DE2428711A1 - Verfahren zur herstellung von schnellhaertendem zement - Google Patents
Verfahren zur herstellung von schnellhaertendem zementInfo
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Description
P ATE N TANWÄIiTE
D-8000 MÖNCHEN 81 · ARAB EUASTRASS E 4 · TELEFON (0811) 9Π087 24287 I I
25 564 Wt/My Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo /Japan
Verfahren zur Herstellung von schnellhärtendem Zement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
schnellhärtendem Zement, das dadurch gekennzeichnet ist, daß' man (A) eine Masse herstellt, die eine Zementpaste, Mörtel
oder Beton enthält, und (B) eine Masse herstellt, die ein Pulver oder eine Suspension aus einer Zusammensetzung aus
Calciumaluminat und einem anorganischen Sulfat enthält, man die Masse (A) und die Masse (B) vermischt und unmittelbar
nach dem Vermischen die Mischung verarbeitet bzw. weiterverwendet .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
schnellhärtenden Zementmasse an der Stelle, wo sie gebraucht wird, und insbesondere ein schnellhärtendes Mittel für Zement,
welches mit der getrennt hergestellten Zementpaste, dem Mörtel oder dem Beton unmittelbar vor der tatsächlichen Verwendung
oder der Verwendung an dem entsprechenden Ort vermischt wird.
Schnellhärtende Zemente wie ein Zement, der eine Mischung aus
Aluminiumoxydzement und Gips und Jet Cement (Warenzeichen von Onoda Cement Co., und Sumitomo Cement Co.) enthält, sind
bekannt. Obgleich diese schnellhärtenden Zemente den Vorteil besitzen, daß sie innerhalb einer recht kurzen Zeit eine Festigkeit
entwickeln, besitzen sie den Nachteil, daß sie während des Transports abbinden und härten, da die Abbinde- bzw.
Härtezeit davon sehr kurz ist.
409882/0908
Um solche Nachteile zu überwinden, wird im allgemeinen ein Abbinde-Verzögerungsmittel wie eine organische Säure üblicherweise
zugegeben und die Zusammensetzung bzw. Masse wird vergossen. Jedoch besitzt die Masse den weiteren Nachteil,
daß nicht nur eine große Menge an Verzögerungsmittel zu- · gegeben werden muß, sondern daß die Abbindezeit vor dem
Vergießen oder Verformen dadurch beeinflußt wird, was eine Beschränkung in der Verarbeitung des Zements entsprechend
der bestimmten Abbindezeit mit sich bringt, und außerdem kann die Abbindezeit nicht während des Gießens frei bestimmt
werden.
Da weiterhin die Abbindezeit abhängig von der Art und Marke
des Zements und von anderen Faktoren wie der Temperatur, der Feuchtigkeit, der vermischten Mengen, der Mischzeit usw.
variiert, bindet der Zement üblicherweise in einer vorbestimmten Zeitdauer nicht ab und härtet nicht, und dadurch
ist es sehr schwierig, die Abbindezeit zu regulieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, um schnellhärtende Zemente herzustellen,
die die Nachteile der bekannten Zemente nicht besitzen, und der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Verarbeitung von schnellhärtenden Zementen an den entsprechenden Stellen zu schaffen. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Schnellhärtungsmittel für Zement, welches eine Pulver- oder
Suspensionszusammensetzung aus einem Calciumaluminat und einem anorganischen Sulfat und gegebenenfalls ein Abbinde-Verzögerungsmittel
und/oder ein Schnellhärtungs-Beschleunigungsmittel enthält, mit einer Zementpaste, Mörtel oder Beton
an der tatsächlichen Stelle bzw. Gebrauchsstelle der Zementmasse vermischt und nach dem Vermischen unmittelbar verarbeitet.
489882/0908
Das erfindungsgemäße Schnellhärtungsmittel für Zement enthält zwingenderweise Calciumalurninat und ein anorganisches
Sulfat und gegebenenfalls enthält es ein Abbinde-Verzögerungsmittel
und/oder einen Schnellhärtungsbeschleuniger. Die Menge der möglicherweise vorhandenen Komponenten wird so bestimmt,
daß das Schnellhärtungsaittel selbst nicht innerhalb von 30 Minuten härtet bzw. abbindet, bevorzugt nicht innerhalb
von 1 Stunde oder langer, und daß das Mittel in einigen
Minuten, bevorzugt 5 bis 50 Minuten oder so, nachdem es mit der Zementpaste, dem Mörtel oder dem Beton vermischt
wurde, abbinden und zu härten beginnt.
