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Die Erfindung betrifft ein Präparat und ein Verfahren zur Beschleunigung der Betonerstarrung und - erhärtung, wobei zugleich eine plastifizierende und korrosionsinhibierende Wirkung ausgeübt wird.
In der Bauindustrie finden in der letzten Zeit solche Mittel eine immer breitere Verwendung, die das Abbinden und die Erhärtung von verschiedenartig zusammengesetzten Zementen beschleunigen. Unter der Erstarrung des Zementes versteht man den Grad der Anfangshydratisierung, bei dem die aus den Zementbestandteilen, den sogenannten Zementmineralien, unter Einwirkung von Wasser gebildeten Silikat- und Aluminathydratverbindungen sich locker mit zum Teil noch nicht hydratisierten Zementteilchen und den im Beton enthaltenen mineralischen Zuschlagstoffen, z. B. Kies, verbinden. Die auch Zementleim genannte Hydratgel-Masse ist am Ende der Erstarrung nicht mehr beweglich, macht den Beton steif und nicht bearbeitbar, verfügt aber über praktisch keine Festigkeit.
Die Erstarrung des Zementes geht bei Umgebungstemperatur vom Zeitpunkt der Durchmischung mit Wasser an gerechnet im Verlauf von ungefähr 10 h vor sich. Danach beginnt
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Die die Erstarrung des Betons beschleunigenden, bekannten Präparate gehören zu zwei Gruppen von Verbindungen : sie enthalten : a) anorganische Chloride, hauptsächlich Calciumchlorid, oder b) alkalisch reagierende Salze (Alkalimetallcarbonate, Aluminate, Silikate).
Die Chloride enthaltenden Präparate beeinflussen zwar die Erstarrung des Betons vorteilhaft, begünstigen aber die Korrosion von Eiseneinlagen. Die zweite Verbindungsgruppe bewirkt innerhalb einiger Minuten eine schnelle Erstarrung, verursacht keine Korrosion, vermindert aber nachteilig die Festigkeit des Betons. Wegen der angeführten Nachteile ist die Verwendung der zu dem Typ a) gehörenden Präparate bei Eiseneinlagen enthaltendem Beton nicht verbreitet, sie finden hauptsächlich Anwendung bei keine Eiseneinlagen enthaltendem Beton oder bei Mörtel, Präparate des Typs b) werden hingegen nur dort angewandt, wo eine hohe Festigkeit des Betons keine vorrangige Forderung ist. Die als Erstarrungsbeschleuniger am häufigsten verwendeten alkalisch reagierenden Salze verkürzen nur die Erstarrungsperiode des Zementes, z.
B. von normalerweise 10 h auf 10 min, die Erhärtung wird dagegen verlangsamt und die Endfestigkeit erniedrigt.
Im einzelnen beschreibt das Buch von W. Albrecht und V. Mannherz"Zusatzmittel, Anstrichstoffe, Hilfsstoffe für Beton und Mörtel (S. Auflage 1968, Bauverlag G. m. b. H. Wiesbaden) als erhärtungsbeschleunigende Mittel hauptsächlich wässerige Lösungen basisch reagierender Salze, so z. B. Carbonate (Natriumcarbonat), Aluminate und Silikate. Daneben sind für diesen Zweck auch nicht basische Salze, wie Natriumnitrit, Natriumfluorid und organische Stoffe erwähnt. Diese Stoffe fördern das rasche Abbinden und beeinflussen die Frühfestigkeit und Endfestigkeit des Betons.
Der Artikel von K. Walz (Betonverlag G. m. b. H. Düsseldorf, Seite 99, Abschnitt 1. 1) beschreibt in Absatz 4 als Beschleunigungsmittel gewisse lösliche Chloride, Carbonate, Silikate, Fluorsilikate und Hydroxyde, ferner einige organische Verbindungen. Als meistverbreitetes Zusatzmittel ist Calciumchlorid angeführt.
