Verfahren, um Zement-, Beton- und 1Viörtelmassen zur Ausführung von Dichtungs arbeiten, Trockenlegungen, Wasserbautenaund ähnlichen Arbeiten geeignet zu machen. Bei der Ausführung schwieriger, voll kommen wasserdichte Baustoffe erheischender Arbeiten, erweisen sich die bekannten Mittel zum Wasserdichtmachen von Zement-. Beton und Mörtelmassen, wie auch der im, Handel erhältliche, sogenannte wasserdichte Zement fast ausnahmslos als durchaus unzulänglich. Hieran tragen namentlich zwei Umstände Schuld.
Erstens erfolgt die Herbeiführung der Undurchlässigkeit beinahe immer auf Kosten der ursprünglichen Güte .des Zemen tes, namentlich -was Härte und Festigkeit an belangt, zweitens tragen die erwähnten Mittel und Vorschriften nur ausnahmsweise und in ungenügendem Masse der Tatsache Rechnung, dass Zement-, Beton- und Mörtelmassen neben der Wasserdichtigkeit noch einige weit über das gewöhnliche Maximum hinaus gesteigerte Eigenschaften besitzen müssen, wenn sie zur Ausführung schwieriger Arbeiten- geeignet sein sollen.
Unerlässlich sind insbesondere eine bedeutend verkürzte Abbindezeit, ausser gewöhnlich rasches Erhärten und ein beträcht lich gesteigertes Haftvermögen. Fehlen diese. Eigenschaften, so @ ist der Beton, Mörtel oder Zement höchstens in solchen Fällen zu ge brauchen, wo man ungestört, gemächlich, unter Anschluss von Feuchtigkeit und Wasser arbei ten kann.
Beim Versuche, mit solchem Ma terial schwierige Trockenlegungen, wie zum Beispiel das Stopfen von Wassereinbrüchen in Tunneln oder Schächten, zu bewerkstelligen, macht sich der Mangel der genannten zusätz lichen Sondereigenschaften zumeist alsbald in der Weise geltend, dass der aufgebrachte Mör tel oder Zement vom hervorsprudelnden Was ser vorweg fortgespült wird. Gelingt es aber, ausnahmsweise, das Material haften zu machen, so durchbricht nach kurzer Zeit das aufge staute Wasser den ungenügend erhärteten Belag. Die Wasserdichtigkeit ist demnach nicht jene Eigenschaft, auf welche es bei sol chen Arbeiten in erster Linie ankommt.
Sie kann überhaupt erst zur Wirkung gelangen, wenn der Zement oder Mörtel zunächst den oben genannten Bedingungen bezüglich des Abbindens, Erhärtens und der Haftfähigkeit entspricht.
Es wurde nun gefunden, dass man Beton, Mörtel und Zement alle im Vorstehenden erwähnten schätzbaren Eigenschaften, ein- schliesslicli vollkommener Wasserdichtigkeit, verleihen kann, indem inan zum Anmachen eine Kaliumsilikatlösung verwendet. Der Zu satz der. Kaliumsilikatlösung ist so zu bemes sen, da( J, 100 ('ewiclitsteile des trockenen Baustoffes 4 bis 20 Gewichtsteile 8i02 kom men.
Der Betrag richtet sich teils nach der Art der auszuführenden Arbeit, teils nach der Beschaffenheit des zu verwendenden Ze mentes, Mörtels usw.
Wenn nur geringer Wasserdruck zri über winden ist, lassen sich mit Kaliumsilikat- mengen. welche 4-10 Gewichtsteilen Si02 auf 100 Gewichtsteile Trockenmaterial ent sprechen, befriedigende Ergebnisse erzielen. Ein Gleiches gilt überhaupt von jener) Fällen, in welchen nicht in jeder Beziehung die höch sten Anforderungen an das wasserdichte Ma terial gestellt werden.
Bei grossem Wasserdruck und starkem Wasserandrang, wie allgemein bei schwieri gen Arbeiten, wo es auf augenblickliches Abbinden, rasche Erhärtung, grosse Festigkeit, vollkommene T-ITndurchlässigkeit und Dauer haftigkeit ankommt, ist dem Mörtel oder Zement ausser der Kaliumsilikatlösung noch wenigstens einer der nachstehend aufgeführten Stoffe einzuverleiben:
Calciumnitrat, Stron- tiumnitrat, Baryumnitrat Magnesiumnitrat, Antimonoxyd, Bariumborat, Kaliumchromat, Kaliumbichromat, Blutlaugensalz, Mangan karbonat, Alkali, hauptsächlich Kaliumhy- droxyd, Calciumkarbonat, Borax, Bauxit, Teer- koks. Zucker.
