DE2122710C3

DE2122710C3 - Zusatzmittel zu Zement, Mörtel und Beton und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2122710C3
Application number: DE19712122710
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Theodor Oberengstringen Buerge
Original assignee: Sika AG Vorm Kaspar Winkler and Co
Current assignee: Sika Schweiz AG
Priority date: 1970-05-12
Filing date: 1971-05-07
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE2122710A1; DE2122710B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die v> Verbesserung der Güteeigenschaften von Zement, Mörtel und Beton. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Zusatzmittel, welches Zement, Mörtel und Beton oder den zur Herstellung dieser Baustoffe dienenden Ausgangsprodukten zugesetzt wird. Die Erfindung bo betrifft weiterhin die mit Hilfe dieses Zusatzmittels hergestellten Baustoffe Zement, Mörtel und Beton mit verbesserten Güteeigenschaften. Es ist allgemein bekannt, zu Zement, Mörtel und Beton Zusatzmittel mit gezielter Wirkung, wie z. B. festigkeitssteigernde, h5 schnellerhärtende, beschleunigende Mittel, zuzugeben. Die bishe; bekannten Verfahren verwenden einzeln oder in Gemischen Alkali-hydroxyde, -carbonate, -Silikate, -aluminate, Calciumchlorid und Aluminiumchlorid.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, als Abbindebeschleuniger für Leichtbeton, d. h. für Beton mit einem Wasser-Zement-Verhältnis (im folgenden abgekürzt als W/Z bezeichnet) von mehr als 2, kristallwasserhaltiges Aluminiumsulfat in relativ sehr hohen Mengen zuzusetzen, und zwar von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Zement Dabei kann sowohl das normale Hydrat (18 H₂O) als auch das beim Trocknen oberhalb 120° C erhältliche Dekahydrat (10H₂O) und Hexahydrat (6 H₂O) Verwendung finden.

Die speziellen Effekte werden mit den bisher bekannten Mitteln jedoch nur unter Rückgang anderer erwünschter Eigenschaften erzielt Beispielsweise können beim beschleunigten Abbinden nach den bekannten Verfahren die Festigkeiten beeinträchtigt, das Schwinden sowie die Korrosionsgefahr erhöht werden. Derartige Nachteile sind bei den steigenden Ansprüchen, die sowohl an rationelle und rasche Verarbeitung als auch an die Güteeigenschaften gestellt werden, nicht mehr tragbar.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen Zusatzmittels zu Zement, Mörtel und Beton, insbesondere zu Schwerbetonmischungen, zwecks Erzielung bisher nicht erreichbarer Kombinationseffekte in diesen Baustoffen. Das erfindungsgemäße Zusatzmittel gestattet es insbesondere, hohe Frühfestigkeiten zu erreichen. Weiterhin erlaubt die Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzmittels das Betonieren bei tiefen Temperaturen. Mit bestimmten Ausführungsformen des neuen Zusatzmittels ist es auch möglich, schwindfreie Zemente oder auch Expansivzemente herzustellen.

Dabei ist es ein weiteres wichtiges Ziel der Erfindung, daß die genannten Effekte einzeln oder in Kombination erzielt werden, ohne daß die anderen Güteeigenschaften der genannten Baustoffe verschlechtert werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Zement, Mörtel und Beton mit verbesserten Güteeigenschaften durch Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzmittels.

Die Erfindung betrifft schließlich bevorzugte Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusatzmittel.

Die Ziele der Erfindung werden durch ein Zusatzmittel erreicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es als aktive Komponente wasserfreies, calciniertes Aluminiumsulfat enthält.

