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Anhydritbinder mit Anreger aus Eisen-zwei-Sulfat
Die Erfindung bezieht sich auf einen Anhydritbinder, dessen Anreger Eisen-zwei-Sulfat enthält.
Bekanntlich wird Wasser von feingemahlenem Anhydrit so träge gebunden, dass diese Reaktion prak- tisch für den Abbindevorgang eines Mörtels usw. bedeutungslos ist. Die Wasserbindung und die Umwand- lung von wasserfreiem Anhydrit zu kristallwasserhaltigem Dihydrat-Gips kann aber durch Zugabe von
Anregern, d. h. verschiedener Salze und Kombinationen von Stoffen wie Eisen-zwei-Sulfat, so beschleu- nigt werden, dass der Anhydritbinder zu einem wertvollen Bindemittel wird. Der Abbindeprozess des An- hydrits vollzieht sich je nach dessen Mahlfeinheit und nach der Art und Menge des den Anhydrit zum Abbinden anregenden Anregers in längerer oder kürzerer Zeit, in welcher ein entsprechender Anhydritanteil in das Dihydrat umgewandelt wird.
Beim Zutritt von Luft zu dem verarbeiteten Mörtel wird aber das Eisen-zwei-Sulfat durch Oxydation zum weniger wirksamen Eisen-drei-Sulfat umgesetzt, so dass der Abbindeprozess verlangsamt wird. Der Umwandlungsprozess kann nun aber nur so lange vor sich gehen, als noch freies Wasser im Binder vorhanden ist. Da der Abbindeprozess auf Grund der Oxydation verlangsamt wird, kommt es vor, dass das Wasser des Mörtels vor Beendigung des Abbindeprozesses verdunstet, während noch mehr oder weniger grosse Anteile des Anhydrits unabgebunden im Mörtel vorhanden sind. Falls späterhin der Mörtel wieder Wasser aufnimmt, z. B. durch Anfeuchten eines Anhydritestrichs, beginnt der Anreger von neuem zu wirken und der Abbindeprozess der bis jetzt noch unabgebunden gebliebenen Anhydritanteile setzt wieder ein.
Dabei vergrössert der Estrich sein Volumen, so dass Schäden in Form von Rissen und Unebenheiten in der Fläche entstehen können.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, dass die Masse einen Zusatz eines organischen oder anorganischen Reduktionsmittels aufweist, das auf das durch Einwirken von Luftsauerstoff entstehende Eisen-drei-Sulfat reduzierend wirkt. Als Reduktionsmittel können z. B. Aminophenol, ligninsulfosaures Kalzium, Sulfitablauge, Kupferchlorür, Zinnchlorür, Natriumsulfit, Natriumhydrosulfit verwendet werden.
Der Vorteil der Gegenwart des Reduktionsmittels beim Abbinden des Anhydritbinders besteht nun darin, dass das durch Oxydation des zweiwertigen Eisens entstehende dreiwertige Eisen reduziert wird. Das zweiwertige Eisen bleibt also während des Abbindevorganges durchwegs erhalten, so dass der Abbindeprozess so stark beschleunigt wird, dass die Abbindung vollendet ist, ehe der verarbeitete Mörtel normalerweise austrocknen kann. Da nun kein abbindefähiges Anhydrit mehr vorhanden ist, verursacht ein späteres Durchfeuchten des ausgetrockneten Mörtels keinen weiteren Abbindevorgang und demzufolge auch keine Volumenvergrösserung. Die oben genannten Mängel werden also vermieden.
Der Zusatz von organischen oder anorganischen Reduktionsmitteln beträgt zweckmässigerweise mehr als 0% bis lolo. Ein darübergehender Zusatz ist in den meisten Fällen unzweckmässig und kann Störungen verursachen.
Das Reduktionsmittel kann entweder dem Anhydrit oder dem für das Anhydrit bestimmten Zuschlagstoff, wie Sand od. dgl., oder dem Anreger selbst oder deren Mischungen zugefügt werden. Dieses bedeutet, dass der Zusatz entweder an der Baustelle oder im Herstellerwerk des Anhydrits bzw. des Anregers oder im Lieferwerk des Zuschlagstoffes erfolgen kann.
