DE2447465A1

DE2447465A1 - Rasch haertbare portlandzementmoertelbitumen-vergussmasse fuer schottergefuellte gleisbettung

Info

Publication number: DE2447465A1
Application number: DE19742447465
Authority: DE
Inventors: Yutaka Harada; Yoshiro Higuchi; Yasushi Kasahara; Iwazo Kawaguchi; Koji Nakagawa; Toshio Sato
Original assignee: Toa Doro Kogyo Co Ltd; Japan National Railways; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Toa Doro Kogyo Co Ltd; Denka Co Ltd; Japan National Railways
Priority date: 1973-10-04
Filing date: 1974-10-04
Publication date: 1975-04-17
Also published as: GB1458136A; DE2447465C3; FR2246509B1; FR2246509A1; DE2447465B2; US4084981A; JPS5128924B2; JPS5069808A; IT1021680B

Description

DENKI KAGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA,
Tokyo, Japan

TOA DORO KOGYO CO., LTD., Tokyo, Japan

" Rasch härtbare Portlandzementmörtel-Bitumen-Vergußmasse für schottergefüllte Gleisbettung "

Priorität: 4. Oktober 1973, Japan, Nr. 110 958/73

Herkömmliche schottergefüllte Gleisbettungen erfordern eine
erhebliche Wartung, beispielsweise Unterstopfen, Korrektur des Verziehens der Gleise und Erneuerung des Schotters. Daher ist die Entwicklung von wartungsfreien Gleisbettungen sehr erwünscht.

Es sind plattenartige Gleisbettungen bekannt, d.h. eine Bettung, bei der der Raum zwisehen der plattenartigen Bettung und der Grundschicht (Unterbaukrone) mit einem elastischen Material und einer schottergefüllten Bettung gefüllt ist. Die plattenartige Bettung wird bereits für den Betrieb mit hohen Geschwin-

\in Japan /

digkeiten, beispielsweise/bei der Tokaido-Linie, und herkömm-

lichen Gleisen verwendet. Als elastisches Material wurde für diesen Zweck ein Gemisch von Beton und Bitumen verwendet.

Da eine schottergefüllte Gleisbettung an Gleisen angewendet wird, auf denen Eisenbahnzüge verkehren, ist es schwierig, eine derartige Gleisbettung innerhalb einer ausreichenden Zeit zu konstruieren. Deshalb muß das elastische Material innerhalb kurzer Zeit in den Zwischenraum zwischen dem Schotter gegossen werden. Die Verwendung einer Zementmörtel-Bitumen-Vergußmasse aus einem einfachen Gemisch von Portlandzement und Bitumen hat den Nachteil, daß die Vergußmasse nicht die erforderliche Festigkeit aufweist, bevor ein Eisenbahnzug über das Gleis fahren kann, nachdem die Vergußmasse auf den Schotter gegossen wurde. Dies hat eine Verschiebung der Gleise zur Folge.

In der US-PS 3 628 973 ist ein Versuch zur Verwendung einer Zementmörtel-Bitumen-Vergußmasse beschrieben, die rasch aushärtet. Diese Vergußmasse hat jedoch innerhalb der erforderlichen kurzen Zeit keine ausreichende Festigkeit und ist daher unbefriedigend.

Vergußmassen für schottergefüllte Gleisbettungen müssen folgende Eigenschaften aufweisen:

(1) Die Vergußmasse muß eine Druckfestigkeit von mindestens

4 kg/cm innerhalb von etwa 60 bis 90 Minuten nach der Anwendung aufweisen;

(2) die Konsistenz der Vergußmasse muß einen Wert von 5 bis 10 Sekunden mit einem J-Trichter, gemessen nach dem PC-Vergußmassentest der Civil Engineering Society von ,

\ f

Jap an, aufwei s en;

(3) ^die Vergußmasse muß ihre Konsistenz mindestens 20 Minuten nach dem Vermischen beibehalten und

(4) die Vergußmasse muß die vorgenannte Druckfestigkeit bei Temperaturen von etwa 5 bis 35⁰C zeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zementmörtel-Bitumen--Vergußmas se für schottergefüllte Gleisbettungen mit den vorgenannten Eigenschaften zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Spezielle Beispiele für Calciumaluminate, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind 3CaO₁Al₂O₃₅ 12CaO.7Al₂O₃,

CaO. Al₀O-Z, CaO. 2Al₀O-, und 3CaO. 3Al₀O-,„ CaF₀. Diese Mineralien 23 23' 232

können entweder in kristalliner_s amorpher oder partiell amorpher Form vorliegen. Außerdem kann 11CaO.7Al₂O₃.CaF₂ .in amorpher Form mit Erfolg verwendet werden; vgl. Beispiel 3» Versuch Nr. 28· Die kristalline Form dieses Minerals ist jedoch unwirksam; vgl. Beispiel 1, Versuch Nr. 21, Die besonders ' bevorzugten Calciumaluminate sind die amorphen Mineralien aus Calciumoxid und Aluminiumoxid im Molverhältnis 12:7» nämlich 12CaO.7Al₂O₃, weil diese Mineralien besonders rasch härtbare Vergußmassen ergeben.