In der deutschen Auslegungsschrift 1280724 wird die erhärtungsbeschleunigende und korrosionsinhibierende Wirkung des möglichst chloridfreien Calciumnitrits beschrieben. Das Calciumnitrit vermindert die Erhärtungszeit und beeinflusst die Druckfestigkeit günstig.
Die franz. Patentschrift Nr. 1. 421. 537 beschreibt die korrosionsvermindernde Wirkung des Natriumnitrits, falls ein Calciumchlorid enthaltender Erhärtungsbeschleuniger verwendet wird. Das günstigste Mengenverhältnis von Calciumchlorid zu Natriumnitrit ist 2 : 1.
Die brit. Patentschrift Nr. 1, 153, 178 bezieht sich auf den Korrosionsschutz von Stahleinlagen und Eisenbeton mittels folgender Zusätze : Chromat, Dichromat, Nitrat, Nitrit in Form von wasserlöslichen Salzen, die mit einem aromatischen oder heterozyklischen Amin kombiniert sind. Eine bevorzugte Kombination enthält z. B. Natriumdichromat und Chinolin. Als organische Amine werden Anilin, Di-N-Methylanilin, Pyridin und Nikotin erwähnt.
Ziel der Erfindung ist ein Präparat zur Beschleunigung der Betonerstarrung und-erhärtung, zur Verbesserung der Plastizität des Betons und zur Korrosionsinhibition sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses Präparates ; dieses Präparat ist somit auch im Falle von Eisenbeton verwendbar.
Das erfindungsgemässe Präparat ist dadurch gekennzeichnet, dass es aus Calciumnitrit und gegebenenfalls aus Natriumnitrit und/oder Calciumchlorid sowie aus Triäthanolamin besteht und als wässerige Lösung oder als Gemisch dieser kristallwasserhaltigen oder wasserfreien Salze vorliegt, wobei das Präparat, berechnet auf die Gesamtmenge der Salze, höchstens 5 Gew.-% Triäthanolamin, u. zw. als Bestandteil des Calciumnitrit-Triäthanol- amin-Komplexes, enthält.
Vorzugsweise enthält das erfindungsgemässe Präparat, bezogen auf die Wirkstoffmenge, höchstens 30 Gew.-% Caiciumchlorid. Das in wässeriger Lösung vorliegende Präparat enthält höchstens 50 Gew.-% Wirkstoff und der PH-Wert der Lösung beträgt mindestens 8, 5.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zur Herstellung eines die Betonerstarrung und - erhärtung beschleunigenden, die Plastizität des Betons verbessernden und korrosionsinhibierend wirkenden
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<tb> 70 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natriumnitrit
<tb> 28,5 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Calciumchlorid
<tb> 1, <SEP> 5 <SEP> Gew. <SEP> - <SEP> Teile <SEP> Triäthanolamin
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In einem mit indirekter Dampfheizung und mechanischer Rührvorrichtung versehenen Reaktionsgefäss wird aus Natriumnitrit und Calciumchlorid eine 400C warme, 35 Gew. -%ige wässerige Lösung zubereitet.
Zu der wässerigen Lösung wird mit Wasser im Verhältnis 1 : 1 verdünntes Triäthanolamin zugegeben und danach das Gemisch noch 30 min bei Temperaturen um 400C gerührt. Der PH-Wert des Gemisches ist 8, 5.
Das flüssige Präparat wird in einer Menge, die 2-6 Gew.-% des Zementes entspricht, zum Beton oder zum zementhaltigen Mörtel zugegeben.
Das hergestellte Präparat wird zweckmässigerweise innerhalb der im folgenden angegebenen Temperaturgrenezen angewandt :
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<tb>
<tb> bei <SEP> natürlicher <SEP> Erhärtung <SEP> :-5 <SEP> bis <SEP> +25uC
<tb> bei <SEP> Dampfhärtung <SEP> : <SEP> 60 <SEP> bis <SEP> 800C.
