DE2430683A1

DE2430683A1 - Durch wasserzusatz abbindendes, halbhydratgips enthaltendes gemisch und verfahren zu seiner aushaertung

Info

Publication number: DE2430683A1
Application number: DE2430683A
Authority: DE
Inventors: Werner Reingen
Original assignee: Boergardts KG H & E; H & E Boergardts Kg 3425 Walkenried
Current assignee: Boergardts-Sachsenstein 3425 Walkenried De GmbH
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1976-01-29

Description

Durch Wasserzusatz abbindendes, Halbhydratgips enthaltendes Gemisch und Verfahren zu seiner Aushärtung Die Erfindung bezieht sich auf ein durch Wasserzusatz abbindendes, Halbhydratgips enthaltendes Gemisch, dem außerdem noch verschiedene Zuschlagstoffe beigemischt sein können, sowie auf ein Verfahren zu seiner Aushärtung.
Auf verschiedenen Gebieten und für verschiedene Anwendungen werden unter Wasserzusatz abbindende Massen verwendet, deren wesentlicher Bestandteil Halbhydratgips ist, insbesondere ß-Halbhydrat oder ein Gemisch aus ß- und ol-Halbhydrat, die jedoch oft noch zusätzlich behandelt oder oft erneuert werden müssen, weil ihnen Eigenschaften fehlen oder nur mangelhaft ausgeprägt sind, diese Massen jedoch gern eingesetzt und angewandt werden, weil sie andere wertvolle Eigenschaften besitzen, die beispielsweise in ihrer Verarbeitung und in ihrer Art der Abbindung liegen.
Solche fehlenden Eigenschaften sind beispielsweise mangelhafte mechanische Festigkeit, insbesondere unter Wassereinfluß oder Feuchte, geringe Beständigkeit gegen Feuchtigkeitswechsel, schlechte Volumenkonstanz, bedingt-durch Schrumpfen oder Expandieren während des Verarbeitens des Abbindens oder im Laufe der Zeit durch Alterung bedingt oder zu hohe Dichte und fehlende Kapillaraktivität und dergleichen mehr. So ist es beispielsweise bekannt und üblich, zur Herstellung von keramischen Arbeitsformen Gipsgemische zu verwenden, weil der Gips die vorzügliche Fähigkeit besitzt, auch feinste Details abzubilden und aufgrund seiner ihm zu gebenden Kapillarität saugfähig ist und die aufgenommene Flüssigkeit, also beispielsweise Wasser, wieder abzugeben vermag, wenn man ihn erwärmt. Er besitzt jedoch eine schlechte mechanische Festigkeit, häufige Wechsel zwischen trocken und naß verschlechtern die mechanische Festigkeit im Laufe der Zeit erheblich und seine Volumenkonstanz ist nicht immer gegeben.
Ähnliche Überlegungen gelten beispielsweise bei der Verwendung von Gips zur Herstellung von Estrichen, und es hat in beiden Fällen nicht an Vorschlägen gefehlt, Gemische und Verfahren aufzuzeigen, mit denen die Eigenschaften solcher Gipseoder Gipskörper oder Gipsmassen verbessert werden sollen.
So ist es beispielsweise bekannt, zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Fertigprodukten auf der Basis von Gips Hochofenschlacke in relativ großer Menge zuzusetzen und dieses Gemisch auf einen pH-Wert zwischen 11 und 12 einzustellen, was durch die Zugabe von Zement geschehen soll (OS 2 317 392).
Man erhält auf diese Weise Gemische, die bis zu 40 Gew.-% Hochofenschlacke enthalten und erreicht Naßfestigkeiten (Druckfestigkeit) von 100 bis etwa 200 kg/cm2 , was indessen relativ wenig ist, wenn man bedenkt, daß die Druckfestigkeit von reinem ß-Halbhydratgips deutscher Provenienz, allerdings im trockenen Zustand, je nach Wasserfaktor, zwischen 50 und 150 kg/cm2 liegen kann. Bei der Verwendung von α-Halbhydrat erreicht man trocken sogar Druckfestigkeiten bis etwa 450 kg/ 2 und feucht bis zu etwa 300 kg/cm 2 cm und feucht bis zu etwa 300 kg/cm2.
Es ist jedoch dabei zu bemerken, daß -Halbhydratgipse zwar große Festigkeiten erbringen, jedoch den praktischen Erfordernissen gegenüber ein unzureichendes Kapillarvolumen aufweisen und im Verlauf des Abbindeprozesses eine zu hohe Expansion bzw. Quellung einnehmen oder erreichen. Sie sind zwar volumenkonstant, die hohe Volumenausdehnung führt aber zu Schwierigkeiten bei Überformprozessen.
