Verfahren zur Herstellung einer Mörtelmasse Bis anhin wurden zur Herstellung von säure festem Mauerwerk Silikatmörtel verwendet. Diese Mörtel werden beispielsweise für den Bau und das Ausfüttern von Tanks, Behältern, Schächten, Schornsteinen und Böden verwendet, da wo oxydie rende oder nichtoxydierende Säuren oder Dämpfe hergestellt oder verwendet werden.
Die Silikatmörtel werden im allgemeinen dadurch erhalten, dass man eine flüssige Silikatlösung, welche ein molares Verhältnis von Alkalimetalloxyd zu Sili- ciumdioxyd von 1 : 1 bis 1 : 4 aufweist, mit einem inerten Füllmaterial und einem sauren Bindemittel mischt. Gewöhnlich vermischt man das inerte Füll mittel und das Bindemittel und mischt dann dem Gemenge die Silikatlösung bei, um den fertigen Mörtel zu erhalten.
Das saure Bindemittel bewirkt die Ausfällung von amorphem Siliciumdioxyd, wel ches das Füllmittel bindet.
Diese Silikatmörtel eignen sich sehr gut für ge wisse Arten von Bauten, weisen jedoch in anderen Fällen schwerwiegende Nachteile auf. So zersetzen sich beispielsweise die Alkalimetallfluorsihkate, die zu den bevorzugten sauren Abbindemitteln für diese Silikatmörtel gehören, sobald der Mörtel der Ein wirkung starker Säuren, z.
B. konzentrierter Schwe felsäure, ausgesetzt wird, wobei Fluorwasserstoff- säure in Freiheit gesetzt wird, welche das Silicium dioxyd des Mörtels und die damit verbundenen Bausteine angreift, wodurch das Mauerwerk schliess- lich baufällig wird.
Selbst in jenen Fällen, in denen ein anderes saures Bindemittel als Fluorsilikat verwendet wird und als Silikatlösung Natriumsilikat zur Anwendung gelangt, erhält man einen Mörtel, der auf die Einwirkung heisser Schwefelsäure ungünstig reagiert. Die heisse Schwefelsäure reagiert offenbar mit dem im Mörtel gebundenen Natrium unter Bildung von Natriumsul fat, welches wegen der Aufnahme von Hydratwasser die Bildung von Rissen und schliesslich einen voll ständigen Zerfall des ursprünglich säurebeständigen Silikatmörtels verursacht.
Dies ist besonders dann von Nachteil, wenn Schwefelsäure unter Rückfluss gehalten wird, beispielsweise beim Konzentrieren von Schwefelsäure.
Ein weiterer Nachteil des bis anhin verwendeten Silikatmörtel besteht darin, dass man gezwungen ist, die Mörteloberfläche nach dem Abbinden des Mör tels mit Säuren, wie z. B. Salzsäure oder Schwefel säure, zu waschen, um ihn säurefest zu machen. Selbstverständlich ist ein derartiger Waschvorgang unbequem, kostspielig und zeitraubend.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun. ein Ver fahren zur Herstellung einer Mörtelnasse durch Ver mischen mindestens eines nicht kolloidalen Füllstoffes mit Bindemittel in Gegenwart von Wasser, dadurch gekennzeichnet,
dass als Bindemittel ein in Form eines Hydrosols vorliegendes Siliciumdioxyd und mindestens ein festes Alkalimetallsilikat mit einem molaren Verhältnis von Alkalimetalloxyd zu Silicium dioxyd von 1 : 1 bis 1 : 4,2 verwendet wird. Dieses neue Verfahren liefert eine Mörtelnasse, welche die oben genannten Nachteile der bekannten Mörtel nicht aufweist.
Besteht der verwendete Füllstoff aus Siliciumdi- oxyd, so setzt sich die Mörtelmasse praktisch aus reinem Siliciumdioxyd zusammen, weil man das bzw. die Alkalimetallsilikate in diesem Falle nur in kleinen Mengen zusetzen wird damit die Mörtelmasse nur eine verschwindend kleine Menge an gebundenem Alkalimetall enthält.
Die erfindungsgemäss erhältliche Mörtelnasse ergibt bei Verwendung eines gleichwertigen Füllstof- fes einen Mörtel mit einer geringeren Porosität, einer höheren Beständigkeit gegenüber neutralen Lösungen sowie siedendem Wasser und Dampf und einer we sentlich höheren Zug-, Druck- und Bindefestigkeit als die bisher bekanntgewordenen Silikatmörtel, wie der folgende Vergleich zeigt:
Die bekannten Silikat mörtel besitzen im allgemeinen eine Zugfestigkeit von 7-21 kg/em und eine Druckfestigkeit von 70 126 kg/cm2, während nach erfolgtem Erhärten der erfindungsgemäss erhältlichen Mörtelmasse dieser Mörtel eine Druckfestigkeit von meistens 210 kg/cm2 und eine Zugfestigkeit von im allgemeinen grösser als 28 kg/cm2, je nach der Zusammensetzung des Mörtels sogar von mehr als 70 kg/cm!, aufweist.
Ferner ist der aus der erfindungsgemässen Mör telmasse erhaltene Mörtel bei Verwendung gleich- wertiger Füllstoffe gegen Alkali beständiger als die bisher bekannten Silikatmörtel. Diese Beständigkeit ist umso überraschender, als die üblichen Silikatmör- tel gegen Alkali verhältnismässig wenig beständig sind. Man vermutete bisher, dass diese geringe Be ständigkeit auf den hohen Siliciumdioxydgehalt der bekannten Mörtel zurückzuführen sei.
