DE2046688A1

DE2046688A1 - Verfahren zur Hydration von schwach kalziumhaltigen Silikaten

Info

Publication number: DE2046688A1
Application number: DE19702046688
Authority: DE
Inventors: Regis Marie Albert Montelimar Magnan (Frankreich) M
Original assignee: Ciments Lafarge S A , Paris
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-09-22
Publication date: 1971-06-16
Also published as: JPS5120534B1; BE754351A; DE2046688B2; DE2046688C3; NL158766B; GB1321245A; US3717488A; NL7014372A; CA933958A; FR2071019A5

Description

Beschreibung zur Patentanmeldung

SociSte Anonyme .

der CIKBITiDS LAFAR&i<#28 Rue Emile Menier, Paris

betreffend

Verfahren zur Hydratation von schwach kalziumhaltigen Silikaten.

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Hydratation von schwach kalziumhaltigen Silikaten, insbesondere von synthetischen Monosilikaten. In gleicher Weise betrifft die Erfindung hydratisierbare Koiiokalzium-Silikate sowie die fertigen Mörtel und die verschiedenen industriellen Anwendungen dieser Produkte.

Die Anmelderin hat bereits früher ein synthetisches Silikat hergestellt, welches Gegenstand der französischen Patentschrift ITr. 1 584 873 ist. Dieses synthetische Silikat, welches in dieser Patentschrift mit der Abkürzung CS bezeichnet wird, kann sowohl in glasiger als aiich in kristallisierter Form erhalten werden, je nach der Ar^-U der AbkLU luu£, welcher die iLUsgan_c-snii3chung tin 11; r wo rf en wird. Dieses Zo besteht aus 45 - 6o <fj Kieselerde, 3o - 45 °ß> Kalk, ο - 15 ^c/o Aluminiumoxyd in Irorm von Aluminiumsilikat oder in Form eines Silikates aus Kalk und Aluidniumoxyd, Das CS kann etwa ο - 3 °/> Bisenoxyd sowie, ebenfalls in Form von Silikaten, etwa ο - 3 i> Magnesium sowie etwa ο - 6 °/> K₂O und/oder ITa₂O enthalten, v/obei das Verhältnis Kieselerde/Kalk zwischen 1 und 2 liegt und vorzugsweise etwa 1,5 beträgt. Dieses GS besitzt in seiner Zusammensetzung die Eigenschaften von Wollastonit und von Pseudowollastonit. Es ist möglich, durch Zufügung von alaunhaltigem Zement aua diesem CS Beton oder Pressmörtel zu erhalten, welcher das Gieoeen von Formstügken oder die Herstellung einfacher

109825/1790 ^b '

BAD ORIGINAL

204668a

Formen, wie "beispielsweise sanitärer Gegenstande oder Flieesen, gestattet, wenn ein geeigneter Wert für das Verhältnis E/C (Wasser/Zement) gewählt wird.

Die Anmelderin hat ihre Untersuchungen und Studien der Möglichkeit zur Hydratation schwach kalziuinhaltiger Silikate fortgesetzt, indem sie von den allgemein anerkannten Lehren und Erfahrungen sowie von den Resultaten ausging, die zu der Erfindung nach dem oben genannten französischen Patent geführt haben.

Es ist allgemein bekannt, dass der wesentliche Teil der Festigkeit von Portlandzement auf den Tobermorit oder auf andere hydratisierte, schwach kalziumhaltige Silikate zurückgeht, welche sich bei der Hydratation des Zementes bilden: Der gleichzeitig freiwerdende Kalk trägt wenig zu der Festigkeit bei, soweit er nicht gebrannt ist; ausserdem wirkt er sich auf verschiedene Eigenschaften ungünstig aus: Zersetzung von Beton in reinem Wasser, Zerfall von aus Portlandzement hergestelltem Beton nach dem Aufheizen. Aus diesen Gründen besteht ein Interesse daran, ein Produkt zu finden, welches bei der Hydratation nur Tobermorit bildet. Einerseits ist es bekannt, dass Zement aus Monokalzium-Silikat, wie es auf der Hand liegt, in keiner Weise hydraulische Eigenschaften hat; andererseits ist es bekannt, dass die Synthese von Tobermorit durch geeignete hydrothermische Behandlung von Ausgangsmaterialien wie Kieselerde und Kalk erfolgen kann.

