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Zusatzstoff und Verfahren zur Erhöhung der Endfestigkeit von Beton
Die Erfindung betrifft einen Zusatzstoff und ein Verfahren zur Erhöhung der Endfestigkeit von zementhaltigen, hydraulisch abbindenden Körpern, insbesondere von Beton.
Es ist bekannt, dass zur Beeinflussung des Bindens und Erhärten von zementhaitigen und hydraulisch abbindenden Körpern, insbesondere von Beton, verschiedene chemische Zusatzstoffe verwendet werden.
Zu diesem Zweck ist als Zusatzstoff, als sogenannter Abbindebeschleuniger, in erster Linie Calciumchlo- rid entweder allein oder mit andern Chloriden, z. B. mit Aluminiumchlorid, gemischt geeignet. Auch andere Verbindungen wurden vorgeschlagen, z. B. Sulfate von zwei-und dreiwertigen Metallen, allein oder im Gemisch mit andern Verbindungen, ferner Hydroxyde dreiwertiger Metalle, Alkalisilikate oder basisches Magnesiumcarbonat und andere Verbindungen. Alle diese chemischen Zusatzstoffe werden dem Beton zugemischt und- in einem Gewichtsverhältnis von mindestens 3 bis 40/0 - bezogen auf den Zementangewendet.. Sie beschleunigen das Binden bzw. das Erhärten des Betons, üben jedoch auf seine Endfestigkeit keinerlei Einfluss aus.
Der mit solchen Zusatzstoffen verfertigte Beton erreicht bereits in einigen Tagen nach der Zubereitung des Betons jene Festigkeit, welche ohne Zusatzstoff nur in den üblichen 28 Tagen oder sogar noch später erreicht würde. Die nach 28 Tagen oder später erzielte Endfestigkeit des Betons erhöht sich aber entweder überhaupt nicht oder nur in sehr kleinem Masse, d. h. die Abbindebeschleuniger haben nur einen sehr geringen Einfluss. auf die Erhöhung der Endfestigkeit.
Diese bekannten Zusätze weisen jedoch gewisse Nachteile auf. Die für diesen Zweck angewendeten Chloride, welche durch Hydrolyse leicht Salzsäure abspalten, beschleunigen zwar das Binden des Betons und erhöhen einigermassen seine Festigkeit, haben aber eine bedeutende korrosive Wirkung auf die Stahleinlagen. Diese Korrosion steigt mit der Menge des zugegebenen Zusatzstoffes notwendigerweise an. Zur Erhöhung der Betonfestigkeit wurde auch vorgeschlagen, das Anmachwasser ganz oder teilweise durch Silikatlösungen (Wasserglas) zu ersetzen. Dieses Verfahren bedingt aber eine verhältnismässig grosse Menge von Silikat, etwa 5 - 10 Gew. -0/0 des angewendeten Zements. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass infolge der Anwendung von Silikatlösungen der Beton bröcklig und somit schwer zu bearbeiten wird.
In der franz. Patentschrift Nr. 1. 127. 05 8 ist ein solches Verfahren beschrieben, wonach durch Verwendung von Zusatzstoffen, die Phosphat und schwerlösliche Fluoride, wie Phosphate von Calcium, Barium oder Aluminium, ferner die Fluoride von Calcium und Kryolith enthalten, die Korrosion der Stahleinlagen bei Beton vermieden werden kann, jedoch beeinflussen diese Zusätze die Endfestigkeit der Betonmischungen überhaupt nicht.
Zur Verzögerung des Abbindens von Mörtel oder Betonmischungen werden gemäss dem Vorschlag nach der österr. Patentschrift Nr. 234022 in Mengen zwischen 0,25 und 0, 50/0. bezogen auf das Gewicht des Zementes, Alkali- oder Ammoniumsalze der Kieselfluorwasserstoffsäure angewendet. Obwohl in der Patentschrift bemerkt wird, dass die Endfestigkeit solcher Mischungen in den meisten Fällen in gewissem Masse zunimmt, wird dadurch keine Zementersparnis erreicht ; ausserdem können diese Zusätze nur bei spezifischen Zementzubereitungen, wie z. B. bei Pumpbeton, verwendet werden.
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Es sind nach dem heutigen Stand der Technik keine Verfahren oder Zusätze bekannt, mittels welchen die Endfestigkeit von hydraulisch abbindenden Körpern in bedeutendem Masse durch Zusatz von sehr geringen Mengen chemischer Stoffe erhöht werden könnte.
Ziel der Erfindung ist es, solche billige und leicht zu handhabende Zusätze zu schaffen, mit welchen die Endfestigkeit der zementhaltigen, hydraulisch abbindenden Körper, insbesondere des Betons, günstig beeinflusst und dadurch eine bedeutende Zementersparnis unter Beibehaltung, ja sogar Erhöhung, der Endfestigkeit erreicht werden kann.