Aluminiumsulfat, Al₂(SO^i ist ein bekannter Stoff, der eine recht große Anzahl von Hydraten, d. h. Verbindungen mit gebundenem Kristallwasser, bildet. Handelsüblich ist das Oktadekahydrat. Andere bekannte Hydrate, die beim Erwärmen auf Temperaturen oberhalb 120°C entstehen, sind das Dekahydrat (10 H₂O),Nonahydrat(9 H₂O), Hexahydrat (6 H₂O) usw. (vgl. H. Römpp, Chemie-Lexikon, 6. Auflage, Bd. 1, Spalte 247/248; Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 1947, Vol. I₁S. 654).

Die wasserfreie Verbindung wird erst oberhalb 340° -350°C durch Brennen (Calcinieren) erhalten. Es sind die besonderen Eigenschaften dieses calcinierten Aluminiumsulfats, welche in überraschender Weise die geschilderten Effekte zu erzielen gestatten. Beispielsweise weist das calcinierte, wasserfreie Aluminiumsulfat eine sehr große Lösungswärme, nämlich ca. 125 Kcal/ niol, auf. Man nimmt als sicher an, daß durch diese hohe Lösungswärme die Hydratation des Zementes schneller als bisher einsetzt; da bei dieser Zementhydratation

wiederum Wärme frei wird, schreitet die Anfangshärtung schneller fort, was eben einerseits zu den gemessenen höheren Frühfestigkeiten führ L Diese Erscheinung ist die Grundlage der verbesserten Betonjerbarkeit bei niedrigen Temperaturen. Die erzielten Frühfestigkeiten liegen höher als bei der bekannten Verwendung von Calciumchlorid als Zusatzmittel; in den nachstehend genannten Prüfungen wurde die Frühfestigkeit über die Geschwindigkeit, mit welcher die Hydratation verläuft, gemessen. Als Bestimmungsmethode wurde dabei das thermometrische Schnellverfahren nach M. T. Francardi, L'Industria del Cemento 33 (1963), 95 - 98 benutzt

Das erfindungsgemäß verwendete wasserfreie, calcinierte Aluminiumsulfat wirkt also zumindest in einer Hinsicht als thermischer Starter einer Reaktion, nämlich der Zementhydratation, und unterscheidet sich darin von allen anderen Festigkeitsbeschleunigern einschließlich kristaUwasserhaltigem Aluminiumsulfat

Im Gegensatz zu den kristallwasserhaltigen Aluminiumsulfaten zeigt das erfindungsgemäß verwendete calcinierte, d.h. völlig wasserfreie Salz trotz hoher Lösungswärme eine viel geringere Auflösungsgeschwindigkeit Bei Zusatz der bekannten wasserhaltigen Aluminiumsulfate zu Zementmischungen in Mengen ab etwa 0,5% (bezogen auf Zementgewicht) beobachtet man eine Beschleunigung des Abbindevorganges, jedoch keine beschleunigte Festigkeitsentwicklung. Ganz anders verhält es sich beim erfindungsgemäß verwendeten wasserfreien Aluminiumsulfat, welches in Dosierungen unter 5% die Abbindezeiten praktisch nicht beeinflußt, jedoch zu starker Erhöhung der Frühfestigkeiten führt. Bei höheren Dosierungen tritt ebenfalls ein Schnellbindereffekt auf.

Die Auflösungsdauer von 30 g Al₂(SO₄J₃ - 18 H₂O in 100 g Wasser beträgt etwa 60 Sekunden. Unter den gleichen Bedingungen lösen sich 30 g

Al₂(SO₄J₃ · 0 H₂O

erst in 8 Stunden. Diese langsame Kxistallwasseranlagerung kann dazu benutzt werden, um das Schwinden des Zementes zu kompensieren oder gar eine Expansionswirkung zu erhalten.

Löslichkeitsversuch mit verschiedenen
Aluminiumsulfaten

Prinzip

Eine bestimmte Menge Wasser von konstanter Tempsratur wird mit konstanter Geschwindigkeit gerührt Zu einer festgelegten Zeit gibt man eine bestimmte Menge der Al-sulfat-Proben dazu und mißt die Zeit, bei der die Lösung klar wird. (vgl. Gmelins Handbuch der anorg. Chemie, 8. Aufl. 1933, System Nr. 35, Aluminium, Teil B, Seiten 248 - ?79.)