<tb>
Beispiel 2 : Für das Präparat werden folgende Verbindungen in den angegebenen Mengen verwendet :
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<tb>
<tb> 50 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Calciumnitrit <SEP>
<tb> 25 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natriumnitrit
<tb> 23,5 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Calciumchlorid
<tb> 1,5 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Triäthanolamin
<tb>
Die Herstellung des Präparates und die Zugabe zum Beton erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Das Präparat hat einen PH-Wert von 9.
Die zweckmässigen Temperaturgrenzen für die Anwendung sind :
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<tb>
<tb> bei <SEP> natürlicher <SEP> Erhärtung <SEP> :-10 <SEP> bis <SEP> +25 C
<tb> bei <SEP> Dampfhärtung <SEP> : <SEP> 40 <SEP> bis <SEP> 800C.
<tb>
Beispiel 3 : Für das Präparat werden folgende Verbindungen in den angegebenen Mengen verwendet :
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<tb>
<tb> 75 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Caldumnitrit <SEP>
<tb> 24 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Calciumchlorid <SEP>
<tb> 1 <SEP> Gew.-Teil <SEP> Triäthanolamin
<tb>
Die Herstellung des Präparates erfolgt wie in Beispiel 1 angegeben. Das Präparat hat einen PH-Wert von 9.
Die Lösung wird durch Wärmebehandlung und Zerstäubung eingedampft und das trockene Produkt in luftdicht schliessende Kunststoffsäcke verpackt.
Das pulverisierte Präparat wird in einer Menge, die 0, 5-2 Gew.-% des Zementes entspricht, zum Beton oder zum Zementmörtel zugegeben.
Die zweckmässigen Temperaturgrenzen für die Anwendung dieses Präparates sind :
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<tb>
<tb> bei <SEP> natürlicher <SEP> Erhärtung <SEP> : <SEP> 10 <SEP> bis <SEP> 25 <SEP> C <SEP>
<tb> bei <SEP> Dampfhärtung <SEP> : <SEP> 40 <SEP> bis <SEP> 800C.
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Beispiel 4 : Für das Präparat werden folgende Verbindungen in den angegebenen Mengen verwendet :
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<tb>
<tb> 65 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natriumnitrit <SEP>
<tb> 23 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Calciumnitrit <SEP>
<tb> 10 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Calciumchlorid <SEP>
<tb> 2 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Triäthanolamin <SEP>
<tb>
Die Herstellung des Präparates erfolgt wie im Beispiel 3 angegeben. Das pulverisierte Endprodukt wird in einer Menge, die 1 bis 3, 5 Gew.-% des Zementes entspricht, dem Beton oder dem Zementmörtel zugemischt.
Die zweckmässigen Temperaturgrenzen für die Anwendung dieses Präparates sind :
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<tb>
<tb> bei <SEP> natürlicher <SEP> Erhärtung <SEP> : <SEP> -10 <SEP> bis <SEP> +5uC.
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Beispiel 5 : Für das Präparat werden folgende Verbindungen in den angegebenen Mengen verwendet :
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<tb>
<tb> 66 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Natriumnitrit
<tb> 30 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Calciumchlorid <SEP>
<tb> 4 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Triäthanolamin
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Die Herstellung des Präparates und die Zugabe zum Beton erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben. Das Präparat hat einen PH-Wert von 9, 5.
Die zweckmässigen Temperaturgrenzen für die Anwendung sind :
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<tb> bei <SEP> natürlicher <SEP> Erhärtung <SEP> :-10 <SEP> bis <SEP> +200C
<tb> bei <SEP> Dampfhärtung <SEP> (Wärmereifung) <SEP> : <SEP> +30 <SEP> bis <SEP> +600C.
