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Verfahren zur Herstellung einer trockenen Ansatzmischung für säurefeste Kitt- oder Mörtelmassen
Gegenstand der Erfindung ist einepulverförmige trockene Ansatzmischung zum Herstellen von Wasserglasmörtel oder Wasserglaskitt, die alle notwendigen Komponenten, nämlich Füllstoff, Härter und Wasserglas, in den erforderlichen Mengen enthält und zum Verarbeiten nur mit Wasser versetzt wird.
Zum Vermauern, Verlegen und Verfugen säurefester Bauteile, wie z. B. Steine oder Platten, dienen bekanntlich wasserglasgebundene Kitte oder Mörtel, die einen Füllstoff, einen Härter und als Bindemittel Wasserglas enthalten. Sie werden handelsüblich als Zweikomponentensysteme geliefert, wobei Härter und Füllstoff als"Kittmehl"die eine und eine wässerige Alkalisilikatlösung die zweite Komponente darstellen. Die gebräuchlichen Kitte dieser Art enthalten als Härter Silicofluoride oder Formamid-Glycolid-Kombinationen. Damit solche Kitte ihre Chemikalienbeständigkeit und ihre mechanische Festigkeit voll entfalten können, müssen Härter und Wasserglastyp genau aufeinander abgestimmt werden.
Es ist schon versucht worden, trockene Ansatzmischungen aus Füllstoff, Härter und einem löslichen Alkalisilikat herzustellen, die auf der Baustelle unmittelbar vor dem Verarbeiten lediglich mit Wasser angemischt werden. Solche Mischungen konnten jedoch bisher die Qualitäten der bewährten Zweikomponentensysteme nicht erreichen. Sie waren diesen in der chemischen Beständigkeit und in dermechanischenFestigkeit weit unterlegen. Ihre Wasserfestigkeit war selbst nach mehrmaligem Absäuern gering. Schliesslich musste für solche Mischungen Natriumsilikat verwendet werden, weil die Mischdauer mit Wasser bei Verwendung von Kaliumsilikat wegen dessen schlechter Wasserlöslichkeit zu lang war.
Diese zwangsläufige Verwendung von Natriumsilikat führte zu einem weiteren Nachteil der bekanntgewor- denen trockenen Ansatzmischungen, indem damit hergestellte Vermauerungen u. dgl. nicht mit Essigsäure oder Schwefelsäure belastet werden konnten. Es bilden sich die Natriumsalze dieser Säuren, die bekanntlich kristallwasserhaltig sind. Die dadurch verursachte Volumenvergrösserung führt zu Sprengerscheinungen.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass trockene Ansatzmischungen, die als Bindemittel lösliches Natriumsilikat enthalten, dann erhalten werden, wenn man als Härter ein kondensiertes Aluminiumphosphat verwendet, wie es fürzweikomponentensysteme ausderbrit. PatentschriftNr. 1, 088, 693 bekanntgeworden ist.
Die trockenen Ansatzmischungen zum Herstellen von säurefesten Kitt- oder Mörtelmassen gemäss
EMI1.1
laren Verhältnis von P2 d:AI20 = 1, 1 bis 3, welches aus einem sauren Aluminiumphosphat dieser molaren Zusammensetzung durch Erwärmen in einer ersten Stufe bis auf höchstens 400 C bis zur Gewichtskonstanz und in einer zweiten Stufe bis auf höchstens 7500C bis zur Gewichtskonstanz erhal-
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ten wurde.
Die Herstellung derartiger kondensierter Aluminiumphosphate ist in der älteren deutschen Patentschrift Nr. 1252835 beschrieben.
Um die Lagerfähigkeit solcher Mischungen zu verbessern und ihre Feuchtigkeitsempfindlichkeit herabzusetzen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, vor dem Ansetzen der Mischung entweder das Natriumsilikat oder den Härter zu hydrophobieren. Dies kann besonders einfach dadurch erfolgen, dass man das Natriumsilikat oder den Härter mit einer geringen Menge eines Mineralöls versetzt und gut durchmischt.
Die erfindungsgemässe Mischung soll etwa 10 bis 30 Gew. do eines festen wasserlöslichen Natriumsilikats und etwa 3 bis 10 Gew.-o des Härters, jeweils bezogen auf das gesamte Gewicht der Mischung, enthalten.
