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Die Erfindung bezieht sich auf eine wasserbeständige Sorei-Zementzusammensetzung auf der Basis von Gemischen von MgO, MgCI2 und anorganischen Füllstoffen, wie z. B. Quarzsand.
Sorel-Zement ist eine Bezeichnung für verschiedene Massen, die als Grundbestandteile Magnesia (MgO) und Magnesiumchlorid (MgCI2) In einer wässrigen Lösung enthalten. Im gehärteten Zustand liegen diese Grundbestandteile von Sorel-Massen in Form von Magnesiumoxldchlondhydrat vor. Sorel-Zement wird härter und bindet rascher ab als Portland-Zement, hat jedoch nur beschränkte Wasserfestigkeit. Die Magnesiumoxidchloridhydrat-Knstalle, die den wesentlichen Bestandteil des Sorel-Zementes bilden, welsen starke strukturelle Ähnlichkeit mit Gips auf. Zwischen den Kristallen kommt es zu keiner echten Bindung, und die physikalischen Eigenschaften des Zements hängen von der Durchdringung der Knstalle untereinander ab.
Durch Wasser wird die Haftung zwischen den Kristallen praktisch beseitigt.
Um Sorel-Zementmassen wasserbeständiger zu machen, wurde bereits vorgeschlagen, durch Zusatz von Phosphaten und Aluminaten unlösliche Magnesiumsalze zu bilden. Derartige Zusätze führen allerdings zu einer Abnahme der Härtungsgeschwindigkeit. Es ist weiters bekannt, Sorel-Zementmassen durch eine Reihe von Füllstoffen wasserfester zu machen. Aus der DE-PS 29 22 815 Ist es bekannt geworden, Ethylsilicat und Glasfasern der Masse zuzusetzen, wobei eine spezielle Vorgangswelse für die Aushärtung vorgeschlagen wird. Gemäss dieser DE-PS 29 22 815 wird als Kristallkeimbildner eine Vorgemischmasse In einer knstallkelmbildenden Menge, die ein Reaktionsprodukt aus Wasser, Magnesiumoxid und gegebenenfalls Magnesiumchlorid umfasst, eingesetzt.
Das Magnesiumoxid ist hierbei In der Magneslumchlondlösung löslich, und aus einer übersättigten Lösung von MgO fällt In der Folge Mg (OCI) 2 aus.
Je nach Geschwindigkeit der Fällung entsteht eine mehr oder minder nadelige Knstallstruktur, welche zu einer Verfilzung der Struktur führt. Es ist bekannt, dass Zusätze von Kieselsäure und von Ammoniumphosphat die Wasserlöslichkeit herabsetzen.
In der EP 419 449 A wurde bereits vorgeschlagen, einer Sorel-Zementzusammensetzung der eingangs genannten Art 5 bis 15 Gew. % eines anorganischen Kationenaustauschers, wie z. B. aktive Kieselsäure oder Ziolith bezogen auf Magnesiumoxid zuzusetzen. Die Verwendung eines derartigen Kationenaustauschers führt hierbei zur Abnahme der Konzentration an Magnesiumionen In der Lösung und In der Folge zu einer Verbesserung der Homogenität und der Aushärtung der Masse. Die Verwendung derartiger Zusätze ist aber insbesondere dann, wenn die Sorel-Zementzusammensetzung als Bindemittel für Schleifscheiben Verwendung finden soll, Grenzen unterworfen. Bel zu hoher Aktivität kann es zu einer Überhitzung und zu Rissbildung kommen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Sorel-Zementzusammensetzung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass Überhitzungen und Rissbildungen auch bei hochreinem Magnesiumoxid vermieden werden und weiters die Aushärtung und Homogenität verbessert wird. Gleichzeitig zielt die Erfindung darauf ab, die Sorel-Masse leichter verarbeitbar zu machen und Insgesamt ein Abbinden bei tieferer Temperatur zu ermöglichen. Schliesslich sollen aus derartigen Massen hergestellte Steine auch bei geringerem Magnesiumoxidgehalt eine höhere Härte aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe wasserbeständige Sorel-Zusammensetzung der eingangs genannten Art im wesentlichen darin, dass bezogen auf MgO 3 bis 40 Gew. % sauer aktivierter Bentonit zugesetzt ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass eine derartige wasserbeständige Sorel-Zementzusammensetzung bei tieferer Temperatur abbindet und zu einer höheren Härte führt. Insgesamt wurde weiters eine geringere Quellung und damit eine bessere Formbeständigkeit erzielt. Der eingesetzte Bentonit führt zu einer tixotropen SorelMasse, welche leichter verarbeitbar ist als bekannte Sorel-Zementmassen. Die bei der Abbindung auftretende MgOH2-Bildung führt zu starker Quellung.