Der Zusatzstoff zur Erhöhung der Endfestigkeit von hydraulisch abbindenden Körpern, insbesondere von Beton, besteht erfindungsgemäss aus wasserlöslichen Fluoriden, wie die Fluoride von Natrium und/ oder Aluminium, die gegebenenfalls in der Anwesenheit von Begleitstoffen verwendet werden. Als Begleitstoffe können zweckmässig Vanadate und/oder Phosphate von Natrium und/oder Eisen und/oder Aluminium angewendet werden.
Erfindungsgemäss kann als Rohstoffquelle der Zusätze ein industrielles Abfallprodukt, nämlich das Laugesalz, welches aus der sogenanntenAluminatlauge der Bayerschen Tonerdefabrikation nach Eindampfen anfällt, herangezogen werden. Die wasserlöslichen Bestandteile des genannten Laugesalzes enthalten jene aktiven Stoffe wie die Fluoride von Natrium und/oder Aluminium, die vom Gesichtspunkt der Endfestigkeit des Betons eine entscheidende Rolle spielen.
Es sind bisher keine Verfahren bekannt, mittels welchen die Endfestigkeit von Beton durch Zusatz von sehr geringen Mengen chemischer Stoffe erhöht werden könnte.
Der Zusatzstoff kann auch aus einem speziell für diesen Zweck hergestellten Gemisch oder aus einer wässerigen Lösung jener anorganischen Verbindungen oder Salze bestehen, welche dem den wässerigen Bestandteil und/oder trockenen Rückstand des Laugensalzes bildenden Anteil entsprechen. Als Zusatzstoff gemäss der Erfindung kann ferner ein Gemisch oder eine Lösung verwendet werden, in welcher die den wässerigen Extrakt oder trockenen Rückstand des Laugensalzes bildenden Anteile in verschiedenen Mengenverhältnissen zugegen sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erhöhung der Endfestigkeit von zementhaltigen, hydraulisch abbindenden Körpern, insbesondere von Beton, durch Anwendung der erfindungsgemässen Zusatzstoffe. Die wasserlösliche Fluoride enthaltenden Zusatzstoffe werden dem zementhaltigen Gemisch, auf dessen Zementgehalt gerechnet, höchstens in Mengen von 1 Gew. -0/0. vorzugsweise 0, 0-1 bis 0, 3 Gel.-%, gegebenenfalls in der Form eines mehrere Begleitstoffe enthaltenden Stoffgemisches, zugesetzt.
Es ist vorteilhaft, den Zusatzstoff dem Anmachwasser zuzumischen, er kann jedoch auch in Form von Kristallen oder Pulvern bei Zugabe des Zementes oder schon bei der Fertigung, vorteilhaft beim Mahlen des Zementes, zugegeben werden.
Die gemäss der Erfindung erzielbaren Vorteile werden im folgenden kurz zusammengefasst : Der Zusatzstoff, welcher in einer sehr geringen, praktisch vernachlässigbaren Menge, d. h. in Ausmassen von 0,001 bis 0, 3 Gew. -0/0, zugesetzt wird, erhöht die Endfestigkeit von hydraulisch abbindenden Körpern, insbesondere von Beton, um 30 - 500/0, ohne die Fertigungsmethode des Betons in irgendeiner Weise zu beeinflussen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Zusatzes gegenüber andern bekannten Stoffen besteht darin, dass derselbe keine schädliche Wirkung, z. B. keine korrosive Wirkung, ausübt.
Die Bedeutung der Erfindung liegt hauptsächlich darin, dass durch ihre Anwendung bei Betonelementen oder Betonkörpern etwa 15 - 35% Ersparnis an Zement erreicht werden kann, wobei die Festigkeit der mit diesem Zusatzstoff hergestellten Betonelemente und Betonkörper jene des mit der üblichen Zementzugabe, jedoch ohne Zusatzstoff hergestellten Betons erreicht und sogar übertrifft.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zusatzstoff zur Erhöhung der Endfestigkeit von zementhaitigen, hydraulisch abbindenden Körpern, insbesondere von Beton, dadurch gekennzeichnet, dass er wasserlösliche Fluoride, wie die Fluoride von Natrium und/oder Aluminium, gegebenenfalls in der Anwesenheit von Begleitstoffen, enthält.
2. Zusatzstoff nachansprachl, dadurch gekennzeichnet, dass er alsBegleitstoff neben den wasserlöslichen Fluoriden Vanadate und/oder Phosphate von Natrium und/oder Eisen und/oder Aluminium enthält.