Der eigent liche Grund für die erhöhte Beständigkeit des aus der erfindungsgemässen Mörtehnasse erhaltenen Mörtels, der praktisch aus reinem Siliciumdioxyd bestehen kann, ist nicht bekannt.
Bei Durchführung des vorliegenden Verfahrens kann man ein beliebiges Siliciumdioxyd in Form eines Hydrosols verwenden, welches vorzugsweise einen Siliciumdioxydgehalt von mindestens 10 % Siliciumdioxyd aufweist.
Es wurde festgestellt, dass bei Verwendung von Siliciumdioxydsolen mit einem Siliciumdioxydgehalt von weit weniger als 10 % Sili- ciumdioxyd im allgemeinen Mörtel von schlechter Zugfestigkeit erhalten werden.
Wenn man auch bei Anwendung von Solen, welche einen Siliciumdioxyd- gehalt von reichlich unter 20 % Siliciumdioxyd auf weisen, Mörtel mit hervorragender Zug- und Druck festigkeit erzeugen kann, wird man doch im allge meinen Sole verwenden, welche einen Siliclumdi- oxydgehalt von 20 % und mehr enthalten, um auf diese Weise ein unzweckmässiges Schrumpfen zu vermeiden.
Offenbar besteht keine Obergrenze für den Siliciumdioxydgehalt, denn man kann eine gute Mörtelmasse erhalten, solange das Siliciumdioxyd- sol flüssig ist und keine Gelbildung entsteht. Es hat sich aber auch gezeigt, dass es verhältnismässig schwierig ist, Siliciumdioxydsole mit einem Silicium dioxydgehalt von wesentlich mehr als 45 % Silicium- diaxyd herzustellen.
Kolloidale Siliciumdioxydsole, welche den obigen Forderungen gerecht werden, können nach verschie denen Methoden hergestellt werden. So kann man Sole durch wiederholte Peptisation von Siliciumdi- oxydgelen oder durch Dialyse oder mit Hilfe von lonenaustauschharzen herstellen. Verschiedene Me thoden zur Herstellung von Solen sind in den ame rikanischen Patenten Nr. 2244325, 2375738 und 2574902 beschrieben. Die Art und Weise der Her stellung der Sole scheint für das Widerstandsvermö gen des letztendlich anfallenden Mörtels von unter geordneter Bedeutung zu sein.
Als für die Herstellung von Mörtelmassen ge- mäss dieser Erfindung geeignetes Hydrosol kann man beispielsweise das durch die Firma E.1. du Pont de Nemours & Co. unter der Bezeichnung Ludox (eingetragene Marke) vertriebene Sol nen nen. Der Siliciumdioxydgehalt eines solchen Sols beträgt im allgemeinen 20-35 %.
Zusammen mit dem Siliciumdioxyd und dem Wassergehalt enthalten solche Sole im allgemeinen weniger als 0,6 % eines anderen Materials, das gewöhnlich zur Stabilisierung des Sols zugegen ist. Als ein derartiges Material sei z. B. eine Verbindung eines Alkalimetalls, z. B. des Natriums oder Kaliums, oder eine Ammoniumver- bindung genannt. Das Verhältnis von Siliciumdioxyd zu Stabilisierungsmittel in diesem Ludoxsol be trägt im allgemeinen 60: 1 bis 130:1.
Die gemäss vorliegendem Verfahren verwendeten Bindemittel dienen nicht nur dazu, die Mörtelmasse abzubinden, sondern haben darüber hinaus noch die Wirkung, deren Widerstandsvermögen zu erhöhen. Die Wirkungsweise ist allerdings noch nicht ermit telt worden, doch hat es sich gezeigt, dass die An wesenheit eines Alkalimetallsilikats wichtig ist.
Ob gleich einfache Gemische eines Siliciumdioxydsols und eines nicht kolloidalen Füllstoffes ohne das Sili kat durch Dehydratisierung erhärten, wenn man sie lange Zeit stehen lässt, haben die so erhaltenen Mörtel verhältnismässig niedrige Druck- und Zug festigkeiten im Vergleich zu Mörteln, die durch Zugabe einer kleinen Menge eines festen Metallsili kats der definierten Art erhalten werden.
Es können beliebige feste Alkalimetallsilikate im Bindemittel verwendet werden. Vorzugsweise wird man aber ein Natriumsilikat verwenden.
Das als Bestandteil des Bindemittels verwendete Silikat muss ein Verhältnis von Alkalimetalloxyd zu Siliciumdioxyd von 1 : 1 bis 1 : 4,2 aufweisen. Bei Verwendung von Natriumsilikat im Bindemittel ge langt man zu besonders widerstandsfähigen Mörteln, wenn das Verhältnis von Na-,O: Si0. in einem Bereiche von 1: 1,4 bis 1 :2,3-liegt. Als festes Alkalimetallsilikat verwendet man vor zugsweise ein Glas. Man kann aber auch kristalline Verbindungen, bei welchen das Verhältnis von Me,O : S'02 im obigen Bereich liegt, wie z. B.
kristallines Natriumsilikat (Na,0 : S'0" von 1 : 2) verwenden. Die Wirkung des Verhältnisses des Alka- limetalloxydes zum S'liciumdioxyd im Silikatbinde- mittel auf die Zugfestigkeit des abgebundenen Mör tels wird in der nachstehenden Tabelle I erläutert.
