DE202012011152U1

DE202012011152U1 - Katalysatorzusammensetzung zur Verwendung bei Puzzolanzusammensetzungen

Info

Publication number: DE202012011152U1
Application number: DE201220011152
Authority: DE
Original assignee: MEGA-TECH HOLDING BV; MEGA Tech Holding BV
Current assignee: MEGA-TECH HOLDING BV; MEGA Tech Holding BV
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-01-25
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: WO2014003548A2; CA2877628A1; BR102012020461B1; US20150191643A1; CO6980142A1; MX2012009769A; NL2009093C2; US20140000490A1; WO2014003548A4; WO2014003548A3; US8647431B2; BR102012020461A2; WO2014003549A1; RU2012144034A; RU2627772C2; EP2867184A2

Abstract

Katalysatorzusammensetzung für Puzzolanzusammensetzungen, umfassend: a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid; und b) Aluminiumchlorid; und c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Katalysatorzusammensetzung zur Verwendung bei Puzzolanzusammensetzungen sowie auf Anwendungsmöglichkeiten für Zusammensetzungen dieses Typs.
Patent EP 1 349 819 des Erfinders der vorliegenden Erfindung offenbart eine Zusammensetzung zur Armierung von Zement, die a) Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, b) Aluminiumchlorid und c) Siliziumdioxid und/oder Zeolith und/oder Apatit enthält.
Diese Zusammensetzung zur Armierung von Zement gemäß EP 1 349 819 ist unter den eingetragenen Warenzeichen PowerCem und RoadCem von PowerCem Technologies B. V. im Handel erhältlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Zusammensetzung von EP 1 349 819 umfasst diese Zusammensetzung eine Kombination aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Ammoniumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Aluminiumchlorid, Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydrogenphosphat, Magnesiumsulfat, Natriumcarbonat und Zement.
Die Zusammensetzung zur Armierung von Zement gemäß EP 1 349 819 weist eine hervorragende Leistungsfähigkeit in der Praxis auf, z. B. beim Straßenbau oder der Bodenverfestigung.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung (auch Erfinder von EP 1 349 819 ) hat jedoch kürzlich festgestellt, dass es für bestimmte Anwendungszwecke wünschenswert ist, eine Zusammensetzung mit einer erhöhten Reaktivität bereitzustellen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung zur Armierung von Zement mit einer höheren Reaktivität bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch die Katalysatorzusammensetzung für Puzzolanzusammensetzungen gelöst, die Folgendes umfasst:

a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid;
b) Aluminiumchlorid; und
c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe a. 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, noch bevorzugter 8 bis 13 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe b. 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%, noch bevorzugter 25 bis 35 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe c. 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 15 bis 25 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + C.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen katalytischen Zusammensetzung als Zusatz zu Zement für die Ölbohrloch-Zementierung.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen katalytischen Zusammensetzung zur Senkung des pH-Werts des Zementes.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung zur Armierung von Zement, umfassend eine Kombination aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Ammoniumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Aluminiumchlorid, Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydrogenphosphat, Magnesiumsulfat, Natriumcarbonat und Zement, bei dem zunächst Ammoniumchlorid, Aluminiumchlorid und Magnesiumoxid unter Bildung der katalytischen Zusammensetzung kombiniert und dann die weiteren Zuschlagstoffe nachfolgend zugesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Bindemittelzusammensetzung, die Folgendes umfasst:

i) eine Asche in einer Menge von 30,0 bis 70,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung;
ii) eine Katalysatorverbindung, umfassend:
a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid; und
b) Aluminiumchlorid; und
c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid;
iii) Zement in einer Menge von 25,0 bis 69,9 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf eine bautechnische Zusammensetzung, die Folgendes umfasst:

