DE2059074A1 - Abbindebeschleuniger fuer Portland-Zement und andere tricalciumsilicatriche Zemente sowie daraus hergestellte Moertel und Betone - Google Patents

Abbindebeschleuniger fuer Portland-Zement und andere tricalciumsilicatriche Zemente sowie daraus hergestellte Moertel und Betone

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DE2059074A1 DE19702059074 DE2059074A DE2059074A1 DE 2059074 A1 DE2059074 A1 DE 2059074A1 DE 19702059074 DE19702059074 DE 19702059074 DE 2059074 A DE2059074 A DE 2059074A DE 2059074 A1 DE2059074 A1 DE 2059074A1
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    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/0093—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B2103/10—Accelerators; Activators
    • C04B2103/12—Set accelerators

Description

betreffend:
"Abbindebeschleuniger für Portland-Zement und andere trlcalciumsilicatreiche Zemente sowie daraus hergestellte Mörtel und Betone". . '
Die Erfindung betrifft einen neuen Abbindebeschleuniger für Portland-Zemente oder analoge Zemente sowie seine "Verwendung bei der Herstellung von Mörtel und Betonen.
Portland-Zement enthält als Hauptbestandteil das langsam abbindende bzw. erstarrende Tricalciumsilicat. Zwar sind die zeitlichen Spielräume für die Verarbeitung der Mörtel und Betone sowie ihre mechanischen Eigenschaften allgemein zufriedenstellend, die Erstarrung setist hingegen für manche Verwendungszwecke zu spät ein und dauert zu lang.
■— 2 —
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Es ist.deshalb häufig notwendig, ein schnelles Abbinden durch Zugabe eines Beschleunigers zu begünstigen der die übrigen Eigenschaften der Mörtel und Betone nicht bis zu unannehmbaren Werten beeinträchtigt und die mit Mörtel oder
(ton in Berührung stehenden Metallarmierungen oder Bewe-
rjungen nicht durch'Korrosion gefährdet.
Es sind bereits zahlreiche Stoffe als Abbindebeschleuniger bekannt. Von besonderer Bedeutung sind die Meta 11-aluminate, die jedoch den Nachteil aufweisen, daß sie die. Mörtel und Betone, denen sie bein) Anmachen zugesetzt v/erden, unmittelbar versteifen, sodaß die Verarbeitbarkeit dieser Massen sehr schnell praktisch Null wird und diese Massen dann praktisch nicht mehr verwendet werden können. Darüberhinaus sind die mechanischen Eigenschaften der Massen nach dem Erhärten verschlechtert.
Bekannt ist weiterhin die Verwendung vors Oxy carbonsäuren, deren Salze oder Estern· als fließfähig machende Mittel und als Abbindeverzögerer.
Der gemeinsame Zusatz von Metallaluminat und Ox;ycarbonsäure zu Portland- Seraent wurde bereits in der US-Patentschrift 3 433 (:νΊ beschrieben, um Schutzüberzüge auf Mauerwerken herzustellen. Beansprucht wird hierfür ein G-ewichtsverhältnis von 8ö Teilen Portland-Zement auf 10-50 Teile Aluminat und 2-10 Seile Oxvsäure. Eine derartige Masse kann aber nicht als Abbindebeschleuniger für Mörtel und Betone dienen, da deren Verarbeitbarkeit Null ist. Infolge des hohen Natriumaluminatgehaltes wirkt die Saure nicht als Verflüssiger, sondern lediglich als mäßiger Verzögerer für das Aluminat. Die Verarbeitung eines derartigen Mörtels oder Betons ist daher nicht möglich.
Es bat sich min überraschend gezeigt, daß ein Gemisch
aus einem Alkalialuminat, das versteifend und abbindebe-
— 3 —
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schleunigend wirkt und einer Oxycarbonsäure, deren Salzen oder Estern, die als Verflüssiger und Abbindeverzögerer ■wirken in einem Gewi^chtsverhältnis von 0,5-5 $ Alkalialuminat und 0,05-2 Gew -$ Oxy car bon säure, deren Salz oder Ester, bezogen auf den Zement, einen guten Abbindebeschleuniger für Portland-Zement und andere tricalciumsilicatreiche Zemente sowie die daraus hergestellten Mörtel und Betone darstellt.
Die verwendeten Alkalialuminate weisen vorzugsweise ein Molverhältnis MegO/Al^O, von 1-2 auf (Me=Alkalimetall)., Ohne Nachteil können jedoch" auch alle Alkalialuminate mit einem Molverhältnis von 1-4 verwendet werden.