Sämtliche in dieser Tabelle aufgezählten Mörtelmas sen wurden in jedem Falle hergestellt, indem man zuerst 76 Gew. % Quarzpulver, 16 Gew. % Quarz sand und 5 Gew. % einer nicht kolloidälen Tonerde und 3 Gew. % eines Metallsilikats des in Tabelle 1 angegebenen Typs mischte und dann diese Mischung von Festsubstanzen mit einem 30 % Si0. enthalten den Siliciumdioxydsol mischte. Das Verhältnis von Festsubstanzen zu Hydrosol in der Mörtelmasse war in jedem Fall 3,4.
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Tabelle <SEP> 1
<tb> Alkalimetallsilikat <SEP> Zugfestigkeit <SEP> in <SEP> kg/cm:
<tb> <B>MO1Verhältn15</B> <SEP> Me_2O <SEP> : <SEP> S'02 <SEP> nach <SEP> Ablauf <SEP> nach <SEP> Ablauf
<tb> von <SEP> 7 <SEP> Tagen <SEP> von <SEP> 14 <SEP> Tagen
<tb> Na,0 <SEP> : <SEP> Si0. <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 1,33 <SEP> 17,3
<tb> <SEP> 1:1,52 <SEP> 28,0 <SEP> 49,7
<tb> <SEP> 1:1,62 <SEP> 30,6 <SEP> 36,4
<tb> <SEP> 1:1,70 <SEP> 31,3 <SEP> 46,4
<tb> <SEP> 1:1,85 <SEP> 39,5
<tb> <SEP> 1:2,0 <SEP> 31,9 <SEP> 17,1
<tb> <SEP> 1:3,32 <SEP> 20,0 <SEP> 25,6
<tb> 1:4,2 <SEP> 16,25 <SEP> 18,5
<tb> K,<U>0</U> <SEP> :
<SEP> S'0., <SEP> 1 <SEP> :3,91 <SEP> 21,4 <SEP> 23,6 Obwohl man offenbar einen beliebigen nicht kolloidalen Füllstoff verwenden kann, so scheint es doch zweckdienlich zu sein, wenn der Füllstoff vor wiegend aus einem Material besteht, welches eine geeignet kleine Partikelgrösse aufweist. Ein Material, welches ähnlich wie Seesand körnig ist, d. h. ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,25 mm passiert, kann in Mengen bis zu 75 %, bezogen auf die Gesamtmenge, verwendet werden, doch sollten im allgemeinen mindestens 25 % des Füllstoffes und vorzugsweise mehr als 25 % davon eine solche Par- tikelgrösse aufweisen, dass ein Hindurchfallen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,125 mm ermöglicht wird.
So erzielt man mit einer Mörtelmasse, welche mit einem Sand, der ein Sieb mit lichter Maschenweite von 0,25 mm passiert, her gestellt wird, eine Zugfestigkeit von nur 6,3 kg/cm2, während eine ähnliche Mörtelmasse, welche mit einem Material erzeugt wird, bei welchem sämtliche Partikel durch ein Sieb mit einer lichten Maschen weite von 0,04 mm hindurchfallen, eine Zugfestig keit von 49,6 kg/cm2 erzielt. Mörtelmassen, die bestes Widerstandsvermögen bzw. beste Zugfestigkeit erzie len, werden dann erhalten, wenn man eine Mischung von grobkörnigem und feinem Material verwendet, wobei das feine Material mindestens 75 % der Ge samtmenge ausmacht.
Die Mörtelmasse lässt sich durch Zugabe einer kleinen Menge eines nicht kolloidalen tonerdeähnli- chen Materials leichter handhaben, da solche Mate rialien dazu neigen, die Plastizität zu verringern und den viskosen Fluss von Mörtelmassen zu erhöhen, wodurch eine geringere Blasenbildung erzielt wird. Beispiele solcher Materialien sind verschiedene nicht kolloidale Tonerdeminerallen, sowie Diatomeen- erde, wobei sich Kaolinit (A120.1.2Si02.2H20) hierfür besonders eignet.
Das tonerdeähnliche Mate rial ist vorzugsweise in einer Menge zugegen, welche ungefähr 20 % des<B>"</B> Gesamtgewichtes an Füllstoff nicht übersteigt, weil bei einem höheren Gehalt an diesem Material eine unerwünschte Schrumpfwirkung verursacht wird ; die Menge an tonerd'ähnlichem Material wird vorzugsweise 3-10% betragen.
Die überaus reichliche Auswahl an Materialien, welche als Füllstoffe Verwendung finden können, wird durch die folgende Tabelle 11 veranschaulicht, welche auch die Zugfestigkeit, die mit den verschie dene Füllstoffe enthaltenden Mörtelmassen erzielt wird, zeigt. Zu Vergleichszwecken wurden sämtliche Mörtelmassen mit einem Ludox -Sol, enthaltend 30 % Siliciumdioxyd und ein festes Natriumsilikat (Nay,0 : S'02 von 1 : 2) in einer Menge von 5 %, hergestellt.
