DE2232240A1

DE2232240A1 - Beschleuniger fuer das abbinden und aushaerten von portlandzementen und anderen tricalciumsilicatreichen zementen

Info

Publication number: DE2232240A1
Application number: DE2232240A
Authority: DE
Inventors: Pierre Allemand; Christian Hovasse
Original assignee: Rhone Progil SA
Current assignee: Rhone Progil SA
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1973-01-18
Also published as: IL39764A; DE2232240B2; AT320511B; AU461669B2; FR2145091A5; HU164819B; SU446961A3; DK139572B; PL78068B1; IT958067B; ZA724525B; AU4391272A; IL39764A0; CS177087B2; CA966513A; JPS5550902B1; ES404454A1; CH540862A; NL7209241A; DD97410A5

Description

RHÖHE-PROGIIi, S.A.
6, rue Piccini, 75 - Paris - 16e, Frankreich

betreffend

Beschleuniger für das Abbinden und Aushärten von Portland· zementen und anderen tricalciumsilicatreichen Zementen

Die Erfindung betrifft ein neues Mittel, -welches das Abbinden und Aushärten von Portlandzementen und anderen Zementen mit hohem Tricalciumsilicatgehalt beschleunigt sowie dessen Anwendung zur Herstellung von Mörteln und Betonen, die unter Einarbeiten dieser Zemenle hergestellt werden.

Die Portlandzemente und gans allgemein die Zemente mit hohem Tricalciumsilicatgehalt sind hydraulische Bindemittel, die langsam a.bbinden aber schließlich zu sehr guten mechanischen Festigkeiten führen. Nun besteht aber häufig Bedarf an hydraulischen Bindemitteln, welche schnell abbinden und hohe, d.h. gute mechanische Festigkeiten nach 24 Stunden ausbilden.

Zahlreiche Produkte wurden bereits als Zusätze für diese Zemente erprobt, um deren Eigenschaften in der gewünschten Richtung zu verbessern. Sehr wirksam sind Chloride, Sulfate und Nitrate, deren Anwesenheit in den Betonen jedoch zur

209083/1074

Korrosion der Metallarmierungen führen kann.

Es wurde weiterhin die Verwendung von Produkten erprobt, welche das Abbinden von Portlandzemgnten beschleunigen, deren Wirkung auf die Aushärtgeschwindigkeit jedoch praktisch vernachlässigt werden kann, sowie die Verwendung von Produkten, welche ein sofortiges Steifwerden der frischen" Mörtel und Betone bewirken.

Die Alkalisilicate sind Teil dieser letzteren Kategorie und werden aus diesem Grunde ausschließlich in Verputz- oder Fugendichtungsmassen verwendet und zwar in einer Menge von weniger als 5 Gew.-^, bezogen auf den Zement.

Es ist weiterhin bekannt, daß das saure Garbonation HCO-/

das Abbinden der Zemente auf der Basis von kaustischer Magnesia (Magnesiumhydroxid, I¹R-PS 1 243 946) oder von Tonerdezementen (I¹R-PS 1 377 203) beschleunigt.

Es ist gleichfalls bekannt, daß zahlreiche Oxyearbonsäuren und ihre Salze als Abbindeverzögerer und Mittel zum Fließfähigmachen für Portlandzemente wirken.

Bisher war jedoch kein Mittel bekannt, welches nicht korrodiert, das Abbinden der Portlandzemente beschleunigt, deren mechanische Eigenschaften in zufriedenstellender Weise nach Ablauf von 24 Stunden erhöht und diesen Bindemitteln gute Langzeiteigenschaften verleiht ähnlich wie sie die Zemente ohne Zusätze besitzen, ohne daß die Handhabung bzw. Verarbeitbarkeit der damit hergestellten Mörtel und Betone "beeinträchtigt wird.

Es wurden irun neusBeschleuniger entwickelt, welche drei Komponenten in sorgfältig aufeinander abgestimmten Mengen enthalten und die Portlandzementen und damit hergestellten

2098 Π 3/107A

BAD ORIGINAL

Betonen und Mörteln alle obengenannten wünschenswe-rten Eigenschaften verleihen.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Beschleuniger für das Abbinden und Aushärten von Portlandzementen und anderen tricalciumsilicatreichen Zementen enthalten, bezogen auf das Gewicht des Zementes, 0,5 bis 5 i» saures Alkalicarbonat, 0,05 bis 2 fo, Alkalisalz einer Oxycarbonsäure sowie 0,5 bis 5 °/o Alkalisilicat mit einem Molverhältnis SiO'₂/M₂O von 0,5 bis 4, vorzugsweise von 0,8 bis 2, wobei M für ein Alkalimetall steht.