Als Füllstoffe kommen alle die Stoffe in Betracht, die auch in den herkömmlichen Wasserglaskitten als Füllstoffe enthalten sind, also insbesondere Quarzsand und Quarzmehl, aber auch Koks oder Graphitpulver, ferner Titandioxyd und Schwerspat. Besonders gut zu verarbeitende Gemische werden erhalten, wenn der inerte Füllstoff 3 bis 10 Gew.-o, bezogen auf das Gewicht des Füllstoffes, eines kaoliniti schen Tons enthält.
Für denErhalt gut zu verarbeitender Mischungen hat es sich ausserdem als zweckmässig erwiesen, dass die trockene Ansatzmischung eine anionaktive oder nichtionogene oberflächenaktive Substanz enthält.
Besonders bevorzugt sind nichtionogene oberflächenaktive Substanzen, insbesondere oxäthylierte Polypropylglykoläther. Die zuzusetzende Menge an oberflächenaktiven Substanzen beträgt etwa 0,05 bis 0, 3 Gew.. p/o, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung.
Die Zusammensetzung der verwendeten wasserlöslichen Natriumsilikate soll etwa zwischen der der folgenden Produkte liegen :
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<tb>
<tb> A) <SEP> 27 <SEP> Gew.-% <SEP> Na <SEP> 0 <SEP> B) <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> Gew.- <SEP> o <SEP> Na2O <SEP>
<tb> 54 <SEP> Gew.-% <SEP> SiO@ <SEP> 62,5 <SEP> Gew.-% <SEP> SiO
<tb> 19 <SEP> Gew.-% <SEP> H2O <SEP> 19 <SEP> Gel... <SEP> H2O.
<tb>
Das Vermischen der Komponenten wird zweckmässig so vorgenommen, dass zunächst entweder das Natriumsilikat oder der Härter zusammen mitetwal bis 3% Maschinenöl, bezogen auf das Gewicht des Natriumsilikats oder des Härters, in die Mischvorrichtung gebracht und durchmischt werden.. Das Ge- misch aus Natriumsilikat bzw. Härter und Öl wird anschliessend mit dem Füllstoff und der oberflächenaktivenSubstanz gemischt. Wenn diese Mischung homogen ist, wird der Härter bzw. das Natriumsilikat zugegeben und fertig gemischt. Dadurch, dass die Komponenten Natriumsilikat als erste und Härter als letzte bzw. umgekehrt in den Mischer gegeben werden, ergibt sich zusätzlich zu der Hydrophobierung der ersten Komponente eine räumliche Trennung von Härter und Alkalisilikat.
Durch die beiden Massnahmen wird die Möglichkeit, dass die sauren Härterverbindungen mit dem alkalischenNatriumsilikat ohne Wasserzusatz reagieren, ausgeschaltet.
Um eine verarbeitungsfähige Kittmasse zu erhalten, muss man die trockene Ansatzmischung mit etwa 10 bis etwa 20 Gew.-Teilen Wasser/100 Gew.-Teile Mörtelpulver versetzen. Die erforderliche Wassermenge hängt etwa von Art und Menge des verwendeten Natriumsilikats ab. Sie lässt sich selbstverständlich für eine bestimmte Mischung ferstlegen.
Unter Verwendung der weiter oben angeführten Natriumsilikate A und B wurden die folgenden Ansatzmischungen hergestellt, deren Zusammensetzungen in Gew. 40 angegeben sind :
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<tb>
<tb> 1. <SEP> 20, <SEP> 0% <SEP> Natriumsilikat <SEP> A
<tb> 0, <SEP> Wo <SEP> Maschinenöl <SEP> Mineralöl <SEP> SAE <SEP> (10-30)
<tb> 4,9% <SEP> Kaolinton
<tb> 0,1% <SEP> oberflächenaktive <SEP> Substanz <SEP> *) <SEP>
<tb> 33, <SEP> 35o <SEP> Quarzmehl, <SEP> Körnung:
<SEP> 70% <SEP> < <SEP> 40 , <SEP> 30% <SEP> 40-100
<tb> 35, <SEP> Wo <SEP> Quarzsand, <SEP> Körnung <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 0,6 <SEP> mm
<tb> 6. <SEP> 40/0 <SEP> Härter <SEP> (kondensiertes <SEP> Aluminiumphosphat)
<tb> 2.12, <SEP> 5% <SEP> Natriumsilikat <SEP> A
<tb> 0,3% <SEP> Mineralöl
<tb> 4, <SEP> 91o <SEP> Kaolinton
<tb> 0,1% <SEP> oberflächenaktive <SEP> Substanz <SEP> (wie <SEP> 1)
<tb> 36, <SEP> <SEP> o <SEP> Quarzmehl <SEP> (wie <SEP> l)
<tb>
EMI2.3
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EMI3.1
<tb>
<tb>
PF42, <SEP> 2% <SEP> Quarzsand <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 0,6 <SEP> mm
<tb> 4, <SEP> Wo <SEP> Härter
<tb> 3. <SEP> 17,2% <SEP> Natriumsilikat <SEP> B
<tb> 0, <SEP> 3% <SEP> Mineralöl
<tb> 4,''/o <SEP> Kaolinton
<tb> 0, <SEP> 1% <SEP> oberflächenaktive <SEP> Substanz <SEP> (wie <SEP> 1)
<tb> 36,0% <SEP> Quarzmehl <SEP> (wie <SEP> 1)
<tb> 37, <SEP> 5% <SEP> Quarzsand <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 0,6 <SEP> mm
<tb> 4, <SEP> Cf1/0 <SEP> Härter
<tb>
Die Komponenten wurden in der angegebenen Reihenfolge gemischt, anschliessend wurden Prüfkörper zur Ermittlung der mechanischen Festigkeiten hergestellt.
Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst :
EMI3.2
<tb>
<tb> Versuchsmischungen
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> Wasserbedarf <SEP> in <SEP> Gew.-Teilen/100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> 12-13 <SEP> 13-14 <SEP> 16-17
<tb> Mörtelpulver
<tb> Mischdauer <SEP> zur <SEP> Erreichung <SEP> einer <SEP> guten <SEP> min <SEP> 2-3 <SEP> 2-3 <SEP> 10-15
<tb> Mörtelkonsistenz
<tb> Verarbeitungszeit <SEP> des <SEP> Mörtels <SEP> h <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Abbindezeit <SEP> h <SEP> 24 <SEP> 24 <SEP> 24
<tb> Druckfestigkeit <SEP> in <SEP> kg/cm2
<tb> (25 <SEP> X <SEP> 25 <SEP> mm <SEP> Prüfzylinder)
<tb> nach <SEP> 2 <SEP> Wochen <SEP> Lagerung
<tb> bei <SEP> Raumtemperatur <SEP> 350-400 <SEP> 220-270 <SEP> 100-140 <SEP>
<tb> nach <SEP> 4 <SEP> Wochen <SEP> Lagerung <SEP> 470-510 <SEP> 220-270 <SEP> 110-150
<tb> Haftfestigkeit <SEP> auf <SEP> Keramik <SEP> in <SEP> kg/cm2
<tb> nach <SEP> 2 <SEP> Wochen <SEP> Lagerung <SEP> bei
<tb> Raumtemperatur <SEP> 30-40 <SEP> * <SEP> 20-26 <SEP> 10-15
<tb> nach <SEP> 4 <SEP> Wocher <SEP> Lagerung <SEP> 30-45* <SEP> 23-25 <SEP> 10-15
<tb> Haftfestigkeit <SEP> auf <SEP> gesandstrahltem
<tb> Stahl <SEP> in <SEP> kg/cm2
<tb> nach <SEP> 2 <SEP> Wochen <SEP> Lagerung <SEP> bei <SEP> 38-45 <SEP> 25-30 <SEP> nicht <SEP> geRaumtemperatur <SEP> messen
<tb> nach <SEP> 4 <SEP> Wochen <SEP> Lagerung <SEP> 43-48 <SEP> 25-30 <SEP> nicht <SEP> gemessen
<tb> Zugfestigkeit <SEP> in <SEP> kg/cm2
<tb> nach <SEP> 8 <SEP> TagenRaumtemperaturlagerung <SEP>
40-55 <SEP> 34-37 <SEP> 29-31
<tb> nach <SEP> 4 <SEP> Wochen <SEP> Lagerung <SEP> 65-72 <SEP> 35-39 <SEP> 31-37 <SEP>
<tb>
*) Haftfestigkeit nicht bestimmbar, da Bruchstelle im keramischen Stein.
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Vergleicht man die entsprechenden mechanischenFestigkeiten von Säurekitten mit Silikofluorid und
Formamid alsHärter und Wasserglas als Bindemittel, so liegen die Formamid-gehärteten Säurekittein der
Grössenordnung der Mischung 2 und die Silikofluorid-gehärteten Produkte zwischen den Werten der Mi- schungen 2 und 3.
Kochversuche in 50%iger HNO3. 70%iger H2SO4, 36%iger HCl, 50%iger konz. NaOCl-Lösung und gesättigter Na -Lösung sowie inAqua-dest ; über einen Zeitraum von 24 h und anschliessendes mehr- maliges Auskochen in Aqua dest. an Prüfkörpern (25 x 25 mm Zylinder), die 14 Tage bei Raumtempe- ratur gelagert waren, zeigten keinerlei Festigkeitsabfall. Diese Tatsache ist besonders auffallend bei der
Beanspruchung durch konz. Bleichlauge und kalt gesättigte Sodalösung, obwohl hier eine leichte Oherflä- chenkorrosion festzustellen war.