Das Verhältnis von Pulver zu Wasser im Mörtel schwankte gemäss Angaben in der Tabelle. Alle Mörtelmassen enthielten 5,4 % Kaolinit. Die Füllstoffe passierten in allen Fällen ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von ungefähr 0,044 mm.
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Tabelle <SEP> 11
<tb> Gewichtsverhältnis <SEP> Zugfestigkeit <SEP> in <SEP> kg/cm=
<tb> Füllstoff <SEP> von <SEP> nach <SEP> 7tägigembzw.14tägigem
<tb> Pulver <SEP> zu <SEP> Wasser <SEP> Abbindenlassen
<tb> Siliciumdioxyd <SEP> 3,4 <SEP> 37,6 <SEP> 88,6
<tb> Beryll <SEP> 3,58 <SEP> 54,4 <SEP> 127,5
<tb> Mullit <SEP> 3,45 <SEP> 61,2 <SEP> <B><I>1</I></B>11,5
<tb> Feldspat <SEP> 2,84 <SEP> 56,7 <SEP> 52,7
<tb> Olivinmehl <SEP> 2,56 <SEP> 36,4 <SEP> 49,0
<tb> Zirkon <SEP> 6,0 <SEP> 24,7 <SEP> 38,2
<tb> Wollastonit <SEP> 2,37 <SEP> 44,5 <SEP> 36,
0
<tb> Asbest <SEP> (zerkleinert) <SEP> 0,57 <SEP> 32,5 <SEP> 33,4
<tb> Nephehn-Syenit <SEP> 3,07 <SEP> 37,3 <SEP> 30,3
<tb> Amblygonit <SEP> 3,8 <SEP> 60,4 <SEP> 84,7
<tb> Flusspat <SEP> 4,39 <SEP> 46,6 <SEP> 52,5
<tb> Aluminiumoxyd <SEP> 2,8 <SEP> 49;3 <SEP> 67,0
<tb> Siliciumcarbid <SEP> 1,74 <SEP> 35,8 <SEP> 42,4
<tb> Roterde <SEP> 1,97 <SEP> 20,0 <SEP> 22,8 Bei der Herstellung der neuen Mörtelnassen kann man das S'liciumdioxydsol direkt mit dem Füllstoff vermischen und hierauf das bzw. die Alka- limetallsilikate hinzufügen.
Man kann aber auch das bzw. die Alkalimetallsilikate zuerst mit dem Füllstoff und hierauf diese Mischung mit dem Siliciumdioxyd- sol vermischen. Die letztere Methode wird für in dustrielle Anwendungen bevorzugt.
Ein besonderer Vorteil der neuen Mörtelmassen ist darin zu erblicken, dass deren Alkalimetalloxyd- gehalt so gering sein kann, dass sie sich für die An wendung bei erhöhten Temperaturen im wesentlichen besser eignen als dies allgemein für die zugänglichen Silikatmörtel der Fall ist.
Der Alkalimetalloxydgehalt der neuen Mörtelnasse kann bis zu wenigen Hun dertsteln eines Gewichtsprozentes betragen ; er braucht selbst bei den kräftigsten Mörtelmassen nicht mehr als 1 oder 2 % auszumachen. So kann man z. B. eine Mörtelmasse herstellen, welche weniger als 1 % Alkalimetalloxyd enthält, während der Rest der Mörtelmasse aus reinem Siliciumdioxyd bestehen kann.
Im Falle einer derartigen Mörtelmasse kann man einen nicht kolloidalen Siliciumdioxydfüllstoff, ein Siliciumdioxydsol und ein Alkalimetallsilikat, welches beispielsweise ein Verhältnis von Na,0: SiOa von ca. 1 : 3 aufweist, in einer Menge von ca. 2 %, bezogen auf das Gewicht des Füllstoffes, verwenden. Der berechnete Prozentgehalt Naz0 in der letztendlich erhaltenen Mörtelmasse würde bei 0,4 % liegen. Einen derart hohen Prozentgehalt an reinem Siliciumdioxyd enthaltende Mörtelmassen sind für manche Anwendungen sehr geschätzt, so z.
B. zur Herstellung von feuerfesten Materialien oder Isolatoren oder als korrosionsbeständige Aus- kleidungen.
Versuche haben gezeigt, dass aus erfindungsge mäss hergestellten Mörtelmassen hergestellte feuer feste Materialien nach Behandlung bei hohen Tem peraturen ein wesentlich erhöhtes, mechanisches Widerstandsvermögen aufwiesen. So zeigte ein der artiges feuerfestes Material vor Durchführung einer Wärmebehandlung eine Zugfestigkeit von 32,8 kg/ cm , während es nach erfolgter Behandlung während 24 Stunden bei 1050" C eine Zugfestigkeit von 42,7 kg/cm2 aufwies.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vermischt man vorzugsweise das bzw. die Alkalimetallsilikate zuerst mit dem nicht kolloi dalen Füllstoff in trockenem Zustand unter Bildung eines annähernd 0,2 bis 15 % und vorzugsweise 1 bis 5 % des Silikats enthaltenden trockenen Gemi- sches. Das trockene Gemisch von nicht kolloidalem Füllstoff und Silikat kann dann durch Zugabe des Siliciumdioxydhydrosols zu einer Mörtelmasse ge mischt werden.
