AT392637B

AT392637B - Verfahren zur herstellung eines bindemittels zur verwendung in dick- bzw. rohschlamm, moertel oder beton

Info

Publication number: AT392637B
Application number: AT2876/80A
Authority: AT
Inventors: Bengt Forss
Original assignee: Flowcon Oy
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1991-05-10
Also published as: GR68405B; RO84532B; AU5880480A; AR220055A1; AU537598B2; CA1150327A; SE8003922L; DE3020384C2; NO801600L; IT1174776B; CS379480A2; DK234880A; ES491990A0; BR8003407A; CS259505B2; ES8103717A1; IT8048830A1; DE3020384A1; DD151150A5; GB2051031A

Description

AT 392 637 B *

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels zur Verwendung in Dick- bzw. Rohschlamm, Mörtel oder Beton mit einem niedrigen Wasser/Zement-Verhältnis, wobei - als Rohmaterial 50 bis 99,4 % Masse Schlacke, technische Puzzolanerden und/oder natürliche Puzzolanerden, jeweils in gemahlenem Zustand, wobei zumindest ein Teil zu einer spezifischen Oberfläche von zumindest 400 m^/kg gemahlen wird, und - 0 bis 50 % Masse eines zweiten Materials mit einem hohen Kalkanteil, wie Portlandzementklinker, eingesetzt wird, und - 0,1 bis 5 % Masse zumindest eines Plastifikators, wie eines sulfonierten Polyelektrolyts, beispielsweise eines Alkaliligninsulfonats oder eines sulfonierten Kraftlignins, oder eines Formaldehyd-Melamin- oder eines Formaldehyd-Naphthalin-Kondensationsprodukts, dm Rohmaterial zugegeben werden.

Im folgenden wird unter "Zement" ein Bindemittel im allgemeinen verstanden, welches somit nicht auf gewöhnlichen Portlandzement bzw. seine Derivate beschränkt ist.

Anderseits bedeutet ein "niedriges" Wasser/Zement-Verhältnis ein Verhältnis von weniger als 0,4.

Nachteile des derzeitigen Betons aus gewöhnlichem Portlandzement sind u. & hohe Bindemittelkosten, große Hydratisierungswärme, schlechte Formbeständigkeit und schlechte Korrosionsbeständigkeit des Betons. Der letztgenannte Nachteil beruht zum Teil auf der Tatsache, daß als Folge der Hydratisierung des Zements eine große Menge an gelöschtem Kalk, Ca(OH>2, freigesetzt wird, welcher bereits mit Wasser und schwachen Säuren reagiert. Diese Menge kann fast ein Viertel der Gesamtmenge an Bindemittel ausmachen, sodaß der Beton in saurem Boden gegen die korrodierende Wirkung der Säuren im Boden geschützt werden muß.

Die schlechte Korrosionsbeständigkeit des Betons resultiert teilweise aus seiner hohen Porosität, die wiederum von der großen Menge Wasser herrührt, welches zum Mischen verwendet wird, oder im Fall einer steifen oder trockenen Betonmischung von unzulänglich» Verdichtung. Die für eine vollständige Hydratisierung des Zements ^erforderliche Wassermenge beträgt etwa 25 % der Zementmasse, wogegen in der Praxis beim Betonieren häufig mehr als das Doppelte dieser Menge Wassers verwendet wird. Darüberhinaus kann bei Betonmischungen, die eine große Menge Zement enthalten, die hohe Hydratisierungswärme zu Spannungen und Rissen führen, was schlechte Korrosionsbeständigkeit zur Folge hat.

Die Beständigkeit des gewöhnlichen Portlandzements gegenüber Sulfat ist auch gering, was auf den hohen AljOß-Gehalt des Zements zurückgeht, sodaß in sulfathaltiger Umgebung ein teurerer, sulfatbeständiger Spezialzement für Betonbauten verwendet werden muß.