Die ersten Hydratationsversuche, welche an synthetischem Monokalzium-Silikat ausgeführt wurden, haben nicht nur bestätigt, dass das Monokalzium-Silikat tatsächlich gegenüber Wasser unter den üblichen Bedingungen inert ist« Die Versuche haben auch an Proben, welche mit einem Verhältnis Wasser/ CS (E/öS) von o,15 gezeigt, dass nach vier Stunden Autoklavenbehandlung bei 215° 0 und unter einem Druck von 21 bar fol-

109825/1790 -

BAD ORIGINAL

gende Festigkeiten in bar erhalten werden: Glasiges synthetisches Silikat (Verhältnis S/C(Kieselerde/Wasser) 1,13)ί 2o bar; kristallines Silikat (Verhältnis S/C 1,13): 1o bar_o

Röntgenbeugungsuntersuchungen haben geseigt, dass beim glasigen Silikat eine glasige Phase und beim kristallinen Silikat eine Phase aus Pseudowollastonit und von Parawollastonit vorliegt. Aufgrund dieser Beobachtungen kam die Anmelderin zu den die Grundlage der vorliegenden Erfindung bildenden Gedanken, die Hydratationsreaktion von Monokalzium-Silikat durch verschiedene Portlandzemente oder durch ähnliche Produkte zu katalysieren und die Mischung einer thermischen Behandlung zu unterziehen, nämlich einem Schmauchprozess oder, vorzugsweisea?, einer Autoklavenbehandlung_o Es wurde schliesslich festgestellt, dass es in einem Verhält iiismässig weitem Bereich sowohl von Materialien (verschiedene synthetische Konokalzium-Silikate, verschiedene Portlandzemente, vorzugsweise mit hohem Trikalziumsilikatgehalt und sehr weiss, sowie verschiedene Zusätze und andere Hilfsmittel) als auch von Behandlungs-und Gebrauchsverfahren möglich ist, in industriellem Kaßstab Zusammensetzungen zu erhalten, welche selbst eine gute Festigkeit besitzen und geeignet sind, hochwertige Mörtel mit ausgezeichneten Eigenschaften zu liefern, verglichen mit den Mörteln, die allein mit den als Katalysator verwendeten Zementen erhalten werden können. Diese Resultate können im übrigen gemäss der Lehre des zitierten französischen Patentes nicht ohne weiteres erreicht werden«,

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dase durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von o, 1o bis o,4 eine innige Mischung von 2 - 15 <fo Portlandzement und 85 - 98 f„ synthetischem Monokalzium-Silikat her- ' gestellt wird, welches et v/a 35 - 45 i» SiO₂, 35 - 5o # Cap' '

109825/17 90 . - - 4 «

BAD ORIGINAL

5 - 15 ^c/o AlpO, sowie insgesamt ο - 6 $> alkalische Stoffe, Fe2O, und andere aufweist; und dass die Mischung bei einer Temperatur von 1oo - 25o C und einem Druck von 1 - 4o bar Gserdampf einer Autoklavenbehandlung unterzogen wird.

Ss hat sich gezeigt, dass bei der Verwendung von Portlandzement der im Zement enthaltene Kalk während der Hydratation vollständig zur Bildung von Tobermorit verwendet wird, ohne daaü freier Kalk übrig "bleibt. Hierdurch wird eine wesentliche Aufgabe und ein wesentliches Ziel der Erfindung gelöst.

Das zur Verwendung kommende synthetische Silikat, welches entweder glasig oder kristallin sein kann, kann insbesondere nach dem in der oben angegebenen französischen Patentschrift beschriebenen Verfahren hergestellt sein. 1'¹Ur den als Katalysator verwendeten Portlandzement werden vorzugsweise Zemente verwendet, welche gewöhnlich als superweiss bezeichnet werden und annähernd die folgende Zusammensetzung; haben:

SiO₂	25,4
Al₂O₅	1,2
Fe₂O₅	o,3
CaO	71,4
MgO	1,2

Es hat sich allgemein gezeigt, dass beim selben Kieselerde/ Kalkverhältnis von et v/a 1,13 bei synthetischen Iionokalziumsilikaten des glasigen Typs bessere Resultate erhalten werden als bei kristallinen Silikaten, und zwar bei der einen oder der anderen Art von synthetischem Silikat. Im übrigen können verschiedene Katalysatoren und verschiedene Kieselerde/Kalk-Verhältnisse verwendet werden.