Die Menge an Sclmellhärtungsmittel, die verwendet wird, liegt
im Bereich von ungefähr 10 bis 50%, bevorzugt von 20 bis 30%,
bezogen auf die Zementgrundlage. Wenn die Menge geringer ist als ungefähr 10%, zeigt das Mittel keine Schnellabbindewirkung
und die Schnellhärtungswirkung wird nicht in ausr reichendem Umfang erhalten. Wenn andererseits die Menge des
Mittels, das verwendet wird, größer ist als 50%, so ist dies nicht wirtschaftlich.
Das Verhältnis vo*i anorganischem Sulfat zu Calciumaluminat
beträgt ungefähr 0,1 bis 5 Teile, bevorzugt 0,5 bis 1,5 Teile/Teil Calciumaluminat. Wenn die Menge an anorganischem
Sulfat geringer ist als 0,1 Teil, ist die Schnellabbindefähigkeit des Mittels zu stark und die Festigkeit des Zements
nimmt ab. Andererseits ist, wenn die Menge an anorganischem Sulfat größer ist als 5 Teile, die Schnellabbindefähigkeit
zu sehwach und man erhält eine Abnahme in der Festigkeit des Zements, bedingt durch die Expansion des Zements während
einer langen Zeitdauer.
Bevorzugte Calciumaluminate, die bei der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können, sind kristalline und/oder amorphe Caleiumaluminate und feste Calciumhaloaluminat-
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lösungen von Calciumaluminat und Halogen. Beispiele von
Calciumaluminaten sind 12CaO.7Al0O^, CaCAl0O^, CaO^Al0O-,,
c- j £-j <L j
3CaO.Al2O3, 11CaO.7Al2O3, 3CaO.3Al2O3, 3CaO.3Al2O3.CaF2
usw.Besonders bevorzugte Materialien sind amorphes 12CaO^Al2O, und eine feste Lösung davon mit einem Halogen.
Beispiele von anorganischen Sulfaten, die verwendet werden können, sind wasserfreier Gips, calcinierter Gips, Gipsdihydrat,und
Natriumsulfat, Kaliumsulfat und wasserfreier Gips sind bevorzugt.
Beispiele für Abbinde-Verzögerungsmittel, die bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können, sind organische Carbonsäuren wie Gluconsäure, Weinsäure, Salicylsäure,
Citronensäure und Apfelsäure und die Natrium-, Kalium-und
Calciumsalze davon wie auch Mischungen aus der organischen Säure mit einem Carbonat wie Na2CO3, K2CO3, MgCO3 oder CaCO3
oder mit einem Hydroxyd wie KOH oder Ca(OH)2. Im allgemeinen
liegen geeignete Mengen im Bereich von ungefähr 0,01 bis 5 Gew.?ä, bezogen auf das Gewicht des Zements. Erdalkalimetallverbindungen
wie CaCO3, MgCO3, Ca(OH)2, Mg(OH)2 und ähnliche
und Alkalinetallverbindungen wie Na2CO3, K2CO3, KOH,
NaOH u.a. können als Schnellhärtungsbeschleuniger verwendet werden, und die Zementpastenoder ähnliche Massen können
ein Schnellabbinde- und -härtungsmittel wie eine Alkalimetallverbindung oder eine Erdalkalimetallverbindung wie oben
beschrieben enthalten, solange die Menge des Mittels in solchem Bereich liegt, daß die Zementpaste oder ähnliche
Massen nicht innerhalb von 30 Minuten oder langer, bevorzugt
1 Stunde oder langer, abbinden. Im allgemeinen liegt eine geeignete Menge im Bereich von ungefähr 0,01 bis ungefähr
10 Gew.%, bezogen auf das Zementgewicht.1
Als Zement kann man irgendeinen Portlandzement verwenden wie normalen Portlandzement, schnellhärtenden Portlandzement,
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super-schnellhärtenden Portlandzement, mäßig-wärmehärtenden
Portlandzement, weißen Portlandzement usw., gemischten Zement wie Pozzolaniczement (ein Silieiumdioxydzement),
Flugaschezement, Hochofenzement usw. Die Zementpaste kann
einen Zement plus Wasser enthalten, der Zementmörtel oder der einfache Mörtel kann einen Zement plus Sand enthalten ■
und der Beton kann einen Zementmörtel plus einen Zuschlagsstoff enthalten, wobei man jeweils solche Mengen und Verhältnisse
verwendet, wie sie dem Fachmann geläufig sind.