Die Mengenanteile an trockenen Be standteilen, bezogen auf das Hydrosol (Verhältnis von Pulver zu Wasser), können in weiten Grenzen schwanken, wobei dies in erster Linie von der Poro- sität des Füllstoffes und in zweiter Linie von der Konsistenz der gewünschten Mörtelmasse abhängt. Der weite Bereich an möglichen Verhältnissen von Pulver zu Wasser ist bereits in der obigen Tabelle 1I angegeben worden, wobei er von 0,5-6 schwanken kann je nachdem, ob es sich um äusserst porösen Asbest oder äusserst dichtes Zirkon handelt.
Sofern man als Füllstoff vor allem nicht kolloidales Silicium dioxydmehl verwendet, was für die meisten Zwecke der Fall sein wird, wird das Verhältnis von Pulver zu Wasser vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 3,1<B>:3,7</B> liegen.
Die folgende Tabelle III zeigt, wie Mörtel mit hoher Zugfestigkeit mit den erfindungsgemäss her gestellten Mörtelmassen erhalten werden können. Die Partikelgrösse des Füllstoffes ist in Klammern angegeben. In jedem Fall wurde die Mörtelnasse hergestellt, indem ein trockenes Gemisch von Füll stoff und Natriumsilikat, wie in Tabelle III gezeigt, mit einem 30 Gew. % SiOenthaltenden Silicium- dioxydhydrosol gemischt wurde. Die in jedem Fall verwendete Menge Hydrosol schwankte etwas in Ab hängigkeit vom Typ des Füllstoffs.
In jedem Fall wurde genügend Hydrosol verwendet, um eine feuchte Mörtelmasse herzustellen, deren Konsistenz zum Glätten mit der Kelle geeignet war.
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Tabelle <SEP> III
<tb> <I>Trockene <SEP> Bestandteile <SEP> in <SEP> Gew. <SEP> %</I>
<tb> Zugfestigkeit
<tb> Füllstoff <SEP> Natriumsilikat <SEP> in <SEP> kg/cm=
<tb> Mischung <SEP> von <SEP> 74 <SEP> % <SEP> Siliciumdioxyd <SEP> (0,125 <SEP> mm), <SEP> 16 <SEP> %
<tb> Quarzsand <SEP> und <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> . <SEP> .. <SEP> . <SEP> ... <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Na,>0 <SEP> : <SEP> 2 <SEP> Si0<U>.</U> <SEP> 91,5
<tb> <SEP> <B>-----------------</B> <SEP> _.. <SEP> <SEP> .. <SEP> ....89,0
<tb> <SEP> .............. <SEP> .. <SEP> ....... <SEP> . <SEP> 5 <SEP> % <SEP> N%,0 <SEP> :
<SEP> 1,7 <SEP> SiO., <SEP> 101,0
<tb> <B>------------- <SEP> .......</B> <SEP> <SEP> 130,7
<tb> ...................... <SEP> <SEP> 107,3
<tb> Mischung <SEP> von <SEP> 69 <SEP> % <SEP> Siliciumdioxyd <SEP> (0,125 <SEP> mm), <SEP> 16 <SEP> %
<tb> Quarzsand <SEP> und <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> <B>---------------</B> <SEP> .. <SEP> . <SEP> .. <SEP> <B>10%</B> <SEP> Na#,O <SEP> : <SEP> 1,7 <SEP> Si0. <SEP> 95,2
<tb> <B>90%</B> <SEP> Beryll <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> -h <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> ..... <SEP> ....... <SEP> ....... <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Na,0 <SEP> :
<SEP> 2 <SEP> SiO, <SEP> 127,4
<tb> <B>90%</B> <SEP> Mullit <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> -f- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> <B>.............</B> <SEP> ... <SEP> <SEP> ....... <SEP> ..... <SEP> .... <SEP> . <SEP> .. <SEP> . <SEP> 111,5
<tb> <B>90%</B> <SEP> Feldspat <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> + <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> <SEP> .... <SEP> . <SEP> ... <SEP> ......... <SEP> . <SEP> 56,8
<tb> <B>90%</B> <SEP> Amblygonit- <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> -f- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> <SEP> 84,7
<tb> <B>90%</B> <SEP> Aluminiumoxyd <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> -I- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> ...... <SEP> . <SEP> <SEP> . <SEP> .. <SEP> .... <SEP> .. <SEP> .............. <SEP> .. <SEP> 67,0
<tb> <B>90%</B> <SEP> Topas <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> -f- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> ....... <SEP> . <SEP> .... <SEP> .. <SEP> .. <SEP> .....
<SEP> . <SEP> <SEP> ... <SEP> . <SEP> .... <SEP> .. <SEP> . <SEP> .. <SEP> . <SEP> 59,3
<tb> <B>90%</B> <SEP> Kalkstein <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> -I- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> ..... <SEP> ... <SEP> . <SEP> .... <SEP> ... <SEP> <SEP> .. <SEP> . <SEP> ... <SEP> 48,9
<tb> <B>90%</B> <SEP> Pyrexglas <SEP> (0,044 <SEP> mm) <SEP> -f- <SEP> 5 <SEP> % <SEP> Kaolinit <SEP> . <SEP> <SEP> ... <SEP> ... <SEP> ..... <SEP> ..... <SEP> ...