Die vorgenannten Calciumaluminate können durch Vermischen mit .einer Calciumoxid enthaltenden Verbindung, wie Kalkstein, _j

ΚΠ981β/1091

Calciumcarbonat, calciniertem Kalkstein, Calciumoxid oder Calciumhydroxid, mit einer Aluminiumoxid enthaltenden Verbindung, wie weißem oder rotem Bauxit, Diaspor, Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-hydraten, und einem Pluorid, wie Flußspat oder Calciumfluorid, in den erforderlichen stöchiometrischen Mengenverhältnissen und Sintern oder Schmelzen des erhaltenen Gemisches bei Temperaturen oberhalb etwa 1200⁰C in einem Drehrohrofen oder Elektroofen und anschließendes Abkühlen hergestellt v/erden. Die durch Sintern und anschließendes Abkühlen oder Glühen oder durch Schmelzen und anschließendes Glühen hergestellten Mineralien sind kristallin. Der Anteil an nicht kristallinem Material läßt sich durch Änderung der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Schmelzen einstellen. Wenn die Schmel-

\, beispielsweise i._? ze durch Einblasen eines Gases unter einem Druck von' 5 kg/cm abgekühlt wird, verwandelt sich der größte Teil des Produktes in eine nicht kristalline Form. Das entstandene kristalline

oder nicht kristalline Mineral wird sodann zu Teilchen mit

χ mindestensj ρ einer spezifischen Oberfläche von"'etwa 3000 cm /g, vorzugswei-

se 5000 bis 8000 cm /g (Blaine-Wert) gebrochen und pulverisiert. Sodann wird das Pulver mit Calciumsulfatteilchen etwa der gleichen spezifischen Oberfläche vermischt. Das erhaltene Gemisch wird zu Portlandzement zusammen mit einer-das Abbinden steuernden Verbindung gegeben. Zum Pulverisieren und Vermischen können die üblichen Vorrichtungen verwendet werden, wie Kugelmühlen, Vibrationsmühlen und V-Mischer.

Bei Zusatz lediglich des Calciumaluminats zum Portlandzementmörtel wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht gelöst. Calciumsulfat muß zugesetzt werden. Das Gewichtsver-

509816/1091

hältnis-von Calciumaluminat zu Calciumsulfat beträgt etwa 0,3 Ms 3, vorzugsweise 0,8 bis 1,2 : 1. Bei Verwendung anderer Mengenverhältnisse können keine rasch härtenden Vergußmassen erhalten werden, die nach dem Aushärten eine hohe Festigkeit aufweisen.

Als Calciumsulfat kann erfindungsgemäß das Dihydrat, Halbhydrat oder vorzugsweise die wasserfreie Verbindung verwendet werden.

Das Gemisch von Calciumaluminat und Calciumsulfat wird Portlandzement in einer Menge von etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20 bis 35 Gewichtsprozent, zugesetzt. Bei Verwendung von weniger als 10 Gewichtsprozent wird" keine rasch härtende Vergußmasse erhalten,und die Festigkeit des ausgehärteten Produkts ist unbefriedigend. Die Verwendung von mehr als 50 Gewichtsprozent ist unwirtschaftlich.

Beispiele für verwendbaren Portlandzement sind Portlandzement des Typs I bis V gemäß ASTM, normaler Portlandzement, Portlandzement mäßiger Hydratationswärme, rasch härtender Portlandzement, sehr rasch härtender Portlandzement gemäß JIS R5210 sowie Portlandzement mit Kieselsäure und Flugasche. Die Zusammensetzung typischer Portlandzemente ist in Tabelle I angegeben.