Zusätzlich ist es bevorzugt, die Eigenschaften der Zementpasten und ähnlicher Massen zu verbessern, indem man Zementzusatzstoffe,
wie ein Wasserreduktionsmittel (beispielsweise Lignin-calciumsulfonat, ein Ligninharz-alkalimetallsalz,
Polyoxyäthylen-nonylphenol, üblicherweise in einer Menge von ungefähr 0,05 bis 5 Gew.^, bezogen auf den Zement), ein AE-Mittel
(beispielsweise ein Lufteinschliessmittel, wie ein PoIyoxyäthylen-alkylphenyläther,
ein Alkylbenzolnatriumsulfonat, ein Alkylallyl-natriumsulfonat, üblicherweise verwendet in einer
Menge von 0,05 bis 5 öew.$, bezogen auf den Zement), Treibmittel
(beispielsweise Al-Pulver, Zn-PuIver, CaSi u.a., üblicherweise
in einer Menge von ungefähr 0,01 bis 1 Gew.^, bezogen auf den
Zement), ein Expandiermittel usw. zu entweder dem Schnellhärtungsmittel
für den Zement oder der Zementpaste oder ähnlichen Massen zugibt.
Man kann irgendwelche Maßnahmen ergreifen, um das Zement-Schnellhärtungsmittel
und die Zementpaste oder ähnliche Massen zu vermischen, solange das Vergießen vor dem Abbinden
und Härten der Zementmischung beendigt ist, da die Mischung so hergestellt wird, daß das Abbinden und das Härten in
einigen Minuten nach dem Vermischen auftreten. Eine Ausführungsform
des Vermischens ist die Verwendung eines Y-Rohrs.
Die obige Beschreibung betrifft ein Verfahren, bei dem die beiden Massen aus dem Zement-Schnellhärtungsmittel und der
Zementpaste oder ähnlichen Massen getrennt hergestellt werden und diese beiden Massen dann bei der Verarbeitung davon
409882/0908 ® , .
oder dem Gebrauch davon vermischt werden.
Zusätzlich zu diesem Verfahren kann man ein anderes Verfahren
verwenden, bei dem einer oder mehrere Bestandteile der beiden Massen getrennt hergestellt werden und eine Vielzahl
von Bestandteilen bei der Verarbeitung davon beigemischt wird. .
Der Zeitbereich für das Abbinden ohne das erfindungsgemäße Schnellhärtungsmxttel variiert, abhängig von der Art des
verwendeten Zements, und liegt im allgemeinen im Bereich von ungefähr 3 bis 6 Stunden. Die Verwendung des erfindungsgemäßen
Schnellhärtungsmittels verkürzt die Abbindezeit bis zu einigen Sekunden oder höchstens 10 Minuten.
Wie oben in Einzelheiten erläutert wurde, besteht das erfindungsgemäße
Verfahren darin, einen schnellhärtenden Zement zu schaffen, bei dem die beiden Massen aus Zement-Schnellhärtungsmittel
und Zementpaste oder ähnlichen Massen so hergestellt werden, daß sie getrennt während langer
Zeiten stabil sind, wobei das Abbinden und Härten der Mischung einige Minuten nach dem Vermischen davon begingen.
Diese beiden Massen werden nach ihrer Herstellung vermischt und unmittelbar nach dem Vermischen auf dem Gebiet oder auf
dem Bauplatz, wo sie benötigt werden, verarbeitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt viele Vorteile, einige von ihnen werden im folgenden angegeben.
(i) Das "Verfahren ist sehr leicht durchzuführen und
die Abbindeeigenschaften der Zementmassen sind gut, insbesondere sind die Temperatureigenschaften davon ausgezeichnet.
(ii) Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können
selbst Zementmassen, die in einigen Minuten Abbinden und die-
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nach bekannten Verarbeitungsverfahren nicht verarbeitet werden können, verwendet werden. Weiterhin ist die Menge
an Verzögerungsmittel, die erforderlich sein kann, sehr gering.
(iii) Verschiedene Eigenschaften wie Festigkeit, Elastizität, Abbindezeit und Fluidität können frei kontrolliert
werden, indem man die Anteile des Zement-Schnellhärtungsmittels und der Zementpaste oder ähnlicher Massen,
die man miteinander vermischt, auf geeignete Weise ändert.
(iv) Die Herstellung in großen Massen am Verarbeitungsort
ist innerhalb kurzer Zeiten möglich.
Die vorliegende Erfindung zeigt ausgezeichnete Wirkungen nicht nur im allgemeinen Bau, wo Zementpasten und ähnliche
Massen verwendet werden, sondern ebenfalls bei Beton während kalter Witterung, d.h. Wetter unter Gefriertemperaturen,
für vorgepackten Beton, für gepumpten Beton, die Herstellung von sekundären Betonprodukten, Schrotbeton (shotcrete) und
flüssigen Mörtel.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu
beschränken. In der vorliegenden Anmeldung sind alle Teile und Prozentgehalte, sofern nicht anders ausgedrückt, durch
das Gewicht ausgedrückt. Die Abbindezeit bedeutet die Zeit, die vergeht, bis die Zementmischung in einem J-Trichter nicht
langer abfließt.