Vorgang

In einem auf 20⁰C thermostatisierten Wasserbad werden Bechergefäße mit der entsprechenden Menge an Lösungsmittel (Leitungswasser) ca. 20 Min. lang unter Rühren auf eine konstante Temperatur von 20° C gebracht. Anschließend gibt man die festgelegten Al-Sulfatmengen auf einmal dazu (unter konst. Rühren).

Es wird die Zeit gemessen, bis die Lösung klar oder eine konstante Trübung aufweisen.

Rührdauer = Versuchsdauer, nach Lösezeit
Lösezeit = Zeit bis Lösung klar oder konstant trüb

Proben

Nr.	Salz	Einwaage, g	Lösungsmittel	pH	Mol/l
			menge, ml
1.1	Al₂(SO₄J₃- 18H₂O	15	200	0,11
2.1	Al₂(SO₄J₃ ■ 6 H₂O	10,15	200	0,11
3.1	Al₂(SO₄J₃ wasserfrei	7,7	200	0,11
1.2	Al₂(SO₄J₃- 18H₂O	30	200	0,23
2.2	Al₂(SO₄)) · 6 H₂O	20,3	200	0,23
1.3	AI₂(SO₄J₃- 18H₂O	60	200	0,45
2.3	Al₂(SO₄J₃ · 6 H₂O	40,6	200	0,45
1.4	Al₂(SO₄J₃- 18H₂O	30	200	0,30
2.4	Al₂(SO₄J₃ · 6 H₂O	20,3	200	0,30
Nr.	Lösezeit Rührdauer	Bemerkungen zur Lösung	am Ende

1.1 ~2—3' 3V₂ h ziemliche Trübung, weiß, sedimentiert 4,3

nach ~ 5 h -> klare Lösung

2.1 -10' 3'/2 h leichte Trübung, weiß (leicht bräunlich), 4,4

sedimentiert nach 2 h -► klare Lösung

3.1 ~2—3Tg. 3Tage starke Trübung, weiß, sedimentiert 4,7

nach ~ 5 h -» kl. Lösung

1.2 ~5' 21/2 h ziemliche Trübung, weiß, 4,25

sed. ~5 h — klare Lösung

2.2 -10-15' 2'/2 h leichte Trübung — leicht bräunlich 4,3

(weiß), red. —5 h-> klare Lösung

Fortsetzung	Lösezeit	Rührdauer	Bemerkungen zur Lösung	pH am Ende
Nr.	-5-8'	15 h	ziemlich starke Trüb, weiß,	43
13			sed. -5—8 h-^kL Lösung
	-15'	15h	ziemliche Trübung, bräunlich gefärbt,	435
23			sed. ~5h, ldLsg.
	— 5'	2i/: h	ziemliche Trübung, weiß ->· klare Lösung	4,4
1.4	-15-20'	1/2 h	leichte Trübung, bräunlich gefärbt	4,45
2.4			-kLLsg.

(Die Trübungen in den Lösungen rühren von Verunreinigungen im technischen Aluminiumsulfat her.)

Aus diesen Versuchen geht eindeutig hervor, daß wasserfreies Aluminiumsulfat eine um Zehnerpotenzen geringere Lösungsgeschwindigkeit besitzi.

Als weitere Komponente des erfindungsgemäßen Zusatzmittels können Füllstoffe vorliegen. Diese dienen zur besseren Dosierung des im Zusatzmittel enthaltenen Aluminiumsulfats bzw. der eventuell vorhandenen weiteren Hilfskomponenten; wie weiter unten beschrieben ist, wendet man das Aluminiumsulfat vorzugsweise in nur relativ kleinen Mengen an, die sich zwischen etwa 0,2 bis 10%, insbesondere 0,2 bis 2%, bezogen auf das Gewicht des Zementes, bewegen.

