DE1198723B

DE1198723B - Hydraulic fast binding agent made from a mixture of Portland and high alumina cement

Info

Publication number: DE1198723B
Application number: DEA39124A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Detlef Bredtschneider
Original assignee: DETLEF BREDTSCHNEIDER DR ING
Current assignee: DETLEF BREDTSCHNEIDER DR ING
Priority date: 1961-12-29
Filing date: 1961-12-29
Publication date: 1965-08-12

Description

Hydraulisches Schnellbindemittel aus einem Gemisch von Portland- und Tonerdezement Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Schnellbindemittel, welches im wesentlichen aus Portland- und Tonerdezement und gegebenenfalls Calciumoxyd bzw. -hydroxyd und/oder Erdalkalimetallsalzen und/oder anderen Bindemitteln besteht.Hydraulic quick-release binder made from a mixture of Portland and Alumina cement The invention relates to a hydraulic quick-release binder, which consists essentially of Portland and high alumina cement and optionally calcium oxide or hydroxide and / or alkaline earth metal salts and / or other binders.

Es ist bekannt, daß Gemische aus Portlandzement und Tonerdezement sehr schnell erstarren, wenn man sie mit Wasser anrührt. Solche Gemische finden deshalb ausgedehnte Verwendung als hydraulische Schnellbindemittel. Sie werden vorteilhaft ein2esetzt, wenn kleinere Risse und andere flüssigkeitZäurch-' lässige Stellen in Betonbehältern oder Schwimmbassins oder auch Wassereinbrüche in Kellerräumen, Tunnels usw. schnell abgedichtet werden sollen. Diese Schnellbindemittel widerstehen nach dem rasch einsetzenden Erstarren dem Druck der anströmenden Flüssigkeit und machen dann keine weiteren Maßnahmen mehr erforderlich. Zur Regelung des Erhärtungsvorganges enthalten sie häufig noch Zusätze von gebranntem Kalk bzw. Kalkhydrat und von Calciumsulfat oder anderen Erdalkalisulfaten oder -chloriden. Außerdem sind den handelsüblichen Schnellbindem teilweise noch mineralische Zuschlagstoffe, wie Sand od. dgl., beigemischt.It is known that mixtures of Portland cement and calcium aluminate cement solidify very quickly when mixed with water. Find such mixtures therefore extensive use as hydraulic quick binders. You become beneficial used when there are small cracks and other liquid-permeable areas in Concrete tanks or swimming pools or even water ingress in cellars, tunnels etc. should be sealed quickly. These quick binders resist after the rapid onset of solidification the pressure of the flowing liquid and make then no further action is required. To regulate the hardening process they often contain the addition of quick lime or hydrated lime and calcium sulfate or other alkaline earth sulfates or chlorides. In addition, the standard Rapid binders sometimes contain mineral additives such as sand or the like.

Ein weiterer Verwendungsbereich dieser im wesentlichen aus Portlandzement und Tonerdezement bestehenden Schnellbindemittel ist ihr Einsatz bei Montagearbeiten verschiedenster Art, z. B. beim Verankern von Mauerhaken, Rohrschellen, Konsolen, Fundamentschrauben usw. in Mauerwerk und Beton. Hierbei wird das Mauerloch, welches das zu befestigende Teil aufnehmen soll, mit dem mit Wasser angemachten Schnellbinder ausgespachtelt oder ausgegossen. Es hat sich aber in vielen Fällen als nachteilig erwiesen, daß der zwischen dem Anmachen und dem Erstarrungsbeginn für die Verarbeitung zur Verfügung stehende Zeitraum sehr kurz ist. So setzt beispielsweise bei einem Gemisch aus 54,5 Teilen Portlandzement, 42,5 Teilen Tonerdeschmelzzement und 3,0 Teilen Kalkhydrat, das mit 36,5 Teilen Wasser zu einem spachtelfähigen Mörtel angemacht wird, das Erstarren, gemessen nach DIN 1164, § 24, schon nach 1 Minute 45 Sekunden nach der Wasserzugabe ein und ist nach 2 Minuten 15 Sekunden beendet. Innerhalb dieser kurzen Zeitspanne kann unter erschwerten Montagebedingungen, z. B. an nicht bequem zuzgänglichen Stellen, der Schnellbindermörtel nicht ordnunasoemäß verarbeitet werden.Another area of application of these fast-acting binders, consisting essentially of Portland cement and high-alumina cement, is their use in various types of assembly work, e.g. B. when anchoring wall hooks, pipe clamps, consoles, foundation screws, etc. in masonry and concrete. The hole in the wall, which is to accommodate the part to be fastened, is filled or filled with the quick-release fastener mixed with water. In many cases, however, it has proven to be disadvantageous that the period of time available for processing between starting and the start of solidification is very short. For example, a mixture of 54.5 parts of Portland cement, 42.5 parts of high-alumina cement and 3.0 parts of hydrated lime, which is mixed with 36.5 parts of water to form a mortar that can be troweled, begins to set, measured in accordance with DIN 1164, § 24, already after 1 minute 45 seconds after the addition of water and is finished after 2 minutes 15 seconds. Within this short period of time, under difficult installation conditions, e.g. B. in not easily accessible places, the quick-binding mortar not processed according to the rules.