.Jeder der oben aufgezählten Stoffe übt eine besondere Wirkung aus, die sich meist in mehrfacher Richtung äussert. Oft decken sich teilweise die Wirkungen der einzelnen Zusätze. Manche der letzteren verstärken in annähernd gleichem Masse mehrere Eigen schaften des Mörtels oder Zementes, während bei andern die Beeinflussung einer einzelnen Eigenschaft, bisweilen mehrerer, stark vor wiegt. Eine genaue, einlässliche Abgabe der Wirkungsweise der Sonderzusätze ist unter solchen Umständen nicht möglich, doch lässt sich hierüber folgendes sagen.
Mangankarbonat unterstützt in allgemeiner Weise die Wirkung des Kaliumsilikates. Die Nitrate begünstigen hauptsächlich die Härte. Caleiuinkarbonat und ganz besonders Teer- koks erhöht die Dichtigkeit. All.:alil)ydroxyde und Zucker steigern namentlich das Haft vermögen.
Man ist demnach in den Stand gesetzt, durch Wahl geeigneter Sonderzusätze und Mengenverhältnisse ein oder mehrere der für vorliegenden . Zweck in Betracht fallenden Eigenschaften vorherrschen zu lassen. Das Einverleiben geschieht zweckmä ssigerweise in der Art, dass man den Sonderzusatz in der Kaliumsilikatlösung auflöst, beziehungsweise verrübrt. Behufs Erzielung einer gleichmässi gen Verteilung der Zusätze hat man die Ka- liumsilikatlösung unmittelbar vor dem Ge brauche gründlich durchzurühren.
Von den Nitraten braucht man 1/4 bis 3 Gewichtspro zent, bezogen auf die Kaliumsilikatlösung. Die löslichen Chromverbindungen und das Blutlaugensalz werden im Verhältnis von bis 1'/.a Gewichtsprozent, in Gestalt 10 bis 12 /oiger Lösungen zugesetzt. Die Mehr zahl der übrigen Zusätze kommt mir in ganz geringer), 1/4 Gewichtsprozent nicht überstei genden Mengen zur Anwendung. Bei Über schreiten dieser Grenze stellen sich uner wünschte Nebenwirkungen ein.
Blau kann folgende Mischungen der Zusätze herstellen:
EMI0002.0063
<I>Beispiel <SEP> 1:</I> <SEP> Gewichtsteile
<tb> Kaliumsilikatlösung <SEP> von <SEP> <B>'27-33'</B> <SEP> Be <SEP> 92
<tb> Kaliumchromat <SEP> 1/2
<tb> Zucker <SEP> 11=/
<tb> Teerkoks <SEP> 4
<tb> Caloiumnitrat <SEP> 2
<tb> <B>100</B>
<tb> <I>Beispiel <SEP> 2:</I>
<tb> Kaliumsilikatlösung <SEP> von <SEP> 27--33 <SEP> B6 <SEP> 95
<tb> Calciumnitratlösung <SEP> ca. <SEP> 12 <SEP> o'oig <SEP> 31<B>/</B>.=
<tb> Alkaliliydroxyd <SEP> 1
<tb> 100
<tb> <I>Beispiel <SEP> 3:
</I>
<tb> Kaliumsilikatlösung <SEP> vori <SEP> 27--33oBe <SEP> <B>99','--</B>
<tb> Mangankarbonat <SEP> '<U>b</U>
<tb> 100 .Im Vergleiche zu den auf gewöhnliche Art angemachten Beton-, Zement- und Mörtel massen zeichnen sich die nach vorliegendem Verfahren erhaltenen, abgesehen von voll kommener Wasserdichtigkeit, vor allen Din gen durch ausserordentlich rasches Abbinden und Eihärten aus. Besitzt das fertige Prä parat, einschliesslich etwaiger Zusätze, eine Konzentration von<B>271</B> Bö, so erfolgt das Ab binden sozusagen augenblicklich, und nach etwa 1.0 Minuten ist der Mörtel oder Zement steinhart, d. b. unritzbar geworden.
Bei 500e0 Wasserzusatz tritt das Abbinden nach etwa 3 Minuten ein. Nach ungefähr einer Stunde beträgt die Härte zirka 400o der Normalhärte eines mit Wasser angemachten Zementes.
Die gemäss vorliegendem Verfahren erhal tenen Beton-, Mörtel- und Zementmassen zeichnen sich ferner durch vollkommene' Be ständigkeit in Gegenwart von Meerwasser und gipshaltigem Wasser aus.
Process to make cement, concrete and mortar masses suitable for the execution of sealing work, drainage work, hydraulic structures and similar work. When carrying out difficult, fully waterproof building materials that require work, the well-known means of waterproofing cement prove to be. Concrete and mortar masses, as well as the commercially available, so-called waterproof cement, almost without exception are considered to be absolutely inadequate. Two circumstances in particular are to blame for this.
Firstly, impermeability is almost always achieved at the expense of the original quality of the cement, specifically in terms of hardness and strength; secondly, the means and regulations mentioned only exceptionally and inadequately take into account the fact that cement, concrete and mortar masses, in addition to being watertight, must have some properties that are far beyond the usual maximum if they are to be suitable for carrying out difficult work.