Leicht vermischbare Betonzusammensetzungen, die die in der folgenden Tabelle I aufgeführten Bestandteile enthalten, und
Zement-Schnellhärtungsmittel, die in der folgenden Tabelle II aufgeführte Bestandteile enthalten, wurden mit einer Pumpe
vergossen und beim Bau einer Dachspitze verwendet, wobei ein
Y-Rohr vor der Auslaßöffnung des Betonausgußkastens in einer Entfernung von 1 m vorhanden war.
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Das Zement-Schnellhärtungsmittel wurde unter Druck von der
einen Einlaßöffnung des Y-Rohrs in Teilen von 143 l/m
Rohbeton eingeführt, so daß der Feststoffgehalt davon bei 25% auf Zementgrundlage gehalten wurde. Die Gießbedingungen
sind in der folgenden Tabelle III angegeben. In der folgenden
Tabelle IV sind die Eigenschaften (Nr. 1) des Betons aufgeführt, zu dem man Zement-Schnellhärtungsmittel in den gleichen
Mengen wie oben angegeben zugefügt hatte, und die Eigenschaften (Nr. 2) des Rohbetons, der dafür verwendete wurde.
Sen- Fallen b. Luft Anteile Ze- Was- Sand Kies AE-Mittel
kung d.Setz- an feinem ment, ser ^ (kg/, (kgi Chuppl+
(cm) Versuch (%) Zuschlags(kg/nr) (kg/nr) et) m?) (g/m·5)
stoff (%)
20 kein Auf- 3 41,5 315 170 730 1048 treten nach
3 Std.
3 Std.
Warenzeichen, hergestellt von Takemoto Oil and Fat Co.
amorph, wasserfr. Natrium- Na2CO, Wasser J-Trich- Abbinde-12CaO
Gips gluconat ° ter zeit 7
275 kg 275 kg 3 kg 20 kg 450 1 10 see 3Std.und
50 Min.
Menge an ausgegossenem Beton 20 m /h
Menge an Zement-Schnellhärtungsmittel 2,9 nr/h
Menge an gegossenem Material 80 rar
Atmosphärentemperatur 18°C
Länge, berechnet in horizontaler Länge 105 m
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Nr. Setzung Verarbei- Druckfestigkeit (kg/cm )
(cm) tungszeit 30 Min. 1Std. 3 Std. 1 Tag 28 Tage
22
20
7 Min.
4 Std.u.
30 Min.
30 Min.
20 0
83 0
190
0
0
257
410 .315
Beispiel 2
Mörtel- und Zement-Schnellhärtungsmittel die jeweils die in
Tabelle V aufgeführten Bestandteile enthielten^urden den in der folgenden Tabelle VI aufgeführten Anteilen zugemischt. Die
entsprechenden Eigenschaften, die man erhält, sind in Tabelle V und VI aufgeführt.
Mörtel normaler Portlandzement
Sand
Wasser
1000
1000 500
Abbindezeit
3 Std.und 50 Min.
J-Trichter (Sek.)
32
Zement- wasserfreier Gips 500
.12CaO.7Al2O3 500
Na2CO3 20
Natriumgluconat 5
V/asser 500
mittel
3 Std.und 30 Min.
Mörtel Zement-(kg) Schnellhärt. (Min.) * Mittel (g)
■ ο
Abbinde- J-Trichter Druckfestigkeit(kg/cm ) zeit (Sek.)
1 Std. 3 Std. 24 Std.
130
160
200
160
200
1,5
105 110 131 163 157 202
A 0.9 8 8 2 / 0 9 0 8
Beispiel 3
In Verhältnissen von Mörtel/Zement-Schnellhärtungsmittel entsprechend
1 kg/200 g in Tabelle VI von Beispiel 2 wurden zerkleinerte Steine (10 bis 20 ram groß) in einen Formrahmen
(150 x 30 cm) gegeben und vorgepackter Beton wurde hergestellt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden. Tabelle
VII angegeben.
| Härtungs- | Anwesenh. | Abbinde | J-Trichter | Druckfesti£keit(k£/cm2.) | 3Std. | 24Std. | .28 Tage |
| temp. | v.ZSHM+ | zeit (min) |
(Sek.) | 1Std. | 239 0 |
421 5 |
503 304 |
| VJI | ja nein 4 |
3 h 50 min |
9 45 |
107 0 |
255 0 |
407 68 |
487 395 |
| 20 | Ja nein 3 |
3 h 50 min |
10 32 |
170 0 |
+ZSKM = Zement-Schnellhärtungsmittel
Die Eigenschaften von Zementen ohne das Zement-Schnellhärtungsmittel
sind zum Vergleich ebenfalls aufgeführt.