Es ist zwar möOich, durch Änderun- der Gemischzusammensetzung' etwa durch Erhöhen dcs Anteils an Portlardzement auf Kosten des Anteils an Tonerdeschmelzzement, die Erstarrungszeiten hinauszuzögern. Ebenso ergibt sich eine etwas längere Verarbeitungsspanne, wenn zum Anmachen mehr Wasser verwendet wird als oben angegeben. Dabei wird jedoch regelmäßig der Erhärtungsvorgang nachteilig beeinflußt. Nach dem Erstarrungsende bleibt der Schnellbindermörtel hierbei über einen längeren Zeitraum plastisch weich und das damit befestigte Teil kann nicht oder erst spät in der gewünschten Weise belastet werden. Dadurch geht der wesentliche Vorzug, den die Verwendung eines der beschriebenen Schnellbindemittel gegenüber der von Norinenzement bietet, nämlich die frühzeitige Belastbarkeit des Montageteils, zum großen Teil verloren. Hierbei ist noch zu berücksichtigen, daß die mit den Schnellbindemitteln erzielbaren Endfestigkeiten bekanntlich geringer sind als die von Normenzementen.It is possible, for example, by changing the composition of the mixture by increasing the proportion of Portlard cement at the expense of the proportion of high-alumina cement, to delay the freezing times. There is also a slightly longer processing time, if more water is used for mixing than stated above. In doing so, however regularly adversely affects the hardening process. After the end of solidification The quick-setting mortar remains plastically soft over a longer period of time and the part fastened with it cannot or only late in the desired way are charged. This is the main benefit of using one of the quick binding agent described offers compared to that of norin cement, namely the early load-bearing capacity of the assembly part is largely lost. Here it must also be taken into account that the final strengths that can be achieved with the quick-release binders are known to be lower than those of standard cements.

Es wurde nun gefunden, daß Gemische aus Portland- und Tonerdezement einer an sich bekannten Zusammensetzung, die rasches Erhärten gewährleistet, in ihrem Erstarrungsverhalten günstig beeinflußt werden können, wenn sie einen Gehalt von geringen Mengen wasserlöslicher Kohlenhydrate oder mit den Kohlenhydraten verwandter mehrwertiger Alkohole (im folgenden kurz »Kohlenhydratverbindungen« genannt) aufweisen.It has now been found that mixtures of Portland and high alumina cement a composition known per se, which ensures rapid hardening, in their solidification behavior can be influenced favorably if they have a content of small amounts of water-soluble carbohydrates or carbohydrates related polyhydric alcohols (hereinafter referred to as "carbohydrate compounds" for short).

Fügt man beispielweise zu je 100 Gewichtsteilen einer im wesentlichen aus Portland- und Tonerdezement bestehenden Schnellbindermischung etwa 0,5 Gewichtsteile einer Kohlenhydratverbindung, so wird die für die Verarbeitbarkeit maßgebliche Zeitspanne vom Zeitpunkt der Wasserzugabe bis zum Erstarruti-sbec,inil -c-enüber der ohne KohlenhydrateD C C C zusatz beobachteten Zeitspanne auf ein Mehrfaches verlängert. Die Spannen zwischen Erstarrungsbeginn C C und -ende sowie zwischen dem Erstarrungsende und dem Eintritt der Anfangsverfestigung erfahren dagegen keine nennenswerten Änderungen. Der Kohlenhydratzusatz bewirkt außerdem eine merkliche Verringerung des Wasserbedarfs der Schnellbindermischung. Zur Erzielung eines Mörtels gleicher Steife wird bei Zusatz eines Kohlenhydrates beträchtlich weniger Wasser benötigt als ohne Kohlenhydratzusatz, dieser wirkt also verflüssigend. Schließlich sind die Frühfestigkeiten des erfindungsgemäßen Schnellbindemittels höher als die der kohlenhydratfreien Schnellbinder, wobei die Festigkeitssteigerungen meist diejenigen übertreffen, die auf Grund der Wassereinsparungen allein an sich zu erwarten wären.If, for example, about 0.5 part by weight of a carbohydrate compound is added to every 100 parts by weight of a quick-setting mixture consisting essentially of Portland cement and high-alumina cement, the period from the time of water addition to solidification, which is decisive for the workability, from the time of adding water to solidification is greater than that of without CarbohydratesD CCC addition prolonged the observed period of time several times. In contrast, the ranges between the start of solidification CC and the end of solidification and between the end of solidification and the onset of initial solidification do not experience any significant changes. The addition of carbohydrates also results in a noticeable reduction in the water requirement of the quick-release mixture. To achieve a mortar of the same stiffness, considerably less water is required when adding a carbohydrate than without adding carbohydrates, which means that it has a liquefying effect. Finally, the early strengths of the quick-binding agent according to the invention are higher than those of the carbohydrate-free quick-binding agents, the increases in strength usually exceeding those that would be expected on the basis of the water savings alone.