Als Füllstoffe, d. h. Streckmittel, kommen inerte oder reaktive Stoffe in Frage. Inerte, d. h. bei der Herstellung, Lagerung und Verwendung des Zusatzmittels unverändert bleibende Füllstoffe sind z. B. Gesteinsmehie wie Calciumcarbonat, Feinsand, Talkum, Glimmer usw.

Reaktive Füllstoffe sind beispielsweise Zement, Calciumsulfat (dessen Wirkung weiter unten erläutert wird), wasseranziehende Mittel, die eine vorzeitige Hydratation des Aluminiumsulfats verhindern, z. B. gemahlenes, wasserfreies Kieselsäuregel. Bentonit. Molekularsiebe, Kieselgur, usw. Im allgemeinen enthält das erfindungsgemäße Zusatzmittel 10 bis 20 Gew.-% wasserfreies Aluminiumsulfat, Rest Streckmittel und/ oder andere aktive Komponenten. Es wird dazu noch auf die nachstehende Tabelle 1 verwiesen.

Gegebenenfalls anwesende aktive Komponenten, die die genannten Kombinationseffekte verstärken oder weitere solche Effekte hervorrufen, sind beispielsweise die folgenden:

1. Verzögerungsmittel

Diese dienen zur Steuerung einer Expansionswirkung des erfindungsgemäß verwendeten wasserfreien Aluminiumsulfats. Beispiele solcher Verzögerungsmittel sind Salze der Glukonsäure, wie Natriumglukonat, Kaliumglukonat, Eisenglukonat, Calciumglukonat, Magnesiumglukonat, Aluminiumglukonat usw. Bevorzugt wird Natriumglukonat; Salze der Pyrophosphorsäure wie Natrium-, Kalium-, Ammonium-, Calcium-, Magnesium-, Aluminiumpyrophosphai und entsprechende saure Pyrophosphate, bevorzugt jedoch Natriumpyrophosphat; und Calciumsulfat. Letzteres wird ganz besonders bevorzugt, weil es bei der Erhärtung des Zementes mit dem calcinierten Aluminiumsulfat und dem freien Calciumhydroxyd, aus den Calciumsilikaten des Zementes freigemacht, den nadeiförmigen, hochverfestigend

M wirkenden Ettringit

(3 CaO ■ AI₂O₃ · 3 CaSO₄ · 32 H₂O)

bildet. Statt Calciumsulfat sind auch andere Sulfate (Kalium-, Natrium-, Magnesiumsulfat usw.) brauchbar.

2. Abbindebeschleuniger

Dabei sind insbesondere zu nennen: Alkanolamine wie Mono-, Di- und Triäthanolamin sowie deren

Mt technische Gemische; Alkalisilikate, insbesondere Natriumsilikate; und Alkalien oder alkalisch reagierende Verbindungen wie die Hydroxide (KOH, NaOH, Ca(OH)₂), Carbonate (Na₂CO₃. K₂ CO₃) und Natriumaluminat. Bevorzugt wird als Abbindebeschleuniger eine

ν, synergistische Kombination aus Triethanolamin, das gleichzeitig als Korrosionsschutz wirkt, und Natriumsilikat.

Die folgende Tabelle 1 gibt eine Übersicht über einige Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Zusatz-

■30 mittel.