Solange der derzeitige Zement in Verwendung ist, sind Bestrebungen im Gange, die oben geschilderten Nachteile und Schwierigkeit»! auszuschalten bzw. zu verringern, u. zw. durch Zugabe von industriell erzeugt»! oder natürlichen hydraulischen Materialien zum Zement bzw. Beton, welche weniger Kalk, d. h. Puzzolanerden enthalten, deren Kosten erheblich niedrig» als die Kosten von Zement sind und deren Beständigkeit gegenüb» Säuren und Sulfaten höher ist und deren Hydratisierungswärme niedriger ist als jene von gewöhnlichem Zement Eine extensivere Verwendung dieser Zusätze war hauptsächlich durch ihre langsame Hydratisi»ung und Härtung bzw. Abbindung begrenzt was eine schlechte Anfangsfestigkeit zur Folge hat und in Widerspruch zu den Zielen der mod»nen Fertigteilindustrie steht

Der bedeutendste Zusatz zu Portlandzement ist Hochofenschlacke, die in V»bindung mit der Herstellung von Roheisen erzeugt wird. In den Industrieländern wird dieses Neben- bzw. Abfallprodukt in so großen Mengen erzeugt, daß es schwierig ist eine Verwendungsmöglichkeit dafür zu finden. In manchen Ländern ist die Verwendung von Schlacke üblich, doch ist die verwendete Menge klein im Vergleich zu der Menge an v»wendetem Zementklink». D» gebräuchlichste Schlackengehalt in.Schlackenzement beträgt etwa 30 bis 50 %.

Die hydraulischen Eigenschaften und die Reaktivität der Schlacke hängen hauptsächlich von der Basizität der Schlacke ab, d. h. vom Verhältnis der Menge an basischen Bestandteilen zur Menge an sauren Bestandteilen. Wird die Reaktivität der Schlacke ausgedrückt wird oft d» sogenannte F-Wert verwendet wie er in der folgenden Gleichung definiert ist:

CaO + CaS + 1/2 MgO + AI2O3 F-Wert=-

S1O2 + MnO

Ist der F-Wert > 1,9, so ist die Schlacke hochreaktiv, wogeg»i die Schlacke bei einem F-Wert von > 1,5 langsam reagierend und mag» ist Die hydraulischen Eigenschaften der Schlacke hängen auch vom Glasgehalt der Schlacke, der nämlich bei einer guten Schlacke mehr als 95 % betragen muß, ab. Je höher d» A^Oß-Gehalt der

Schlacke ist desto besser sind ihre Festigkeitseigenschaften, obzwar die Menge an hydratisierten AI2O3-Verbindungen nicht direkt die Festigkeit beeinflußt

Die langsame Hydratisierung und Härtung, welche auf die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften der Schlacke zurückgehen, können durch Mahlen der Schlacke auf eine hohe spezifische Oberfläche beseitigt werden. Es wurde bemerkt, daß die Festigkeit von Schlacirenzement als Funktion der spezifischen Oberfläche rasch ansteigt. Wegen ihres hohen Glasgehalts, ist die Schlacke jedoch schwi»ig zu -2-

AT 392 637 B mahlen, und die zum Mahlen erforderliche Energie kann doppelt so hoch sein wie bei Zementklinker.

Eine Beschleunigung der Hydratisierung der Schlacke kann auch mittels verschiedener Beschleunigungsmittel »zielt werden, von denen die folgenden die bekanntesten sind: Zementklinker, verschiedene Sulfate, wie Anhydrit und Gips, gelöschter oder ungelöschter Kalk und Alkalien und alkalische Salze.

Von diesen Beschleunigungsmitteln sind Zementklinker sowie Gips und Klinker zusammen die am häufigsten verwendeten.

Wegen ihrer langsamen Reaktionen finden Schlackenzemente hauptsächlich als sogenannte Zemente mit geringer Wärmeentwicklung angesichts des reduzierten Rißrisikos in monolithischen Betonkonstruktionen Anwendung.