Man hat auch versucht,die Einflüsse von Wasser und Feuchtigkeit auf Gipskörper dadurch zu verringern, daß man wasserabweisende Mittel zumischte oder den Gips mit entsprechenden Mitteln überzog. Diese Zusätze und Beschichtungen haben natürlich keinen Einfluß auf die Volumenkonstanz oder die mechanische Festigkeit. Sie bewirken sogar eine mehr oder weniger starke Inaktivierung der Kapillaraktivität. Zwar hängen diese, zumindest ein Teil dieser Werte, insbesondere die der mechanischen Festigkeit, auch von den Anmachfaktoren des Gipses ab, aber diese können insofern als konstant in allen Fällen angesehen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gemisch vorzuschlagen, das zu einer Masse führt, die eine hohe Festigkeit, insbesondere Naßfestigkeit, besitzt, die auch bei häufigen Wechseln zwischen nassem und trockenem Zustand keine Einbuße erleidet sowie volumenkonstant ist, sei es im trockenen, sei es im nassen Zustand, und die ein hinreichendes Kapillarvolumen aufweist. Sie besitzt darüber hinaus eine absolute Paßgenauigkeit infolge des Fehlens jeglicher Quellung oder Schwindung während des Abbindens und danach.
Gelöst wird diese Aufgabe nun dadurch, daß das Gemisch aus 5 bis 50 Gew.-% Zement, 95 bis 50 Gew.-* Halbhydratgips, 0,4 bis 1,5 Gew.-% eines festigkeitssteigernden, verflüssigend wirkenden Mittels und einem Anteil eines Hydratationsverzögerers und Wasser in einer Menge besteht, das sich ein Feststoff:Wasser-Verhältnis von 1 : 0,22 bis 1 : 0,45 ergibt.
Bei dem Zement handelt es sich um einen Zement der Festigkeitsklasse 275 und höher, insbesondere um einen Portlandzement oder Eisenportlandzement mit einer spezifischen 2 Oberfläche nach Blaine von etwa 3500 bis 4500 cm /g und höher, sofern-es sich'um Zemente höherer Festigkeit bzw.höherer Güteklas-sen handelt.
Bei dem Halbhydratanteil des Gemisches wird erfindungsgemäß vorzugsweise ß-Halbhydrat oder ein Gemisch aus i - und ß-Halbhydrat in weiten Grenzen verwendet, jedoch niemals g -Halbhydrat allein.
Bei den -festigkeits-steigernden, stark verflüssigend wirkenden Mitteln handelt es sich vorzugsweise um hochkondensierte, hochmolekulare wasserlösliche Aminoplaste auf der Basis von Melaminformaldehyd, die entweder an wenigstens einer NH2-Gruppe durch Sulfit- oder Sulfonsäuregruppen oder durch anorganische oder organische Amide modifiziert sind.
Diese festigkeits-steigernden, verflüssigend wirkenden Mittel können in trockener, also fester körniger Form als auch flüssig zugesetzt werden, wobei sich die Mengenangabe 0,4 bis 1,5 Gew.-% auf die Trockensubstanz bezieht. Anstelle solcher Aminoplaste kann al s als festigkeitssteigerndes Mittel auch eine wasserlösliche Polykieselsäure zugesetzt werden.
Das Gemisch enthält dann schließlich weiterhin Hydratationsverzögerer, d. h. also Verzögerer schlechthin, die die Abbindezeit des Gemisches verzögern. Dabei kann es sich beispielsweise um Keratinverzögerer oder andere im Handel befindliche Verzögerer, beispielsweise Retardan, oder einfach auch um Fischleim handeln. Die Menge des zuzusetzenden Hydratationsverzögerers richtet sich nach dem Verwendungszweck und der Verarbeitungsweise des Gemisches. Als Hydratationsverzögerer werden vorzugsweise kondensierte Alkaliphosphate in einer Menge von 0,02 bis 0,15 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, eingesetzt.
In weiterer Entwicklung der Erfindung enthält das Gemisch vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-- Zement der oben erwähnten Art und 70 bis 50 Gew.-% ß-Halbhydrat oder ein Gemisch aus ß- und + -Halbhydrat in dieser Menge. Die Zusätze an dem verflüssigend wirkenden Mittel und dem Hydratationsverzögerer als auch die Wassermenge werden entsprechend der oben angegebenen Mengen bemessen. Die Bereitung eines solchen Gemisches verläuft in an sich üblicher Weise, die Mischungsreihenfolge ist an sich gleich und die Feststoffanteile könnten einzeln, aber auch bereits vorgemischt, eingesumpft und gerührt werden.
Auf diese Weise erhält man Körper, die eine Naßdruckfestigkeit nach sieben Tagen aufweisen, die über 250 kg/cm2 liegt und eine Brinell-Härte, je nach Gemisch, zwischen 3600 und 4200 kg/cm2 aufweist. Der Einfluß von Wasser ist ohne schädliche Auswirkung auf den Körper und auch wiederholte Wechsel zwischen trocken und naß oder Feuchtigkeitsschwankungen wirken sich nicht aus, es findet insbesondere keine Verringerung der Festigkeit durch irreversible Quellung wie beim reinen Gips statt, aber dennoch weist der Körper eine hinreichende Kapillaraktivität auf und behält diese auch dauernd bei.
Es ist in diesem Zusammenhang besonders darauf hinzuweisen, daß das Ergebnis überraschend ist, denn der hohe Zementanteil hätte eigentlich dazu führen müssen, daß, da sonst im wesentlichen Zuschlagstoffe fehlen, ein Schrumpfen im Laufe der Zeit, d. h. mit fortschreitender Hydratation, eintritt.