Unter Verwendung dieses Verfahrens kann man sekundäre Betonprodukte
wie Kastenrinnsteine bzw. Quaderabzugskanäle und Hume-Rohre i'Hume pipe) herstellen. Die verwendeten
Zemente besitzen eine ausgezeichnete Festigkeit und Injektionsfähigkeit,
selbst bei niedriger Temperatur, und man kann somit Sekundärprodukte mit hoher Festigkeit, geringer Schrumpfung
und hohe Biegefestigkeit herstellen. Man kann dementsprechend großräumige Produkte in großen Massen, die schwierig zu transportieren
sind, an der Verwendungsstelle herstellen. Man kann ebenfalls analog großräumige Konstruktionsmaterialien
an den Verwendungsstellen gießen.
1 Teil Mörtel (Tabelle'V) in Beispiel 2 wurde getrennt mit jeweils
1 Teil des Schlamms, der von einer fertigen Mischbeton-
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anlage abgegeben wird, und schlammhaltigera Wasser, das 20%
Feststoffe enthält, nach dem Trocknen bei 1100C, vermischt,
um zwei Proben herzustellen, und dann wurden 0,2 Teile Zement-Schnellhärtungsmittel
von Tabelle V mit jeder der beiden Mischungen nochmals vermischt. Die erhaltenen Eigenschaften
sind in der folgenden Tabelle VIII aufgeführt.
Probe . Eigenschaften nach dem Mischen
J-Trich- Abbinde- Druckfestigkeit (kg/cm^)
(jek.) (Mto.) 1 std· 3 Std. 1 lag 28 Tage
Schlamm v.d.
fertigen
Mischbetonanlage 6 3 45 67 92 135 schlammhalt.
fertigen
Mischbetonanlage 6 3 45 67 92 135 schlammhalt.
Wasser 6 3 23 40 72 105
Man kann selbst Schlamm, der eine größere Menge an Wasser
enthält, verwenden, um gehärtete Verbindungen mit hoher Festigkeit in kurzer Zeit zu erhalten, und somit ist es möglich,
Schlamm zu gewinnen, um ihn als Betonzuschlagstoff einzusetzen.
Eine Masse A und eine Masse B, die jeweils die in der folgenden Tabelle IX aufgeführten Bestandteile enthalten, werden
hergestellt und diese werden unter Verwendung eines CCPI-Verfahrens unter den in der folgenden Tabelle X aufgeführten
Bedingungen weiterverarbeitet.
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| Masse A | Menge (kg) | Masse B | Mensefks) |
| Bestandteile | normaler Portland zement 100 Wasser 100 |
Bestandteile | 125 125 0,75 |
| wasserfr.Gips amorph.12CaO.7Al2O, |
0,75 | ||
| Citronensäure | 250 | ||
| Wasser | |||
| Tabelle X | |||
Verhältnis A/B (ausgedrückt d.d.Gew.) 3/1
Injektionsdruck 200 kg/cm
abgegebene Menge 25 l/min
Abbindezeit 1 Min.
Exekutionsrate bzw.Ausführungsrate 12-15 Sek./5 cm
Tiefe des Leitlochs 10m
Ausführungsabstand (execution pitch) 40 cm
Menge an gegossenem Material 10 m
Gesamtmenge an verwendeter Masse A und
Masse B 120 l/m
Nach Beendigung der Injektion '.;arde während 6 Stunden ein
Drillen durchgeführt. Der injizierte Teil bildete eine Reihe
von einheitlichen und kontinuierlichen Säulen, die vollständig genügten, um V/asser und Schlamm abzustoppen bzw. abzudichten
.
Die charakteristischen Merkmale der erfindungsgemäßen Schnellhärtungspaste
sind im folgenden angegeben.
(1) Es ist keine schädliche organische Verbindung vorhanden und außerdem kann man eine Zementpaste, die in sehr
kurzer Zeit abbindet, injizieren.
(2) Die Härtungsgeschwindigkeit nach der Injektion ist hoch und daher härtet die Paste ausreichend, selbst in
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Gebieten mit Wasserströmung im Untergrund, und die Wasserabdichtungswirkung
ist ausgezeichnet»
(3) Die Festigkeit der injizierten und gehärteten Materialien ist hoch und die Materialien können als solche
einen Pfahl bilden und es ist daher keine weitere Pfahlherstellung erforderlich.