i) eine Asche in einer Menge von 90,0 bis 99,9 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der bautechnischen Zusammensetzung, wobei die Asche Flugasche oder Rostasche ist;
ii) eine Katalysatorverbindung, umfassend:
a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid; und
b) Aluminiumchlorid; und
c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid; und
iii) Zement in einer Menge von 0,0 bis 5,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der bautechnischen Zusammensetzung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Umfassende Studien des Erfinders der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, dass bei Anwendung der Zusammensetzung von EP 1 349 819 (d. h. umfassend Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Ammoniumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Aluminiumchlorid, Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydrogenphosphat, Magnesiumsulfat, Natriumcarbonat und Zement) die Kombination der Komponenten a), b) und c) der erfindungsgemäßen katalytischen Zusammensetzung für die Aktivierung der verbleibenden Komponenten verantwortlich ist. Diese katalytische Zusammensetzung verleiht den anderen Komponenten bei Zugabe von Wasser zu der trockenen Mischung die Reaktivität für eine vollständige Oxidationsreaktion.
Basierend auf dieser außergewöhnlichen und überraschenden Feststellung hat der Erfinder die vorliegende Erfindung entwickelt.
Wie die vom Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführte Forschungsstudien zeigen, ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen katalytischen Zusammensetzung, dass sich bei der Herstellung z. B. der EP 1 349 819 -Produkte RoadCem oder PowerCem Aluminiumchlorid einer besseren Güte (höheren Reinheit) von z. B. 99% (2N), 99,9% (3N), 99,99% (4N) oder sogar 99,999% (5N) einsetzen lässt.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, glaubt der Erfinder, dass dies folgenden Grund hat. Mehrere der Komponenten der EP 1 349 819 -Produkte RoadCem bzw. PowerCem umfassen Kristallisationswasser in ihren Kristallstrukturen. Dieses Kristallisationswasser reagiert mit einigen der reaktiven Komponenten und deaktiviert z. B. das Aluminiumchlorid in einer vorläufigen Oxidationsreaktion. Die Freisetzung dieses Kristallisationswassers wird beim Vorgang des Mischens der Komponenten, bei dem wahlweise Zerkleinerungsvorrichtungen eingesetzt werden, die Wärme erzeugen, verstärkt.
Selbst wenn bei der Herstellung der RoadCem- bzw. PowerCem-Produkte Aluminiumchlorid hoher Güte verwendet wird, verringert sich die Güte bei der Lagerung. Aluminiumchlorid höherer Güte ist teurer als Aluminiumchlorid geringerer Güte; weist die bessere Qualität aufgrund der Deaktivierung keine zusätzliche Reaktivität auf, ist der Einsatz von Aluminium hoher Güte wirtschaftlich nicht sinnvoll. Bei dem erfindungsgemäßen Katalysator tritt diese Deaktivierung nicht mehr auf, da die Katalysatorzusammensetzung erst kurz vor ihrer Verwendung mit den verbleibenden (Kristallisationswasser enthaltenden) Komponenten gemischt wird. In diesem Fall reicht die Zeit für eine Deaktivierung nicht aus und die höhere Reaktivität des Aluminiumchlorids bleibt bestehen. Der technische Effekt ist die Bereitstellung einer hochreaktiven Katalysatorzusammensetzung.
In diesem Fall wird die Katalysatorzusammensetzung separat von den anderen Komponenten hergestellt und gelagert. Kurz vor der Verwendung der EP 1 349 819 -Produkte RoadCem bzw. PowerCem wird die Katalysatorzusammensetzung mit den anderen Komponenten gemischt.
Darüber hinaus kann die Katalysatorzusammensetzung dem Zement zugesetzt werden, um die Reaktivität des Zements zu erhöhen und einen Zement mit hohem energetischem Wert bereitzustellen. Daher bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung einer Katalysatorzusammensetzung zur Armierung von Zement für sehr anspruchsvolle Anwendungszwecke, z. B. die Zementierung von Bohrlöchern (Erläuterung folgt).
Der Begriff Zement bezieht sich auf ein Salzhydrat, das aus einem fein gemahlenen Material besteht, das nach dem Mischen mit Wasser eine mehr oder weniger plastische Masse bildet, die sowohl unter Wasser als auch an der Außenluft härtet und für diesen Zweck geeignete Materialien binden kann, so dass eine Masse entsteht, die auch im Wasser stabil ist. Die Zementnormen gemäß der europäischen Norm NEN-EN-197-1 sind wie folgt: CEM I ist Portlandzement; CEM II ist Portlandkompositzement; CEM III ist Hochofenzement; CEM IV ist Puzzolanzement und CEM V ist Kompositzement.
Die Katalysatorzusammensetzung kann Puzzolanmaterialien zugesetzt werden. Der Effekt der Katalysatorzusammensetzung ist der, dass sie die Puzzolaneigenschaften von z. B. Flugasche oder Rostasche (vorzugsweise E-Flugasche bzw. E-Rostasche) zur Hydrolyse dieser Aschen aktiviert.
Ein Puzzolan ist ein Material, das in Kombination mit Calciumhydroxid zementartige Eigenschaften aufweist. Puzzolane sind silikatische bzw. aluminosilikatische, stark glasartige Materialien. Puzzolane werden üblicherweise als Zuschlagstoff oder „ergänzendes zementartiges Material” (SCM) Portlandzement-Beton-Mischungen zugesetzt, um die Dauerfestigkeit und andere Materialeigenschaften des Portlandzementbetons zu erhöhen und in einigen Fällen die Materialkosten des Betons zu senken. Puzzolane sind hauptsächlich glasartige, silikatische Materialien, die mit Calciumhydroxid zu Calciumsilikaten reagieren; je nach den Bestandteilen des Puzzolans können auch andere zementartige Materialien entstehen. Das heute am häufigsten verwendete Puzzolan ist Flugasche, auch wenn Silicastaub, hochreaktives Metakaolin, gemahlene, granulierte Hochofenschlacke, Flugasche und andere Materialien ebenfalls als Puzzolane verwendet werden. Viele der heute zur Verwendung für bautechnische Zwecke zur Verfügung stehenden Puzzolane galten früher als Abfallprodukte und endeten oftmals auf Deponien. Bei der Zementherstellung erlaubt der Einsatz von Puzzolanen die Verwendung von weniger Portlandzement; dies ist umweltfreundlicher als die Beschränkung zementartiger Materialien auf Portlandzement.
E-Flugasche (Flugasche aus Kohlestaub) ist ein feines Pulver, das hauptsächlich aus kugelförmigen, glasartigen Teilchen mit Puzzolaneigenschaften (d. h. die Teilchen verbacken mit Kalk und Wasser zu stabilen Verbindungen, die sich in Wasser nicht lösen) besteht. E-Flugasche wird in mit Kohlestaub befeuerten Kraftwerken freigesetzt, wo die Flugasche mittels elektrostatischer Filter von dem Abgasstrom getrennt wird. Die Eigenschaften der E-Flugasche werden durch die Herkunft der Kohle, die Prozessbedingungen im Kraftwerk und die Art des Transports der Asche beeinflusst. E-Flugasche kann zu Umweltproblemen führen, wenn sie in die Atmosphäre gelangt.
E-Rostasche wird in mit Kohlestaub befeuerten Kraftwerken freigesetzt. E-Rostasche wird während des Verbrennungsprozesses als „schwere” Asche freigesetzt. Das Material ist ein gebrannter, dehydratisierter Ton von braunschwarzer Farbe. Er lässt sich in poröses (gesintertes) und dichtes (geschmolzenes) E-Rostaschegranulat unterteilen. Zertifizierte E-Rostasche wird auch als „Kesselsand” bezeichnet.
Gewebefilterstaub ist ein Material, dessen physikalische Eigenschaften mit denen von E-Flugasche vergleichbar sind.
Neben E-Flugasche und E-Rostasche gibt es noch die sogenannte MV-Flugasche bzw. MV-Rostasche (MV = Müllverbrennung), deren Eigenschaften sich jeweils völlig von denen der E-Flugasche und E-Rostasche unterscheiden.
MV-Flugasche besteht aus einem feinen staubartigen/pulverartigen Material, das bei der Verbrennung von Hausmüll und vergleichbaren Industrieabfällen als Restprodukt entsteht. Die Verbrennung findet in Müllverbrennungsanlagen statt und betrifft die Asche, die in solchen Anlagen mittels elektrostatischer Filter von den Rohabgasen getrennt werden kann.
MV-Rostasche (früher als „Schlacke” bezeichnet) besteht zu 50% aus einer amorphen Masse und zum Rest aus anderen Materialien wie Glas, Gummi/Keramik, schlackeartigem Material und geringen Mengen Eisen und nicht brennbarem organischem Material. MV-Rostasche entsteht bei der Verbrennung von Hausmüll und vergleichbaren Industrieabfällen.
In der europäischen Patentanmeldung EP 1829840 des Erfinders der vorliegenden Erfindung wird eine Bindemittelzusammensetzung aus einer Asche, einer Zuschlagstoff-Zusammensetzung und einem Zement offenbart. Die Bindemittelzusammensetzung der EP 1829840 umfasst:

a) eine Asche in einer Menge von 30,0 bis 70,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung;
b) eine Zuschlagstoff-Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung, wobei die Zuschlagstoff-Zusammensetzung eine oder mehr Komponenten der Gruppe (b1) und eine oder mehr Komponenten der Gruppe (b2) umfasst, wobei Gruppe (b1) aus Metallchloriden besteht und Gruppe (b2) aus Siliziumdioxid, Zeolith und Apatit besteht, und wobei die eine oder mehr Komponenten von Gruppe (b1) 70,0 bis 99,0 Gew.-% des Gesamtgewichts der Komponenten (b1) und (b2) ausmachen und die eine oder mehr Komponenten von Gruppe (b2) 1,0 bis 30,0 Gew.-% des Gesamtgewichts der Komponenten (b1) und (b2) ausmachen;
c) einen Zement in einer Menge von 25,0 bis 69,9 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung.

Die vorliegende katalytische Zusammensetzung kann in dieser Bindemittelzusammensetzung anstelle der Zuschlagstoff-Zusammensetzung von Gruppe b) verwendet werden. Daher bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Bindemittelzusammensetzung, die Folgendes umfasst:

i) eine Asche in einer Menge von 30,0 bis 70,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung;
ii) eine Katalysatorzusammensetzung, umfassend:
a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid; und
b) Aluminiumchlorid; und
c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid;
iii) einen Zement in einer Menge von 25,0 bis 69,9 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung.

Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf eine bautechnische Zusammensetzung, die eine Basiskomponente und die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung umfasst, sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung. Auf EP 1829840 wird hierin in ihrer Gesamtheit Bezug genommen.
Ein Vorteil einer solchen Bindemittelzusammensetzung ist, dass die Bindemittelzusammensetzung bei Verwendung in einer bautechnischen Zusammensetzung das in der Zusammensetzung vorliegende sechswertige Chrom in dreiwertiges Chrom umwandelt, und die Chromverbindungen sowie möglicherweise in der Zusammensetzung vorliegendes schädliches Radon nicht in die Umwelt gelangen (siehe Beispiele). Mit einer Bindemittelzusammensetzung, die Asche, Zuschlagstoff-Zusammensetzung und Zement in Mengen umfasst, die nicht in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, wird ein solcher Vorteil in geringerem Maße oder sogar überhaupt nicht erzielt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Bindemittelzusammensetzung sind nachfolgend aufgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge von Komponente a) in der Bindemittelzusammensetzung 40 bis 65 Gew.-%, insbesondere 50 bis 60 Gew.-%, da hiermit optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn das Bindemittel in einer bautechnischen Zusammensetzung verwendet wird (siehe auch nachstehende Beispiele).
Vorzugsweise ist die Asche von Komponente a) aus E-Flugasche, E-Rostasche, Gewebefilterstaub und einer Kombination davon ausgewählt.
In einer bevorzugten Bindemittelzusammensetzung beträgt die Menge der Komponente b) 0,1 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1 Gew.-% der gesamten Bindemittelzusammensetzung, da sich herausgestellt hat, dass insbesondere in diesem Bereich gute Bindungseigenschaften bei gleichzeitiger Kosteneffizienz der Zusammensetzung erzielt werden.
In der europäischen Patentanmeldung EP 1829840 (auf die in ihrer Gesamtheit hierin Bezug genommen wird) des Erfinders der vorliegenden Erfindung werden eine bautechnische Zusammensetzung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines bautechnischen Produktes offenbart, umfassend:
eine Asche in einer Menge von 90,0 bis 99,9 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der bautechnischen Zusammensetzung, wobei die Asche Flugasche oder Rostasche ist;
eine Zuschlagstoff-Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der bautechnischen Zusammensetzung,
wobei die Zuschlagstoff-Zusammensetzung eine Komponente von Gruppe (2a) und eine Komponente von Gruppe (2b) umfasst, wobei Gruppe (2a) aus Metallchloriden besteht und Gruppe (2b) aus Siliziumdioxid, Zeolith und Apatit besteht, und wobei Gruppe (2a) 70,0 bis 99,0 Gew.-% der gesamten Zuschlagstoff-Zusammensetzung umfasst und Gruppe (2b) 1,0 bis 30,0 Gew.-% der gesamten Zuschlagstoff-Zusammensetzung umfasst, wobei Gruppe (2a) mindestens eine Komponente von Gruppe (2a1) und eine Komponente von Gruppe (2a2) umfasst, wobei Gruppe (2a1) aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und Ammoniumchlorid besteht und Gruppe (2a2) aus Aluminiumchlorid besteht; und
Zement in einer Menge von 0,0 bis 5,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der bautechnischen Zusammensetzung.
Die vorliegende katalytische Zusammensetzung kann auch bei dieser bautechnischen Zusammensetzung anstelle der Zuschlagstoff-Zusammensetzung von Gruppe b) verwendet werden. Daher bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine bautechnische Zusammensetzung, die Folgendes umfasst:

Die Asche dieser bautechnischen Zusammensetzung kann dieselbe sein wie die vorstehend für die Bindemittelzusammensetzung beschriebene.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die bautechnische Zusammensetzung im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung eines bautechnischen Produktes zugesetzt, so dass das Gewicht der bautechnischen Zusammensetzung 10 bis 90 Gew.-% (Nassgewicht) des Rostmaterials umfasst, z. B. 10 bis 80 Gew.-%.
Die erfindungsgemäße Katalysatorzusammensetzung, d. h. der Katalysator wird in Zukunft wahrscheinlich von PowerCem Technologies B. V. unter dem Warenzeichen RC-C (RoadCem-catalyst) vertrieben werden.
Zement wird in verschiedenen Bereichen als Bindemittel verwendet. Potentielle Anwendungsmöglichkeiten von Zement sind die Bodenverfestigung beim Bau von Bohrlöchern, Häusern, Straßen und Tunneln, die Immobilisierung von Schadstoffen oder Klärschlamm, die Herstellung von Beton usw. Bei diesen Anwendungszwecken werden dem Zement zur Erhöhung seiner Bindungskraft grundsätzlich Zuschlagstoffe zugesetzt.
Gruppe a) der erfindungsgemäßen Katalysatorzusammensetzung umfasst Alkalimetall- und Erdalkalimetallchloride. Am bevorzugtesten in dieser Gruppe ist Ammoniumchlorid, da es die höchste Reaktivität in Kombination mit Aluminiumchlorid und den Metalloxiden bietet.
Gruppe b) besteht aus Aluminiumchlorid und ist für die Bildung kristalliner Verbindungen wichtig. Aluminiumchlorid ist bevorzugt, kann aber auch teilweise durch andere Chloride dreiwertiger Metalle wie z. B. Eisen-III-Chlorid ersetzt werden.
Gruppe c) besteht aus Metalloxiden. Magnesiumoxid ist bevorzugt. Die Wirkung dieser Metalloxide ist, dass sie an der Kettenreaktion beteiligt sind, die zu einer kristallinen Matrix führt. Die Metalloxide bilden mit anderen Ionen Cluster, die zu Oxiden werden.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise eine Mischung aus Edelmetallen (z. B. Aluminium) und Nicht-Edelmetallen (z. B. Magnesium), die in Kombination zu einer synergistischen Reaktion führen, bei der stabile Kristallstrukturen entstehen.
Für eine optimale Zusammensetzung des Katalysators beträgt die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe a. 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, noch bevorzugter 8 bis 13% und am bevorzugtesten 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c.
Für eine optimale Zusammensetzung des Katalysators beträgt die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe b. 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%, noch bevorzugter 25 bis 35% und am bevorzugtesten 30 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c.
Für eine optimale Zusammensetzung des Katalysators beträgt die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe c. 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 15 bis 25 Gew.-% und am bevorzugtesten 20 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c.
Vor Verwendung als Zusammensetzung für die Armierung von Zement können den vorstehend genannten Komponenten von Gruppe a., b. und c. eine oder mehrere zusätzliche Komponenten wie z. B. ein oder mehrere Zeolithe und/oder ein oder mehrere Sulfate (z. B. Magnesiumsulfat) und/oder weitere Chloride und/oder ein oder mehrere Carbonate (z. B. Natriumcarbonat) und/oder ein oder mehrere Zemente zugesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Katalysator wird, basierend auf der Menge der Puzzolanmaterialien, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, noch bevorzugter in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%, z. B. in einer Menge von 2, 3 oder 4 Gew.-% verwendet.
Bevorzugte Puzzolanmaterialien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Aschen, wie sie vorstehend für die Bindemittelzusammensetzung und die bautechnische Zusammensetzung offenbart worden sind.
Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, legen die experimentellen Ergebnisse nahe, dass die in dem Katalysator vorliegenden Komponenten bei Zugabe zu einem Zementmaterial kristalline Strukturen bilden, die fest aneinander haften und zwischen den Zementpartikeln homogen verteilt sind, so dass sie sich mit diesen verbinden. Gehärteter Zement, der ohne dieses Bindemittel oder mit bekannten Bindemitteln hergestellt wird, weist auf der mikroskopischen Ebene eine relativ offene Struktur mit nicht homogen verteilten kristallinen Agglomerationen auf. Demzufolge sind die Wechselwirkungen zwischen den kristallinen Agglomerationen und auch zwischen den Zementpartikeln und den kristallinen Agglomerationen gering.
Die durch diesen Zuschlagstoff entstehenden kristallinen Verbindungen sind überraschend homogen verteilt und können nadelförmige Strukturen aufweisen. Die homogene Verteilung führt zu optimaler Festigkeit und Stabilität. Das Wasser im Zement ist in und an die kristallinen Strukturen gebunden. Demzufolge gibt es keine lokalen Wasserkonzentrationen und die Bildung möglicher Schwachstellen wird vermieden.
Es hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Katalysatorzusammensetzung die Bildung kristalliner Verbindungen auf der Nanoebene induziert. Daher ist die Funktion des erfindungsgemäßen Katalysators die Erzeugung haltbarer Kristallstrukturen.
Es hat sich herausgestellt, dass sich die erfindungsgemäße Katalysatorzusammensetzung durch Kombination und Trockenmischen der erforderlichen Komponenten herstellen lässt. Die erfindungsgemäße Katalysatorzusammensetzung wird vorzugsweise aus den vorstehend genannten Komponenten in reiner Form (> 97% oder sogar > 98% oder sogar > 99%) zusammengestellt.
Auf der vorstehend beschriebenen Katalysatorzusammensetzung basierende Suspensionen haben einen pH-Wert von ca. 9 bis 9,6 (1 Teil Zusammensetzung und 20 Teile Wasser, T = 16,8°C).
Bei der Herstellung von Zement ist der pH-Wert stark basisch und liegt zwischen 12 und 13. Der Grund hierfür sind die hohen Konzentrationen von Calciumoxid, das bei Einwirken von Wasser Calciumhydroxid bildet. Dies ist für die mit Zement arbeitenden Personen nicht nur schädlich, weil Zement chemische Verbrennungen verursachen kann, sondern auch weil das Vorliegen von sechswertigem Chrom Geschwüre hervorrufen kann.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat überraschenderweise festgestellt, dass die erfindungsgemäße Katalysatorzusammensetzung das pH-Gleichgewicht des Zements durch rechtzeitige Senkung des pH-Werts des Zements möglichst auf einen neutralen pH-Wert reguliert. Darüber hinaus kann die kristalline Struktur, die wie vorstehend dargestellt entstanden ist, sechswertiges Chrom einschließen bzw. einfangen und es damit unschädlich machen, da es nicht aus dem Zement austreten kann.
Daher bezieht sich die vorliegende Erfindung weiterhin auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatorzusammensetzung zur Senkung des pH-Werts des Zements, wahlweise auf einen neutralen pH-Wert (also einen pH-Wert zwischen 6,5 und 7,5).
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird Folgendes beobachtet. Versetzt man Zement mit Wasser, durchlaufen die Verbindungen jeweils eine Hydratisierung und tragen zum Endprodukt bei. Nur die Calciumsilikate tragen zur Festigkeit bei. Tricalciumsilikat ist für die anfängliche Festigkeit in den ersten 7 Tagen verantwortlich. Dicalciumsilikat, das langsamer reagiert, trägt nur zur späteren Festigkeit bei. Bei Zugabe von Wasser reagiert Tricalciumsilikat schnell und setzt Calciumionen, Hydroxidionen und eine große Wärmemenge frei. Der pH-Wert steigt aufgrund der Freisetzung alkalischer Hydroxid(OH)-Ionen rasch auf über 12. Diese anfängliche Hydrolyse verlangsamt sich mit entsprechendem Wärmerückgang rasch.
