CH647486A5 - Verfahren zur herstellung von lagerfaehiger magnesiamoertel-trockenmasse. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von lagerfähiger Magnesiamörtel-Trockenmasse auf der Basis von Magnesiumhydroxid und -chlorid, dadurch gekennzeichnet, dass Magnesiumhydroxid und Magnesiumchlorid in pulvriger Form trocken innig vermischt werden, wobei das Verhältnis der Gewichtsmengen des Magnesiumhydroxids, als Magnesiumoxid gerechnet, zu Magnesiumchlorid (wasserfrei gerechnet), zwischen 0,8 und 2,0 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnesiumchlorid in Form eines Hexahydrats eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine geringe Menge des Magnesiumhydroxids durch eine ihrem MgO-Gehalt entsprechende Menge an aktivem Magnesiumoxid mit einer Jodzahl > 50 ersetzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnesiumchlorid neben dem Magnesiumchlo-ridhexahydrat bis zu einem Mengenanteil von 25 Gew.-% — bezogen auf die Gesamtmischung — in Form des Dihydrats eingesetzt wird.

Bekanntlich ist die sogenannte kaustische Magnesia (MgO), die aus Magnesiumverbindungen, wie beispielsweise Magnesiumcarbo-nat, erbrannt werden kann, der Grundstoff eines Bindemittels, das erhebliche Mengen an mineralischen oder organischen Füllstoffen zu binden vermag. Hierzu wird die kaustische Magnesia mit wässerigen Magnesiumsalzlösungen und den Füllstoffen vermischt und in breiartiger Form als Mörtel oder Estrichmasse eingesetzt. Die Bindungseigenschaften dieser breiartigen Massen beruht im wesentlichen darauf, dass sich aus dem Magnesiumoxid und den damit in gelöster Form vermischten Magnesiumsalzen Oxiverbindungen bilden, die eine Verfestigung der breiartigen Massen bewirken. Wenn als Magnesiumsalz das bevorzugt verwendete Magnesiumchlorid eingesetzt wird, bilden sich Magnesiumoxichloride. Derartige, aus Magnesiumoxid, Wasser und Magnesiumchlorid bestehende Gemische sind unter den Bezeichnungen Sorelzement oder Magnesiamörtel bekannt.

In der DT-PS 739164 ist hierzu bereits beschrieben, dass für die sogenannte Magnesiazemente anstelle von Magnesia (MgO) auch Magnesiumhydroxid eingesetzt werden kann, wenn eine Magnesiumchloridlösung von solcher Konzentration damit vermischt wird, dass in dem Gemisch unter Hinzurechnung des dem Magnesiumhydroxid anhaftenden und in ihm chemisch gebundenen Wassers die' Magnesiumchloridkonzentration zwischen 21 und 27 Gew.-% liegt. Nach diesem Verfahren kann die Bildungsgeschwindigkeit des Oxi-chlorids beschleunigt werden, wenn aktives Magnesiumoxid eingesetzt wird. Aber auch dieses Verfahren ist mit der Schwierigkeit behaftet, dass Magnesiumoxid bzw. Magnesiumhydroxid und Magnesiumchloridlösungen erst am Anwendungsort gemischt werden können. Da die Güte des angestrebten Produktes wesentlich von der sorgfältigen Einhaltung des Mengenverhältnisses und der Konzentration der Magnesiumchloridlösung sowie von der Sorgfalt, mit der die Vermischung durchgeführt wird, abhängig ist, erfordert dieses Verfahren für seine Durchführung besonders erfahrene Fachleute.

Hierin bringen die in der DT-PS 832565 beschriebenen trockenen Mischungen zur Erzeugung von Magnesiazementen einen technischen Fortschritt. Diese Mischungen werden aus wässerigen Gemischen von Magnesiumhydroxid und Magnesiumchloridlösung erhalten, die direkt nach dem Vermischen soweit entwässert werden, dass neben entstehendem Oxichlorid vorwiegend Magnesiumhydroxid und -chlorid in freier Form erhalten bleiben. Die trockenen Mischungen werden nach Zerkleinerung, gegebenenfalls nach Zusatz von Füllstoffen, mit Wasser angerührt und verarbeitet. Je nach der gewünschten Zusammensetzung können der Mischung auch Magnesiumoxid und/oder eine Magnesiumchloridlösung zugesetzt werden.

Diese Arbeitsweise wird nach der DT-PS 839622 dadurch ergänzt, dass Pasten aus Magnesiumhydroxid und einer 10 bis 30%igen Magnesiumchloridlösung verwendet werden, die pro 100 Gew.-Teile Magnesiumhydroxid 100 bis 700 Gew.-Teile Magne-5 siumchloridlösung enthalten. Für die Verarbeitung sind diesen Pasten entsprechende Mengen an Magnesiumhydroxid bzw. -oxid und Wasser zuzusetzen.

