθ4 und 0,7 % Naphtalinsulfonat in Abhängigkeit vom Klinkergehalt in Gew.%.

In Fig.l wurde Hochofenschlacke mit einer Mahlfeinheit von 5000 cm²/g Blaine mit 10 % Gips versetzt und Klinker beigemengt. In Fig.l' sind drei Kurven für das Festigkeitsverhalten in Abhängigkeit 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 Verarbeitungseigenschaften 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 Klinkeranteiles auf Werte zwischen 1 und 2 % und gleichzeitig geringem Gipsanteil ein leicht zu verarbeitender Schlackenzement mit Hochofenschlackensandanteilen zwischen 85 und 89 Gew.% erzielt werden konnte. Abweichend von der bisherigen Meinung, daß für die Frühfestigkeit nur ein erhöhter Kalziumsulfat- bzw. Anhydritanteil verantwortlich sein kann, gelingt es somit mit der erfindungsgemäßen Zusammen- Setzung eine gute Verarbeitbarkeit und hohe Frühfestigkeiten bei wesentlich geringerem Kalziumsulfatanteil zu erzielen.

Claims

Patentansprüche :

1. Schlackenzement mit verbesserter Frühfestigkeit, enthaltend Aluminosilikate, Hochofenschlacke, Klinker und CaS04, gekenn- zeichnet 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 SO3 , und 0,3 bis 1 Gew.% eines Superver- flüssigers, wie z.B. Naphtalinsulfonat.

2. Schlackenzement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Klinker in einer Menge von etwa 1 Gew.% eingesetzt ist.

3. Schlackenzement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Hochofenschlacke mit > 5000 cm²/g Blaine eingesetzt ist.