Der Zusatz der erfindungsgemäß vorgesehenen Beschleuniger zu einem Portlandzement beschleunigt dessen Abbinden, verbessert sein mechanisches Verhalten nach 24 Stunden von 50 auf 120 $, ohne daß die Langzeiteigenschaften bzw. das ,Langzeitverhalten spürbar verringert wird. Gleichzeitig bleibt die Handhabung bzw. Verarbeitbarkeit des Zementes für alle in Betracht kommenden Verwendungsmöglichkeiten, insbesondere für das Vergießen von Betonen in Masse günstig.

Zwar wurden bereits die einzelnen Komponenten des vorgesehenen Beschleunigers in Zementen verwendet, aber mit keiner der einzelnen Komponenten wurde die für die vorgesehenen Verwendungszwecke angestrebte Gesamtheit guter Eigenschaften erzielt.

Durch die Versuche der Anmelderin wurde nachgewiesen, daß durch die Verwendung von sauren Alkalicarbonaten in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-$ bezogen auf einen Portlandzement, das Abbinden derart beschleunigt wird, daß die Ausfugmassen oder flüssigen Zemente, Mörtel oder Betone, welche diese Zusätze enthalten, praktisch sofort steif werden, sodaß ihre Verwendung außerordentlich erschwert wird. Außerdem v/erden die mechanische Leistung bzw. die

209B83/1074

mechanischen Daten nach 24 Stunden beträchtlich verringert.

Die Anmelderin hat weiter festgestellt, daß der Zusatz eines binären Mittels bestehend aus sauren Alkalicarbonaten in den oben angegebenen Mengen und Alkalisalzen von Oxycarbonsäuren in einer Menge von 0,05 bis 2 Gew.-^, bezogen auf den Zement, das Abbinden beträchtlich verzögert und als fließfähigmachendes Mittel wirkt, so daß die gewünschte Handlichkeit bzw. Verarbeitbarkeit wieder hergestellt wird. Die beschleunigende Wirkung der sauren Carbonate ist nicht mehr spürbar; die Abbindezeit wird, vergleichbar derjenigen der Zemente ohne Zusatzmittel und die mechanischen Eigenschaften nach 24 Stunden werden um 25 bis 30 # verringert.

Der Zusatz eines ternären Gemisches bestehend bezogen auf das Gewicht des Zementes aus 0,5 bis 5 ⁶/° saurem Alkalicarbonat, 0,05 bis 2 i> Alkalisalz einer organischen Carbonsäure und 0,5 bis 5 i° Alkalisilicat macht den damit versetzten Portlandzement ausgezeichnet handhabungsfähig, beschleunigt sein Abbinden und verbessert seine mechanische leistung bzw. Eigenschaften nach 24 Stunden ohne daß die langzeitwirkungen bzw. Eigenschaften wesentlich beeinträchtigt werden.

Da die Zugabe eines binären Gemisches aus Alkalisilicat und Alkalisalz einer Oxycarbonsäure zu Zement eine Verlängerung der Abbindezeit und eine Verringerung der mechanischen Leistungen bei 24 Stunden um 25 bis 30 $ be-, wirkt, ist es offensichtlich unbedingt notv/endig, die erfindungsgemäß vorgesehenen drei Elemente zu kombinieren und zwar in den angegebenen Mengenverhältnissen, um die Gesamtheit der angestrebten Eigenschaften zu erhalten.

Im Hinblick auf die bekannte Wirkung der einzelnen Komponenten waren die Eigenschaften, welche der Zement durch Einarbeiten der erfindungsgemäß vorgesehenen Be-

209883/1074

StL.

— 5 —

schleuniger erhält, in keiner Weise vorherbar.

Portlandzemente und ganz allgemein tricalciumsilicatreiche Zemente, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind Zemente, in denen Klinker unter Zusatz Von Gips mindestens 80 Gev/.-$ ausmacht. Die Zusätze machen höchstens 20 Gew.-$ aus und können Flugaschen aus Wärmekraftwerken, Puzzolane, Hochofenschlacke oder Gemische aus diesen Produkten sein.

Wird der Zement für die Herstellung von Betonen oder ^;Mörteln verwendet, so können Beschaffenheit, Menge und Korngröße der verwendeten Zuschlagstoffe innerhalb weiter Grenzen schwanken. Infrage kommen alle bekannten Arten von Gemischen.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Beschleuniger liegt inform eines pulverigen feinkörnigen Geraisches aus saurem Alkalicarbonat, Alkalisilicat und Salz einer Oxycarbonsäure vor, dessen Korngröße vorzugsweise unter 160 /um liegt.und kann dem Zement entweder während des Vermahlensdesselben oder nach dem Vermählen im Zementwerk zugesetzt werden. Man kann auch vor dem Anmachen den Beschleuniger im Zement und in den Zuschlagstoffen. verteilen_; oder im Zement alleine im Falle von dünnflüssigem Zement oder dem Anmachwasser zusetzen, bevor dieses mit Zement und Zuschlagstoffen vermischt wird. Das beschleunigende Mittel wird in diesem Falle vorte^lhafterweise mit einem Produkt vermischt, das ohne Einfluß auf das Verhalten des Zementes ist und zwar in der Verwendungsdosis, beispielsweise mit gefälltem Siliciumdioxid. Dieses Produkt wird verwendet, um jegliche Wiederaufnahme von Feuchtigkeit durch das beschleunigende Mittel zu verhindern.

