DE2232240C3 - Beschleuniger für das Abbinden und Aushärten von Portlandzementen und anderen tricalciumsilicatreichen Zementen - Google Patents
Beschleuniger für das Abbinden und Aushärten von Portlandzementen und anderen tricalciumsilicatreichen ZementenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist der in den vorstehenden Patentansprüchen näher bezeichnete Beschleuniger
für das Abbinden und Aushärten von Portlandzementen und anderen Zementen mit hohem Tricalciumsilicatgehalt.
Portlandzemente und ganz allgemein Zemente mit hohem Tricalciumsilicatgehalt sind hydraulische
Bindemittel, die zwar langsam abbinden, aber schließlich zu sehr guten mechanischen Festigkeiten führen.
Nun besteht aber häufig Bedarf an hydraulischen Bindemitteln, die sowohl schnell abbinden als auch
hohe, d. h. gute mechanische Festigkeiten nach 24 Stunden ausbilden.
/ahlreiche Verbindungen wurden bereits als Zusätze
für diese Zemente erprobt, um deren Eigenschaften in der gewünschten Richtung zu verbessern. Sehr
wirksam sind Chloride, Sulfate und Nitrate.
So wird gemäß der DT-PS 10 99427 Portlandzement mit einem Gemisch aus Gluconsäure und Salicylsäure
oder einem ihrer Derivate und einem Chloridbeschleuniger wie Calciumchlorid versetzt, um eine gute Anfangshärtung
und Ausbildung hoher Festigkeitswerte nach längeren Zeitspannen zu erzielen. Diese Beschleuniger
korrodieren aber die in den Betonen eingelagerten Metallarmierungen.
Es wurde weiterhin die Verwendung von Verbindungen erprobt, die das Abbinden von Portlandzementen
beschleunigen, deren Wirkung auf die Aushärtegeschwindigkeit jedoch praktisch vernachlässigt werden
kann, sowie von Verbindungen, die ein sofortiges Steifwerden der frischen Mörtel und Betone bewirken.
Zu diesen letzteren gehören die Alkalisilicate; sie werden aus diesem Grunde ausschließlich in Verputzoder
Fugendichtungsmassen verwendet, und zwar in einer Menge von weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf
den Zement. Bekannt ist weiterhin, daß das saure Carbonation IICOj das Abbinden der Zemente auf
der Basis von kaustischer Magnesia (Magnesiumhyhydroxid, FR-PS 1243 946) oder von Tonerdezementen
(FR-PS 13 77 203) beschleunigt. Im Gemisch mit KyIk oder Zement und hydrophobierenden Alkylpolysiloxan-Zusätzcn
sollen Alkalicarbonate, saure Carbonate und -silicate auch das Ausblühen der Baustofferzeugnisse
verhindern (CH-PS 4 21 787).
Es ist gleichfalls bekannt, daß zahlreiche Oxycarbonsäuren
und ihre Salze als Abbindeverzögerer und Mittel zum Fließfähigmachen für Portlandzemente und
Zemente allgemein wirken. In der Kombination mit anhydrischen Phosphaten werden mit sehr kleinen
Mengen Oxy- bzw. Peroxycarbonsäuren, beispielsweise Weinsäure, starke Verzögerungswirkungen erreicht
(DT-AS 10 64 411).
Bisher ist jedoch noch kein Mittel bekanntgeworden, das 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.