Im folgenden Beispiel 1 ist eine bekannte Anhydritmischung ohne Reduktionsmittel und in den Bei-
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spielen 2,3 und 4 sind Anhydritmischungen mit Reduktionsmitteln angegeben. Zur Ermittlung der kritischen Punkte des Abbindevorganges ist folgende Versuchsanordnung getroffen worden :
Aus der angerührten Anhydritmischung mit Anreger, der nach Beispiel 1 keine Reduktionsmittel oder nach den andern Beispielen Reduktionsmittel enthält, sind Prismen von 4 x 4 X 16 cm Grösse hergestellt worden. Nach24hbzw. 2,4, 6,8, 10,12, 14 und 16 Tagen sind Längenänderungen an den noch feuchten Prismen gemessen worden. Weiterhin sind Prismen nach 2 und 7 Tagen getrocknet und deren Biegezug- und Druckfestigkeit festgestellt worden.
Die in der unten stehenden Tabelle angeführten Ergebnisse zeigen die ermittelten Werte der erfindungsgemässen Mischungen.
Beispiel 1 : Einer Mischung aus 1 Teil Anhydrit und 3 Teilen Normensand werden l, 8% Eisen- -zwei-Sulfatanreger zugesetzt.
Beispiel 2 : Einer Mischung wie vorstehend werden 0, 250/0 Sulfitablauge als Reduktionsmittel zugesetzt.
Beispiel 3: Einer Mischung wie Beispiel 1 werden 0,15% Natrium-Bisulfit als Reduktionsmittel zugesetzt.
Beispiel 4 : Einer Mischung wie Beispiel 1 werden 0, 2% Zinn-Chlorür als Reduktionsmittel zugesetzt.
Die folgende Tabelle zeigt die Auswertung an Hand der oben genannten Versuchsanordnung :
Anhydritbinder mit Eisen-zwei-Sulfatanreger.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Beispiele <SEP> 1. <SEP> 2. <SEP> 3. <SEP> 4.
<tb> Reduktionsmittel <SEP> 00/0 <SEP> 0, <SEP> 25% <SEP> 0, <SEP> 15% <SEP> 0, <SEP> 2% <SEP>
<tb> Sulf. <SEP> abl. <SEP> NaHSO <SEP> SnCI <SEP>
<tb> in <SEP> mm <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nách <SEP> 2 <SEP> Tagen <SEP> 0, <SEP> 37 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 33 <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nach <SEP> 4 <SEP> Tagen <SEP> 0, <SEP> 61 <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 52 <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nach <SEP> 6 <SEP> Tagen <SEP> 0,74 <SEP> 0, <SEP> 48 <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP> 0, <SEP> 58 <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nach <SEP> 8 <SEP> Tagen <SEP> 0, <SEP> 82 <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nach <SEP> 10 <SEP> Tagen <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 0,
<SEP> 59 <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nach <SEP> 12 <SEP> Tagen <SEP> 0, <SEP> 88 <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nach <SEP> 14 <SEP> Tagen <SEP> 0, <SEP> 89 <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP>
<tb> Ausdehnung <SEP> nach <SEP> 16 <SEP> Tagen <SEP> 0, <SEP> 895 <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 0, <SEP> 59 <SEP>
<tb> in
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> nach <SEP> 2 <SEP> Tagen <SEP> kg/cm2 <SEP> 38 <SEP> 38, <SEP> 5 <SEP> 38 <SEP> 40
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> nach <SEP> 7 <SEP> Tagen <SEP> kg/cm2 <SEP> 42, <SEP> 5 <SEP> 51, <SEP> 5 <SEP> 48, <SEP> 5 <SEP> 47
<tb> Festigkeits <SEP> zunahme <SEP> kg/cm2 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 13 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 7
<tb> Druckfestigkeit <SEP> nach <SEP> 2 <SEP> Tagen <SEP> kg/cm2 <SEP> 135, <SEP> 5 <SEP> 138,
<SEP> 5 <SEP> 154 <SEP> 150
<tb> Druckfestigkeit <SEP> nach <SEP> 7 <SEP> Tagen <SEP> kg/cm2 <SEP> 189 <SEP> 205 <SEP> 214 <SEP> 215, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Festigkeitszunahme <SEP> kg/cm2 <SEP> 53, <SEP> 5 <SEP> 66, <SEP> 5 <SEP> 60 <SEP> 65, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Auswertung :
Wie die Tabelle zeigt, dehnt sich ein Prisma, das aus einer Mischung nach Beispiel 1 hergestellt worden ist, nach dem 7. Tage noch um 0, 07 mm aus, d. h. dass sich eine Mischung dieser Art bei einem
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eventuellen Austrocknen nach dem 7. Tage und einem Wiederanfeuchten ausdehnt und die oben genannten Mängel aufweist.