Als saures Alkalicarbonat kommt ITatriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat oder Lithiumbicarbonat infrage, das [jeweils in ' einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-^, bezogen auf den Zement, eingesetzt wird. _200Be3 ,,„.,, _ _ü _

BAD ORIGINAL

Das Alkalisilicat kann ein .Batriumsilicat oder Kaliurnsilicat mit einem Molverhältnis SiOp/MpO von 0,5 bis 4", vorzugsweise von 0,5 Ms 2 sein und wird in einer Menge von p',5 bis 5 Gew.-$, bezogen auf den Zement, eingesetz.

Als Salz einer Oxyoarbonsäure wird vorzugsweise ein Alkalisalz dar Weinsäure oder der Gluconsäure verwendet; infrage kommen aber auch Alkalisalze von Zitronensäure, Milchsäure, Apfelsäure oder Salicylsäure. Eingesetzt wird das Salz der Oxycarbonsäure in einer Menge von 0,05 bis Gew.-^, bezogen auf den Zement.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung; die Beschleunigermittel wurden in Mörtel enthaltend Portlandzement eingebracht; jeder Mörtel entsprach folgender Zusammensetzung:

Sand HF. P 15403 1 350 g

künstlicher oder analoger Portlandzement 450 g Wasser 225 g.

Die Bereitung des Mörtels erfolgte entsprechend der französischen· Norm MI¹. P 15 403. Das erfindungsgemäß vorgesehene Mittel wurde zuvor mit dem Anmachwasser vermischt.

In den nachfolgenden Tabellen wird die leichte handhabung des Mörtels ausgedrückt als Verhältnis der Koeffizienten für die Ausbreitung oder Verteilung des Mörtels enthaltend den erfindungsgemäßen Beschleuniger und eines Vergleichsmörtels. Der Ausbreitungs- oder Verteilungskoeffizient wird an einem kegelstumpfartigen Volumen gemessen, das durch 15 aufeinanderfolgende Stöße gerüttelt wird (Methode flow test); angegeben wird der Ausbreitungs- oder Verteilungskoeffizient als Differenz in cm zwischen dem D'crciiGesse-'r/uos ausgebreiteten Mörtels und dem

der BaiiiB des Kegelstumpf es, d<,er 8 cm beträgt.

Die Messungen der Abbindezeit des Mörtels wurden mit der 2 ü U ti 9> 'J / ! 0 7 A - V-

BAD ORIGINAL

Vicat-Eadel nach der französichen Norm EP. P 15 431 "bei 20⁰C in feuchtigkeitsgesättigter Umgebung durchgeführt.

Die Druckfestigkeit wurde an prismatischen Prüfkörpern (4 χ 4 x 16 cm ) nach der Norm EP. P 15 404. bestimmt. '

Hergestellt wurden folgende Prüfkörper:

Grunamasse A: Mörtel P 15 403 mit OPAO 325 (künstlicher Portlandzement + Plugasche aus Wärmekraftwerken).

Grundmasse B: Mörtel EP P 15 403 mit CPAL 325 künstlicher Portlandzement + Hochofenschlacke).

Grundmasse C: Mörtel EP P 15 403 mit CPA 325 (künstlicher Portlandzement).

In den folgenden erfindungsgemäß vorgesehenen Massen sind die Zusatzmengen in Gew.-$ bezogen auf den Zement angegeben.

(Grundmasse A

(2 fo kristallisiertes Eatriumsilicat mit 5 Mole-Masse 1 (külen Kristallwasser, Si0₂/Na₂0=1 (2 $> Eatriumbicarbonat '

(0,1 io Eatriumkaliumtartrat (Grundmasse A

(2 % kristallisiertes Eatriumsilicat mit 5 Mole-Masse 2 (külen Kristallwasser, Si0₂/Ha₂0=1 (2 ia Eatriumbicarbonat
(0,06 io Eatriumgluconat

(Grundmasse B

(2 i» kristallisiertes Natriumsilicat mit 5 Mole-Masse 3 (külen Kristallwasser, SiO₂/ITa₂0=1 (2 io Natriumbicarbonat
(0,1 io Eatriumkaliumtartrat

- 8 209883/1074

(Grundmasse B

(2 $ kristallisiertes Natriumsilicat mit 5 Mole-Masse 4 (kühlen Kristallwasser, Si0₂/Na₂0=1 (2 ^Natriumbicarbonat
(0,06 fo Natriumgluoonat · «·...