Die in Kraftwerken durch die Verbrennung von Brennstoffen, wie Kohle, Torf od. dgl. erzeugte Flugasche wird gleichfalls als aktives Füllmaterial für Zement und Beton mit geringer Wärmeentwicklung verwendet Flugasche ist üblicherweise ein hydraulischer Zusatz, der langsam» als Schlacke reagiert, was u. a. auf ihren geringen Kalkgehalt zurückzuführen ist

Ihre hydraulischen Eigenschaften weiden üblicherweise durch die Zugabe von kalkhaltigen Komponenten, wie gelöschtem Kalk und Klinker, und durch Mahlen derselben zu einer höheren Feinheit verbessert Abgesehen von den verwendeten Brennstoffen, hängen die Zusammensetzung und die hydraulischen Eigenschaften von Flugasche auch von den vorherrschenden Veibrennungsbedingungen ab. Die Feinheit der Flugasche kann von der Größenordnung der Zementfeinheit sein.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die obigen Nachteile auszuschalten und ein Verfahren zu schaffen, mit welchem es möglich ist aus Industrieneben- bzw. -abfallprodukten und aus natürlichen Puzzolanerden hochqualitative, rasch härtende Bindemittel herzustellen. Für andere Zwecke, nämlich zum Versperren von Ölquellen, ist in der US-PS 2 646 360 ein Mörtel beschrieben, der aus vorzugsweise Portlandzement, einem Alkaliligninsulfonat und entweder einem Alkalihydroxid od» einem Alkalicarbonat besteht

Die Erfindung beruht u. a. auf folgenden Erkennmissen:

Es wurde beobachtet daß neben der Anwendung höherer Abbindetemp»aturen die Verwendung von Zusätzen bestimmter Art eine äußerst günstige Auswirkung auf die Hydratisi»ungsgeschwindigkeit der Schlacke hat, weshalb nicht so viel Klinker, ja in manchen Fällen üb»haupt kein» b»iötigt wird.

Es ist bekannt, daß Hochofenschlacke langsamer reagiert als Klink», daß ab» die Festigkeit des auf diesen beiden Bindemitteln basierenden Betons letztlich gleich ist

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art »findungsgemäß dadurch gelöst daß dem Rohmaterial 0,5 bis 8 % Masse einer Mischung aus mindestens einem Alkalihydroxid und mindestens einem Alkalicarbonat als Abbinde- und Härtungsregulator zugesetzt werden. Die Zugabe von Alkalicarbonaten und -hydioxiden gestattet bei rasch reagierenden Zementen eine reichlichere V»wendung von Schlacke. Gegenüb» dem Mörtel nach der voranstehend genannten US-PS basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, daß gerade die Kombination eines Rohmaterials, das hauptsächlich hydraulisch ist, mit einem Alkalihydroxid und einem Alkalicarbonat sich als besonders vorteilhaft erweist.

Beispielsweise beruht die Wirkung von Natriumcarbonat (Na2COß) wahrscheinlich auf ein» Erhöhung des pH-Wertes, wodurch die OH-Komponente die Schlacke aktiviert. Gleichzeitig fördern ein hoher pH-Wert zusammen mit einem gereinigten Ligninsulfonat die Fließfähigkeit des Betons. Neben Natriumcarbonat können auch andere Alkalicarbonate (z. B. K^COß und I^CO^) verwendet werden.

Es wurde weiters beobachtet, daß die Reaktionsgeschwindigkeit umso höher ist, je höh» die Basizität der Schlacke ist und je fein» die Schlacke gemahlen ist

Es ist bekannt, daß es nicht d» Mühe wert ist, Zementklink» über eine gewisse Grenze hinaus zu mahlen, da eine zusätzliche Feinheit die Härtungs- und Festigkeitseigenschaften kaum verbessert. Im Geg»iteil, lohnend ist es, die Schlacke auf eine spezifische Oberfläche von z. B. 400 bis 800 m2/kg zu mahlen.

Somit beginnt Schlacke gleichermaßen wie Zement zu reagieren, wenn etwas alkalisches Salz zugegeben wird, welches als Aktivator fungiert.

Es ist auch bekannt, daß die Reaktion schnell» vor sich geht, wenn die Abbindetemperatur auf z. B. 40 bis 90 °C erhöht wird.

Es wurde weiters beobachtet, daß sich die Basizität auf die Schlacke günstig auswirkt, wenn letztere auf einen ausreichenden spezifischen Ob»flächenwert gemahlen wurde (> 400 m2/kg).