Aus der «Veröffentlichung der Forschungsgemeinschaft Bauen und Wohnen» (1966), Heft 80, Seite 57, ist unter dem Titel «Estri-io che im Hochbau» angegeben, dass die Mischungsverhältnisse in Gewichtsteilen Magnesiumchlorid (MgCl2) zu Magnesia (MgO) bei etwa 1:2,5 bis 1:3,5, jedoch keinesfalls unter 1:2 liegen sollen.

Wie bereits erwähnt, erfordert die Herstellung von Sorelzemen-ten bzw. Magnesiaestrichmassen entweder besonders erfahrene 15 Fachleute, die an der Baustelle sowohl die Mengenverhältnisse der Komponenten bestimmen, als auch deren Einhaltung überwachen, oder es muss unter erheblichem Aufwand an Energie eine aus Mag-nesiumoxichlorid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid und Magnesiumchlorid bestehende Trockenmasse erzeugt werden, die vor 20 Gebrauch mit Wasser angerührt werden kann.

Diese Trockenmassen enthalten die angegebenen Komponenten in Abhängigkeit von den Mischungs- und Eindampfvorgängen in stets wechselnden Zusammensetzungen, so dass auch vor ihrem Einsatz stets Handversuche stehen müssen, nach deren Ergebnissen das 25 Verhältnis Trockenmasse zu Wasser in jedem Einzelfall gesondert bestimmt werden muss.

Hieraus ergibt sich die Aufgabe, eine ohne grossen Energieaufwand herstellbare Trockenmasse zu finden, die in stets gleichbleibender Zusammensetzung anfallt und an der Baustelle unter Zumischen 30 von Wasser in stets gleichbleibenden Mengenverhältnissen verarbeitet werden kann.

Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von lagerfähiger Magnesiamörtel-Trockenmasse auf der Basis von Magnesiumhydroxid und Magnesiumchlorid gefunden. Danach werden trockenes Magne-35 siumhydroxid und Magnesiumchloridhydrate in pulvriger Form trocken innig vermischt, wobei das Verhältnis der Gewichtsmengen des Magnesiumhydroxids (als Magnesiumoxid gerechnet) zu Magnesiumchlorid (wasserfrei gerechnet) zwischen 0,8 und 2,0 liegt.

Die Magnesiamörtel-Trockenmasse der Erfindung kann das Ma-40 gnesiumchlorid in Form seines Hexahydrats enthalten, das mit einem MgCl2-Gehalt von 46,7 bis 47,2 Gew.-% aus technischer Produktion verfügbar ist. Hierbei hat es sich als günstig erwiesen, eine geringe Menge des Magnesiumhydroxids in der Magnesiamörtel-Trockenmasse durch eine ihrem MgO-Gehalt entsprechende Menge 45 an aktivem Magnesiumoxid mit einer Jodzahl > 50 zu ersetzen. Sowohl das Magnesiumhydroxid als auch das aktive Magnesiumoxid sind als technische Produkte verfügbar.

Bis zur Verarbeitung werden die Magnesiamörtel-Trockenmas-sen gewöhnlich in geschlossenen Silos, vorzugsweise in Kunststoff-50 sacken oder Beuteln verpackt, aufbewahrt. Auch nach monatelanger Lagerung in dieser Verpackung sind die Trockenmassen der Erfindung noch freirieselnd und können zu jeder Zeit nach dem Vermischen der Komponenten mit Wasser als Magnesiamörtel verarbeitet werden. Die hierzu notwendige Wassermenge beträgt normalerweise 55 etwa 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der erfindungsge-mässen Trockenmasse.

Durch die Menge des in der erfindungsgemässen Trockenmasse enthaltenen aktiven Magnesiumoxids kann die Zeit vom Anmachen der Trockenmasse mit Wasser bis zum Erstarrungsbeginn, wie er in 60 dem Entwurf der DIN-Vorschrift 273, Teil 1, vom Februar 1977 definiert und seine Bestimmung beschrieben ist, dergestalt variiert werden, dass mit abnehmender Menge an aktivem Magnesiumoxid die Zeit zwischen dem Anmachen der Trockenmasse mit Wasser und dem Erstarrungsbeginn verlängert wird, und zwar von 5 min bis zu 65 30 h.