Die oben angegebenen Resultate, welche durch zahlreiche Versuche bestätigte wurden, werden nur dann erhalten, wenn gleichzeitig der Katalysator und eine thermische Behandlung

109825/1790 BAD o_RIG1NAL "⁵

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Verwendung finden (Schmauchen oder Autoklavenbehandlung): 3Die Mikrofotografien und die RÖntgenbeugungsanalyse der Kydratisierten Erzeugnisse, die nach der Erfindung erhalten • wurden, zeigen klar das reine Vorliegen eines LrLvLu."¹11 &.L ?γ~ itr i'oleriuorites, dessen maximales Vorliegen untersucht wurde

Erfindungsgemäss kann die angerührte Mischung einer Feuchtschmauchung mit einer Dauer von weniger als 3 Stunden bei einer Temjjeratur von mehr als etwa 8o C unterworfen werden. Insgesamt gesehen hat die Dauer des Schmauehens einen Einfluss auf die Festigkeitswerte der Endprodukte, jedoch hängt diese Wirkung von dem verwendeten Silikat ab: Für ein hohes Silikat/l'alkverhältnis kann das Schmauchen relativ kurze Zeit währen (mehr als etwa 3 Stunden); für ein niedriges Silikat/Kalkverhältnis muss das Schmauchen langer ausgedehnt werden (mehr als etwa 5 Stunden), um für bestimmte Silikate die höchsten Festigkeitswerte zu erzielen.

Die angerührte Mischung kann auch einer Autoklavenbehandlung unterzogen werden.

Je höher die Autoklaventemperatur gewählt wird, und zwar innerhalb der aufgezeigten Grenzen, desto starker steigen die Endwerte der Festigkeit an«

Erfinclungsgemäss können die Produkte nach dem Schmauchen oder nach der Autoklavenbehandlung trocken erwärmt werden, und zwar für eine Zeit von 2 - 1o Stunden bei einer Temperatur von 1oo - 5oo C. Diese nachfolgende Behandlung hat einen günstigen Einfluss auf die Festigkeitswerte der als Probe verwendeten Stoffe und verstärkt, insbesondere für die höchsten Festigkoitswerte, das allgemeine Vorliegen von Tobermori L.

Dem synthetischen Silikat können ausser Portlandzement verschiedene Zusatzstoffe mit unterschiedlicher Wirkung au-

109825/1790 - - 6 -

BAD ORIGINAL

gesetzt werderio Hierzu zählen Kaliumchlorid, CaCl_?, Kalziumnitrat, Ca(NO-,) _?, Kaliumcarbonat oder Natriumkarbonat, lithiumkarbonat, Gips und Kieself luornatriuiiio Der bevorzugte Zusatzstoff ist Gips, v/elcher seine höchste Wirksamkeit bei einem Anteil von etwa 2,5^ aufweist. Der Gipszusatz sollte vorzugsweise zwischen 2 und 5 ^c/> liegen.

Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung kann der Hilfskatalysator vorteilhafterweice als vollständiger oder teilweiser Ersatz des Gipses aus Kalziumsulfat in ?orm des Halbhydrates bestehen, wobei die Festigkeitewerte in Vergleich zu den bei Gips erhaltenen noch verbessert werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Wahl der Feinheit, welche auf die erhaltenen Festigkeitswerte einen erheblichen Einfluss hat. Es ist zweckmässig, Produkte z.. verwenden, welche zu 5o <fa bis 8o ^c/o durch ein 3o /u-Sieb hindurchgehen«. Es wurde festgestellt, dass die gleichzeitige Zerkleinerung der Bestandteile - Silikat und Katalysator (Katalysatoren) - hierfür besonders vorteilhaft ist, verglichen mit dem, was geschieht, v/enn die verschiedenen Bestandteile in Pulverform mechanisch oder von Eand gemischt werden.

Y/eiter unten werden verschiedene Beispiele gezeigt, welche die Eigenschaften von auf der Grundlage von Konokalzium-Silikat hergestellten Produkten zeigen, wobei das Silikat glasig ist und riie folgende Zusammensetzung hat:

SiO₂ 43,o5 $>
CaO 38,o5 $>
Al₂O₃ 11,9o $

Alkalische
Bestandteile 4 io -Fe₉O^ o,7 * ^ßAD OR,g?_Nal

109825/1790

Das Kieselerde/Kalkverhältnis betrügt hierbei 1,13.