Grundmasse C

(2 fo kristallisiertes Natriurasilicat mit 5 Mole-Masse 5 (kühle Kristallwasser, Si0_o/Na_o0=1

(2 ⁰Jo Hatrtumbicarbonat
(1 fo Natriumcitrat

(G-rundmasse C

(2 fo kristallisiertes Fatriumsilicat mit 5 Mole-Masse 6 (kühlen Kristallwasser, SiO₂/Ea₂O=1 (2 i* Natriumbicarbonat .
(2 f> Fatriumlactat

(Grundmasse C

(2 io kristallisiertes ITatriumsilicat mit 5 Mole-Masse 7 (kühlen Kristallwasser, Si0₂/lia₂0=1 (2 io Hatriumbicarbonat
(0,5 fo NatriumsaUcylat

Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt.

Tabelle 1 + 2

209883/107A

Tabelle

co nö se*·

	1 iDag	Grundmasse A Masse Masse G-rundmasse B Masse Masse CPAC 1 2 CPAI. 3 4	1h 30 min	2h 40 min	1.	1h 45 min	3h
	5 lagen		2h 45 min	4 h	4h 50 min	3 h	4h -30 min
	7 Tagen	4h 30 min	• 197	210 ■ *	6h 20 min	95	' 110 •
	28 Tagen	5h 45 min	* 284	295	65	205	220
	90 Tagen	• 95 · .	525		137	. 515	530
Verarbeitbarkeit	259	410 .	457.	292	444	465
Abbindebeginn	521	440	.. 455	406	·. 460	. 475
Abbindeende	582		467
Druck festig keit p kg/ cm nach	455·

AO

*

O

I

Ä
rH

O
* H

•

ι

CU

rH
O

. ■

I .

ιη

CVJ

R.

QO CJ

■κ

•Η

ο

•Η Β

R

B

bQ ·

P

m
. cn

+> +» O ^j

•Η

• O

ro

^- U χ

CVl

03 Ή "-ν.., O

V'

&

B

ν\

EH

Φ Φ W) co

O

Xi

ιη

ίο*

«Η ΛΙ M R

CXv

φ

rH

Ol

S *>

UJ ··

H

B

ι

O

CVJ

ιη

ο

O

ιη

rH

C*

co

Φ

CU

CQ ^

CVJ

χα

R

•Η

σ\
ο

ο

B

.

φ

ιη

Γ*

ιη

,

•Η

VO

vS

ta <<

j

00

Ci

R

I B

Φ

Ό

W)

54

R

CO

R

ClJ

φ

EH

\Φ

tjj)

N

• W)

CD

CO

EH

-P

κ\

CO

•Η.

CU

Φ
f .

H

η

. φ

,α

-P

•Η

R

•Η

ω

Φ

φ

Φ

.α

,ο

Ό

J4

φ

ρ;

CO

Ό

•Η

f-j

R'

,ο

Φ

•Η

ί>

,α

.α

1 ρ 7 λ

' ι - 11 -

'Das erfindungsgemäß vorgesehene beschleunigende Mittel läßt sich mit Erfolg in beschleunigt abbindenden-Mörteln, üblichen Betonen, darunter armierter Beton, Straßenbeton, vorfabrizierter Beton, Spannbeton, für dünnflüssige Zement und Pugenvergußraassen verwenden, die allesamt Portlandzement oder einen anderen tricalciumsilicatreichen Zement enthalten. Das beschleunigende Mittel ist von besonderer Bedeutung für die armierten Betone und für Spannbeton, v/eil es ein sehr ausgeprägtes Antikorrosionsvermögen besitzt.

7246 Patentansprüche

BAD ORIGINAL

209883/1074

Claims

Patentansprüche

1. Beschleuniger für das Abbinden und Aushärten von Portlandzementen und anderen Zementen mit hohem Tricalciurasilicatgehalt sovjie der daraus hergestellten Mörtel "und Betone bestehend aus, bezogen auf den Zement, 0,5 bis 5 i= saures Alkalicarbonat, 0,05 bis 2 fo Alkalisalz ei'-<er Oxycarbonsäure und 0,5 bis 5 i° Alkalisilicat mit einem Molverhältnis SiO₂/M₂O von 0,5 bis 4, wobei M ein Alkalimetall ist.

2. Beschleuniger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Alkalisilicat mit einem Molverhältnis SiO₂/M₂O von 0,5 bis 2.

3. Beschleuniger nach Anspruch Ioder 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Alkalisalz der Weinsäure, Gluconsäure, Milchsäure, Apfelsäure oder der Salicylsäure.

BAD ORIGINAL

7246

2 O 9 R R 3 / 1 O 7