Nach Anmachen von erfindungsgemässen Trockenmassen aus Magnesiumhydroxid, Magnesiumchloridhexahydrat und aktivem Magnesiumoxid in gleichbleibendem Mengenverhältnis mit der stets

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gleichen Menge Wasser beginnt und endet der Abbindevorgang reproduzierbar im stets gleichen Zeitabstand vom Anmachen der Trockenmasse mit Wasser an. Dabei entstehen Produkte von gleichen mechanischen und physikalischen Eigenschaften, ohne dass das bisher übliche Giessen von Probekörpern notwendig ist.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Magnesiamörtel-Trockenmasse ohne Zusatz von aktivem Magnesiumoxid herzustellen. Hierzu wird z.B. das Magnesiumchlorid neben dem Magne-siumchloridhexahydrat bis zu einem Mengenanteil von bis zu 25 Gew.-% — bezogen auf die Gesamtmischung — in Form des Magnesiumchloriddihydrats eingesetzt, das ebenfalls aus technischer Erzeugung verfügbar ist. Durch den Gehalt der Trockenmasse an Magnesiumchloriddihydrat kann auch hier die Zeitdauer vom Anmachen dieser Trockenmasse bis zum Beginn und Ende der Erstarrung reproduzierbar dergestalt variiert werden, dass mit steigendem Gehalt an Magnesiumchloriddihydrat diese Zeitdauer verkürzt wird.

Die erfindungsgemässen Magnesiamörtel-Trockenmassen werden gewöhnlich für die Verwendung mit Wasser zu einer breiför-migen Mischung eingerührt. Die hierfür aufzuwendende Wassermenge liegt in der Regel bei 15 bis 30 Gew.-% der Magnesiamörtel-Trockenmasse. Dieser breiförmigen Mischung oder der erfindungsgemässen Magnesiamörtel-Trockenmasse können Magerungssub-stanzen, wie beispielsweise Holzspäne, Sand, Steine, Glasscherben, geschnitzelte Autoreifen, zugesetzt werden. Hierbei ist die Wasseraufnahmefähigkeit dieser Magerungssubstanzen zu berücksichtigen und beim Anmachen eine entsprechend grössere Wassermenge einzusetzen.

Die erhaltene breiförmige Mischung muss dann bis zum Erstarrungsbeginn in die gewünschte Form gebracht werden. Nach dem Abschluss des Abbindens wird ein Formkörper oder eine Estrichschicht erhalten, die gegenüber dem Volumen der breiförmigen Mischung keine Volumenänderung zeigt. Ausblühungen sind bei Anwendung der erfindungsgemässen Magnesiamörtel-Trockenmassen nicht beobachtet worden. Ausserdem eröffnen die erfindungsgemässen Magnesiamörtel-Trockenmassen erstmals die Möglichkeit, eine hinsichtlich ihrer Zusammensetzung eindeutig definierte Magnesia-mörtel-Trockenmasse zu erzeugen, die im Gemisch mit Wasser in vorbestimmten Zeiten zu einem ausblühungsfreien Produkt von konstantem Volumen und vorzüglichen Festigkeitswerten abbindet.

Anhand der nachfolgenden Beispiele soll die Herstellung und Anwendung erfindungsgemässer Magnesiamörtel-Trockenmassen im einzelnen erläutert und mit Beispielen nach dem Stand der Technik verglichen werden. Für die erfindungsgemässen Magnesiamörtel-Trockenmassen werden folgende Ausgangsmaterialien eingesetzt:

Magnesiumhydroxidpulver mit 69 Gew.-% MgO

Magnesiumchloridhexahydrat mit 47 Gew.-% MgCl2

Magnesiumchloriddihydrat mit 65 Gew.-% MgCl2

aktives Magnesiumoxid mit 90 Gew.-% MgO

Sämtliche Messwerte werden nach den Vorschriften des Entwurfes von Februar 1977 für DIN 273, Teil 1, ermittelt.

Beispiel 1 ( Erfindung) :

In einem Mischer werden 445 Gew.-Teile Magnesiumhydroxidpulver,

525 Gew.-Teile Magnesiumchloridhexahydrat,

30 Gew.-Teile aktives Magnesiumoxid mit der Jodzahl 100 für die Dauer von 2 min innig gemischt.

Das Gewichtsverhältnis MgO: MgCl2 beträgt in diesem Gemisch 1,35.1000 Gew.-Teile dieser Mischung werden mit 150 Gew.-Teilen Wasser zu einem Brei verrührt, der in Formen gestrichen wird.

Es ergeben sich folgende Mess werte:

Erstarrungsbeginn: 190 min nach dem Anmanchen Erstarrungsende: 270 min nach dem Anmachen

Tage nach

Biegezugfestigkeit

Druckfestigkeit

Erstarrungsende

(N/mm2)

(N/mm2)

3

3,0

11,5

7

6,5

23,5

28

9,0

36,0

Diese Messwerte liegen im Durchschnitt über den Mindestanforderungen der vorgenannten DIN-Vorschrift.

1000 Gew.-Teile der in diesem Beispiel genannten Magnesiamör-tel-Trockenmasse werden in einem offenen Polyäthylenbeutel 3 Monate gelagert. Danach ist diese Trockenmasse noch freirieselnd und führt unter Anwendung der vorstehend angegebenen Massnahmen zu Produkten, an denen die vorstehend angebenen Werte gemessen werden.