<SEP> _ <SEP> 42,4 Die in der Tabelle III genannten Mörtelnassen werden dadurch erhalten, dass man den genannten Füllstoff mit dem erwähnten Natriumsilikat und einem wässrigen, 30 Gew. % SiO. enthaltenden, in Form eines Sols vorliegenden Siliciumdioxyd ver mischt. Die durch Vermischen der genannten Be standteile und durch anschliessendes Abbindenlassen der Mischung zu einem festen Mörtel erzielten Zug festigkeitswerte finden sich in der rechten Kolonne der Tabelle.
Es ist wünschenswert, dass eine Mörtelmasse sich während einer verhältnismässig langen Zeit bearbei ten lässt, damit der Arbeiter über hinreichend Zeit verfügt, um die Mörtelmasse an Ort und Stelle an zubringen. Andererseits ist es wünschenswert, dass sich die Mörtelmasse nach deren Applikation ver- hältnismässig rasch abbindet, damit die Backsteine oder die anderen Baueinheiten an Ort und Stelle ge halten werden.
Die Verarbeitbarkeitsdauer ent spricht gemäss allgemeiner Definition jener Dauer zwischen dem Zeitpunkt, in welchem die Mörtel masse hergestellt, und dem Zeitpunkt, in welchem sie dermassen schwer wird, dass sie sich mit der Maurerkelle nicht mehr behandeln lässt, während als Bindezeit jene Zeit bezeichnet wird, welche erfor derlich ist, um aus der Mörtelmasse eine undurch lässige Masse werden zu lassen, wie dies im Folgen- den quantitativ definiert wird.
Im allgemeinen ist es wünschenswert, dass die Verarbeitbarkeitsdauer mehr als 20 Minuten und die Bindezeit nicht wesentlich mehr als 3 Stunden beträgt.
Die Verarbeitbarkeitsdauer und die Bindezeit schwanken je nach Konzentration des Alkalisilikats oder je nach Verwendung von Silikaten mit verschie denen Löslichkeitsverhältnissen. So kann je nach Wahl des Silikats die Bindezeit der Mörtelnasse re duziert und gleichzeitig auch die Verarbeitbarkeits- dauer vermindert werden.
Es wurde ferner festgestellt, dass mit den neuen Mörtelnassen in ein und der gleichen Mörtelmasse dank der Verwendung einer Mehrzahl von Silikaten mit schwankenden Löslichkeitsgraden in Wasser oder schwankenden Bindeverhältnissen eine gute Verar- beitbarkeitsdauer und eine geeignete Bindezeit er reicht werden können. Vor allem eignet sich eine Mischung von Silikaten mit verschiedenen Löslich keitsgraden.
Die Mischung von Silikaten wird durch die folgende Tabelle erläutert, in welcher beispiels weise feste Alkalisilikate und 30 %-iges Siliciumdi- oxyd enthaltendes Ludox als Sol als Bindemittel und Quarzmehl als Füllstoff in Mengen von 1 Teil Sol zu 3,4 Teilen Silikat plus Füllstoff verwendet werden.
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Tabelle <SEP> IV
<tb> Mörtelmasse <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G
<tb> Silikat <SEP> mit <SEP> schneller <SEP> Wirkung
<tb> (Me20. <SEP> 2Si02) <SEP> in <SEP> Gew. <SEP> %, <SEP> bezogen <SEP> auf
<tb> die <SEP> Gesamtmenge <SEP> der <SEP> trockenen <SEP> Be standteile <SEP> <B>........... <SEP> ...............</B> <SEP> .. <SEP> . <SEP> 3,0 <SEP> 2,5 <SEP> 2,0 <SEP> 1,5 <SEP> 1,0 <SEP> 0,5 <SEP> 0
<tb> Silikat <SEP> mit <SEP> langsamer <SEP> Wirkung
<tb> (Me:
.,0. <SEP> 3,3Si02) <SEP> in <SEP> Gew. <SEP> %, <SEP> bezogen
<tb> auf <SEP> die <SEP> Gesamtmenge <SEP> der <SEP> trockenen
<tb> Bestandteile <SEP> ................ <SEP> 0 <SEP> 0,5 <SEP> 1,0 <SEP> 1,5 <SEP> 2,0 <SEP> 2,5 <SEP> 3,0
<tb> Verarbeitbarkeitsdauer <SEP> in <SEP> Minuten <SEP> ... <SEP> ...134 <SEP> 72 <SEP> 80 <SEP> 43 <SEP> 27 <SEP> 21 <SEP> 17
<tb> Bindezeit <SEP> in <SEP> Stdn. <SEP> ................... <SEP> .... <SEP> ...... <SEP> ... <SEP> ....
<SEP> 7 <SEP> 4,2 <SEP> 3,2 <SEP> 3,2 <SEP> 2,9 <SEP> 2,6 <SEP> 2,5 Die oben erwähnten Versuche wurden gemäss der A.S.T.M.-Standardmethode durchgeführt. Mit Bindezeit wird die Zeit bis zur Erzielung jener Härte definiert, bei welcher eine Vicat-Nadel innert 10 Minuten weniger als 2 mm tief eindringt. Sämt liche Teste wurden bei 21 C durchgeführt. Me be deutet ein Alkalimetall.