Als Oxycarbonsäuren kommen vorzugsweise Weinsäuren, Zitronsäure, Gluconsäure, Apfelsäure, Milchsäure, Salicylsäure und andere mehr in Frage, deren Salze, vorzugsweise die Alkali- und Erdalkalisalze sowie die Ester dieser Säuren, wobei die Säure^-gruppen oder OH-Gruppen vollständig oder teilweise verestert sind.
In der Praxis wird die Korabination aus Al,kalialumlnat und Oxycarbonsäure oder deren Derivat in der Gebrauchsdosis mit einem Stoffvermengtder das Verhalten des Zementes nicht beeinflußt, beispielsweise mit gefällter Kieselerde: dieser Stoff wird zugesetzt um jegliche Feuchtigkeitsaufnahrae (Reprise) des Gemisches zu unterbinden.
Das so zusammengesetzte Zusatzmittel wird vorzugsweise
auch im Anmachwasser dispergiert; es kann aberAinmittelbar dem Zement oder dem Mörtel oder Betonen bei deren Herstellung zugesetzt werden. ·
In zahlreichen Versuchen wurden gute Eigenschaften Setnent und ähnlic
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der mit Portland-Zetnent und ähnlichen, 'tricalciumsilicat-
-
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reichen Zementen hergestellten Mörteln und Betonen durch Zugabe des erfindungsgemäßen Abbindebeschleunigers in sorgfältig aufeinander abgestimmten Mengenverhältnissen, die den Einsatz dieser Mörtel und Betone in sehr verschiedenen Anwendungsgebieten gestatten, erzielt.
, Entwickelt wurde eine breite Skala von Eigenschaften der Mörtel und Betone von einer gerade ausreichenden VerarbeitbaTkeit für den an einen schnellen Erstarrungsbeginn und eine kurze Erstarrungszeit gebundenen Einsatz bis zu einem beträchtlichen Spielraum für die Verarbeitung, der denjenigen defc Mörtel ohne Zusätze übertrifft,, jedoch mit einem gegenüber diesen letzteren beschleunigten Erstarrungsbeginn und einer beschleunigten Erstarrungzeit gekoppelt ist. Die mit dem neuen Abbindebeschleuniger versetzten Mörtel und Betone zeichnen sich darüberhinaus durch gute mechanische Eigenschaften nach dem vollständigen Erhärten aus und bieten keinerlei Korrosionsgefahr für die mit ihnen in Berührung stehenden Metallarmierungen oder Bewegungen.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung ohne diese einzuschränken. Verwendet wurden Natriumaluminat mit einem Molverhältnis NapO/AlpO* von 1,2 und verschiedene Oxycarbonsäuren, d!(^verschiedenen Mengenverhältnissen Portl^nd-Zement-Mörteln zugesetzt wurden; jeder Mörtel wies folgende Zusammensetzung auf:
Sand (NF. P. 15 403) 1 350 g
künstlicher Portland-Zement 450 g Wasser 225 g
Die Herstellung des Mörtels erfolgte gemäß der französischen Norm NF. P. 15 403- .Die Zusätze wurden in den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Mengen, bezogen auf
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den Protland-Zeraent, zuvor mit dem Anmachwasser vermischt.
In der folgenden Tabelle wird die Ausbreitung als Maß für die Yerarbeitbarkeit des Mörtels angegeben. Diese Ausbreitung v/ird mit einem kegelartigen Körper bestimmt, der durch 15 aufeinanderfolgende Stöße verdichtet wird.(flow test Methode). Die Ausbreitung wird angegeben als Differenz in cm zwischen Durchmesser des ausgebreiteten Mörtel- oder Betonkuchens und des Kegeldurchmessers an der Basis, der 8 cm beträgt. Ein zum Vergleich herangezogener Mörtel oder Beton ohne Zusatz weist allgemein eine Ausbreitung von 3,5-4,5 cm auf.
Das Abbinden oder Erstarren des Mörtels oder Betons wurde mit der Nadelvon Yicat gemäß der französischen Form NE1.P. 15 431 gemessen.
Die Druckfestigkeit wurde mit prismatischen Körpern (4x4x16 cm ) entsprechend der Norm NF.P. 15 401 bestimmt. Die folgenden Tabellen fassen die verschiedenen Versuchs^ . bedingungen und Ergebnisse zusammen.