1o Verhalten bei Auflösung in Wasser; das Erzeugnis hat einen pH-Wert von 11,o3 und setzt 72 mg CaO pro Liter frei.

2. Eigenschaften eines Mörtels aus einer Mischung von 5o ^c/o . : 5o ^c/o dieses Silikates und eines euperweiasen Zementes, im Verhältnis zu einem Mörtel aus reinem, superweissem Zement.

Mörtel Material: Material ™

nach der Lischung: (5o <$> CS glasig

To rm

P.15-403

fung bei ο,1 Dauer ° '

S/C = 1,13 Superweiss bei 2 $ Verwermm
5o
weiss

5ο $ super

	Biegung	Verdichtung	Verdichtung
	8	(bar)	(bar)
1 Tag	2o '	3o	18o
2 Tage	37	9o	34o
7 Tage	69	185	51o
28 Tage	34o	65o

3© Hydratationsproben einer Mischung aus CS und superweissem Zement

Kisclmng: (8o # CS, glasig, S/C='t,13 (.2 ^ Verwerfung bei o,1 mm)
(2o <fo superweiss

"Probenart Aufbewahrung Durchgeführte Versuche

der Proben Festigkeits- Yerdich- Röntgenwerte (in bar) tung beugung Biegung

Mikrotablet- 15 h in feuchten (1) ter Luft bei

2o° C C_xSH '

Hergestellt ^meilT ^als 8 Gtd«, - 1o5o (Tobermoritaus einer ⁱⁿ Autoklaven, Reflex bei

reinen Hisc^ _r davon 4 Std. bei 11,5 S

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BAD ORIGINAL ~ ° ~

Probenart

Aufbewahrung der Proben

Festigkeits werte (in bar) Biegung

Durchgeführte Versuche

Verdichtung

Röntgen beugung

mit einem Verhältnis V/asser/l'.Iis chung = o,15

215°C und 21 bar

KgO

Normaler Mörtel G;orm P 15-4o3) mit der Kischung zum Verbinden

24 St. + St ο in feuch-Luft bei

24 St. in feuchter Luft bei C + 8 St. in Autoklaven, davpn 4 St. bei + 21 bar

47o

(1) Methode K]-JlL-I-IATIUEU

ρ
Die Tabletten von ve« 1 cm Querschnitt und 1 cm Höhe wurden bei eiren>i)ruck von 5oo bar hergestellt. Die Mischung Pulver/ Wasser wurde allgemein mit einem Wasser/Haterial-Verhältnis von 0,15 hergestellt.

4. Vergleich zwischen dem Verhalten glasiger und kristalliner Silikate.

Kennzeichnung der Zusammensetzung

Mischung:

(95 Io CS. glasig zu 60 °/i \ 4 0/U S/C = 1,13 ' (5 i° superweiss)

Festigkeitswerte in bar

Lgiceltswer·

Reine" PlTste "mit E/C= Mörtel naciTder Norm o,29

P 15 (E/C = o,5)

Biegung Verdichtung Biegung Verdichtung

2oo

875

9o

685

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BAD ORIGINAL - 9 -

Kennζeiohnung
der Zusammensetzung

Mischung:

(95 i« CS glasig; 95 i» CS zu 6o$
zerkleinert K. 4o S/0 = 1,3 { (5 ?» superweiss)

/U {

gestigkeitswerte in "bar

Reine Paste mit E/C= o,29

Mörtel nach der ITorm P 15 - 4o3
(E/C = o,5)

Biegung Verdichtung Biegung Verdichtung

125

43o

35

18o

Mischung:

(95 $> CS, kristallin

(95 i° CS zu 6o io zerkleinerte 4o/u S/C =1,3 ' (5 °/> superweiss)

65

215

2o

Superweisser Zement

45o

735

Kombinierte Einflüsse: 1- der Beschaffenheit des CS (glasig

oder kristallin)

2- des Verhältnisses S/C des CS

3- der Anteile der Zusatzstoffe

- des superweissen Zementes

32 - des Sodas

auf die Pestigkeitawerte nach der Autoklavenbehandlung.

(Die Versuche wurden an Kikro-Tabletten durchgeführt, welche mit einem E/C-Verhältnis von o,15 hergestellt und 4 Stunden

bei 215
waren).