Neben den vorstehenden Anwendungszwecken kann die erfindungsgemäße Katalysatorzusammensetzung für Folgendes verwendet werden: i. zur Stabilisierung/Modifizierung von Zement und zur Verfestigung von Sand, Schlacke und/oder Erde, z. B. beim Bauen und Verlegen von Bohrlöchern, Straßen, Deichen, Tunneln, Fundamenten und dergleichen; ii. zur Immobilisierung von Schadstoffen, z. B. Schwermetallen, aber auch Flugasche; iii. zur Einspritzung von Zementzusammensetzungen, z. B. beim Verguss; beim Verguss wird eine Mischung oder Suspension aus der Zusammensetzung, Zement und/oder Sand in Kombination mit Wasser eingespritzt. Jeweils 100 g Wasser werden mit 50–100 g Zement und ca. 2 g der Zusammensetzung versetzt. In diesem Fall wird eine Trommel oder ein Mischsilo mit Wasser, der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und Zement gefüllt und anschließend die abgemessene Menge eingespritzt. Der Druck beträgt 10 bis 400 bar; iv. zur Herstellung von Beton.
Einer der Verwendungszwecke der erfindungsgemäßen Katalysatorzusammensetzung ist ein (mittels Nanotechnik hergestellter) Zuschlagstoff für die Zementierung von Ölbohrlöchern. Es wird eine Zusammensetzung in Form eines Pulvers mit sehr feiner Korngröße verwendet, das mehrere Komponenten einschließlich alkalischer Mineralien, (synthetischer) Zeolithe und der erfindungsgemäßen Katalysatorzusammensetzung umfasst. Die erfindungsgemäße Katalysatorzusammensetzung verbessert die Flexibilität und erhöht die Druckfestigkeit.
Ein wichtiger Anwendungszweck des Betons oder Zements im Öl- und Gasbereich ist die sogenannte „Bohrlochzementierung”, also das Zementieren der Bohrung bzw. des Ölbohrlochs. Für diesen Verwendungszweck werden tiefe Löcher in den Boden bzw. Grund gebohrt. Innen sind diese Bohrlöcher mit einer Metallschicht bzw. einem Rohr ausgelegt, um das Öl aus dem Ölfeld nach oben an die Oberfläche zu leiten. Diese Metallschichten sollten an der sie einschließenden Umgebung (d. h. Erde oder Gestein) haften. Um diese Haftung zwischen der Metallschicht (Futterrohr bzw. Futterrohrtour) und der Umgebung zu erreichen, wird häufig Zement eingesetzt.
Bohrlöcher werden durch die Zementierung geschützt und verschlossen, d. h. das Eindringen von Wasser in das Bohrloch wird verhindert, um die ringförmige Öffnung zu verschließen, nachdem eine Futterrohrtour (also ein langes Stück des zusammenhängenden Ölfeldrohrs) in das Bohrloch nach unten geführt worden ist, oder um ein Bohrloch zwecks Stilllegung zu verstopfen.
Die Zementierung erfolgt mittels eines in das Bohrloch gepumpten Zementschlamms. Bei diesem Verfahren werden die im Inneren des Bohrlochs vorhandenen Bohrflüssigkeiten für gewöhnlich durch Zement ersetzt. Der Zementschlamm füllt den Zwischenraum zwischen dem Futterrohr und dem eigentlichen Bohrloch und härtet aus, so dass eine Abdichtung entsteht. Es handelt sich also um externe Materialien, die in die Bohrlochschüttung gelangen und die Futterrohrtour dauerhaft an Ort und Stelle positionieren.
Den nassen Zement (d. h. Zementschlamm) erhält man unter Verwendung von Mischern (z. B. hydraulischen Leitstrahlmischern, Umlaufmischern oder Chargenmischern) aus Wasser und trockenem Zement und einem oder mehreren Zuschlagstoffen.
Für die Bohrlochzementierung wird meistens Portlandzement verwendet (mit Zuschlagstoffen auf 8 verschiedene API-Klassen kalibriert). Beispiele für Zuschlagstoffe sind Beschleuniger, die die für den Zement erforderliche Aushärtzeit verkürzen, sowie Verzögerer, die das Gegenteil bewirken und die Aushärtzeit des Zements verlängern. Zur Senkung oder Erhöhung der Zementdichte werden leichte bzw. schwere Zuschlagstoffe zugesetzt. Zuschlagstoffe können zur Veränderung der Druckfestigkeit des Zements sowie der Strömungseigenschaften und Dehydratationsraten zugesetzt werden. Es können Füllstoffe zur Expansion des Zements zugesetzt werden in dem Bemühen, die Kosten der Zementierung zu senken, und es können entschäumende Zuschlagstoffe zur Verhinderung einer Schaumbildung in dem Bohrloch zugesetzt werden. Zum Verstopfen verlorener Zirkulationszonen können außerdem brückenbildende Materialien zugesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Katalysatorzusammensetzung bereit, die als Zuschlagstoff für bei Bohrlöchern verwendetem Zement zur Anwendung kommt.
Ein Verfahren zur Zementierung von Bohrlöchern ist im Stand der Technik bekannt. Nach der Einführung der Futterrohrtour in das Bohrloch wird oben auf dem Bohrlochkopf ein Zementierkopf befestigt, der den Schlamm von den Pumpen aufnimmt. In dem Futterrohr befinden sich ein sogenannter Vorstopfen und ein sogenannter Nachstopfen, die eine Vermischung der Bohrflüssigkeiten aus dem Zementschlamm verhindern. Zunächst wird der Vorstopfen in das Bohrloch eingeführt und danach der Zementschlamm in das Bohrloch, d. h. in das Futterrohr und noch nicht zwischen das Futterrohr und seine Umgebung hineingepumpt. Dann wird der Druck auf den in das Bohrloch gepumpten Zement erhöht, bis eine Membran im Vorstopfen zerreißt und dem Zementschlamm erlaubt, durch sie hindurch nach oben aus der Futterrohrtour, d. h. aus dem Futterrohr hinaus und damit zwischen das Futterrohr und seine Umgebung zu fließen. Nachdem das entsprechende Zementvolumen in das Bohrloch gepumpt worden ist, wird ein Nachstopfen in das Futterrohr gepumpt, der den verbleibenden Schlamm durch den Vorstopfen presst. Sobald der Nachstopfen den Vorstopfen erreicht, werden die Pumpen abgeschaltet und der Zement darf aushärten.
Da Bohrlöcher sehr tief sind und das Aushärten in großer Tiefe und unter Bedingungen einer hohen Temperatur und/oder eines hohen Drucks und in wahlweise korrosiven Umgebungen erfolgt, gibt es für den Zement strenge Anforderungen.
Einige der heutigen Anforderungen bezüglich der Bohrlochzementierung werden nachfolgend diskutiert.
Trotz neuester technologischer Fortschritte bei Elastomeren, Polymeren, Fasern und reaktiven Komponenten, die Mikrorisse von alleine reparieren, kann die Zementhülle zwischen der Futterrohrtour und dem sie umgebenden Gestein/Boden nicht immer eine akzeptable langfristige Lösung für die anspruchsvolle Bohrumgebung von heute liefern. Veränderungen bei den Bedingungen im Nassbohrloch mit Druck- und Temperaturschwankungen strapazieren die Zementhülle. Demzufolge führt das Schrumpfen und Ablösen der Zementhülle zu winzigen Mikrorissen, die eine Flüssigkeitsmigration erlauben. Neben diesen externen Kräften, die zur Beschädigung der Zementhülle führen, zeigt eine Untersuchung der Zementhülle herkömmlicher Ölbohrlöcher auf nanoskopischer Ebene von 1–100 nm, dass die chemische Bindung zwischen den Komponenten in dem Zement selbst relativ brüchig ist.
Beispiele für die Anforderungen sind: i) Mikrorisse, die aufgrund von Druck- und/oder Temperaturschwankungen in dem Bohrloch auftreten; ii) unerwünschte Gasmigration infolge des Schrumpfens bzw. der Ausdehnung des Zements; iii) Korrosion des schützenden Futterrohrs, die Hunderte von Millionen kostet und die Langlebigkeit reduziert.
Auf dem Gebiet der Bohrlochzementierung bestehen verschiedene Anforderungen, nämlich bezüglich Dichte, Durchlässigkeit, Schrumpfen, Haftung, chemischer Beständigkeit, Aushärtzeit, Viskosität, Flexibilität und Haltbarkeit. Darüber hinaus kann die Temperatur im Nassbohrloch 200°C übersteigen.
Bevorzugte Produktkriterien für Bohrlochzement sind z. B. folgende:

• Dichte: Wert < 1300 kg/cm³
• Durchlässigkeit: Material muss durchlässig sein
• Schrumpfen: Material darf nicht schrumpfen, Ausdehnung ist bevorzugt
• Haftung: gute Haftung an Stahl erforderlich
• Chemische Beständigkeit: hohe chemische Beständigkeit erforderlich
• Eindickungszeit: Materialien müssen bis zu 6 Stunden bearbeitbar sein
• Viskosität: vorzugsweise 300 CP
• Flexibilität: Dehnung von 2% ohne zu brechen

Bekannter Portlandzement besteht aus fünf Hauptbestandteilen und einigen Nebenbestandteilen. Die Zusammensetzung eines typischen Portlandzements ist wie folgt: 50 Gew.-% Tricalciumsilikat (Ca₃SiO₅ oder 3CaO.SiO₂), 25 Gew.-% Dicalciumsilikat (Ca₂SiO₄ oder 2CaO.SiO₂), 10 Gew.-% Tricalciumaluminat (Ca₃Al₄O₆ oder 3CaO.Al₂O₃), 10 Gew.-% Tetracalciumaluminoferrit (Ca₄Al₂Fe₂O₁₀ oder 4CaO.Al₂O₃.Fe₂O₃), 5 Gew.-% Gips (CaSO₄.2H₂O).
Die Festigkeit zementgebundener Produkte hängt sehr stark von der vorstehend diskutierten Hydratationsreaktion ab. Wasser spielt eine entscheidende Rolle, vor allem die verwendete Menge. Die Festigkeit des Produkts steigt bei Verwendung einer geringeren Wassermenge. Die Hydratationsreaktion selbst verbraucht eine bestimmt Menge Wasser. Der leere Zwischenraum (Porosität) wird durch das Verhältnis von Wasser zu Zement bestimmt. Dieses Wasser/Zement-Verhältnis wird auch als Wasser/Zement-Faktor (abgekürzt wcf) bezeichnet, also das Verhältnis des Gewichts des Wassers zum Gewicht des in dem Schlamm verwendeten Zements. Der wcf hat einen bedeutenden Einfluss auf die Qualität des erzeugten Zements.
Ein niedriges Wasser/Zement-Verhältnis führt zu hoher Festigkeit, aber auch geringer Bearbeitbarkeit. Ein hohes Wasser/Zement-Verhältnis führt zu geringer Festigkeit, aber guter Bearbeitbarkeit. Die Zeit ist ebenfalls ein bedeutender Faktor bei der Bestimmung der Produktfestigkeit. Das Produkt härtet im Laufe der Zeit aus. Die Hydratisierungsreaktion wird mit Bildung des Tricalciumsilikathydrats immer langsamer. Es dauert sehr lange, bis zu mehrere Jahre, bis sich alle Bindungen gebildet haben, was schlussendlich die Festigkeit des Produkts für die Lebensdauer des Bohrlochs bestimmt.
Bei Zugabe der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verändert sich das Wasser chemisch bezüglich Sphäre, elektrischer Ladung und Oberflächenspannung und erreicht ein chemisch-physikalisches Gleichgewicht in der Matrix. Der komplexe Prozess hängt von Art und Masse der in dem Zementschlamm enthaltenen Materialien ab. Ähnlich wie die chemischen Prozesse sind auch physikalische Aspekte Teil des Gleichgewichtsprozesses in der Matrix, wenn die als freies Wasser eingeschlossene Wassermenge reduziert wird und die Kristalle in den leeren Zwischenraum wachsen. Dadurch wird das Produkt weniger wasserdurchlässig und gegenüber allen Arten von Angriffen, die entweder vom Wasser abhängig sind oder durch Wasser beeinflusst werden, widerstandsfähiger. Es wird ein größerer Teil des Wassers in kristallines Wasser umgewandelt als dies bei den Reaktionen in Abwesenheit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung der Fall ist. Die reduzierte Porosität und erhöhte Kristallstrukturmatrix erhöhen die Druck-, Biege- und Bruchfestigkeit des Produkts und verändern das relative Verhältnis zwischen diesen Festigkeiten.
Wie zuvor nimmt die Festigkeit des Produkts zu, wenn zur Produktherstellung weniger Wasser verwendet wird. Die Hydratationsreaktion selbst neigt nun dazu, eine unterschiedliche Menge Wasser aufzunehmen. Mischt man die erfindungsgemäße Zusammensetzung mit dem Ölbohrlochzement, kann auch Salzwasser verwendet und damit ein gutes Endergebnis erzielt werden.
Die in der vorliegenden Erfindung für einen Aspekt der Erfindung (d. h. für die Katalysatorzusammensetzung) offenbarten Ausführungsformen sollten ggf. auch für andere Aspekte der Erfindung, z. B. für die Bindemittelzusammensetzung und die bautechnische Zusammensetzung verwendet werden und umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung wird in den beigefügten Patentansprüchen näher erläutert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1349819 [0002, 0003, 0004, 0005, 0006, 0017, 0019, 0020, 0022]
EP 1829840 [0033, 0033, 0035, 0041]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm NEN-EN-197-1 [0024]