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Tabelle 1
Natrium- Weinsäure Ausbreitung -Erstarrungsalluminat beginn
i° cm
Erstarrungsende
D VJl 2 O 4,1 4h 30· min 6h 30: min
1 VJl 2 O 0 30E min 1h 10r min
1 ,5 2 0,05 0,2 45: min 2h 30; min
1 2 0,3 0,8 3h 15· min 5h 30f min
3 0 0 15! min 30: min
0,4 3 45: min 1h 40' min
0,4 4,3 1h 1h 17: min
O 0 10r min 35' min
0,2 · 3,9 1h 1h 20r min
0,75 4,3 2h 30 4h 45: min
1,75 3,4. 2h 45 4h
0,8 6 2h 30 4h
Natriumaiuminat
Diäthyltartrat
Ausbreitung cm
Erstarrungsbeginn
Erstarrungsende
1 ,5 0, 05 1 ,8 1h 24 min 2h 34' min
1 ,5 0, OvJ 2 CTv 2h 10 min 3h 20' min
1 ,5 0, VJt 2 50 min 50 min
Natrium- Natrium- Ausbreitung aluminat kaliumtartrat
ErstarrungS: beginn
Erstarrungsende
2 O ,2 1, 1 1h 45 min 1h 20 min
2 O ,8 2, 2 2h 50 min 2h 45 min
2 ■ 1 5, 7 20 •min 3h 20 :min
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Zitronen - 7 Erstarrungs- 1h 45 min 2059074
säure Tabelle gebinn
Natrium- Ausbrei tu ng Erstarrungs
aluminat 0,1 19 rain ende
0,3 era 23 min
1,5 0,6 0,2 20 min • 28 min
1,5 1 0,6 38 min
1,5 1,5 0,8 35 min
1.5 3,1 1h 30 min
1.5 1,9 lh 10 min
Hatriumaluminat
Natrium-Blumina t
1,5
1,5
Natriumaluminat
1,5
1,5
1,5
Natriumaluminat
1,5
1,5
1,5
(•Muconsäure
Ausbrei
cm Erstarrungs- Erstarrungsbeginn ende
1,5 0,1 0,9 12 min 6h 30 min
1.5 0,2 1 ,6 *2h40 min 7h 30 min
1,5 0,5 4,5 3h 40 min 7h
1,5 0,6 6,6 3h 20 min 15 min
Apfelsäure
Ausbrei£u cm Erstarrungs- Erstarrungsbeginn ende
0,5
1
0,6 0,9 19 min
25 min
30 min 40 min
Milch
säure
Ausbreitung cm Erstarrunge- Erstarrungsbeginn ende
0,5
0,5 0,7 1
22 min
23 min
35 min
42 min 50 min 50 min
Salicyl
säure
Ausbreitung
CHI Erstarrungs- Erstarrungsbeginn ende
0,05
0,5
0,4 4,3 2,5 22 min
15 min
30.min
43 min 40 min 45 min
- 8
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Der Vergleich lehrt, daß von verschiedenen Oxycarbonsäuren die besten Ergebnisse mit Weinsäure erzielt werden, weil hier eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit mit mäßiger Abbindeverzögerung des mit Alkalialuminat versetzten Mörtels kombiniert ist. Die übrigen Säuren bewirken entweder eine etwas mäßigere Verarbeitbarkeit und einen schnelleren Erstarrungsbeginn und eine kürzere Erstarrungszeit oder eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit, aber ein verzögertes Erstarren. Sie finden jedoch alle im Rahmen ihrer Leistung eine ganz spezielle Verwendung für schnell abbindende bzw. erstarrende Mörtel mit schlechter Verarbeitbarkeit. In diesem Falle kommt das Metallaluaiinat voll als starker Abbindebeschleuniger zur Geltung; die verwendete Oxysäure kann nicht als Verzögerer wirken, übt jedoch eine ausreichende verflüssigende Wirkung aus, damit der Mörtel oder Beton die erforderliche Verarbeitbarkeit besitzt, um in der kurzen Zeit, in der er verwendbar ist, eingesetzt werden zu können.
Die Druckfestigkeit für Mörtel und Beton ohne Zusätze
2 2
stieg von 178 kg/cm noch 2 Tagen auf 341 kg/cm" nach 7 Tagen und auf 413 kg/cm" nach 28 Tagen.
Die Druckfestigkeit eines mit 1,5 i° Natriuraalurainat und 0,6 °/o Weinsäure versetzten Mörtels oder Betons betrug nach ?. Tagen 170 kg/cm , stieg nach 7 Tagen auf 348 kg/cm' und nach 2.8 Tagen auf 51^ kg/cm an.