C und 21 bar Druck im Autoklaven behandelt worden

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- 1o -

-

Eigenschaften des untersuchten CS

lo^SzfcS°^f~ ****« ^{10 zu Lo} Mischung

Natur Druck-Festigkeitswerte (in bar)

Superweißer Zement Natur

glasig glasig kristallin

S/C 2oo

72o

1.12ο

1,3

19o

32o

55o

1,3

2oo

26o

51o

Na(OH) 54o

67o

32o

45o

34o

35o

Es ist festzustellen, dass äer Anteil des zugesetzten v/eissen Zementes gering sein kann, 5 $, und dass der Zusatz von Ca(OII)₂ nicht dieselbe Rolle spielt wie der Zusatz von Fortlandüementen«

6. Einwirkung von Gips

Natur des Zusatzstoffes

Keiner

°/> in der Mi schung, mit Probe Festigkeitswerte in bar Nach Feuchtschmauchen "bei 95 C, Zeit:
St. 6o St. 86 St.

475

51o

Reiner Gips

1 %	495	655	565
2 io			665
2,5 #1	6o5	645	7oo
3 i		65o

64o

hydrit (Gips ^ bei 1ooo C gebranntem Kalk)

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₆₉₅

₅6o

2,5 io	515	69o	565
4 io			66o
5 io	575	62o

7. Wirkung von Ha₃SO₄, K₃SO₄, CaSO₄, 0,5H

Zusammensetzung der untersuchten liischunr

92,5 i» CS S/C=o,ii Andere Stoffe in

TT--I fr, c _r' · der Kischling

I-Iis ellung ι (7,5 ^c/o superwex- ^b

ßer Zement

Festigkeitswerte (bar) nach 15 St₀ Feu cht s chmau chen

Si	,5	liatur	/°' Natur	-	745	- 12
• 1oo	,5	-	_ _	-	775	ί 17
97	,5	Ha₂SO₄	<- > -*	-	755	± 16
97		Il _	-	965	± 33
97	HaIb- hydrat	Il _

97,5

96,55

Gips

848 - 2o

',45 Ka₂SO₁₁ 1 872 ± 28

9C₁!

K₂SO₄

823 i 47

'-it in "err. 'Itt. ;."-..l"-.!i--:jiⁱHtes oche-int der beste

Z ixe at c cu s υ ir. c

8. Jüiifluss der Feinheit der IZomponeiiten der Ilischung
(92,5 ^ CS, glasig S/C - 1,13
(7,5 /a superwtisser Zement

und der Art und Vfeise der Herstellung der Ilischung auf die Festigkeitswerte nach 60 Stunden Peuchtschraauchbn bei 95°C (Tabletten hergestellt mit E/C =0,15).

EAD ORiGiNAL

1 09825/ 1790

·" Ic -

Feinheit Feinheit des Feinheit des CS superweissen der Mi-Zementes schung Art der Herstellung der His drang

Unterhalt) Gemeinsames Zerkleinern der
Stoffe

Festigkeit (in bar)

Sehr fein Zerkleinern der Mischung wie oben gezeigt

59o

85o

Kehr als Weniger
4o /U als 3o /ι

6 Of₀

Mischung von Hand mittels einer Kelle hergestellt

2oo

Kleiner
als 4o A

1oofo

Kleiner
als 4o/U

1oof_o

46o

P[Ie ine r
als 3o/

sehr fein 525

9o Einfluss des Verhältnisses S/C des GS ur.d der Tempertemperatur des CS auf die Festigkeitswerte der Hikro-Tabletten einer Ilischung von 92,5 ^ CS und 7,5 °/° superweissem Zement mit 15 ^c/o Wasser nach 15-ständigem Feucht schmauchen bei 95 C.

15 h Feuchtschmauchea (n = 9^UT 15 h Feucht
schmauchen
+2h 5?Q?
(n =

15 h Feuchtschmauchen + 24 h trocken 95

UJ

Mittel- typiwert sehe Abweichung

Mittelwert

sehe

Abweichung

m . G.