Eine Masse A und eine Masse B der jeweiligen in Tabelle XI aufgeführten Bestandteile werden hergestellt, und diese Lösungen
werden verwendet, um sie in Felsgrund in einen Tunnel zu injizieren.
| Masse A | Menge(kg) | Masse B | ι d.Gew.) | 2°3 | Menge(kg) |
| Bestandteile | 100 500 |
Bestandteile | 125 125 0,75 |
||
| normaler Port landzement Wasser |
wasserfr. Gips amorph.12CaO.7Al K2CO3 |
0,75 | |||
| Citronensäure | 1250 | ||||
| Wasser | 3/1 | ||||
| Tabelle XII | 70 kg/cm* | ||||
| Verhältnis A/B(ausgedr.durch | 20 l/min | ||||
| Inj ektionsdruck | 2 Min.30 | ||||
| abgegebene Menge | Sek. | ||||
| Abbindezeit | |||||
Einrichtung, um die Masse A und die Masse B zu vermischen
Y-Rohr
Ein Auslaufen des Wassers wird vollständig beendigt und
der Felsgrund wird stark verfestigt, wenn man die obige Mischung verwendet. Die charakteristischen Merkmale des Verfahrens
sind im folgenden angegeben.
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(1) Die Rohmaterialien, die man verwendet, sind
billig und unschädlich, und das Verfahren unterscheidet sich somit von dem chemischen Injektionsverfahren.
(2) Die Verarbeitungsfähigkeit ist ausgezeichnet und die gehärtete Substanz besitzt eine hohe Festigkeit. Es
werden schnell Hydrate gebildet und die Penetration in feine Risse ist gut und die Fähigkeit, das Wasser- abzudichten,
ist ausgezeichnet.
B e i s ρ i e 1 7
Mörtel, der die in Tabelle XIII aufgeführten Bestandteile enthält, wurde in einem Y-Rohr und einer Leitungsmischvorrichtung
vermischt und verwendet, um ein Stahlrohr auszukleiden, wobei man die in der folgenden Tabelle XIV aufgeführten
Bedingungen verwendete.
| Masse A | Masse B | wasserfr.Gips | Menge(kg) |
| Bestandteile | Menge(kg) Bestandteile | amorph.12CaO.7AIpO- | 125 |
| normaler Port | Na0COx | 5 125 | |
| landzement | 450 | c. D Natriumgluconat |
10 |
| Sand | 1200 | Wasser | 1 |
| Wasser | 225 | 125 | |
| Zement-Expandier mittel (CSA von |
Tabelle XIV | ||
| Denki Kagaku) | 50 | ||
Verhältnis A/B (ausgedr.durch d.Gew.) Abbindezeit
Mischvorrichtung
innerer Durchmesser und Länge des Stahlrohrs
Rollzeit
Zentrifugalkraft
Zentrifugalkraft
5/1
10 Min.
Y-Rohr u.Leitungsmischvorrichtung
3 m χ 6 m
Dicke d.Mörtels:20 mm
10 Min. 500
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Man erhält eine ausgezeichnete Festigkeit ohne Härten mit Dampf, -und die Waren konnten in 2 Stunden nach dem Auskleiden
verwendet werden, wenn man das obige Verfahren durch, >
führte. ·
Dieses Verfahren "besitzt verschiedene Vorteile, von denen einige
im folgenden beschrieben werden.
(1) Der Wasserabtrag bzw. Wasserschnitt (water-cut)
unter Zentrifugalkraft ist gut, und es tritt keine Abblutungsphase
bzw. Abgabephase auf.
(2) Das Härten mit Dampf ist nicht erforderlich, und die Materialien können glatt transportiert bzw. bewegt
werden.
(3) Expansionskraft kann wirksam verwendet werden. (Dies liegt daran, daß die Zementmasse, die verwendet wird,
Schnellhärtungseigenschaften besitzt und daher kein Verlust an Expansionskraft auftritt.)
(4) Waren mit schlechter Qualität werden nicht gebildet.
Wird dieses Verfahren beim zentrifugalen Verformen anderer
sekundärer Betonprodukte (wie Röhren, Pflöcke usw.) verwendet, so erhält man auf ähnliche Weise gute Ergebnisse.
Unter Verwendung der in der folgenden Tabelle XV aufgeführten Bestandteile wird unter den in Tabelle XVI angegebenen
Bedingungen eine Form hergestellt.
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| Masse A | Masse B | Tabelle XVI | Menge (kg) |
| Bestandteile | Menge(kg) Bestandteile | 2 | |
| Sand | 100 Sand | 1 | |
| norm.Portlandzement 10 wasserfr. Gips | >°3 1 | ||
| Wasser | |||
Verhältnis A/B (ausgedr.durch d.Gewicht) 115/4
verwendete Mischvorrichtung Mörtelmischer
Härtungszeit 15 Min.nach dem
Vermischen der Massen A und B
Eine Säulenprobe (Durchmesser: 5 cm, Höhe: 5 cm) wurde aus einer Mischung der Masse A und der Masse B hergestellt, und
die Druckfestigkeit der Probe wurde nach 1, 6 und 24 Stunden
bestimmt. Man erhielt die in der folgenden Tabelle XVII aufgeführten Ergebnisse.
Tabelle XVII 1 Std. 6 Std. 24 Std.
Druckfestigkeit,kg/cm2 5 23 48
Dieses Verfahren besitzt die folgenden Vorteile.