Tabelle 1

Zusammensetzung von Zusatzmitteln, Gew.-%

Gruppe	Al₂(SO₄).,	Verzögerungs	Abbindebeschleuniger	Streckmittel	Effekt
Nr.	calciniert	mittel
		(Calciumsulfat)	Triäthanolamin Na-Silicat
I	10 bis 90			Zement,	Erhöhung der Früh
				90 bis 10	festigkeit +Tieftempe-
					raturbetonierbarkeit
II	10 bis 60		2 bis 10 10 bis 50	Zement,	I + Abbindebe
				0 bis 50	schleunigung
III	90 bis 30	10 bis 70			1 + Schwundausgleich

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Zusatzmittels wird so vorgenommen, daß man handelsübliches, kristallwasserhaltiges Aluminiumsulfat durch Erhitzen auf Temperaturen über 340⁰C, bevorzugt 400 bis 480⁰C calciniert und dabei das wasserfreie Produkt gewinnt. Inerte Streckmitte! oder auch Zement können schon beim Calcinieren anwesend sein. Nach Abkühlung in trockener Atmosphäre werden dann, wenn gewünscht ode·· erforderlich, die übrigen Bestandteile in geeigneten Mischvorrichtungen eingearbeitet. Um eine vorzeitige Wasseraufnahme des erhaltenen calcinierten Aluminiumsulfates zu verzögern oder zu verhindern, kann man, wie oben erwähnt, wasseranziehende Streckmittel verwenden, oder man vermahlt das calcinierte Produkt mit Hydrophobierungsmitteln wie Stearaten, insbesondere Calcium-, Magnesium-, Zinkoder Aluminiumstearat.

Die Zusatzmittel sind zum Zusatz zu Zement, Mörtel und Beton bestimmt. Unter Zement versteht man dabei die bekannten hydraulischen Bindemittel wie Portland- 2» zement, Weißzement, Hochofenzement, Trasszement, Schlackenzement, Flugaschezement, usw. Die Bezeichnung »Mörtel« bezieht sich auf Mischungen aus Zement, Zuschlag, d. h. Sand, mit einer Korngröße bis zu 6 mm, und Wasser. Beton ist ein Gemisch aus Zement, Sand 2> und Kies mit einer Normalkörnung von 30 mm, die aber in Sonderfällen bis zu 120 mm gehen kann, und Wasser. Als bevorzugter Beton im Rahmen der Erfindung gilt Schwerbeton, d. h. Beton mit einem W/Z von 0,4 bis 0,7, insbesondere von etwa 0,5. jo

Die Menge an Zusatzmittel, die zum Zement zuzugeben ist, schwankt je nach dem zu erzielenden Effekt und der Konzentration an Aluminiumsulfat. Sie entspricht jedoch im allgemeinen 0,2 bis 10%, insbesondere 0,2 bis 2%, des Zementgewichtes und J3 bezogen auf das Aluminiumsulfat.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung des Zusatzmittels und dessen Anwendung. In den Beispielen bezieht sich die Mengenangabe (Teile, %) stets auf das Gewicht.

Beispiel 1

1000 Teile handelsübliches Aluminiumsulfat [Al₂(SOi)₃- 12H₂O]

werden in einem Elektroofen mit Abzug auf Blechhorden im Verlauf von 2 Stunden auf eine Temperatur von 450 bis 490° C erhitzt Diese Temperatur wird 24 Stunden lang gehalten. Dann läßt man unter Luftabschluß abkühlen und vermahlt nach Zusatz von 5 Teilen Calciumstearat in einer Kugelmühle auf Zementfeinheit. Dieses Produkt ist in verschlossenen Fässern unbeschränkt hakbar.

100 Teile Kieselgur werden mit 5 Teilen Triäthanolamin in einer Kugelmühle homogen vermischt Zu diesem Vorgemisch gibt man 35 Teile Natriumsilikat und homogenisiert erneut Man erhält demnach 140 Teile Mischung. Dazu fügt man 60 Teile wie oben erhaltenes calciniertes Aluminiumsulfat

Beispiel 3 Beispiel 2

Man stellt calciniertes Aluminiumsulfat gemäß Beispiel 1 her. 100 Teile des wasserfreien Produktes vermahlt man in einer Kugelmühle mit 100 Teilen gebrochenem Gips.

Ein anderes Zusatzmittel erhält man, wenn man mit 200 Teilen Gips vermählt

Nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 wird zunächst calciniertes Aluminiumsulfat hergestellt.