Trotz allem ist der aus dem Gemisch hergestellte Körper volumenkonstant und kapillaraktiv.
Diese Festigkeitswerte kann man erfindungsgemäß dadurch erreichen und braucht nicht auf die durch den natürlichen Hydratationsvorgang eintretende Endfestigkeit zu warten, wenn man dem gegossenen Körper nach Erreichung einer Hydratationswärme von etwa 300C CO2-Gas zuführt.
Dadurch kann man bereits nach wenigen Stunden die maximalen Festigkeitswerte einstellen.
Diese C02-Gaszuführung kann z. B. dadurch erfolgen, daß man gegossene Körper in einem Raum lagert, der C02-Gas enthält; besonders wirksam und schnell verläuft jedoch eine andere Methode, nach der man in den Formkörper, also bei der Herstellung desselben, eine Leitung erzeugt, durch die man Kohlensäure hindurchleitet. Diese Leitung kann beispielsweise ein poröser Schlauch sein, der in den Formkörper eingebettet ist, dessen eines Ende verschlossen ist und im Körper liegen kann, während das andere Ende offen ist und heraussteht. Durch diesen Schlauch leitet man nun Kohlensäure zur Karbonatisierung de$iydratisierenden Formmasse, wobei die Kohlensäure durch das poröse Gefüge bzw.
durch die Kapillaren des Körpers hindurchdringt.
Die Leitung kann in dem Formkörper oder in dem sonstigen aus dieser Masse hergestellten Körper beispielsweise mäander- oder wendelförmig verlegt werden, damit die Kohlensäure alle Teile des Körpers erreicht.
Dabei tritt eine starke Erwärmung bis etwa 80 °C ein, wodurch wiederum die Hydratation des hydraulischen Anteils beschleunigt wird. Die C02-Zufuhr ist vorteilhaft so geregelt und bemessen, daß der Körper diese Temperatur von 800C bald erreicht, ein Abfallen der Temperatur zeigt dann das Ende dieser Behandlung an. Anstelle reiner Kohlensäure kann auch ein Gemisch mit einem Inertgas, beispielsweise Luft oder Stickstoff, mit Kohlensäure verwendet werden. Bei dem Schlauch kann es sich um irgendeinen von Natur aus porösen oder porös gestalteten Schlauch handeln, beispielsweise um einen Gewebe-oder Geflechtschlauch oder einen dünnen Kunststoffschlauch, der mit Einstichen oder Schlitzen versehen ist.
Anstatt Kohlensäure oder ein mit Kohlensäure vermischtes Inertgas kann auch ein anderes kohlendioxydhaltiges Gas verwandt werden, beispielsweise das Abgas von industriellen Brennaggregaten. Vorteilhaft ist es,wenn das Gasgemisch mit einem Druck von etwa 2,5 atü in den Formkörper eingeblasen wird.
Das erfindungsgemäße Gemisch läßt sich besonders vorteilhaft zur Herstellung von keramischen Arbeitsformen für die Porzellan-, Steingut- und Ziegelindustrie verwenden, weil es nach dem Anmachen und Verfestigen eine hohe mechanische Festigkeit. besitzt und insbesondere die für die keramische Industrie so wertvolle Eigenschaft, kapillaraktiv zu. sein. Sie vermag nämlich dem Schlicker das Anmachwasser zu entziehen, und aufgrund der großen mechanischen Festigkeit kann sie viele hundert Mal überformt- werden, ohne dadurch an Güte zu verlieren, und die vorhandene Kapillaraktivität gestattet die Wasseraufnahme und Wassera-bgabe durch Trocknung. Die dabei noch vorhandene Volumenkonstanz vervollständigt dieses überraschende Ergebnis und die.vorteilhafte Verwendung für Arbeitsformen.
Es war überraschend, daß die erfindungsgemäße Masse die in der Praxis allgemein befürchtete Volumenveränderung bei Vergesellschaftung von erheblichen Anteilen von Gips und Zement in hydratisierten Gemischen durch Ettringitbildung nicht zeigt.. Die Masse und das Verfahren zu ihrer hydraulischen Schnellhärtung durch Karbonatisierung unter starker Erwärmung kann auch für andere Fertigungsbereiche, wo es auf besonders volumentreue, hochfeste Formwerkzeuge ankommt, mit bis jetzt noch nicht gekanntem technischem und wirtschaftlichem Nutzungsgrad eingesetzt werden, so z. B. als Formenmaterial für Negativformen in der Gießereibranche.
Natürlich kann das Gemisch auch zur Herstellung von Fußbodenestrichen dienen, wobei der besondere Vorteil darin liegt, daß das Gemisch nicht wochenlang auszuhärten braucht, sondern durch die Verwendung der hier beschriebenen Kohlensäurehärtung in wenigen Stunden seine Endfestigkeit bereits erreicht hat und begangen werden kann.
Als Zusatzstoffe können beispielsweise Sand verwendet werden, Vermikulit oder Perlit in jeweils geeigneter Körnung.