Es ist möglich, an sich bekannte Mahlhilfsmittel (Ligninsulfonat od. dgl.) zu verwenden, welche ein Feinz»mahlen d» Schlacke »möglichen und zusätzlich spät» im Beton als Plastifikator fungieren können.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, Schlacke zu verwenden, wenn sie genügend fein zermahlen ist und wenn alkalische Beschleunigungsmittel verwendet werden. Unter diesen Umständen wirkt die Schlacke überraschenderweise als rasch härtendes Bindemittel im Beton.

Die Hydratisierung von Schlacke und Puzzolanerden kann durch den Einsatz von Plastifikatoren, wie Ligninsulfonaten oder sulfonierten Ligninen od» anderen sulfonierten Polyelektrolyten, wesentlich verbessert werden, wodurch das Wass»/Zement-Verhältnis des Betons erheblich gesenkt werden kann. Durch die Zugabe d» alkalischen Beschleunigungsmittel als Abbinde- und Härtungsregulatoren ist es auch möglich, Bindemittel mit -3-

AT 392 637 B hohen Schlackengehalten in rasch härtenden Zementen zu verwenden. Diese günstige Wirkung beruht wahrscheinlich auf dem höheren pH-Wert, wobei die Schlacke bzw. Puzzolanerde zur selben Zeit aktiviert wird, als die Wirkung der Plastifikatoren intensiviert wird.

Es wurde weiters noch beobachtet, daß die Auswirkung der Alkalität umso günstiger ist, je langsamer das S hydraulische Bindemittel von Natur aus reagiert, und daß diese Wirkung umso heftiger ist, je feiner das Bindemittel zermahlen wurde. So setzt die Reaktion der Schlacke auf die gleiche Weise wie bei Zement ein, wenn etwas Alkalicarbonat und -hydroxid zugegeben wird, welche als Aktivatoren wirken.

Angesichts der obigen Ausführungen kann gesagt werden, daß das plastifizierende Mittel (z. B. Ligninsulfonat) und der Aktivator (z. B. NaOH und Na^O^) zusammen als sehr starke plastifizierende 10 Kombination wirken.

Es ist auch möglich, beim Mahlen an sich bekannte Mahlhilfen zuzugeben, sowie Zusätze, die das Fließverhalten des pulverisierten Bindemittels bzw. die Eigenschaften des daraus helgestellten Betons verbessern (z. B. Mittel zur Entfernung von Luft od. dgl.).

Erfindungsgemäß können die Mischungen oder ein Teil davon während des Mahlens oder danach zugegeben 15 werden.

Erfindungsgemäß können die Bindemittelkomponenten so aufgeteilt werden, daß das Verhältnis der Gesamtmenge an Erdalkalimetallen zur Menge an Siliziumdioxid im Bindemittel 1,1 bis 1,6, vorzugsweise 1,2 bis 1,4, beträgt

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, Schlacke und Puzzolanmaterialien für die Herstellung von rasch 20 härtendem Beton zu verwenden, wenn zusätzlich zum Plastifikator stark alkalische Zusätze (z. B. ^20()3,

NaOH od. dgl.) verwendet werden.

Die Fließfähigmachung ist ein bedeutender Faktor, damit die Verwendung von Alkalicarbonaten (vorzugsweise ^2003) und von Alkalihydroxiden (vorzugsweise NaOH) in geringen Konzentrationen möglich wird. In kleinen Mengen zugegeben, verkürzen diese Materialien die Abbindezeit erheblich. Dabei beschleunigt 25 der hohe pH-Wert das Aushärten und trägt in Kombination mit einem sulfonierten Polyelektrolyt (z. B. Ligninsulfonat oder sulfoniertes Lignin od. dgl.) auch zur Verstärkung des Plastifizierungseffektes bei. Das NaOH hingegen wirkt sich entscheidend auf die Verkürzung der Abbinde- und Härtungszeit aus, beeinflußt aber auch zu einem gewissen Grad die Plastifizierung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger beispielhafter Ausfuhrungsformen näher erläutert. 30 Gemäß dem Verfahren werden Schlacke und/oder andere Puzzolansubstanzen mit 0,1 bis 5 % Alkaliligninsulfonat oder sulfoniertem Kraft-Lignin, gegebenenfalls zusammen mit anderen sulfonierten Polyelektrolyten, wie Kondensationsprodukten von Formaldehyd-Melamin, Formaldehyd-Naphthalin od. dgl., zu einer Feinheit von 400 bis 800 m^/kg gemahlen. Während des Mahlens ist es möglich, gleichzeitig andere Substanzen zuzugeben, welche den Mahlvorgang, 35 die Handhabungseigenschaften des Bindemittels bzw. die Eigenschaften des aus dem Bindemittel erzeugten Betons verbessern, wie das Fließen des Bindemittelpulvers fördernde Substanzen, Beschleunigungsmittel oder Verzögenmgsmittel, Mittel zur Entfernung von Luft od. dgl