100 Teile des erhaltenen wasserfreien Produktes vermahlt man in einer Kugelmühle mit 100 Teilen gebrochenem Kalkstein bis zur Zementfeinheit.

Beispiel 4

10 g Wasser und 20 g Zement (oder Zement + Zusatz) werden während 3 Minuten gerührt und anschließend während der gewünschten Hydratationszeit stehen gelassen. Nach Ablauf der gewünschten Zeit wird die Hydratation durch Zugabe von Äthanol (20 ml) unterbrochen. Durch Zentrifugieren wird das Wasser-Alkohoi-Gemisch vom Zement getrennt. Dem Gemisch entnimmt man 20 ml; nach Zugabe von 10 ml Benzol wird die Flüssigkeit erwärmt (60-7O⁰C), bis die anfängliche Trübung verschwunden ist. Beim Abkühlen wird die Temperatur gemessen, bei der die Trübung wieder erscheint.

An hand einer Eichkurve kann die der betreffenden Temperatur entsprechende Wassermenge bestimmt werden, d. h. es kann die
ursprünglichen (10 ml) und
Hydratation verbleibenden
werden.

Die beschriebene Versuchsdurchführung wurde mit drei Proben ausgeführt. Die erste Probe bestand aus reinem Zement, die zweite aus 20 g Zement +0,4 g eines Zusatzmittels aus 35 Teilen Natriumsilikat, 10 Teilen Triethanolamin und 55 Teilen wasserfreiem Aluminiumsulfat und die dritte aus 20 g Zement + 0,4 g eines Zusatzmittels aus 35 Teilen Natriumsilikat, 10 Teilen Triäthanolamin und 107,15 g Teilen

Differenz zwischen der der nach Abschluß der Wassermenge ermittelt

( · 18 H₂O.

Nach der oben beschriebenen Methode wurde die Hydratation bei 0 bis 5° C verfolgt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt, aus der die viel schnellere Hydratation, d. h. Entwicklung der Frühfestigkeit, hervorgeht.

45

50

Tabelle II	g gebundenes Wasser pro	mit Zusatz	20 g Zement
Hydration nsich	ohne	Al₂(SO₄J₃	mit Zusatz
... Stunden	Zusatz	wasserfrei	Al₂(SCM₃ - I« H₂O
		034
	0_;15	0,42	0,18
0,5	0,17	0,55	0,20
Γ	0,21	0,63	03
2	0,23	0,76	0,26
3	0,26	0,825	0,29
4	0,29	0,89	033
5	0^25	0,93	036
6	0,36		039
7

60 Um die stärkere Hydratation von wasserfreiem Aluminiumsulfat zu zeigen, wurden kalorische Messungen an Zement-Quarzmehl-Mischungen durchgeführt Bei allen Vergleichsversuchen wurden äquivalente Aluminiumsulfat-Mengen eingesetzt Der Wasser-Zement-Faktor war konstant 0,62.

ίο

Zusatzmittel g % Max. Tem- nach Abbinde-

Al₂(SO₄J₃ peratur °C Std. zeit, Min.

9.4 B 165 E 300

8,3 B 140

E 225

1,9 B 20

E 45

0,5 B 15

E 25

8.5 B 170 E 300

B 160

E 255

0,4 B 15

E 30

2.2 B 25 E 55

B 140

E 250

6.6 B 115 E 190

5,1 B 20

E 85

2.3 B 10 E 40

Die Ergebnisse zeigen, daß wasserfreies Aluminiumsulfat die stärkste Erhöhung der Hydrationswärme zeigt und daher ein Beschleuniger für die Erhärtung bzw. die Festigkeitsentwicklung ist.

Vergleichsversuch Zusatzmittel
Die nachstehenden Zusatzmittel wurden auf die Entwicklung der Hydrationswärme geprüft.