(1) Die Handhabungszeit oder Verarbeitungszeit kann
frei gewählt werden, während man die Massen A und B vermischt. Nach dem Vermischen härtet die Masse schnell und die Verarbeitung
damit und ihre Verwendung sind extrem leicht.
(2) Die Schnellhärtungseigenschaften sind ausgezeichnet und die gehärteten Waren besitzen eine hohe Festigkeit.
Es ist daher möglich, die erfindungsgemäße Zementmasse zur Herstellung von großräumigen Gußteilen und großräumigen
Formen für das Gießen von Stahl zu verwenden.
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(3) Die Anteile an Schnellhärtungsmittel, die man
zu dem Zement zugibt, können geändert werden und das Verfahren ist wirtschaftlich.
Der Bau von vorgepacktem Beton in Wasser hat sich abrupt erhöht. Insbesondere wird im Falle von Verbauen von vorgepacktem
Beton in Ozeanströmen oder in fließendem Flußwasser der Zement zum Gießen mit Wasser verdünnt, während er in eine
grobe Zuschlagstoff-Füllstoffschicht fließt. Es ist daher
unmöglich, eine einheitliche Betonkonstruktion auszuführen. Weiterhin weisen alle bekannten Konstruktionsverfahren den
Nachteil auf, daß Zementmilch herausfließt und Verschmutzungsprobleme in der Umgebung des Ozeans ergibt und somit der
Öffentlichkeit ein Ärgernis ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können diese schwierigen Probleme gelöst werden, und im folgenden wird eine Ausführungsform
erläutert.
Bei diesem Beispiel werden die gleichen Bestandteile wie in Beispiel 2 (Tabelle V) verwendet. Mörtel (Masse A) und Zement-Schnellhärtungsmittel
(Masse B) werden in eine zweistufige Mischvorrichtung (MD-3OO von Yamato Boring Co.).durch zwei
Kautschukröhren gegeben. Eine Plungerpumpe (von Yamato Boring Co.) wird verwendet, um die Masse A einzuführen, und eine
Getriebepumpe wird verwendet, um die Masse B einzuführen. Das obere Ende wird mit einer Y-Röhre verbunden und ein Leitungsmischer
mit einer Düse (T.K. Ross L.P.D. Mixer, Typ 1 1/2 B-M6,
von Tokushu Kikai Co.) wird gleichzeitig mitverwendet. Eine vorgepackte Betoninjektion (ungefähr 3 m^) wird auf
dem Meeresgrund (Tiefe: 5 m) durchgeführt. Das Verhältnis
wan Masse A zu Masse B beträgt 1/0,2, ausgedrückt durch das
Gewicht. -
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Der Abgabedruck am oberen Düsenteil beträgt 5 bis 15 kg/cm , und die beiden Massen werden ausreichend miteinander vermischt.
Die Injektion ist in ungefähr 15 Minuten beendigt und das Abbinden beginnt nach ungefähr 5 Minuten. Die Druckfestigkeit
des Betons nach 2 Stunden beträgt 230 gk/cm . Man erhielt dichten Beton, der in Seewasser nicht fließt.
52 Teile gebrannter Kalk (Reinheit: 94,0?0 und 48 Teile
weißer Bauxit (Reinheit: 86,7S4) werden vermischt, die Mischung wird in einem direkt erwärmten elektrischen Widerstandsofen
mit Kohleelektroden geschmolzen. Die entstehende Schmelze fließt aus dem Ofen heraus und komprimierte Luft
mit einem Druck von 5 kg/cm wird hineingeblasen, wobei man blaue, amorphe Calciumaluminatkugeln erhält.
Die Temperatur der Schmelze beträgt 1560°C, bestimmt mit einem optischen Pyrometer. Die Bestandteile des erhaltenen
Calciumaluminats sind in der folgenden Tabelle XVIII aufgeführt.
(Bestandteile von amorphem Calciumaluminat) CaO Al2O3 SiO2 MgO Fe3O3 TiO2 Gesamt
48,9 41,6 5,5 2,6 1,0 0,2 100,1
Die Schmelze wurde in einen doppe Iwandigen Eisenschöpf löffel
gegeben und allmählich darin abgekühlt für die Kristallisation. Der Hauptbestandteil des kristallisierten Produktes
ist 12CaO.7Al2O,.
In diesem Beispiel wird eine Ausführungsform zur Herstellung
von löslichem Aluminat angegeben, welches bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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Ein übliches Vergießen mit normalem Portlandzement wurde zum Vergleich durchgeführt, wobei das erfindungsgemäße
Verfahren nicht verwendet wurde.