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Beispiel 6 : Für das Präparat werden folgende Verbindungen in den angegebenen Mengen verwendet :
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<tb>
<tb> 95 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Catciumnitrit <SEP>
<tb> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Triäthanolamin
<tb>
Die Herstellung des Präparates erfolgt auf die im Beispiel 1 angegebene Weise. Das Präparat hat einen PH-Wert von 9. 5. Die Lösung wird durch Wärmebehandlung und Zerstäubung eingedampft und das trockene Produkt in luftdicht schliessende Kunststoffsäcke verpackt.
Das pulverisierte Präparat wird in einer Menge, die 1 bis 3 Gew.-% des Zementes entspricht, dem Beton oder dem Zementmörtel zugemischt.
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Die zweckmässigen Temperaturgrenzen für die Anwendung sind :
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<tb> bei <SEP> natürlicher <SEP> Erhärtung <SEP> : <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 25 C
<tb> bei <SEP> Dampfhärtung <SEP> (Wärmereifung) <SEP> : <SEP> 40 <SEP> bis <SEP> 800C.
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Die durch die nach den Beispielen 1 bis 6 hergestellten Präparate erzielten Verbesserungen sind in der folgenden Zusammensetzung angegeben. Es wurden Portlandzemente 400 und 500 verwendet, deren
Lagerzeit von 1 Woche bis zu 6 Monaten betrug. Güte des bei der Untersuchung verwendeten Betons : B-200 und
B-280. Die maximale Korngrösse des sandartigen Kieszuschlages betrug 20 mm. Die Konsistenz des Betons entspricht hauptsächlich der Kategorie 3.
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Art <SEP> der <SEP> Verbesserung <SEP> Im <SEP> Vergleich <SEP> zu <SEP> Beton, <SEP> der
<tb> a) <SEP> ohne <SEP> Chemikalien <SEP> b) <SEP> mit <SEP> bekannten <SEP> Zusätzen
<tb> hergestellt <SEP> wurde
<tb> 1. <SEP> Verminderung
<tb> des <SEP> Wasserbedarfs
<tb> (Verflüssigung) <SEP> 6-7% <SEP> 4-5% <SEP>
<tb> 2. <SEP> Festigkeitssteigerung
<tb> bei <SEP> -50C <SEP>
<tb> nach <SEP> 7 <SEP> Tagen <SEP> 4000/0 <SEP> 150go
<tb> nach <SEP> 28 <SEP> Tagen <SEP> 600go <SEP> ioolo
<tb> bei <SEP> 200C
<tb> nach <SEP> 1 <SEP> Tag <SEP> 700/0 <SEP> 25%
<tb> nach <SEP> 28 <SEP> Tagen <SEP> 25% <SEP> 10% <SEP>
<tb> bei <SEP> Dampfhärtung
<tb> nach <SEP> 1 <SEP> Tag <SEP> 30% <SEP> 10% <SEP>
<tb> nach <SEP> 28 <SEP> Tagen <SEP> 25% <SEP> 15%
<tb> 3. <SEP> Zementeinsparung <SEP> 10- <SEP> 15% <SEP> 7- <SEP> 8go <SEP>
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Bemerkung :
Unter bekannten Zusätzen werden solche Betonverfestigungsbeschleuniger verstanden. die den Calciumnitrit-Triäthanolamin-Komplex nicht enthalten.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Präparat zur Beschleunigung der Betonerstarrung und-erhärtung, zur Verbesserung der Plastizität des
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gegebenenfalls aus Natriumnitrit und/oder Calciumchlorid sowie aus Triäthanolamin besteht und als wässerige Lösung oder als Gemisch dieser kristallwasserhaltigen oder wasserfreien Salze vorliegt, wobei das Präparat, berechnet auf die Gesamtmenge der Salze, höchstens 5 Gew.-% Triäthanolamin, u. zw. als Bestandteil des Calciumnitrit- Triäthanolamin-Komplexes, enthält.
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