Al₂(SO₄J₃	• 18 H₂O	4,87	0,5	47
Al₂(SO₄J₃	■ 18 H₂O	9,74	1	47,5
Al₂(SO₄J₃	• 18H₂O	29,22	3	38
Al₂(SO₄J₃	■ 18 H₂O	48,70	5	41,5
Al₂(SO₄J₃	-6H₂O	3,20	0,5	47
Al₂(SO₄J₃	• 6H₂O	6,59	1	47,5
Al₂(SO₄J₃	• 6H₂O	26,32	5	40
Al₂(SO₄J₃	-6H₂O	32,90	3	43
Al₂(SO₄J₃	wasserfrei	2,5	0,5	47
Al₂(SO₄J₃	wasserfrei	5	1	47
Al₂(SO₄J₃	wasserfrei	15	3	56
Al₂(SO₄J₃	wasserfrei	25	5	52
B = Beginn E = Ende.

	g	A,	A₃	Bi	B₃
	54,5	g	g	g	g
Al₂(SO₄J₃ wasserfrei Al₂(SO₄J₃ ■ 6 H₂O Na-Silikat Triäthanolamin Kieselgur	59,3	550 350 100 1000	724 350 100 1000	600 350 50 1000	790 350 50 1000
	50	2000	2174	2000	2190
	54,75
		%	Max. Tempe ratur, ¹C	nach Std.	Abbinde zeit
Gewichtsteile insgesamt	3	52	7,5	B 30 E 105
Ergebnisse	3	48	8,4	B 25 E 85
Mischung	3	56,5	4,6	B 25 E 65
Mischung A-I	3	49,5	6,4	B 20 E 60
Mischung A-3		44	10,2	B 180 E 305
Mischung B-I
Mischung B-3
Ohne Zusatz B = Beginn; E = Ende.

Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß beide Zusatzmittel eine höhere Temperaturspitze bei der Hydratation zeigen.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt die Entwicklung der Frühfestigkeiten durch das erfindungsgemäße Zusatzmittel, und zwar unter Verwendung verschiedener Zemente.

Es wurde ein Sciwerbeton aus 230 Teilen Sand, Körnung 0 — 8 mm, 252 Teilen Kies, Körnung 8-30 mm, 75 Teilen Zement und 37,5 Teilen Wasser hergestellt. Das W/Z betrug also 0,5. Das Zusatzmittel bestand aus 35% Natriumsilikat, 5% Triäthanoiamin und 60% wasserfreiem Aluminiumsulfat. Gleichzeitig wurden die Zusammensetzungen Bi und B3 gemäß Beispiel 4 mit untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefaßt.

Tabelle III	Beton-Druckfestigkeiten in kg/cm²	Hochwertiger	Normaler	Normaler Portlandzement+ 2%	bezogen auf	Normaler Portland
Nach	Normaler	Portland	Portland	des erfindungsgemäßen Ziisatz-	Zement (Bi)	zement+2% Zusatz-
Stunden	Portland	zement	zement	mittels		mittel, das aber
	zement	(Z 550)**)^a)	+ 2% CaCl₂		12	AI₂(SO₄Ja ■ 6 H₂O enthält
	(Z 375)))			bezogen auf	56	bezogen auf Zement (B3)
				Zement und	90
				Al₂(SO₄Jj	121
		8	19	10	152
	_	31	38	53	165	14
6	14	80	69	86	179	30
9	29	132	81	117	23 i	62
12	60	180	102	144		97
15	85	193	114	163		119
18	112	212	142	173	150
21	146	290	222	225	210
z4	218
48.

^a) Normen gemäß »Cement Standards«, Cembureau, Paris 1968. *) ASTM: Typ I.
'*) ASTM: Typ 111.

Die Ergebnisse zeigen den rascheren Festigkeitsanstieg mit wasserfreiem Aluminiumsulfat.

Die schnelle Entwicklung der Frühfestigkeit, d. h. 9 bis 15 Stunden nach Anmachen, geht klar hervor, ebenso die Tatsache, daß durch das Zusatzmittel kein Festigkeitsverlust verursacht wird.