Pottolith Nr. 602 (Warenzeichen, hergestellt von Nisso-Master
Builders Co.), Natriumaluminat und Methyloellulose wurden
als Mischmittel verwendet. Während des Vergießens des Mörtels in einem J-Trichter während 10 Sekunden, trat eine
starke Trennung des Zements und des Sandes auf und nach dem Vergießen wurde ein Fließen des Mörtels in Seewasser beobachtet.
Mach 2 Stunden konnte man die Festigkeit des vergossenen Mörtels nicht bestimmen.
Ein weiterer Versuch wurde durchgeführt, um die Beständigkeit
und Wider Standsfähigkeit des erfindungsgemäßen, vorgepackten Betons gegenüber Seewasserkorrosion zu bestimmen,
und man fand nach dem Versuch, daß die Beständigkeit des vorgepackten, erfindungsgemäßen Betons wesentlich besser war
als die bekannter vorgepackter Betons. Die Gründe werden im folgenden aufgeführt.
Die oben beschriebene Beständigkeit gegenüber Verdünnung ist
stark. Die Dichte ist hoch. Man erhält eine hohe Festigkeit in kurzer Zeit. Zusätzlich bildet sich in der ersten Stufe
der Hydratation eine Menge Ettringgit und jedes nicht-hydratisierte Calciumaluminat wird dicht und die Korrosion, bedingt
durch SO^ -Ionen, die im Seewasser gelöst sind, kann
im wesentlichen ignoriert werden.
Verschiedene Untersuchungen der Wirkung von Cl""-Ionen wurden
zuvor durchgeführt. Entsprechend diesen Untersuchungen liegt der Diffusionskoeffizient von Cl~-Ionen in der Größen-Ordnung
von 10" cm /see, bestimmt mit der erfindungsgemäßen Zementpaste, und die Diffusion von Cl"~-Ionen wird
inhibiert mit zunehmender Menge an gebildetem Ettringgit.
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Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß die erfindungsgeinäßen
Materialien und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Beton ausgezeichneter Seewasserbeständigkeit
sehr gut geeignet sind.
Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls verwendet werden,
um Beton während einer Witterung mit Gefriertemperaturen zu vergießen und um Schlamm auf dem lieeresgrund zu behandeln.
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Claims (12)
- PatentansprücheVerfahren zur Herstellung von schnellhärtenden ementen, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) eine Masse herstellt., die eine Zeaentpaste, Mörtel oder Beton enthält, und (b) eine Masse herstellt, die ein Pulver oder eine Suspension aus Calciunaluminat und anorgani schem Sulfat enthält, man die Masse (a) und die Masse (b) vermischt und schnell die Mischung nach der Vermischung verarbeitet.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Mischung (b) eine organische Carbonsäure oder ein Salz davon und ein Metallcarbonat enthält.
- 3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumaluminat ein amorphes Calciumaluminat oder Calciumhalogenaluminat verwendet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g k e η η -zeichnet, daß man als Calciumaluminat amorphes 12CaO.7Al2O, verwendet. . '
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Verhältnis von Calciumaluminat:anorganischem Sulfat in der Masse (b) ungefähr 1:0,5 bis 1:1,5 ■ ausgedrückt durch das Gewicht, beträgt.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1," dadurch gekennzeichnet , daß die Menge an Masse (b) ungefähr 20 bis. 30 Gew.%, bezogen auf Grundlage des Zementgehalts in der Masse (a)> beträgt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ek e η η zeichnet , daß die Verarbeitung als Betonvergießen409882/0908während Witterungen mit Gefriertemperatüren, in vorgepacktem Beton, vorgepacktem Beton in Wasser, Pumpenbeton, Vergießen, CCP-Verfahren, Schlammbehandlung, Felsbodeninjektionsverarbeitung, Auskleiden von Stahlröhren, Herstellung von Röhren, zur Herstellung von Formen und durch Versprühen erfolgt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als Calciumaluainat ein amorphes Calciumaluminat oder ein Calciumhalogenaluminat verwendet.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß man als Calciumaluminat amorphes 12CaO.7Al0O-, verwendet.C.
- 10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Calciumaluminat:anorganischem Sulfat in der Masse (b) ungefähr 1,05 bis 1:1,5» ausgedrückt durch das Gewicht, beträgt.
- 11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i chne.t , daß die Menge an Masse (b) ungefähr 20 bis 30 Gew.%, bezogen auf den Zementgehalt in der Masse (a), beträgt.
- 12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung als Betonvergießen während Witterungen mit Gefriertemperaturen, in vorgepackteni Beton, vorgepacktem Beton in Wasser, Pumpenbeton, Vergießen, CCP-Verfahren, Schlammbehandlung,Pelsbodeninjektionsverarbeitung, Auskleiden von Stahlröhren, Herstellung von Hume-Röhren, zur Herstellung von Formen und durch Versprühen erfolgt.409882/0908
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