Claims

Katalysatorzusammensetzung für Puzzolanzusammensetzungen, umfassend: a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid; und b) Aluminiumchlorid; und c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe a. 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, noch bevorzugter 8 bis 13 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c., beträgt.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe b. 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%, noch bevorzugter 25 bis 35 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c., beträgt.
Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Gesamtmenge der Komponenten von Gruppe c. 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 15 bis 25 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht von a. + b. + c., beträgt.
Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Zusatz für Zement zur Ölbohrloch-Zementierung.
Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Senkung des pH-Werts des Zements.
Bindemittelzusammensetzung, umfassend: i) eine Asche in einer Menge von 30,0 bis 70,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung; ii) eine Katalysatorverbindung, umfassend: a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid; und b) Aluminiumchlorid; und c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid; iii) einen Zement in einer Menge von 25,0 bis 69,9 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung.
Bautechnische Zusammensetzung, umfassend: i) eine Asche in einer Menge von 90,0 bis 99,9 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der bautechnischen Zusammensetzung, wobei die Asche Flugasche oder Rostasche ist; ii) eine Katalysatorverbindung, umfassend: a) ein oder mehrere Chloride, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Strontiumchlorid, Bariumchlorid und/oder Ammoniumchlorid, vorzugsweise Ammoniumchlorid; und b) Aluminiumchlorid; und c) ein oder mehrere Metalloxide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, Oxiden von Metallen der Gruppe VIII B des Periodensystems (z. B. Eisenoxid), noch bevorzugter Oxiden von Metallen der Gruppe II des Periodensystems, noch bevorzugter Magnesiumoxid oder Calciumoxid, am bevorzugtesten Magnesiumoxid; und iii) Zement in einer Menge von 0,0 bis 5,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der bautechnischen Zusammensetzung.