Der erfindungsgemäße Beschleuniger, der drei Komponenten in sorgfältig aufeinander abgestimmten Mengen
enthält, entspricht diesen Anforderungen und verleiht Portlandzementen und damit hergestellten Betonen
und Mörteln alle oben genannten wünschenswerten Eigenschaften. Er enthält, bezogen auf das Gewicht
des Zementes (Portlandzement und andere tricalciumsilicatreichen
Zemente), 0,5 bis 5% saures Alkalicarbonat, 0,05 bis 2% Alkalisalz einer Oxycarbonsäure
sowie 0,5 bis 5% Alkalisilicat mit einem Molverhältnis SiO2/M2O von 0,5 bis 4, vorzugsweise
von 0,8 bis 2, wobei M für ein Alkalimetall steht.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Beschleuniger macht den damit versetzten Portlandzement ausgezeichnet
handhabungsfähig, beschleunigt sein Abbinden und verbessert sein mechanisches Verhalten nach
24 Stunden von 50 auf 120%, ohne daß die Langzeiteigenschaften bzw. das Langzeitverhalten spürbar verringert
wird. Gleichzeitig bleibt die Verarbeitbarkeit des Zementes für alle in Betracht kommenden Verwendungsmöglichkeiten,
insbesondere für das Vergießen von Betonen in Masse günstig und die Korrosionsgefahr für Armierungen oder andere Metallteile ist
ausgeschaltet.
Vergleichsversuche mit der Kombination gemäß DT-PS 10 99 427 haben überraschenderweise gezeigt,
daß nicht nur die Abbindebeschleunigung verbessert wird, sondern auch bessere mechanische Festigkeitswerte erzielt werden. Besonders auffällig ist die Verbesserung
der 1- und 3-Tage-Festigkeit, aber auch die 7-Tage-Festigkeit liegt noch höher als beim Stand
der Technik.
Andere eigene Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung von sauren Alkalicarbonaten allein in
einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-% bezogen auf einen Portlandzement, dessen Abbinden derart beschleunigt
wird, daß die Ausfugmassen oder flüssigen Zemente, Mörtel oder Betone, welche diese Zusätze enthalten,
praktisch sofort steif werden, so daß ihre Verwendung außerordentlich erschwert wird. Außerdem werden
die mechanische Leistung bzw. die mechanischen Daten nach 24 Stunden beträchtlich verringert.
Andererseits verzögert der Zusatz eines binären Mittels bestehend aus saufen 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 und wirkt als fließfahigmachendes Mittel, so daß die
gewünschte Handlichkeit b/w. 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.
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% bewirkt, ist es offensichtlich unbedingt
notwendig, die erfindungsgemäß vorgesehenen drei Komponenten miteinander 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 Beschleuniger erhält, in keiner
Weise vorhersehbar.
Portlandzemente und ganz allgemein tricalciumsilicatreiche
Zemente, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind Zemente, in denen Klinker
unter Zusatz von Gips mindestens 80Gew.-% ausmacht. Die Zusätze machen höchstens 20Gew.-% 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 Beschaffenhei·,
Menge und Korngröße der verwendeten Zuschlagstoffe innerhalb weiter Grenzen schwanken. In Frage
kommen alle bekannten Arten von Gemischen.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Beschleuniger liegt in Form eines pulverigen feinkörnigen Gemisches
aus saurem Alkalicarbonat, Alkalisilicat und Salz einer
Oxycarbonsäure vor, dessen Korngröße vorzugsweise unter 160//m liegt und kann dem Zement entweder
während des Vermahlens desselben 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 allein im Falle von dünnflüssigem Zement, oder dem Anmachwasser zusetzen, bevor dieses mit
Zement und Zuschlagstoffen vermischt wird. Das beschleunigende Mittel wird in diesem Falle vorteilhafterweise
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 Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat oder Lithiumbicarbonat in
Frage, das jeweils in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Zement, eingesetzt wird.
Das Alkalisilicat kann ein Natriumsilicat oder Kaliumsilicat
mit einem Molverhältnis SiO2/M2O von
0,5 bis 4, vorzugsweise von 0,5 bis 2 sein und wird in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf
den Zement, eingesetzt. (,0
Als Salz einer Oxycarbonsäure wird vorzugsweise ein Alkalisalz der Weinsäure oder der Gluconsäure
verwendet; in Frage kommen aber auch Alkalisalze von Zitronensäure, Milchsäure, Apfelsäure oder Salicylsäure.