Die erstarrungsverzögernde und verflüssigende Wirkung der Kohlenhydratverbindungen ist um so größer, je mehr von ihnen den Schnellbindermischungen zugesetzt wird. Im allgemeinen werden mit Zusätzen von 0,1 bis 1 %, auf den gesamten Zementgehalt der Schnellbindermischung bezogen, optimale Wirkungen erzielt. In Einzelfällen können aber auch kleinere oder größere Kohlenhydratzusätze verwendet werden, um die jeweils erwünschten Erstarrungszeiten und Verflüssigungsgrade zu erzielen. Jedoch sollten Kohlenhydratgehalte über 5% wegen ihrer leichten Auswaschbarkeit durch Wasser aus der abgebundenen Schnellbindermischung und wegen der durch die dabei entstehende Porosität hervorgerufenen Festigkeitsminderung vermieden werden.The setting-retarding and liquefying effect of the carbohydrate compounds is greater, the more of them are added to the quick-setting mixtures. In general, optimal effects are achieved with additions of 0.1 to 1 %, based on the total cement content of the quick-setting mixture. In individual cases, however, smaller or larger carbohydrate additives can also be used in order to achieve the desired solidification times and degrees of liquefaction. However, carbohydrate contents above 5% should be avoided because of their easy washability with water from the set quick-release binder mixture and because of the reduction in strength caused by the resulting porosity.

Die verzögernde Wirkung der einzelnen Kohlenhydratverbindungen ist unterschiedlich groß. Bei den Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht scheinen beispielsweise die sechswertigen Alkohole einen größeren Effekt zu bewirken als die ihnen entsprechendenZucker. Eineschon in geringerDosierung gute Wirksamkeit besitzt das Dextrin, das deshalb und wegen seiner wohlfeilen Erhältlichkeit erfindungsgemäß bevorzugt verwendet wird.The retarding effect of each carbohydrate compound is different sized. In the case of the low molecular weight compounds appear For example, the hexavalent alcohols to cause a greater effect than the sugars corresponding to them. A good efficacy even in small doses possesses the dextrin, which therefore and because of its cheap availability according to the invention is preferred.

Das Verhalten der Kohlenhydratverbindungen in den im wesentlichen aus Portland- und Tonerdezementen bestehenden Schnellbindergemischen ist überraschend. Aus der Literatur und der Baupraxis ist bekannt, daß Zucker und ähnliche Verbindungen das Erhärten von Beton verhindern. So verzögert beispielsweise das erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzte Dextrin, mit 0,5 1/o zu einem normengerechten Portlandzement zugefügt, dessen Erstarrungsbeginn von sonst etwa 5 Stunden auf etwa 7 Stunden, sein Erstarrungsende von sonst etwa 6 Stunden dagegen auf einige Tage. Ein aus der Mischung hergestellter Probekörper zerfällt völlig, wenn er einige Tage nach dem Erstarren unter Wasser gelagert wird. Es war deshalb nicht vorauszusehen, daß die Kohlenhydratverbindungen bei Gemischen aus Portland- und Tonerdezement nur den Erstarrungsbeginn hinausschieben, den weiteren zeitlichen Ablauf des Abbindevorganges aber kaum beeinflussen und sogar Steigerungen in den Frühfestigkeiten bewirken.The behavior of the carbohydrate compounds in the quick binder mixtures consisting essentially of Portland and high alumina cements is surprising. It is known from literature and building practice that sugar and similar compounds prevent concrete from hardening. For example, the dextrin preferably used according to the invention, added at 0.5 1 / o to a standard Portland cement, delays the start of solidification from otherwise about 5 hours to about 7 hours, and its end of solidification from about 6 hours to a few days. A test specimen produced from the mixture disintegrates completely if it is stored under water for a few days after it has solidified. It could therefore not be foreseen that the carbohydrate compounds in mixtures of Portland cement and calcium aluminate cement would only delay the start of setting, but hardly influence the further course of the setting process and even cause increases in the early strengths.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung und der Möglichkeiten ihrer technischen Ausnutzung: Beispiel 1 Ein Gemisch aus 50 Gewichtsteilen Portlandzement und 50 Gewichtsteilen Tonerdeschmelzzement benötigt 26,3 Gewichtsteile Wasser, um es zu einem Mörtel mit Nonnensteife nach DIN 1164, § 24, anzumachen. Setzt man dem Zementgemisch 0,2 Gewichtsprozent Dextrin zu, so genügen 23,7 Gewichtsteile Wasser zur Erzielung eines Mörtels gleicher Steife. Die Wassereinsparung beträgt also 10%. Beispiel 2 Ein Schnellbindergemisch aus 54,5 Teilen Portlandzement, 42,5 Teilen Tonerdeschmelzzement und 3 Teilen Kalkhydrat wird mit 30 Teilen Wasser angerührt. Der so entstehende Mörtel ist sehr steif und gerade noch spachtelfähig. Sein Erstarren erfolgt, gemessen nach DIN 1164, § 24, zwischen 1 Minute 25 Sekunden und 1 Minute 40 Sekunden.The following examples serve to further explain the invention and the possibilities of its technical utilization: Example 1 A mixture of 50 parts by weight of Portland cement and 50 parts by weight of high-alumina cement requires 26.3 parts by weight of water to make it into a mortar with nun stiffness according to DIN 1164, § 24 . If 0.2 percent by weight of dextrin is added to the cement mixture, 23.7 parts by weight of water are sufficient to achieve a mortar of the same rigidity. So the water saving is 10%. Example 2 A quick binder mixture of 54.5 parts of Portland cement, 42.5 parts of high-alumina cement and 3 parts of hydrated lime is mixed with 30 parts of water. The resulting mortar is very stiff and can just about be troweled. It solidifies, measured according to DIN 1164, § 24, between 1 minute 25 seconds and 1 minute 40 seconds.

