Was ist Portlandzement?

Viele Menschen verwechseln die Begriffe „Zement“ und „Beton“. Portlandzement ist ein industriell hergestelltes Produkt, das ein Bestandteil verschiedener Betonprodukte ist. Portlandzement wird als feines Pulver verkauft, das mit Wasser und Zuschlagstoffen gemischt wird, um Portlandzementbeton (PCC) herzustellen. Portlandzement besteht aus Kalziumsilikaten, Kalziumaluminaten, Kalziumaluminoferriten und normalerweise etwas Gips. Wenn dem Zement Wasser zugesetzt wird, hydratisieren die Kalziummineralien und bilden ein Gel. Dieses Gel ist es, das die Zuschlagstoffe im Beton zusammenhält.

Es gibt acht Arten von Portlandzementen, die jeweils spezielle Verwendungszwecke und chemische Anforderungen haben. Der Herstellungsprozess ist jedoch im Wesentlichen derselbe und erfolgt in einem Brennofen. Die Zementherstellung ist ein zweistufiger Prozess. Kalziumoxidhaltige Materialien wie Kalkstein werden mit Kieselsäure und Tonerde wie Sand, Schiefer oder Ton gemischt. Die Rohstoffe werden in der Regel getrocknet und gemahlen, und anschließend wird das Gemisch in einem Drehrohrofen erhitzt, um Klinker zu bilden. Der Klinker wird dann mit Gips und anderen Materialien gemischt und zu dem feinen Pulver (200-Mesh-Sieb) gemahlen, das als Portlandzement bekannt ist.

Wie wird Gießereisand bei der Herstellung von Portlandzement verwendet?

Gießereisand gilt als „alternativer Stoff“, der anstelle von neuen Rohstoffen verwendet werden kann. Die für die Herstellung von Portlandzement verwendeten Rohstoffe müssen einen angemessenen Anteil an Kalziumoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Eisenoxid enthalten. Portlandzementmischungen enthalten in der Regel 10-12 Gewichtsprozent Siliziumdioxid sowie Tonerde und Eisenoxide (2-5 Gewichtsprozent). Diese mineralischen Bestandteile sind wesentliche Bestandteile der meisten Gießereisande, die daher neue Mineralien ersetzen können. Laut einer Umfrage der Portland Cement Association aus dem Jahr 2008 beziehen 13 der Zementwerke des Landes Gießereisand. Gemahlene Kupolschlacke kann ebenfalls als Rohmaterial für die Zementherstellung verwendet werden.

Wie schneidet Portlandzement unter Verwendung von Gießereisand ab?

Portlandzement, der mit Gießereisand hergestellt wird, erfüllt alle Qualitäts- und Leistungsanforderungen von Portlandzement, der ausschließlich aus neuen Materialien hergestellt wird. Eine Studie der American Foundry Society hat ergeben, dass mit Gießereisand hergestellter Portlandzement höhere Druckfestigkeiten aufweisen kann als Portlandzement, der mit herkömmlichen Rohstoffen hergestellt wird.

Gießereisand wird bei der Herstellung von Portlandzement als Ausgangsmaterial verwendet. Verschiedene Arten von Portlandzement haben aufgrund der unterschiedlichen Verwendungszwecke des Zements unterschiedliche chemische und physikalische Anforderungen. Die ASTM-Norm C-150, Standard Specification for Portland Cement, bezeichnet die verschiedenen Arten von Portlandzement.

Welche technischen Aspekte sind mit Gießereisand bei der Herstellung von Portlandzement verbunden?

Die chemische Konsistenz von Gießereisanden ist für die Eignung zur Herstellung von Portlandzement wichtiger als die physikalischen Eigenschaften. Der Siliziumdioxidgehalt von Gießereisanden übersteigt den für Portlandzementöfen vorgeschriebenen Mindestgehalt von 80 %, und das Vorhandensein anderer Elemente wie Eisen und Aluminium ist ein Vorteil. Der Tongehalt von Gießereisand kann ein Problem darstellen, wenn er in Zementöfen mit nassen Rohmaterialmischverfahren Probleme mit der Fließfähigkeit verursacht.

Obwohl Gießereisand ein ausgezeichnetes Ausgangsmaterial für die Herstellung von Portlandzement sein kann, können die Transportentfernungen ein Hindernis für die Beschaffung von mehr Gießereisanden für Portlandzementöfen darstellen. In den Vereinigten Staaten gibt es nur 118 Zementöfen, von denen einige angrenzende Steinbrüche besitzen, in denen Kalkstein und andere neue Zuschlagstoffe für die Zementherstellung verarbeitet werden.

Gibt es besondere Probleme bei der Qualitätssicherung, die Lieferanten und/oder Endverbraucher beachten müssen?

Gießereisand kann ein wünschenswertes Material für die Zementherstellung sein, wenn die Transportentfernungen seine Verwendung nicht ausschließen. Die Ofenbeschickungsanlagen sind für körniges Material ausgelegt, und gesiebter Gießereisand ist bereits ein feiner Zuschlagstoff. Das bedeutet, dass die Verwendung von Gießereisand die Kosten und Umweltauswirkungen des Mahlens anderer Rohstoffe vermeidet.

Gießereisand, der für einen Zementofen bestimmt ist, sollte so gesiebt werden, dass er frei von Schutt, Kernresten, Fremdmetall und Fremdstoffen ist. Vor allem Fremdmetall kann die Ofenbeschickungsanlagen beschädigen. Kernstümpfe können gemahlen und mit anderen Sandströmen gemischt werden, solange die chemische Konsistenz erhalten bleibt. Natriumsilikat-Gießereisande sollten vermieden werden, da dieser spezielle Bindemitteltyp die Chemie des Zements verändert. Der größte Nachteil bei der verstärkten Verwendung von Gießereisand in der Zementherstellung ist die Beschaffung der erforderlichen Mengen an gesiebtem Sand auf einer konstanten Basis.

Gibt es besondere Umweltprobleme im Zusammenhang mit der Verwendung von Gießereisand in Portlandzement?

Die Portland Cement Association hat ein Programm ins Leben gerufen, um die Herstellung und Verwendung von Portlandzement nachhaltiger zu gestalten. Die Verwendung von Gießereisand im Herstellungsprozess von Portlandzement trägt dazu bei, ein nachhaltigeres Produkt zu schaffen. Um den Bedarf an Portlandzement zu decken, werden enorme Mengen an kalk-, kieselsäure-, tonerde- und eisenoxidhaltigen Rohstoffen benötigt. Die Zementherstellung ist eine sehr energieintensive industrielle Tätigkeit. Die Verwendung von Gießereisand spart nicht nur den Einsatz von Neuware, sondern auch Energie, da der Abbau, das Zerkleinern und das Mahlen von Neuware bis zur Korngröße vermieden wird.