In particular, a significantly reduced setting time, exceptionally rapid hardening and a considerably increased adhesion are essential. Missing this. Properties, so @ the concrete, mortar or cement is only to be used in those cases where you can work undisturbed, leisurely, in the presence of moisture and water.
When trying to accomplish difficult drainage with such a material, such as the plugging of water penetrations in tunnels or shafts, the lack of the additional special properties mentioned is usually immediately evident in the way that the mortar or cement applied is removed from the gushing out What is washed away beforehand. But if it is possible, as an exception, to make the material adhere, the accumulated water will break through the insufficiently hardened covering after a short time. The watertightness is therefore not the property that is primarily important in such work.
It can only take effect if the cement or mortar initially meets the above-mentioned conditions with regard to setting, hardening and adhesion.
It has now been found that concrete, mortar and cement can be given all of the above-mentioned valuable properties, including perfect watertightness, by using a potassium silicate solution for mixing. The addition of the. Potassium silicate solution is to be measured in such a way that (J.100 (% parts of the dry building material 4 to 20 parts by weight of 802 come.
The amount depends partly on the type of work to be performed, partly on the nature of the cement, mortar, etc. to be used.
If only low water pressure can be overcome, quantities of potassium silicate can be used. which correspond to 4-10 parts by weight of SiO2 per 100 parts by weight of dry material, achieve satisfactory results. The same applies to those) cases in which the highest demands are not placed on the waterproof material in every respect.
In the case of high water pressure and strong water pressure, as is generally the case with difficult work, where instant setting, rapid hardening, high strength, complete T-IT permeability and durability are important, the mortar or cement is, apart from the potassium silicate solution, at least one of the substances listed below to incorporate:
Calcium nitrate, strontium nitrate, barium nitrate, magnesium nitrate, antimony oxide, barium borate, potassium chromate, potassium dichromate, blood liquor salt, manganese carbonate, alkali, mainly potassium hydroxide, calcium carbonate, borax, bauxite, tar coke. Sugar.
Each of the substances listed above has a special effect, which is usually expressed in multiple directions. Often the effects of the individual additives partially coincide. Some of the latter reinforce several properties of the mortar or cement to an approximately equal extent, while with others, the influence of a single property, sometimes several, predominates. Under such circumstances, it is not possible to give an exact, reliable indication of the mode of action of the special additives, but the following can be said about this.
Manganese carbonate supports the effect of potassium silicate in a general way. The nitrates mainly promote hardness. Calcium carbonate and especially tar coke increase the tightness. All.:alil) Hydroxides and sugar increase the ability to detain.
You are therefore in a position to choose one or more of the existing ones by choosing suitable special additives and proportions. Purpose to allow the properties under consideration to predominate. The incorporation is expediently done in such a way that the special additive is dissolved or pitted in the potassium silicate solution. In order to achieve an even distribution of the additives, the potassium silicate solution has to be stirred thoroughly immediately before use.
From the nitrates you need 1/4 to 3 percent by weight, based on the potassium silicate solution. The soluble chromium compounds and the blood liquor salt are added in a ratio of up to 1% by weight, in the form of 10 to 12% solutions. The majority of the other additives are used in very small amounts, 1/4 percent by weight, not exceeding them. If this limit is exceeded, undesired side effects arise.
Blau can produce the following mixtures of additives:
EMI0002.0063
<I> Example <SEP> 1: </I> <SEP> parts by weight
<tb> Potassium silicate solution <SEP> from <SEP> <B> '27 -33 '</B> <SEP> Be <SEP> 92
<tb> potassium chromate <SEP> 1/2
<tb> sugar <SEP> 11 = /
<tb> tar coke <SEP> 4
<tb> Caloium Nitrate <SEP> 2
<tb> <B> 100 </B>
<tb> <I> Example <SEP> 2: </I>
<tb> Potassium silicate solution <SEP> from <SEP> 27--33 <SEP> B6 <SEP> 95
<tb> Calcium nitrate solution <SEP> approx. <SEP> 12 <SEP> o'oig <SEP> 31 <B> / </B>. =
<tb> alkali hydroxide <SEP> 1
<tb> 100
<tb> <I> Example <SEP> 3:
</I>
<tb> Potassium silicate solution <SEP> vori <SEP> 27--33oBe <SEP> <B> 99 ',' - </B>
<tb> Manganese carbonate <SEP> '<U> b </U>
<tb> 100. Compared to the conventionally prepared concrete, cement and mortar masses, those obtained according to the present process are, apart from being completely watertight, characterized above all by extremely rapid setting and hardening. If the finished preparation, including any additives, has a concentration of <B> 271 </B> Bo, the setting takes place immediately, so to speak, and after about 1.0 minutes the mortar or cement is rock-hard, i.e. b. become indelible.
When 500e0 water is added, it sets after about 3 minutes. After about an hour the hardness is around 400o the normal hardness of a cement mixed with water.
The concrete, mortar and cement masses obtained according to the present process are also characterized by perfect resistance in the presence of seawater and water containing gypsum.