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3 Charakterisierung des Aufgabematerials und angewandet Verfahren 3.1 Sieb- und Korngrößenanalyse - 28 passieren. Die aus dem Strömungswiderstand durch die Maschenöffnungen resultierende Untergrenze für die Anwendbarkeit der Luftstrahlsiebung wird mit etwa 10 µm angegeben [25]. Das Probenmaterial für die Luftstrahlsiebung wurde mittels Drehprobenteiler und Riffelteiler in 2 mal 8 Proben geteilt. Die Dauer einer Siebung mit je vier Prüfsieben betrug 180 Sekunden. In der folgenden Tabelle 5 sind die Maschenweite der verwendeten Siebreihe, die Ergebnisse der Doppelbestimmung und deren Mittelwerte aufgeführt. Tabelle 5 Ergebnisse der Luftstrahlsiebung Luftstrahlsiebung Aufgabegut derCylpebse-Mahlung 0.010 0.05 0.1 0.5 1 5 10 50 100 500 Korngröße x / µm Abbildung 13: Durchgangskennlinien der Luftstrahlsiebung und Laserbeugung Der Vergleich der Durchgangskennlinien zwischen Luftstrahlsiebung und Laserbeugungsanalyse ist in Abb. 13 dargestellt. Mit wachsender Korngröße weichen die Ergebnisse der Verfahren zunehmend voneinander ab. Besonders im oberen Korngrößenbereich verzeichnet die Laserbeugungsanalyse im Vergleich zur Luftstrahlsiebung kleinere Durchgangswerte, d.h. aufgrund der Verfahrensprinzipien bewertet die Laserbeugungsanalyse ein und das selbe Korn im Vergleich zur Luftstrahlsiebung als größer. 3 Charakterisierung des Aufgabematerials und angewandet Verfahren 3.2 Dichtebestimmungen - 29 3.2 Dichtebestimmungen •Schüttdichte Die Schüttdichte wurde durch Einfüllen des dispersen Schüttgutes in ein Gefäß mit bekanntem Volumen ermittelt. Aus dem eingenommenen Volumen und der Masse des Schüttgutes wurde die Schüttdichte errechnet. Da die Schüttdichte vom Größtkorn beeinflusst wird, wurden von den Aufgabekörnungen des BOND-Tests ?Sch,BT (< 3,15 mm) und der Kugelmahlsichtanlage ?Sch,KMSA (< 4,0 mm) die Schüttdichten bestimmt. Das Protokoll zur Bestimmung der Schüttdichte ist im Anhang III enthalten. ?Sch,BT = 1,723 kg/dm³ ?Sch,KMSA = 1,555 kg/dm³ •Reindichte Um die spezifischen Oberflächen der Mahlprodukte untersuchen zu können, war zuvor die Ermittlung der Reindichte des Klinkers notwendig,. Die experimentelle Bestimmung der Reindichte erfolgte mittels Helium–Vergleichspyknometer, welche auf der Masse-Volumen-Beziehung basiert. Das Probenmaterial wurde mittels Mörser auf eine Korngröße kleiner 63 µm aufgemahlen, um weitgehend porenfreie Partikel zu erhalten. Anschließend wurde die Probe bei 105 °C bis zur Massekonstanz getrocknet und kühlte danach im Exsikkator auf Raumtemperatur ab, worauf dann die Masse des so aufgearbeiteten Materials durch Wägung ermittelt wurde. Das Volumen der Probe wurde nach dem Prinzip der Gasverdrängung und die Reindichte ? mit dem Ultrapycnometer 1000 ermittelt. Als Messgas wurde Helium verwendet. Die Einzelwerte der Reindichtebestimmung sind im Anhang III zu finden. ?= 3,2309 g/cm³ In der Literatur werden Werte für die Rein- bzw. Schüttdichten von Zementklinker in folgenden Bereichen angegeben. ?Sch = 1,44 …1,70 g/cm³, ?= 3,05 …3,20 g/cm³ [23] Die ermittelten Rein- und Schüttdichten bewegen sich jeweils in den oberen angegebenen Grenzbereichen. Dies kann auf die unterschiedlichen Reindichten der Klinkerbestandteile zurückgeführt werden. Zur Ermittlung der Klinkerphasen wurde eine chemische Analyse angefertigt. 3 Charakterisierung des Aufgabematerials und angewandet Verfahren 3.3 Chemische Analyse - 30 3.3 Chemische Analyse Die Phasenzusammensetzung und -morphologie des Zementklinkers ist für dessen Mahlbarkeit von besonderer Bedeutung. Ein steigender C3S-Gehalt verbessert nach SCHILLER die Mahlbarkeit, während ein zunehmender C2S-Gehalt die Mahlbarkeit von Industrieklinker verschlechtert [15, 20]. Bei größerem C2S-Gehalt wird die Zunahme des Mahlwiderstandes auf die höhere Raumausfüllung und Gefügeverzahnung des Klinkers zurückgeführt. Ebenfalls neigen solche Klinker bei höherer Mahlfeinheit stärker zur Agglomeration. Aufgrund der Gefügeinhomogenitäten verbessert ein erhöhter Freikalkgehalt im Klinker die Mahlbarkeit, während ein MgO-Gehalt über 2 Masse-% die Mahlbarkeit verschlechtert, da der nicht gebundene MgO-Anteil als schwer mahlbares Periklas kristallisiert [15]. Die Mahlbarkeit von Klinker für Portlandzemente nimmt mit steigendem Silikatmodul SM ab; d.h. ein Klinker für SiO2-reiche Portlandzemente ist schwerer mahlbar [20]. In der folgenden Übersicht sind unter der Variationsbreite [12] der chemischen Zusammensetzung von Industrieklinker die Ergebnisse der chemischen Analyse des verwendeten Klinkers aufgeführt.
Tabelle 6: chemische Zusammensetzung des Zementklinkers [12] Die chemische Analyse des verwendeten Klinkers zeigt bei SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO(gesamt, frei), MgO für normalen Portlandzement übliche Ergebnisse. Für Na2O, wurden minimale Werte und für K2O sowie SO3 maximale Extrema ermittelt. •Berechnung von Silikat-und Tonerdemodul: SM = 2,0 Klinker für normale PZ SiO2 SM ==1,823,4 SM > 3,0 Klinker für SiO2-reiche PZ Al2O3 +Fe2O3 SM < 1,8 Klinker für SiO2-arme PZ Der
üblicher Wert des Silikatmoduls von PZ-Klinker ist ca. 2,4. [23] |