Claims

Patentansprüche

1. Durch Wasserzusatz abbindendes, Halbhydratgips enthaltendes Gemisch, dem außerdem noch verschiedene Zuschlagstoffe beigemischt sein können, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung: 5 - 50 Gew.-% Zement, 95 - 50 Gew.-% Halbhydratgips, 0,4 - 1,5 Gew.-% eines festigkeitssteigernden, verflüssigend wirkenden Mittels und einem Anteil eines Hydratationsverzögerers und Wasser in einer Menge, daß sich ein Feststoff:Wasser-Verhältnis von 1 : 0,22 bis 1 : 0,45 ergibt.

2. Gemisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung: 30 bis 50 Gew.-% Zement - PZ 375, 70 bis 50 Gew.-% Halbhydratgips, bestehend aus 75 Gew.-% ß-Halbhydrat und 25 Gew.-% ;-Halbhydrat, 0,4 bis 1,5 Gew.-% eines festigkeitssteigernden, verflüssigend wirkenden Mittels, 0,7 bis 1,4 Gew.-% eines Melaminformaldehydharzes, von dem wenigstens eine NH2-Gruppe durch Sulfit-oder Sulfonsäuregruppen modifiziert ist und eines Hydratationsverzögerers sowie Wasser in einer Menge, die ein Feststoff:Wasser-Verhältnis zwischen 1 : 0,22 bis 1 : 0,45 ergibt.

3. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementanteil aus Portlandzement oder Eisenportlandzement einer Festigkeitsklasse nach DIN 1164 von 275 und höher besteht.

4. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbhydratgipsanteil aus ß-Halbhydrat oder einem Gemisch aus ;- und ß-Halbhydrat besteht.

5. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das festigkeitssteigernde, stark verflüssigend wirkende Mittel aus der Gruppe der hochkondensierten, hochmolekularen, wasserlöslichen Aminoplaste auf der Basis von Melaminformaldehyd stammt, die entweder an wenigstens einer NH2-Gruppe durch Sulfit- oder Sulfonsäuregruppen oder durch anorganische oder organische Amide modifiziert sind.

6. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als festigkeitssteigerndes Mittel eine wasserlösliche Polykieselsäure zugesetzt ist.

7. Gemisch nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das festigkeitssteigernde, verflüssigend wirkende Mittel in trockener oder flüssiger Form zugesetzt wird, und zwar in einer Menge von 0,4 bis 1,5 Gew.-%, auf die Trockensubstanz des festigkeitssteigernden Mittels bezogen.

8. Gemisch nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydratationsverzögerer kondensierte Alkaliphosphate in ener Menge von 0,02 bis 0,15 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil des Gemisches, dienen.

9. Verfahren zur Aushärtung von Gemischen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man dem gegossenen Körper nach Erreichung einer Hydratationswärme von etwa 300C C02-Gas zuführt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das C02-Gas ein C02-haltiges Gas ist oder ein C02-haltiges Verbrennungsgas.

11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des C02-Gases zum Formkörper über eine in dem Formkörper liegende Leitung erfolgt, durch die das C02-Gas allen Teilen des Formkörpers zugeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung ein poröser oder porös gestalteter Schlauch ist, der vor der Herstellung des Formkörpers in der Form des Formkörpers verlegt wird und mäander- oder wendelförmig verläuft.