Mittel-

^wert Abwei. c hung

m und ^"* » nach
15oo (abgeschreckt)

562,2 15,5 1158,3 11o,3 853

38,6

109825/1 790 BAD Original

- 13

15 h reueht-	ι>ΪΤ	15 h	Feucht-	6) U)	15 h Peucht-	_cri
s chmauel		schmauchen	σ-¹	schmauchen	m typi-
(n = 9)¹	er·	+ 2 h	typi-	+ 24 h	Mittel- sehe
	typi	(η =	- sehe	trocken 95	wert Abwei
(1)	sche		Abwei	ellung
m	Abwei	m	chung
Mittel	chung	Mittel
wert	wert

m und er¹ nach 13oo° (abge schreckt)	525	,5	29,	5	1	o96	,6	•45	,7	79o	14,	1
m und er" nach 11oo° (abge schreckt)	546	,6	39,	7		995		59	,1	796,6	53,	O
m und er-· nach S/G = 1,o	568	,9	12,	8	1	123	,3	86	,9	823	47,	8
m und tr¹ nach S/C = 1,13	535	,5	33,	4	1	115	,0	1o4	,3	838,6	4o,	2
m under*¹ nach S/C = 1,3	53o	,0	34,	6	1	O₁₁	,6	72	,o	78o	35,	6

(1) Dabei bedeutet η die Anzahl der Proben, m den Mittelwert undo"' die typische Abweichung.

1o, Untersuchungen an einem erfindungsgemässen Zement mit folgender Zusammensetzung:

GS (der vorbeschriebenen Art): 9o,2 Gewichtsprozent Weisser Zement der vorbeschriebenen Art: 7,3 $>

Gips 2,5 i>

Peinheit: Plourometrie

65 i>

Der Weißheitsgrad der Mischung wurde durch die Leuchtkraft P ^a 83 $ bestimmt («Olarte»).

Mit dem so gemischten Zement wurden an Mörtelzusammensetzungen mit verschiedenen E/G-Verhältnissen Versuche durch Schmauchen und durch Autoklavenbehandlung ausgeführt. - 14 _

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Zusammen setzung

Verhältnis Wasser/

Mischung

Verhältnis

Sand/

Mischung Seine-Sand Behänd- Bieo o,16 ο,63 1,25lung gung 0,16 o,63 1,25 2,5

Verdich- Durchtung führung

o,33

o,5o 12$ 32$ 38$

25$

d chmau
chen
95° C
15 h

Schmauchen
95° C-6 h

- 48

⁴²

2oo

23o

Vibrationsplatte

Stampfen

er» ro cn

ο _t3o

o,3o

29$ Autoklavenbehand lung 3 h 215⁰C

(1)

860

Stampfen

95o stampfen¹

(1) Kach einem Monat in feuchter Luft bei 2o° C.

CO CD OO QD

An einem aus der Zusammensetzung (2) gebildeten Prisma wurden al a Änfangowerte die Länge der Probe nach,der Behandlung und nach dem Abkühlen gerneasen:

!lach 45 Tagen Aufbewahrung in Lauft von 2o° C und "bei 5o <?o IR. wurden gefunden:

- Für die durch ücnmauchen behandelte Probe ein Schrumpfen von -28o /u/m

- Pur die Autoklaven-behandelte Probe derselben Zusammensetzung ein Aufschwellen von +4o /u/m.

Die letztere Behandlung ermöglicht es also, einen Körtel ohne hydraulisches Schrumpfen herzustellen.

An einer Probe, die ebenso zusammengesetzt und behandelt war wie die Probe 3 der obigen Tabelle, wurden Zersetzungsversuche in verschiedener Umgebung durchgeführt. jJie Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Pestigkeitswerte Beobachtungen (in bar)

Probeprisma nach Autoklavenbehandlung

86o

Eintauchen in (15 Tage HCl Ii/1 ο (1 Monate

(3 Monate

77o Prismen ober-79o flächlich an 75o den 4 Flächen abgescheuert

Eintauchen in (15 Tage 2JaOH II/1 ο (1 Honat

'3 Monate

89o

1o25 1o4o

Prismen unversehrt

Eintauchenin
MgSO. (5og/
Lite?)

(15 Tage (1 Honat (3 Honate

1ooo

prismen un versehrt

Probepri3ma
aufbewahrt in
feuchter Luft

1 Honat

95o

Prismen un versehrt

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B/.D ORIGTf

204668a

festigkeits- Beobachtungen werte (in bar)

Halbeingetaucht IHonate

in MgSO. .3 Monate - Priamen unver-

(5og/Liter) . ' ^seiirt

An der autoklavenbehandimagelten und ein Ilonat irr. Luft uu£- Lcwahrten Frobe wurde durch Auflösen der zerkleinerten Tablette in Wasser ein pH-Wert von 11,ο erhalten, was zeigt, dass ein guter Schutz der Armaturen gewährleistet ist.