Die erfindungsgetnäße Kombination aus Natriumalutulnat und Ox;/carbon säure zeichnet sich durch ein sehr ausgeprägtes nicht korrodierendes Verhalten gegenüber Metallflächen aus. Während wässrige Aluminatlösungen an sich nicht korrodierend wirken, korrodieren die Lösungen der verschiedenen Säuren sehr schnell Metalloberflächen. Überraschenderweise wurde
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festgestellt, daß die verschiedenen lösungen der beiden Komponenten entsprechend den vorangegangenen Tabellen keinerlei korrodierende Wirkung auf Metalle ausüben. Das vorhandende Alkalialuminat verhindert die üblicherweise durch die Säure bedingte Korrosion.
Die Leistung des erfindungsgemäßen Abbindereglers ist besonders bemerkenswert bei Arbeiten, die bei niederen Temperaturen durchgeführt werden müssen. Ein bei Temperaturen um O0G aus seinen Ausgangsstoffen hergestellter und dann bei gleicher Temperatur gelagerter Portland-Zement- Mörtel enthaltend 1,Ο5?ό ITatriumaluminat und 0,4 $> Weinsäure (bezogen auf den Zement) beginnt beispielsweise nach 1 Stunde 2-0 min zu erstarren und ist nach 1 Stunde 45 Minuten vollständig erstarrt, während für einen Mörtel gleicher Zusammensetzung jedoch ohne Zusätze der Erstarrungsbeginn bei 7 Stunden liegt und die Erstarrungszeit 15 Stunden beträgt. Darüberhinauö wird die Druckfestigkeit von Mörteln und Betonen,die die erfindungsgemäßen Abbinderegler enthalten, bei niederen Temperaturen ebenfalls verbessert, und zwar sowohl gegenüber Mörteln und Betonen olrqe Zusätze wie auch gegenüber Mörteln und Betonen, die Calciumchlorid" enthalten, den bekannten Abbindebeschleuniger für der Kälte ausgesetzte Mörtel und Betone. So wurden mit Prüfkörpern, die bei 40C hergestellt und dann 24 Stunden bei gleicher Temperatur sowie anschließend bei -5°G gelagert worden waren, folgende Werte für die Druckfestigkeit bestimmt:
Mörtel ohne Zusätze: 45 kg/cm nach 2 Tagen,
115 kg/cm2 nach 7 Tagen und 187 kg/cm2 nach 28 Tagen;
Mörtel enthaltend 2 °/> Calciumchlorid (bezogen auf das Zementgewicht); 85 kg/cm nach 2 Togen,
171 kg/cm2 nach 7 Saßen und
179 kg/cm2 nach 28 Tagen; „ -J0 -
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Mörtel enthaltend 1,05 °/° Natriunialuminat und 0,4 % Weinsäure (bezogen auf Zementgewicht):
114 kg/cm nach 2 Tagen, 260 kg/cm nach 7 Tagen und 304 kg/cm2 nach 28 Tagen.
Das erf indungsgemäi3e Gemisch wird mit Erfolg in allen üblichen Beton- und Mörtelmassen verwendet, um schnell abbindende Massen zu erhalten, beispielsweise für armierten Beton, Straßenbeton, Betonhalbfabrikate, Spannbeton, dünnflüssige Zementmassen zum Einspritzen sowie allgemein für alle Mörtel und Betone, die Portland-Zement oder einen beliebigen anderen tricalciumsilicatreichen Zement enthalten.
Patentansprüche
1 0 9 R 2 * / 1 7 1 7 .
ßAD ORIGINAL

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    (1 .) . Abbindebeschleuniger für Portland-Zement und andere tricalciuinsilicatreiche Zemente sowie daraus hergestellte Mörtel und Betone bestehend aus, bezogen auf das Zementgewicht, o,5- 5 $> Alkalialuminat und 0,05-2 fo Oxy carbonsäure oder deren Salz oder deren Ester.
  2. 2.
    Abbindebeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch ge
    kennzei
    hältnis
    chnet, daß das Alkalialuminat ein MolverpAlpO^ -von 1-4, vorzugsweise von 1-2 aufweist
  3. 3. Abbindebeschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
    gekennzeichnet, daß die Oxycarbonsäure Weinsäure, Zitronensäure, G-luconsäure, Äpfel'säure, Milchsäure oder Salicylsäure ist.
    7232
    1098 23/1717
    BAD ORIGINAL
DE19702059074 1969-12-02 1970-12-01 Verfahren zum beschleunigen des abbindens von portlandzement Withdrawn DE2059074B2 (de)

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