Beispiel 6

Es wird ein Mörtel hergestellt aus 1000 Teilen Portlandzement, 3000 Teilen Sand (Körnung 0 — 6 mm), und 500 Teilen Wasser (W/Z = 0,5). Ein Drittel des Mörtels bleibt ohne Zusatz, zum zweiten Drittel gibt man ein Gemisch aus 1 Teil calciniertem Aluminiumsulfat und 2 Teilen Gips (Zusatzmittel A), und zwar 3 Teile des Mittels auf 100 Teile Zement. Zum letzten Drittel gibt man 2 Teile, bezogen auf 100 Teile Zement, eines Gemisches aus gleichen Teilen wasserfreiem Aluminiumsulfat und Gips.

In zwei Vergleichsversuchen wurde das wasserfreie Aluminiumsulfat beim Gemisch des zweiten Drittels durch jeweils äquivalente Mengen Al₂(SO₄Js - 18H₂O ersetzt (Zusatzmittel C und D).

Die Volumenentwicklung der fünf Gemische ist in Tabelle IV dargestellt.

Tabelle IV	Lineare Expansion	bzw.	Schwindung in %	B	C	0	Zusatzmittel	0
Tage	ohne			+ 0,2	0	D	0
	Zusatzmittel		. +0,5	-0,02	-0,03
	0	Zusatzmittel Zusatzmittel Zusatzmittel	+ 0,8	-0,06	-0,08
1/3	0	A	+ 1,5	-0,06	-0,10
	-0,02	+4,5	+ 2,5	-0,12	-0,15
t	-0,05	+ 5	+ 3,5	-0.20	-0,22
2	-0,08	+ 5	+4
3	-0,13	+5
4	-0.20	+5
5		+5
	+5

Claims

Patentansprüche:

1. Zusatzmittel zur Verbesserung der Eigenschaften von Zement, Mörtel und Beton, insbesondere Schwerbeton, insbesondere zur Erhöhung der Frühfestigkeiten, der Betonierbarkeit bei tiefen Temperaturen und zur Volumenregelung, auf Basis von Aluminiumsulfat, gekennzeichnet durch einen Gehalt an calciniertem, wasserfreiem Aluminiumsulfat

2. Zusatzmittel nach Anspruch 1 zur Festigkeitsverbesserung und zum Schwindungsausgleich oder zur Expansion von Beton, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmittel aus 90 bis 30 Gewichtsprozent calciniertem, wasserfreiem Aluminiumsulfat und 10 bis 70 Gewichtsprozent Calciumsulfat als Verzögerungsmittel besteht

3. Zusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Alkanolamin und eine anorganische, alkalisch reagierende Verbindung, insbesondere Natriumsilikat, enthält

4. Zusatzmittel nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Triäthanolamin als Alkanolamin.

5. Zusatzmittel nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus wasserfreiem Aluminiumsulfat Triäthanolamin und Natriumsilicat in den Gewichtsverhältnissen (10-60):(2-10): (10-50)besteht.

6. Zusatzmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß es zusätzlich gemahlenes, wasserfreies Kieselsäuregel, Bentonit, Molekularsiebe oder Kieselgur als wasseranziehende, eine frühzeitige Hydratation des Aluminium- J5 sulfats verhindernde Substanz enthält

7. Verfahren zur Herstellung des Zusatzmittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man kristallwasserhaltiges Aluminiumsulfat entweder als solches oder in Gegenwart von Zement oder Zementklinker als Füllstoff durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb 350⁰C, insbesondere auf 400 bis 480° C, calciniert und das erhaltene Produkt abkühlt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das abgekühlte Produkt zur Verhinderung bzw. Verzögerung vorzeitiger Wasseraufnahme mit Metallstearaten als Hydrophobierungsmittel vermahlt.