Eingesetzt wird das Salz der Oxycarbonsäure in einer Menge von 0,05 bis 2 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 1350 g
künstlicher oder analoger Port- 450 g
Iandzement
Wasser 225 g
Das erfindungsgemäß vorgesehene Mittel wurde vor der Bereitung des Mörtels 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; angegeben
wird der Ausbreitungs- oder Verteilungskoeffizient
als Differenz in cm zwischen dem Durchmesser des ausgebreiteten Mörtels und dem der Basis des Kegelstumpfes, der 8 cm beträgt.
Die Messungen der Abbindezeit des Mörtels wurden mit der Vicat-Nadel 200C in feuchtigkeitsgesättigter
Umgebung durchgerührt.
Die Druckfestigkeit wurde an prismatischen Prüfkörpern (4 x 4 x 16 cm) bestimmt.
Hergestellt wurden folgende Prüfkörper:
Grundmasse A: Mörtel mit künstlichem Portlandzement+ Flugasche aus Wärmekraftwerken.
Grundmasse A: Mörtel mit künstlichem Portlandzement+ Flugasche aus Wärmekraftwerken.
Grundmasse B: Mörtel mit künstlichem Portlandzement+ Hochofenschlacke.
Grundmasse C: Mörtel mit künstlichem Portlandzement.
In den folgenden erfindungsgemäß vorgesehenen Massen sind die Zusatzmengen in Gew.-%, bezogen
auf den Zement, angegeben.
Grundmasse A
2% kristallisiertes Natriumsilicat mit
Masse 1 5 Molekülen K ristall wasser, SiO2/Na2O = I 2% Natriumbicarbonat
0,1 % Natriumkaliumtartrat
Masse 1 5 Molekülen K ristall wasser, SiO2/Na2O = I 2% Natriumbicarbonat
0,1 % Natriumkaliumtartrat
Masse 2
Masse 3
Masse 4
Masse 5
Grundmasse A
2% kristallisiertes Natriumsilicat mit
5 Molekülen Kristallwasser, SiO2/Na2O = 1
2% Natriumbicarbonat
0,06% Natriumgluconat
Grundmasse B
2% kristallisiertes Natriumsilicat mit
5 Molekülen Kristallwasser, SiO2/Na2O = I
2% Natriumbicarbonat
0,1 % Natriumkaliumtartrat
Grundmasse B
2% kristallisiertes Natriumsilicat mit
5 Molekülen Kristallwasser, SiO,/Na2O = I
2% Natriumbicarbonat
0,06% Natriumgluconat
Grundmasse C
2% kristallisiertes Natriumsilicat mit
5 Molekülen Kristallwasser,SiO2/Na2O = 1
2% Natriumbicarbonat
1 % Natriumeitrat
22 32 | 5 | Masse 6 | Grundmasse C | Grundmasse A Masse 1 | Grund | 5 | 240 | 6 | Masse 7 | Grundmasse C | (künstlicher | 0,90 0,94 | 135 140 | Masse 4 | von besonderer |
2% kristallisiertes Natriumsilicat mit | (künstlicher | masse C | und | PZ + Hoch | lh 10min 1 h 25min | 263 272 | und für Spann- | ||||||||
5 Molekülen Kristallwasser, SiO2/Na2O - 1 | PZ + Flugasche | (künst | ofenschlacke) | 4h30min lh30min lh45min | 295 301 | Antikorrosions- | |||||||||
2% Natriumbicarbonat | aus Wärme | licher PZ | 399 415 | ||||||||||||
2% Natriumlaclat | kraftwerken) | Verarbeitbarkeit 1 | 2% kristallisiertes Natriumsilicat mit | 1 >1 | |||||||||||
Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1 | Verarbeitbarkeit 1 > 1 | 5 Molekülen K ristall wasser, SiO,/Na,O = 1 | 40 min 4 h 50 min Ih 45 min | 150 | >, | ||||||||||