Es sollte bemerkt werden, daß das Alkalihydroxid und das Alkalicarbonat im Rahmen der Erfindung nicht in Verbindung mit dem Mahlvorgang zugegeben werden müssen, sondern sie können auch separat in das Bindemittel 40 gemischt werden oder im Zuge des Einmischens in den Beton.

Alkali-Ligninsulfonate oder sulfonierte Alkalilignine wirken sich günstig auf die Mahleigenschaften des Bindemittels aus.

Ist es wünschenswert, Klinker zum Bindemittel bzw. zum Beton zuzugeben, sollte der Klinker vorzugsweise unter Verwendung derselben Zusätze separat gemahlen werden. 45 Aufgrund der gemeinsamen Wirkung des Feinmahlens sowie der Verwendung von Mahlhilfen und von Mitteln zur Einstellung der Hydratisierungsgeschwindigkeit ist es möglich, aus Schlacke und/oder anderen Puzzolanerden, insbesondere mittels Wärmeaushärtung, einen rasch härtenden, dichten und korrosionsbeständigen Beton zu erhalten, in welchem der Anteil an Zementklinker sehr klein oder nicht-existent ist (z. B. 20 bis 0 %). 50 Vergleichsbeispiel 1:

Es wurde ein Versuch an Beton durchgeführt, dessen größte Teilchengröße 12 mm betrug und welcher 400 kg

Bindemittel pro m^ Beton enthielt. Es fand eine Aushärtung von 10 cm-Würfeln bei 70 °C (7 h) bis zur Druckprobe statt. Tributylphosphat wurde als Mittel zur Entfernung von Luft verwendet 55 -4- 60

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Tabelle 1

Zementklinker Schlacke Zusatzstoffe Wasser/ Zement- Verhältnis Konsistenz (VB) Druckfestigkeit (MN/m2) Menge (%) Feinheit m2/kg Menge (%) Feinheit (m2/kg) Lignin sulfonat (%) Beschleuni gungsmittel (%) 9h 24h 50 552 50 500 2 2,0 (Na^Oq) 0,34 1 31,0 35,0 50 552 50 500 1,3 U (NaHC03> 0,41 2 29,5 35,1 50 552 50 500 1,1 1,6 (KHCO3) 0,38 3 333 41,0 50 552 50 600 1,8 1,8 (Na2(-t03) 0,36 1 40,0 45,1 20 552 80 600 u U (Na2C03) 0,35 3 41,2 46,9 10 552 90 700 1,1 1,1 (Na2C03) 0,32 1 44,9 51,0 0 100 700 1,4 1,8 (Na2C03) 0,37 3 30,4 37,0

Beispiel 1;

Wirkung eines Beschleunigungsmittels auf das Härten eines Bindemittels auf Schlackenbasis.

Die spezifische Oberfläche der Schlacke betrug 600 m2/kg, das Verhältnis von Bindemittel zu Normalsand 1: 3, das Wasser/Zement-Verhältnis 0,35, die Temperatur des Mörtels 50 °C. Der Mörtel wurde in einer Wärmekammer bei 50 °C (4 h) ausgehärtet und danach bei 20 °C bis zur Druckprobe.