Beispiel 2 (Erfindung) :

Gemäss den Angaben in Beispiel 1 werden 430 Gew.-Teile Magnesiumhydroxidpulver,

510 Gew.-Teile Magnesiumchloridhexahydrat,

60 Gew.-Teile aktives Magnesiumoxid mit der Jodzahl 130 innig vermischt. Das Gewichtsverhältnis MgO: MgCl2 beträgt in diesem Gemisch 1,5. 1000 Gew.-Teile dieser Mischung werden mit 150 Gew.-Teilen Wasser zu einem Brei verrührt, der in Formen gestrichen wird.

Es ergeben sich folgende Messwerte: Erstarrungsbeginn: 120 min Erstarrungsende: 210 min

Tage nach

Biegezugfestigkeit

Druckfestigkeit

Erstarrungsende

(N/mm2)

(N/mm2)

3

3,5

11,5

7

6,0

18,5

28

8,5

29,0

Eine für die Dauer von 3 Monaten entsprechend den Angaben des Beispiels 1 gelagerte Probe der innig gemischten Trockenmasse ist nach dieser Lagerzeit freirieselnd und ergibt angemacht die selben Messwerte.

Beispiel 3 (Erfindung) :

Gemäss den Angaben des Beispiels 1 werden 485 Gew.-Teile Magnesiumhydroxidpulver,

485 Gew.-Teile Magnesiumchloridhexahydrat,

30 Gew.-Teile aktives Magnesiumoxid mit der Jodzahl 148 innig vermischt. Das Gewichtsverhältnis MgO: MgCl2 beträgt in diesem Gemisch 1,6. 1000 Gew.-Teile dieser Mischung werden mit 150 Gew.-Teilen Wasser zu einem Brei verrührt, der in Formen gestrichen wird.

Es ergeben sich folgende Messwerte:

Erstarrungsbeginn: 90 min Erstarrungsende: 210 min

Tage nach

Biegezugfestigkeit

Druckfestigkeit

Erstarrungsende

(N/mm2)

(N/mm2)

3

3,3

10,2

7

5,5

15,3

28

8,0

20,1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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Beispiel 4 (Erfindung) :

Der Einfluss des aktiven MgO auf die Zeitspanne vom Anmachen der Mischung bis zu deren Erstarrungsbeginn für ein Gemisch aus

138 Gew.-Teilen Magnesiumhydroxidpulver,

162 Gew.-Teilen Magnesiumchloridhexahydrat,

dem die aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlichen Mengen an aktivem Magnesiumoxid mit einer Jodzahl von 148 zugemischt sind,

ergibt sich aus den in der Tabelle aufgelisteten Messwerten.

Für die Untersuchung werden jeweils 300 Gew.-Teile der Mischung mit 47 Gew.-Teilen Wasser angemacht und der resultierende Brei in Formen gestrichen.

Versuch Nr.

MgO

Zeit vom Anmachen bis Erstarrungsbeginn in min

(g)

(%)

1

18

6

120

2

9

3

210

3

6

2

270

4

3

1

510

5

1

0,3

720

6

0,3

0,1

1320

Beispiels (Erfindung):

In einem Mischer werden 507 Gew.-Teile Magnesiumhydroxidpulver,

387 Gew.-Teile Magnesiumchloridhexahydrat,

5 106 Gew.-Teile Magnesiumchloriddihydrat für die Dauer von 2 min trocken innig gemischt. 1000 Gew.-Teile dieser Mischung werden mit 245 Gew.-Teilen Wasser zu einem Brei verrührt, der in Formen gestrichen wird. Das Gewichtsverhältnis MgO: MgCl2 beträgt in diesem Gemisch 1,35.

10 Es ergeben sich folgende Messwerte:

Erstarrungsbeginn: 210 min Erstarrungsende: 300 min

Tage nach

Biegezugfestigkeit

Druckfestigkeit

Erstarrungsende

(N/mm2)

(N/mm2)

3

4,5

8,0

7

8,2

28,3

28

10,6

38,3

Beispiel 6 (Erfindung) :

Der Einfluss des Magnesiumchloriddihydrats auf die Zeitspanne 25 vom Anmachen der Mischung bis zu deren Erstarrungsbeginn für die aus nachfolgender Tabelle ersichtlichen Gemische zu

Versuch Nr.

Zusammensetzung der Mischung in Gew.-Teilen h2o

Erstarrungs-Beginn Ende Zeit (h)

Mg(OH)2

MgCl2 • 6H20

MgCl2 • 2H20

1

480

500

20

173

5,5 7

2

507

387

106

224

3,5 5

3

546

227

227

280

1,75 2,75

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