Werden dem Schnellbindergemisch vor dem Wasserzusatz 0,5 Teile lösliche Stärke zugefügt, wird der Mörtel flüssiger, und seine Erstarrungszeiten liegen bei 2 Minuten 20 Sekunden, so daß die Dauer der Verarbeitbarkeit durch den Stärkezusatz um etwa 40 % verlängert wird. If 0.5 part of soluble starch is added to the quick-release binder mixture before the addition of water, the mortar becomes more fluid and its setting times are 2 minutes 20 seconds, so that the workability is extended by about 40% as a result of the addition of starch.

Ersetzt man die lösliche Stärke durch andere Kohlenhydratverbindungen, so werden die in Tabelle 1 verzeichneten Erstarrungszeiten erhalten: In jedem Fall war der Mörtel plastischer als ohne einen Kohlenhydratzusatz und besser zu verarbeiten. Beispiel 3 Aus zwei Schnellbindermischungen wurden Prismen mit den Abmessungen 4 - 4 - 16 cm hergestellt und nach 2 Stunden die Biegezug- und Druckfestigkeiten nach DIN 1164, § 25, gemessen.If the soluble starch is replaced by other carbohydrate compounds, the setting times listed in Table 1 are obtained: In any case, the mortar was more plastic than without the addition of carbohydrates and easier to work with. Example 3 For two quick-binder mixtures were prisms having the dimensions 4 - 16 cm prepared and after 2 hours, the flexural and compressive strengths in accordance with DIN 1164, § 25 measured -. 4

Mischung A aus 54,51/o Portlandzement, 42,5% Tonerdezement, 3,0% Kalkhydrat, Wassermenge 36,7%, auf Schnellbinder bezogen.Mixture A of 54.51 / o Portland cement, 42.5% high alumina cement, 3.0% hydrated lime, amount of water 36.7%, based on quick-release binder.

Mischung B aus 100 Teilen der Mischung A und 0,5 Teilen Dextrin. Wasserinenge 28,3 Oh, auf Schnellbinder bezogen.Mixture B of 100 parts of mixture A and 0.5 part of dextrin. Wasserinenge 28.3 Oh, based on quick binders.

Die Festigkeitswerte nach 2 Stunden sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2 Mischung Mischung Zunahme der Werte von B A B gegenüber A Biegezugfestigkeit (kg/cm2) ....... 28,5 32,7 151/o Druckfestigkeit (kg/cm2) ....... 61,5 139,5 1271/o The strength values after 2 hours are summarized in Table 2. Table 2 Mix mix increase in Values of B A B versus A Flexural strength (kg / cm2) ....... 28.5 32.7 151 / o Compressive strength (kg / cm2) ....... 61.5 139.5 1271 / o

Claims

Patent claims-1. Hydraulic quick binder, which is essentially from a mixture of Portland - and calcium aluminate cement and, if applicable Calcium oxide or hydroxide and / or alkaline earth metal salts and / or other binders consists, characterized in that it has a content of 0.02 to 5%, preferably 0.1 to 1% of water-soluble carbohydrates or polyhydric alcohols.

2. Fast binding agent according to claim 1, characterized in that dextrin is added as the carbohydrate.