Tabelle 2

Druckfestigkeit MN/m2 Test Nr. Beschleunigungsmittel 1 Tag 3 Tage 28 Tage 1 0,8 % NaHC03 0,4 1,2 17,0 2 1 % NajCOj 20,6 26,5 31,1 3 l%Na2CO3 + 0,l%NaOH 24,3 29,9 34,1 4 1 % Na2C03 + 0,25 % NaOH 28,5 32,9 36,0 5 !%Na2C03 + l%Na0H 38,7 45,2 51,0

Als fließfähigkeitsfördemdes Mittel wurde 0,5 % Ligninsulfonat und als Mittel zur Entfernung von Luft wurde 0,1 % Tributylphosphat zugegeben.

Gemäß den US-PS 3 960 582,3 959 004 und 4 032 251 wird die Verwendung von NaHCOß und von anderen Bicarbonaten neben ftießfähigkeitsfördemden Mitteln empfohlen, um einen fließfähigen Beton zu erhalten.

Versuche haben jedoch gezeigt, das die Verwendung von Bicarbonaten in Bindemittelmischungen, die viel Schlacke und Puzzolanerden enthalten, wegen ihres niedrigen pH-Wertes (siehe Vergleichsbeispiel 1) nicht vorteilhaft ist. Der Einsatz von Bicarbonaten resultiert in einem äußerst langsamen Abbinden und Härten des Betons, wobei die Hydratisierung nicht ausreichend beschleunigt werden kann, nicht einmal mittels Wärmeaushärtung.

Vergleichsbeispiel 2:

Als Bindemittel wurde Schlacke/Klinkerzement 70/30 verwendet, wobei die spezifische Oberfläche beider

Komponenten 500 m2/kg betrug. Die Bindemittelmenge betrug 400 kg/m3 Beton. -5-

AT 392 637 B lafagUeJ?.

Lignin- sulfonat (%) Beschleunigungs mittel Wasser/Zement -Verhältnis Festigkeit (MN/m2) 9h 24h 7 Tage 1,5 l,6%Na2C03 0,387 33 38 42 1,5 1,3 % NaHCOg 0,415 30 35 39 1,5 1,5 % KHCO3 0,387 23 26 34 1,5 2,1 % K2CO3 0,385 27 32 34

Zum Beton wurde 0,1 % Tributylphosphat (TBP) zugegeben, und die Wärmeaushärtung fand bei 70 °C statt Beispiel 2:

Wird Schlacke allein als Bindemittel verwendet, tritt die Wirkung der Alkalität sowohl auf die Fließfähigkeit als auch auf die Entwicklung der Festigkeit noch klarer hervor, was aus der folgenden Tabelle 4 ersichtlich ist (Als Bindemittel wurden 400 kg/m^ einer Schlacke mit einer spezifischen Oberfläche von 470 m2/kg verwendet. Das Mittel zur Entfernung von Luft war TBP (0,1 %). Der Beton wurde bei 70 °C ausgehärtet)

Tabelle 4

Menge an Ligninsulfonat als fließfähig-keitsfördemdes Mittel (%) Beschleuni gungsmittel Menge an Beschleunigungsmittel (%) Wasser/ Zement Verhält nis Setzmaß (cm) Festigkeit (MN/m2) 6h 9h 3 Tage 7 Tage 1,5 Na^O^ 3,0 038 6 18 20 26 28 1,5 NaHC03 2,4 0,40 9 0,7 6 9 13 1,5 NaOH 1,0 0,365 23 13 14 15 18 1,5 NaOH 2,0 0,325 20 19 21 29 30 1,5 NaOH 3,0 0,335 19 29 33 34 35 1,5 NaOH 6,0 0,335 18 33 35 38 40 2,0 Na0H+Na2C03 3,5 +1,5 0,32 20 32 34 37 39

Je nach den Betonierbedingungen und den Anforderungen, die an die Betonmischung bzw. an den gehärteten Beton bestellt werden, ist es möglich, verschiedene Kombinationen von Beschleunigungsmitteln zu verwenden, um das Ziel auf optimal wirtschaftliche Weise zu erreichen.