Bei handelsüblichen Säurekitten auf Zweikomponentenbasis stellt man einen Abfall der Festigkei- ten nach Säurebeanspruchung bis auf 50 bis 70% fest. Hervorzuheben ist ausserdem die bleibende Haftfe- stigkeit nach mehrmonatiger Lagerung in 70% iger Schwefelsäure bei Raumtemperatur, wohingegen die Formamid- undSilikofluorid-gehärteten Wasserglaskitte ihre Haftfestigkeit bis auf zirka 1/3 bis 1/4 der Ausgangswerte verlieren. Eine Sprengwirkung infolge Glaubersalzbildung durch Schwefelsäurebeanspruchung konnte trotz Verwendung der Natriumsilikate überraschenderweise nicht beobachtet werden.
DieDichtigkeit wurde nachDIN 1060 an den Mischungen 1 und 2 überprüft. Frittenartige, scheibenförmige Betonkörper mit grosser Wasserdurchlässigkeit wurden mit einer 3 mm dicken Mörtelschicht der Mischungen 1 bzw. 2 beschichtet. Nach 14 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur wurden die Prüfkörper stufenweise einem hydrostatischen Druck von 1 bis 5 atü ausgesetzt. Trotz dieser starken Belastung der nur 3 mm dicken Spachtelschicht konnte kein Wasserdurchgang festgestellt werden. Vergleichsversuche mit handelsüblichen Säurekitten mit einer Schichtdicke von 30 mm zeigten dagegen bereits bei 1 atü Wasserdurchlässigkeit.
Die Mörtelpulver 1 und 2 ergeben bei nur 12 bis 14 Gew.-TeilenWasser/lOO Gew.-Teile Mörtelpulver Kittmassen mit einer Konsistenz, die das Verlegen von keramischen Platten als Fussbodenbelag erlaubt. Diese Mörtelmassen sind gleichfalls gut zum Vermauern säurefester Steine und Klinker geeignet. Der thixotrope Charakter der Mörtelmasse erlaubt auch ein Vermauern über Kopf, was bei Gewölbe sehr wichtig ist.
Beim Mörtelpulver 1 erhält man mit 14 Gew.-Teilen Wasser/100 Gew.-Teile Mörtelpulver eine pla- stische Masse, die sich als Estrichmasse mit Kelle und Glättscheibe leicht verstreichen lässt. Schichtstärken von 2 cm härten ohne Ausbildung von Schwindrissen aus. Das gleiche gilt für die Masse 2 bei 15 bis 16 Gew.-Teilen Wasser auf 100 Gew.-Teile Mörtelpulver. Da die Mörtelkonsistenz durch geringe Erhöhung des Wasseranteiles weitgehend variiert werden kann, ist die Ausbreitung und die Verdichtung der Masse auch mit mechanischen Hilfsmitteln durch Rüttler oder Torkretiergeräte oder für den Korrosionsschutz von Röhren durch Schleudern möglich.
Verschneidet man das Mörtelpulver mit grobkörnigen quarzitischen Füllstoffen, wie Kies oder Quarzitsplitt, so ist es möglich, säurefeste Betone herzustellen, wie aus folgendem Beispiel hervorgeht :
400 Gew.-Teile Mörtelpulver 1
600 Gew..-Teile Quarzitsplitt 3 bis 8 mm
68 Gew.-Teile Wasser
Die Masse hat nach 3 Wochen Lagerung an der Luft eine Druckfestigkeit (gemessen an 7 x 7 x 7 cm Würfeln) von 210 bis 260 kg/cm2. Das Raumgewicht liegt bei 2, 36 g/cms. Die Zugfestigkeit dieser Betonmasse beträgt nach 3 Wochen Lagerung 40 bis 45 kg/cm !, nach 4 Wochen Lagerung steigt sie auf 60 bis 65 kg/cm. Diese Festigkeiten sind beachtlich, wenn man beachtet, dass nur fJ1/0 Natriumsilikat als Bindemittel vorliegen.
Ein aus dieser Masse geformtes zylindrisches Gefäss mit zirka 11 Rauminhalt und 1, 5 cm Wandstärke erwies sich nach mehrmonatigem Stehen in 7 Öliger Schwefelsäure als absolut flüssigkeitsdicht.
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