Auch der sauer aktivierte Bentonit quillt in Wasser, wobei jedoch insgesamt eine wesentlich geringere Wasseraufnahme und eine viel geringere Quellung beobachtet wird. Der sauer aktivierte Bentonit schliesst durch Quellen die Oberflächenporen von Sorel-Zement und aufgrund verbesserter plastischer Eigenschaften wird eine dauerhafte und harte Oberfläche geschaffen.
In vorteilhafter Weise wird erfindungsgemäss die Zusammensetzung so gewählt, dass 5 bis 20 Gew. %, vorzugsweise etwa 10 Gew. %, sauer aktivierter Bentonit zugesetzt sind. In diesem Bereich konnten optimale Werte für die Druckfestigkeit, den Abbindebeginn, die Quellung, und die Biegezugfestigkeit gefunden werden.
Zur Aktivierung des Bentonits wird mit Vorteil so vorgegangen, dass Bentonit mit HCI aktiviert ist.
Während bei bekannten Sorei-Zementmassen bei Magnesiumoxid mit einer Reinheit von über 90 Gew. % eine überaus hohe Aktivität und damit sehr hohe Abbindetemperaturen sowie die Gefahr von Rissbildungen beobachtet wurde, kann im Rahmen der erfindungsgemässen Sorel-Zementzusammensetzung Magnesiumoxid mit höherer Reinheit für die Herstellung von Schleifscheiben eingesetzt werden.
Auch der Aufwand für das Vermahlen der Zusätze kann im Rahmen der erfindungsgemässen Sorel- Zementzusammensetzung wesentlich verringert werden. Während bekannte Zusammensetzungen ein we- senttich feineres Mahlen voraussetzen, genügt es, wenn Bentonit auf Korngrössen kleiner 60 u. gemahlen
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eingesetzt ist, sodass ein gesonderter zusätzlicher Mahlvorgang entfallen kann. Magnesit kann gemeinsam mit Bentonit vermahlen werden und auf ein Feinmahlen kann verzichtet werden.
Die Sorel-Zusammensetzungen gemäss der Erfindung können mit Vorteil für die Herstellung von Schleifscheiben oder Estrichen verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 die Abhängigkeit der Druckfestigkeit vom Zusatz an sauer aktiviertem Bentonit, Fig. 2 den Abbindebeginn In Abhängigkeit vom Zusatz an sauer aktiviertem Bentonit, Fig. 3 den Schwund bzw. die Quellung beim Zusatz von sauer aktiviertem Bentonit und Fig. 4 die Biegezugfestigkeiten in Abhängigkeit vom Zusatz an sauer aktiviertem Bentonit.
Aus einem Sorel-Zement nach dem Stand der Technik wurden Normquader mit einer Grundfläche von 4 x 4 cm gegossen. Der Sorel-Zement bestand hierbei aus einer Mischung von 375 g Magnesiumoxid (K
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1125 gIn der Zeichnung werden nun die anhand derartiger Normquader gemessenen physikalischen Grössen veranschaulicht.
Hierbei zeigt sich in Fig. 1, dass im Bereich zwischen 5 und 10 Gew. % Zusatz an sauer aktiviertem Bentonit bezogen auf den Magnesiumoxidgehalt ein Maximum an Druckfestigkeit erzielt wird.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, steigt der Abbindebeginn mit zunehmender Menge an sauer aktiviertem Bentonit an. Die Abbindeverzögerung hält sich jedoch bis zu einem Zusatz von 15 Gew. % an sauer
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temperatur erzielt wird.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, führt ein Zusatz von über 5 Gew. % an sauer aktiviertem Bentonit zu einer markanten Verringerung der Quellung, wobei überaus niedrige Werte bereits mit einem Zusatz von 15 Gew. % an sauer aktiviertem Bentonit bezogen auf MgO erzielt werden.
In Fig. 4 ist wiederum die markante Verbesserung der Biegezugfestigkeit bei Zusätzen von mehr als 5 Gew. % an sauer aktiviertem Bentonit ersichtlich. Ebenso wie In Fig. 1 zeigt hierbei die untere Kurve die erzielbaren Werte nach 33 tägiger Lagerung Im Wasser und die obere Kurve die trocken erzielten Werte.