Es wurden weitere Untersuchungen der Unzersetzbarkeit der Mörtel nach der Erfindung durchgeführt. Diese Versuche wurden an Hörtelprismen mit Abmessungen 2 χ 2 χ 1o durchgeführt:

1. durch vollständiges Eintauchen

- in eine Lösung HCl IT/1 ο

- in eine Lösung ITaOH ll/io

- in eine Lösung von 5o g/l von SO.Mg, 7 H₂O

- in pures Wassere

2ο durch Halb-eintauchen in Lösung von 5o g/l von SO₄Mg, 7 H₂O.

Die Zusammensetzung des CS/Mörtels war die folgende:

- 5oo g Mischung, enthaltend:

9o ia Monokalzium-Silikat mit S/C = 0,8, zu normaler Feinheit zerkleinert. 7,5 io superweisser Lafarge-Zement, 2,5 io Prolabo-Gips

- I000 g Granulat mit:

25o g Lemanoy-Sand ο - ο,16 mm 25o g feiner Seine-Sand ο,16 - ο,63 mm 21ο g mittlerer Seine-Sand 0,63 - 1,25 mm 29o g grober Seine-Sand 1,25 - 2,5 mm

Dieser Mörtel wurde in einem normalen Le Petit-Mischer mit 15o g Wasser und einem E/C Verhältnis von 0,3 angerührt. Der

109825/1790 _ß

BAD

Mörtel sah trocken aus, konnte jedoch leicht durch Stampfen geschmeidig gemacht werden. lach 24 Stunden wurde er in feuchtem Raum herausgenommen und an3chliessend einer Autoklavenbehandlung unterzogen (normaler ZyklusASTM)·

Nach der Autoklavenbehandlung hatten die auf der Grundlage von CS hergestellten Prismen, in "bar angegeben, -eine Festigkeit mit einem Verdichtungswert von 864 bar.

1. Im Falle der vollständigen Eintauchung in agressive lösungsmittel erhielt mans

Jintauch- zeit	Widerstand gegen Ver dichtung in gewöhnlichem Wasser	in reinem Wasser	in HCl H/1 ο	in NAOH N/1 ο	in einer lösung 5og/l SO₄Mg₇H₂O
nach 15 Tagen	-		773	892	-
nach 1 Monat	—	-	79o	1o25	93o
nach 3 Monaten	944	998	75o	1o4o	I008
nach 6 Monaten	965	978	691	1o44	1o42

Man bemerkt ein ausgezeichnetes Verhalten in reinem Wasser, in Soda-Lösung sowie in Magnesium-Sulfatlösung. Ebenso ist die Widerstandsfähigkeit in saurer Lösung gut. Andererseits würde ein Protlandmörtel durch Säure sehr rasch angegriffen, wenn nicht zerstört, während er in Soda-Lösung widerstandsfähig wäre. Im Gegensatz hierzu würde ein Mörtel aus Schmelzzement durch Soda-Lösung angegriffen. Von Natur aus würde ein Protland-Mörtel in der Lösung von Magnesium-Sulfat mehr oder weniger 6 Monate lang widerstandsfähig sein, während dort der Mörtel aus Schmelzzement eine gute Widerstandsfähigkeit hätte. In reinem Wasser zeigen alle Portlandzemente einen progressiven Feetigkeitsabfall.

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Beispiel

bei 3 Monaten bei 6 Monaten

Gewöhnliches Wasser

Heines Wasser, jeden Tag erneuert

7o3
646

2· Pur Halb-Eintauchen in einer Lösung von 5og/l von SO₄Mg, 7 H_o0<

Verwendete Zusammensetzung

Festigkeit gegen Verdichtung Aus-

nach 3 Monaten nach 6 Honaten sehen

heraus- eintau- heraus- eintau- nach
ragender chender ragender chender 6 Mo-Teil Teil Teil Teil naten

CS nach Autoklavenbehandl.

Probe

828

1oo8

864

9o8

1o42

864

Vollständig unversehrter, tadelloser Anblick des

Steinzeuges

Schmelzzement Die Festigkeitswerte ändern sich im Keine

Laufe der Zeit, es tritt jedoch Beschäkeine Beschädigung auf digung

CPA 4oo ohne

Probe

785

743

762

682

726

794

Kein sichtbarer An« griff

CPA 4oo mit sehr wenig C, A Probe

89o

838

86o

81o

852

859

Kein sichtbar er Angriff

CPA 4oo mit hohem C,A-Gehalt Probe

8o6

76o

752

64o

742

788

Abtragung des eingetauchten Teiles

CLK Probe

564 58o 52o 557
5o2 558

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Leichte sichtbare Be- schädi- · gung dee herausragenden Teiles

~ 19 -

Die oMge Tabelle zeigt die Überlegenheit nach 6 Monaten der auf der Grundlage von autoklavenbehandelten CS" hergestellten Prismen.