Tabelle 1 | Abbindebeginn 4 h 30 min lh 30 min | 2% Natriumbicarbonat | 6 h 20 min 3 h | 280 | 3h | ||||||||||
Abbindeende 5 h 45 min 2 h 45 min | 0,5% Nalriumsalicylat | 302 | 4 h 30 min | ||||||||||||
Druckfestigkeit | 2 zusammengefaßt. | 455 | |||||||||||||
kg/cm' nach | 63 95 | 5° | |||||||||||||
1 Tag 96 197 | Masse 2 Grundmasse B Masse 3 | 187 205 | 110 | ||||||||||||
3 Tagen 259 284 | 292 315 | 220 | |||||||||||||
7 Tagen 321 325 | 406 444 | 330 | |||||||||||||
28 Tagen 382 4 IC | 467 460 | 465 | |||||||||||||
90 Tagen 455 440 | 55 | 475 | |||||||||||||
Tabelle 2 | >, | Masse 5 Masse 6 Masse 7 | |||||||||||||
2h | |||||||||||||||
4h | |||||||||||||||
1,05 | |||||||||||||||
210 | Abbindebeginn 4h45min2h | ||||||||||||||
295 | Abbindeende 6h | ||||||||||||||
336 | Druckfestigkeit | ||||||||||||||
437 | kg/cm2 nach | ||||||||||||||
455 | 1 Tag 89,5 | ||||||||||||||
3 Tagen 264 | |||||||||||||||
7 Tagen 309 | |||||||||||||||
28 Tagen 463 | |||||||||||||||
Das erfindungsgemäß vorgesehene beschleunigende | |||||||||||||||
Mittel läßt sich mit Erfolg in beschleunigt abbinden | einen anderen tricalciumsilicatreichen Zement ent | ||||||||||||||
den Mörteln, üblichen Betonen, darunter armierter | halten. Das beschleunigende Mittel isi | ||||||||||||||
Beton, Straßenbeton, vorfabrizierter Beton, Spann | Bedeutung für die armierten Betone | ||||||||||||||
beton, für dünnflüssige Zement- und Fugenverguß | beton, weil e:> ein sehr ausgeprägtes | ||||||||||||||
massen verwenden, die allesamt Portlandzement oder | vermögen besitzt. | ||||||||||||||
Claims (3)
1. Beschleuniger für das Abbinden und Aushärten von Portlandzementen und anderen Zementen
mit hohem Tricalciumsilicatgehalt sowie der
daraus hergestellten Mörtel und Betone auf der Basis von Oxycarbonsäuren oder deren Natriumsalzen
und eines anorganischen Alkalisalzes, dadurch gekennzeichnet, daß es bezogen auf
den Zement 0,05 bis 2% Alkalisalz einer Oxycarbonsäure und zusätzlich 0,5 bis 5% saures
Alkalicarbonat sowie 0,5 bis 5% Alkalisilicat mit einem Molverhältnis Si(VM3O von 0,5 bis 4, wobei
M ein Alkalimetall ist, enthält.
2. Beschleuniger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem Alkalisilicat mit
einem Molverhältnis Si(VM2O von 0,5 bis 2.
3. Beschleunigernach Anspruch 1 oder2, gekennzeichnet
durch einen Gehalt an einem Alkalisalz der Weinsäure, Gluconsäure, Milchsäure, Äpfelsäure
oder der Salicylsäure.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7125116A FR2145091A5 (de) | 1971-07-02 | 1971-07-02 | |
FR7125116 | 1971-07-02 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2232240A1 DE2232240A1 (de) | 1973-01-18 |
DE2232240B2 DE2232240B2 (de) | 1977-06-30 |
DE2232240C3 true DE2232240C3 (de) | 1978-02-09 |
Family
ID=
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