Es ist auch bekannt daß ein fester und haltbar«' Beton erhalten wird, wenn beim Mischen des Betons ein Minimum an Wasser und ein Bindemittel, welches nicht unnötig viel Kalk enthält, verwendet werden.

Beim Portlandzementklinker wird ein hoher Kalksättigungsgrad angewendet, um die Hydratisierungsreaktionen zu beschleunigen. Wird die Hydratisierung mittels Wärme, einem niedrigen Wasser/Zement-Verhältnis und verschiedener Beschleunigungsmittel beschleunigt, ist ein hoher Kalksättigungsgrad eher schädlich als nützlich. Bei normalem Beton hält das freiwerdende Ca(OH)2 einen hohen pH-Wert aufrecht, der die Bewehrung gegen Rost schützt. Bei dichtem Beton mit niedriger Porosität ist das nicht -6-

AT 392 637 B notwendig, und die Gesamtmenge an Erdalkalioxiden muß entsprechend dem SiC^-Gehalt des Bindemittels eingestellt werden. Liegt dieses Verhältnis bei etwa 1,2 bis 1,5, werden Festigkeiten auch mit hydraulischen, als minderwertig betrachteten Bindemitteln, wie Schlacke und Flugasche, unter Anwendung von Wärmeaushärtung «zielt, welche denen entsprechen, die mit den besten Zementen erhalten werden. 5

Vergleichsbeispiel 3:

Flugasche allein liefert keine zufriedenstellende Festigkeit, auch wenn sie mit einer Base aktiviert wird, ebensowenig wie eine Mischung aus Schlacke und Flugasche bei einem Verhältnis von 2:1. Wird die Menge an Flugasche auf 10 % reduziert, wird das obige Molverhältnis erzielt, was auch aus der Entwicklung der Festigkeit 10 in der folgenden Tabelle 5 ersichtlich ist Um dieses Molverhältnis zu «zielen, bedarf es einer etwa 10 %igen Kalkzugabe zur Schlacken/Flugaschen-Mischung von 2:1, wodurch die Festigkeiten merklich verbessert werden. Bei ein« höheren Kalkzugabe nehmen die Festigkeiten wieder ab. 15

Tabelle 5 20 25 30

Bindemittel Lignin- sulfonat (%) Beschleuni gungsmittel (%NaOH) Wass«/ Zement-Verhältnis Setzmaß (cm) Festigkeit (MN/m2) 6h 9h 3 Tage 7 Tage 100 % PFA 2,0 3,0 0,305 21 3 4 9 15 67 % S, 33 % PFA 1,5 3,0 0,310 20 0,1 0,2 2,0 5,0 90 % S, 10 % PFA 0,8 2,0 0,310 16 26 27 32 37 60 % S, 30 % PFA, 10 % SL 1,5 3,0 0,315 17 33 52 57 53 % S, 27 % PFA, 20 % SL 1,5 3,0 0,345 9 26 34 37 47 % S, 23 % PFA, 30 % SL 1,5 3,0 0,360 17 20 26 32

In dieser Tabelle bedeutet PFA Flugasche, S Schlacke und SL gelöschten Kalk. Die Bindemittelmenge betrug 35 400 kg/nA Als Mittel zur Entfernung von Luft wurde 0,1 % Tributylphosphat und als Verzögerungsmittel 0,05 % Na-Gluconat zugegeben. Die Aushärtungstemperatur war 70 °C.

Im folgenden Beispiel 3 werden die Ergebnisse eines umfassenden Tests aufgezeigt:

Beispiel 3: 40

Konsistenz:

Das Wasser/Zement-Verhältnis des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Betons liegt üblicherweise um etwa 25 bis 40 % unter dem entsprechenden Verhältnis von OPC (Ordinary Portland Cement -gewöhnlicher Portlandzement). Trotzdem ist die Bearbeitbarkeit des neuen Betons besser als die Bearbeitbarkeit 45 von normalem OPC-Beton.