Die obige Tabelle zeigt eindeutig, dass Mörtel massen mit hervorragender Verarbeitbarkeitsdauer und ausgezeichneter Bindezeit dann erzeugt werden können, wenn man die Mengen an langsam abbin denden und schnell abbindenden Silikaten variiert. Für die in der Tabelle aufgezählten Silikate beträgt das bevorzugte Verhältnis von schnell abbindendem Silikat zu langsam abbindendem Silikat 1 :5. Es geht auch eindeutig daraus hervor, dass dieses Ver hältnis mit dem Löslichkeitsgrad der verschiedenen Silikate, welche man miteinander kombinieren kann, schwankt.
Der Löslichkeitsgrad der Silikate lässt sich eben falls in gewissem Masse beeinflussen, indem man die Partikelgrösse des Silikatglases variiert. So kann man ein Silikat mit guten Verarbeitbarkeits- und Abbin- deeigenschaften herstellen, indem man ein einzelnes Silikatglas verwendet, wovon ein Teil ausserordent- lich fein verteilt ist, um eine rasche Löslichkeit zu bewirken, während der Rest davon eine grössere Partikelgrösse aufweist,
wodurch eine geringere Lös lichkeit erzeugt wird.
Die bevorzugte Silikatmischung besteht aus einer Mischung von Silikaten, welche aus ca. 2 Gewichts teilen eines Silikates mit einem Verhältnis von Si0. : Me.0 von 3,3 und aus ungefähr 1 Gewichts teil eines Silikates mit einem Verhältnis von SiO., : Me.0 von 2,0 hergestellt wird.
Diese besondere Mischung gewährleistet eine Verarbeitbarkeitsdauer von ungefähr 1 Stunde und eine Abbindezeit von ca. 3 Stunden, sofern man 3 Gewichtsteile dieser Alkalisilikatmischung mit 97 Gewichtsteilen Füllstoff vermischt und das so erhal tene feste Gemisch mit einem Ludox -Sol, enthal tend ca.<B>30%</B> SiO., vermischt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. <I>Beispiel 1</I> Ein trockenes, vermischtes Mehl, enthaltend 3 % gepulvertes Kasil (ein im Handel käufliches Ka- liumsilikat mit einem Verhältnis von SIOo : K.,0 von 3,96) und 97 % Quarzfüllstoff, wobei der Quarzfüll- stoff aus einer Mischung von 78 % Quarzpulver, das durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,125 mm hindurchfällt, 17 % Sand und 5 % nicht kolloidaler Tonerde besteht, wird zu einer Mörtel masse verarbeitet.
Hierfür verwendet man 3,4 Teile dieses Mehls und 1 Teil Ludox , wobei das Lu- dox einen Gehalt an kolloidalem Siliciumdioxyd von 30,5 % aufweist. Diese Mörtelnasse hat eine hervorragende Konsistenz, indem sie geschmeidig und leicht zu verarbeiten ist. Teile dieser Mörtel masse wurden auf ihre Verarbeitbarkeitsdauer und Abbindezeit geprüft. Ferner wurde die Säure-, Al kali- und Hitzebeständigkeit des erhaltenen Mörtels geprüft. Der Rest der Masse wurde zum Verbinden von Backsteinen verwendet.
Die Verarbeitbarkeits- dauer dieser Mörtelmasse betrug 70 Minuten und die Bindezeit etwas über 3 Stunden. Der Mörtel war nach dem Abbinden dicht, weiss und nicht porös. Er war gegen starke Säuren besonders gut wider standsfähig, erheischte keine vorgängige Waschope ration mit einer Säure und war gegen die Einwirkung von siedendem, verdünntem Alkali während 16 Stun den ohne irgend welche Veränderung widerstands fähig.
<I>Beispiel 2</I> Es wurden ähnliche Mörtelmassen wie in Bei spiel 1 hergestellt, wobei man aber ein Ludox mit einem Gehalt von nur 20 bzw. von nur 15 % kolloidalem Siliciumdioxyd verwendet. Ferner wird eine Mörtelmasse ähnlicher Art wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei das Ludox -Sol anstelle von Na.,0 als Stabilisierungsmittel Ammoniak enthält. Diese Mörtelmassen halten einen Vergleich mit der Mörtelmasse von Beispiel 1 aus.
<I>Beispiel 3</I> Ein trockenes Gemisch, bestehend aus 44,8 Gew. % Borolon (eine schleifmittelartige Körnung von Aluminiumoxyd) mit solcher Partikelgrösse, dass die Partikel durch ein Sieb mit lichter Maschenweite von ca. 0,149 mm hindurchfallen, 44,8 Gew. % Silicium carbid mit solcher Partikelgrösse, dass die Partikel durch ein Sieb mit lichter Maschenweite von ca.
0,089 mm hindurchfallen, und 5,4 Gew. % nicht kolloidalem Kaolinit und 5 Gew. % Natriumsilikat- glas (Na.#O : Si0= 1 : 2) wird durch Mischen mit einem<B>36%</B> SiO, enthaltenden Siliciumdioxydhydro- sol in Mengenverhältnissen von 5,33 Teilen des trockenen Gemisches pro Teil Hydrosol zu einer Mörtelmasse verarbeitet.
Die erhaltene Mörtelmasse erzielte, nach Ablauf von 7 Tagen, eine Zugfestig keit von 59,9 kg/cm' und eine solche von 92 kg/cm nach Ablauf von 14 Tagen. Der Schleifmittelcharak- ter des verwendeten Füllstoffes lässt eine derartige Mörtelmasse zur Herstellung von Erzeugnissen für Mahlzwecke, Polierzwecke und Schleifzwecke beson ders günstig erscheinen.