Wird dagegen ein Reduktionsmittel verwendet, das in den Beispielen 2,3 und 4 aufgeführt ist, so hört die Ausdehnung des Prismas, wie aus der Tabelle ersichtlich ist, nach dem 7. Tage auf. Trocknet also ein solcher Körper nach dem 7. Tage aus und wird er wieder angefeuchtet, so weist er keine Ausdehnung mehr auf. Die oben genannten Mängel sind damit vermieden.
Die Tabelle zeigt überraschenderweise darüber hinaus, dass die Biegezug- und Druckfestigkeit bei den Massen gemäss den Beispielen 2 - 4 gegenüber der Masse des Beispiels l erheblich vergrössert ist.
Der Mörtel mit Reduktionsmittel hat also zwei Vorteile :
1. hört die Ausdehnung nach dem 7. Tage des Ansetzens des Mörtels auf und
2. die Festigkeit ist grösser als die des bekannten Mörtels.
Die Zeichnung zeigt schaubildlich die Ausdehnung von Prismen nach den Beispielen 1 - 4 in Abhängigkeit von der Zeit.
Beispiel 5 : Es wurden normengemässe Prüfkörper (DIN 4208) aus Anhydrit und Normensand nach normengemässer Lagerung geprüft. Als Anreger wurden bei allen Proben gleiche Mengen Ferrosulfat verwendet, wobei die Mischung 2 einen Zusatz von 0, 2'Zinnchlorür (SnCI) als Reduktionsm ittel und die Mischung 3 einen Zusatz von 0, 25% ligninsulfosaurem Kalzium als Reduktionsmittel erhielten.
Die Festigkeiten der Körper mit den Reduktionsmitteln sind in jedem Falle beträchtlich höher als die Festigkeiten der Körper der Mischung l ohne Reduktionsmittel :
EMI3.1
<tb>
<tb> Biegefestigkeit <SEP> Druckfestigkeit <SEP> Härte
<tb> kg/cm2 <SEP> kg/cm2 <SEP> kg/cm <SEP> 2
<tb> ohne <SEP> Reduktionsmittel <SEP> 33 <SEP> 157 <SEP> 955
<tb> mit <SEP> 0, <SEP> 2' <SEP> SnCl2 <SEP> 39 <SEP> 190 <SEP> 995
<tb> mitO, <SEP> 25'%) <SEP> UgninsulfosauremCa <SEP> 41 <SEP> 202 <SEP> 1137
<tb>
Die reduzierende Wirkung des ligninsulfosauren Kalziums besteht darin, dass es abspaltbare schwefelige Säure enthält, die ein bekanntes Reduktionsmittel ist und, wie es in einem Versuch nachgewiesen werden kann, reduziert es dreiwertiges Eisen zum zweiwertigen.
Die Reaktion geht in folgenden Etappen vor sich :
In wässeriger Lösung hydralysiert das Ferrosulfat :
EMI3.2
Die entstehende Schwefelsäure reagiert mit dem sulfosauren Kalzium des Lignins :
EMI3.3
Das freigewordene Schwefeldioxyd reduziert nun das eventuell vorhandene Ferrisulfat, wobei es selbst u Schwefelsäure oxydiert wird :
EMI3.4
Das durch Hydrolyse entstandene FeO wird durch den gebildeten Schwefelsäureüberschuss wieder in das FeSO zurückgeführt. Zusammengefasst erfolgt folgende Reaktion :
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EMI4.1
Aminophenenol hat etwa die gleiche Wirkung wie die oben angeführten Reduktionsmittel.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anhydritbinder mit Anreger aus Eisen-zwei-Sulfat, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse einen Zusatz eines organischen oder anorganischen Reduktionsmittels aufweist, das auf das durch Einwirkung von Luftsauerstoff entstehende Eisen-drei-Sulfat reduzierend wirkt.