Durch die V«wendung einer Schlackenmenge von 400 kg/nA Beton veränderte sich die als Setzmaß in cm gemessene Konsistenz des Betons als Funktion des Wasser/Zement-Verhältnisses in einem umfassenden Test, der in einer Beton-Fertigteilfabrik durchgeführt wurde, wie aus der folgenden Tabelle 6 ersichtlich. 50

Tabelle 6

Wasser/Zement 038 0,05 0,33 0,30 0,38 0,273 Setzmaß (cm) 25 23,5 21 18 12 2 -7- 55

AT 392 637 B

Als der Betonmischer nicht ausreichend vom OPC-Beton gereinigt war, wurden die folgenden Ergebnisse (Tabelle 7) erhalten, was zeigt, daß OPC nicht mit dem neuen Beton gemischt werden soll.

Xabritel

WasseryZement Verhältnis 0,35 0,34 0,325 Setzmaß (cm) 22 22 12 "Schockaushärtung" des neuen Betons:

In einer Fabrik wurde ein Fußbodenelement unter Verwendung eines 20 %igen Betons mit 340 kg Schlacke/m^ und einem Wasser/Zement-Verhältnis von 0,41 gegossen.

Nach einer Vorlagerung von 30 Minuten wurde das Element in einen Infrarotofen eingebracht. Die Entwicklung der Festigkeit wurde durch Zusammendrücken von 15 cm-Würfeln, die entsprechend gelagert wurden, festgestellt. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten (Tabelle 8):

Tabelle 8

Aushärtungszeit 00 0,5 U 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 durchschnittliche Lufttemperatur (°Q 31 58 66,5 66 67 67,5 68,5 68,5 Reifung Oi°Q 15,5 60,5 125,0 158,5 191,8 225,8 259,8 293,8 Druckfestigkeit (MN/m2) 21,5 24,5 26,0 30,0 34,6 36,5

Wie sich zeigt, ging der Festigkeitsanstieg rasch vor sich, und es konnten keine Risse im Element beobachtet werden.

Es sollte bemerkt werden, daß es für das erfindungsgemäße Verfahren nicht kritisch ist, wie die OH-Gruppe und das Alkalicarbonat in das Bindemittel eingebracht werden. Das kann auch über eine chemische Reaktion erfolgen, nämlich gemäß der folgenden Formel

Na2C03 + Ca(0H)2-> CaC03 + 2NaOH (1).

Dementsprechend kann das Alkalicarbonat durch Zugabe einer ausreichenden Menge davon eingebracht werden, wobei eine Reaktion z. B. gemäß der folgenden Formel stattfindet: 3 Na2C03 + Ca(OH)2-> CaC03 + 2NaOH + 2Na2C03 (2). -8-

Claims

AT 392 637 B PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels zur Verwendung in Dick- bzw. Rohschlamm, Mörtel oder Beton mit einem niedrigen Wasser/Zement-Verhältnis, wobei - als Rohmaterial 50 bis 99,4 % Masse Schlacke, technische und/oder natürliche Puzzolanerden, jeweils in gemahlenem Zustand, wobei zumindest ein Teil zu einer spezifischen Oberfläche von zumindest 400 m^/kg gemahlen wird, und - 0 bis 50 % Masse eines zweiten Materials mit einem hohen Kalkanteil, wie Portlandzementklinker, eingesetzt wird, und - 0,1 bis 5 % Masse zumindest eines Plastifikators, wie eines sulfonierten Polyelektrolyts, beispielsweise eines Alkaliligninsulfonats oder eines sulfonierten Kraftlignins, oder eines Formaldehyd-Melamin- oder eines Formaldehyd-Naphthalin-Kondensationsprodukts, dem Rohmaterial zugegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohmaterial 0,5 bis 8 % Masse einer Mischung aus mindestens einem Alkalihydroxid und mindestens einem Alkalicarbonat als Abbinde- und Härtungsregulator zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalicarbonat Na^Oß zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalihydroxid NaOH zugegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Regulator eine Kombination aus Na^Og und NaOH zugegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Na<2C03 in einer Menge von 0,5 bis 3 % Masse und NaOH in einer Menge von 0,5 bis 3 % Masse zugegeben worden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß NaOH in einer Menge von 1 bis 4 % Masse zugegeben wird. -9-