<I>Beispiel 4</I> Eine Mörtelmasse, welche sich auf äusserst unre- gelmässige Flächen bei langer Verarbeitbarkeitsdauer anwenden lässt und eine verhältnismässig steife Mör telmasse darstellt, lässt sich wie folgt herstellen :
Man mischt eine Mischung aus 2 Teilen eines wasserfreien Natriumsilikatpulvers mit einem Verhältnis von Si0. : Na.,0 von 3,33 und 1 Teil eines wasserfreien Natriumsilikats mit einem Verhältnis von SiO" : Naz0 von 2,00 in Mengen von 3 Gew. % mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Füllstoff. Die erzielte Mi schung wird mit Hilfe von Ludox gleicher Zu sammensetzung wie im Beispiel 1 zu einer Mörtel masse vermischt, wobei man ein Teil Ludox auf 3,5 Teile der Mischung anwendet.
Diese Mörtelmasse liefert günstige Resultate, da sie genügend Zeit für eine schwierige Flächenapplikation gestattet und erst nach 80 Minuten derart steif wurde, dass sie mit der Kelle nicht mehr bearbeitet werden konnte. Hierauf erfolgt rasches Abbinden, welches nach et was über 3 Stunden beendet ist.
Bezüglich des Siliciumdioxydfüllstoffes können verschiedene Materialien verwendet werden, was von den erwünschten Eigenschaften des zu erzeugenden Mörtels abhängt. Wünscht man beispielsweise einen dichten, nichtporösen, undurchlässigen Mörtel, wie dies für Säurebeständigkeit verlangt wird, so wird man ein granuliertes Siliciumdioxyd, welches einen hohen Prozentsatz an feinverteiltem, aber nicht kol loidalem Material enthält, verwenden.
Wünscht man andererseits einen stark porösen Mörtel mit guten Isoliereigenschaften, so kann man Treibmittel, wel che die Mörtelnasse luftig gestalten, dem granulier ten Quarz beimischen. Refraktäre Mörtelmassen ent halten vorzugsweise einen hohen Prozentsatz an Quarz.
<I>Beispiel 5</I> Ein Siliciumoxyd enthaltender Füllstoff wird hergestellt, indem man 74 Gew. % Quarzpulver von solcher Partikelgrösse, dass es durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,125 mm hindurch geht, mit 16 % Sand, 5 % nicht kolloidaler Tonerde und 5 % Hi-Sil (eine feinverteilte, aber nicht kol loidale hydrathaltige Form von reinem Siliciumdi- oxyd) vermischt.
Diese Mischung wird mit 3 Gew. % eines Silikates, welches aus 2 Teilen wasserfreiem Natriumsilikat mit einem Verhältnis von SiOz : Na2O von 3,3 und 1 Teil eines wasserfreien Natriumsilikats mit einem Verhältnis von S'02 : Na"0 von 2,0 be steht, vermischt. Diese trockene Mischung wird hier auf zu einer Mörtelmasse verarbeitet, indem man 1 Teil Ludox (enthaltend 30 % S'02) auf je 3,4 Teile jener Mischung verwendet.
Dank der An wesenheit des Hi-Sil gelangt man zu einer Mör telmasse von verbesserter Verarbeitbarkeit, indem sie sich leichter auf helle Backsteine anwenden lässt.
In jenen Fällen, in denen man aus einer verform baren Mörtelmasse Gebilde bzw. Bauelemente her zustellen beabsichtigt, ist es wünschenswert, eine aus reichende Menge Sol mit granuliertem Siliciumdioxyd und Silikatmischung zu vermischen, um die erzielte Mischung hinreichend feucht zu gestalten, damit sie hierauf durch Kompression in die geeignete Form übergeführt werden kann. Das Verhältnis an pulve rigem Material zu Wasser wird in diesem Falle ent sprechend höher sein und im Bereiche von 4-6 lie gen.
<I>Beispiel 6</I> Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung einer zum Verformen geeigneten Mörtelnasse. Eine trockene, siliciumdioxydhaltige Mischung, bestehend aus 97 Gew. % Quarzmehl mit solcher Partikelgrösse, dass die Partikel durch ein Sieb mit lichter Maschenweite von 0,074 mm hindurchzufal- len vermögen, und 3 % des in Beispiel 5 verwende ten Silikatgemisches wird mit Ludox (enthaltend 30 % S'0.,>) derart angefeuchtet, dass die Mischung gleichmässig feucht ist.
Dies geschieht, indem man pro Gewichtsteil Ludox 4 Teile trockener Mi schung verwendet. Die Mischung wird hierauf unter Druck verformt, wobei das geformte Bauelement aus- serordentlich dicht, hart und hitzebeständig ist.
Die mit der erfindungsgemäss erhältlichen Mör telmasse erzeugten Formgebilde brauchen nicht, wie dies im allgemeinen für keramische Backsteine der Fall ist, gebrannt zu werden. Sie können aber ge- wünschtenfalls für besondere Gebrauchszwecke aus ästhetischen Gründen durch Sintern, Glasieren oder selbst durch Schmelzen auf genügend hohe Tempe raturen weiter modifiziert werden. Derartige geformte Gebilde eignen sich als Bauelemente, für elektrische Isolatoren sowie Behälter oder Träger für korrosive Chemikalien.