Nach 6 Monaten sind die Schlackenzemente in ihrem herausragenden Teil angegriffen. Die meisten Portlandzemente und die auf der Gru?:dlage von Portland-Klinkern hergestellten Zemente sind mehr oder weniger In ihrem eingetauchten Teil angegriffen Hur der Schmelzscnent ist nicht angegriffen.

Das Verhalten nach 6 Ilonaten und die Struktur der Prismen anf der Grundlage von CS (extrem kompaktes und glattes Aussehen eines Steinzeuges) bestätigt die Langzeitbeständigkeit der hohen Pestigkeitswerte im Verhältnis zu den besten Portlandzementen.

Die zahlreichen durchgeführten Versuche zeigen also, da::s nach der Erfindung mit einem synthetischen Honokalzium-Silikat, einem weissen Portlandzement und gegebenenfalls einem anderen Zusatz wie Gips durch Autoklavenbehandlung und/oder Schmauchen Mörtel erhalten werden können, welche eine klare Farbe sowie sehr interessante mechanische und chemische Eigenschaften und eine gute Dimensionsfestigkeit haben.

Die Zusammensetzung des Silikates, welches vorzugsweise glasig ist, ist r.ieiit kritisch. Vorteilhafterweise besteht es aus etwa 11 $a Al₂O₅, 4o $ SiO₂ und 49 # Kalk.

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SAD

Claims

Ansprüche:

Verfahren zur Hydratation von schwach kalziumhaltigen Silikaten, insbesondere von synthetischen Mono-Silik&ten, dadurch gekennzeichnet dass durch Anrühren mit Wasser im Verhältnis Wasser/Material von o,1o - bis o,4 eine innige Mischung von 2 - 15 $ Protlandzement und 85 - 98 f> synthetischem Monokalzium-Silikat hergestellt wird, welches etwa 35 - 45 $> SiO₂, 35 - 5o $$ CaO, 5 - 15 $> Al₂O₃ sowie insgesamt ο - 6 <fo alkalische Stoffe, Fe_?0.,und andere aufweist;

ο und dass die Mischung bei einer Temperatur von I00 - 25o C und einem Druck von 1 - 40 bar Viasserdampf einer Autoklavenbehandlung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Kieselerde/Kalk des synthetischen Silikates annähernd 1,13 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die angerührte Mischung vor der trockenen thermischen Behandlung während einer Zeit von 2-6 Stunden bei einer Temperatur zwischen 80 C und 5oo C einer Feuchtschmauchung ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtschmauchung bei hohem Kieselerde/ Kalk-Verhältnis mehr als 3 Stunden dauert.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3r dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtβchmauchung bei niedrigem Kieselerde/Kalk-Verhältnis mehr als 5 Stunden dauert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1- 5» dadurch gekennzeichnet, dass dem synthetischen Silikat ausser Portlandzement weitere Zusatzstoffe, wie Kaliumchlorid, CaClp, Kaiziumnitrat, QefaoJ^, Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat_t Lithiumkarbonat, Gips oder Kieselfluornatrium, zugesetzt werden.,

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BAD ORIGINAL

- ar -

Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, dass etwa 2 - 5 $ Gips zugesetzt werden»

. 8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Gipses durch Kalziumsulfat in Form des Halbhydrates ersetzt wird.

9ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass feine Stoffe verwendet werden, von denen 5o - 8o °/o ein Sieb von 3o/U hindurchgehen.

1o. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikat- und Katalysator-Bestandteile gleichzeitig zerkleinert werden.

11o Verfahren nach einen der Ansprüche 1~1o, dadurch gekenn- ~~-— zeichnet, dass ein Silikat mit etwa folgender Zusammensetzung verwendet wird:

Al₂O₃ 11 ic

4o io

Kalk 11 io

12. Hychatisierte, schwach kalziumhaltige Silikate, hergestellt nach einem der Ansprüche 1-11,

13. Mörtel- und Fertigprodukte, hergestellt aus Silikaten nach Anspruch 12.

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