CnQQ1R/1ilQ1

Tabelle I

'JI ZJ

i ; Zement	Glüh verlust	Chemische Zusammensetzung, %	SiO₂ :	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO i	so₃	insgesamt
normaler Portlandzement	0,6	unlösliche Stoffe	22,2	5,1 . j	3,2	65,1	1,4	1,6	99,3
rasch härtender Portlandzement	0,9	0,1	21,0	4,9	2,8	66,2	1,1	2,5	99,6
sehr rasch härtender Portlandzement	0,9	0,2	19,7	5,1	2,7 ·	64,7	2,0"	3,0	98,2
Jet-Zement	0,6	0,1	13,8	11,4	1,5	59,1	0,9	10,2	97,6
	0,1

Tabelle I - Fortsetzung

_■ 7 _.

Zement	Mineralzusammensetzungj_ %	53 66 68 52	G S²⁾	C₃A³)	C₄AF⁴>	Spezifisches Gewicht	spezifische,.» Oberfläche, ^b) cm /s
normaler . Portlandzement rasch härtender Portlandzement sehr rasch härten der Portlandzement Jet-Zement		24 11 .5 O	8 8 9 C A ⁵⁾ ^U11^A7 ' CaF₂ 22	10· 9 8 5	3,17 3,13 3,14 • 3,04	3220 4340 5950 5300

1)	C₃S	: 3CaCSiO₂
2)	C₂S	: 2CaO.SiO₂
3)	C₃A	: 3CaO.Al₃O₃
4)	C₄AF	: 4CaCAl₂O₃-Fe₂O₃
5)	C₁₁A₇	: 11CaO.7Al₂O₃
6)	Blaine-Wert

IsS

CD

cn

Die Vergußmasse der Erfindung enthält ferner ein anorganisches Salz sowie eine Carbonsäure oder deren Salz. Diese Zusätze dienen zur Steuerung der Verarbeitbarkeit. Das anorganische Salz wird in einer Menge von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent und die Carbonsäure oder deren Salz in einer Menge von 0,05 bis 3 Gewichtsprozent dem Portlandzement einverleibt. Bei Verwendung von Mengen außerhalb der vorgenannten Bereiche läßt sich die Verarbeitbarkeit bzw. die Aushärtung der Vergußmasse nicht steuern.

Spezielle Beispiele für verwendbare anorganische Salze sind

wie
Halogenide,'ZnCl₂, AlCl₃, CaCl₂, MgCl₂, FeCl₂, FeCl₃, NiCl₂, CoCIp, MgBr₂ und ZnCl₂, sowie Sulfate, Nitrate, Nitrite, Borate und Carbonate, wie Na₂SO₄, K₂SO₄, NaNO₃, NaNO₂, KNO₃, KNO₂, Ca(N0₂)₂, Ca(N0₃)₂, MgSO₄, FeSO₄, A1₂(SO₄)₃, CaB₄O₇, Na₂B₄O₇, Na₉CO^, NaHCO-, und KHCO^. Die bevorzugten anorganischen Salze sind die Carbonate, insbesondere Na₂CO₃ und K₂CO₃. Diese Salze können allein oder in Kombination verwendet werden. Die anorganischen Salze werden in einer Menge von 0,05 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Portlandzements, verwendet.

Als Carbonsäuren und ihre Salze können auch Hydroxycarbonsäuren und d,eren Salze verwendet werden, Spezielle Beispiele für die erfindungsgemäß verwendbaren Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren und ihre Salze sind Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, 1,2,3-Propantricarbonsäure, Nitrotriessigsäure, Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Apfelsäure, Gluconsäure, Citronensäure, Weinsäure, Salicylsäure, Hydroxymalonsäure und Milchsäure,

509816/1091

und ihre Alkali- oder Erdalkalimetallsalze, wie Natrium-, Kalium-, Calcium- und Magnesiumsalze. Die Hydroxycarbonsäuren und ihre Salze sind bevorzugt. Spezielle Beispiele für die besonders bevorzugten Carbonsäuren und ihre Salze sind Citronensäure, Natrium- Kalium- und Calciumci.tr at _r Weinsäure und Natrium-, Kalium- und Calciumtartrat. .Die Carbonsäure bzw. ihr Salz wird in einer Menge von 0,05 bis 3, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf den Portlandzement _r verwendet.

' Die Vergußmasse der Erfindung wird durch Vermischen von 100 Gewichtsteilen der Portlandzementmasse mit 30 bis 400 Gewichtsteilen der nachstehend näher erläuterten Bitumenemulsion hergestellt. Bei Verwendung 'von weniger als 30 Gewichtsteilen der Bitumenemulsion hat die Vergußmasse nicht die erforderliche Elastizität, während bei Verwendung von mehr als 400 Gewichts-

■ teilen der Bitumenemulsion das Abbinden bzw. die Aushärtung der Vergußmasse verzögert ist und die ausgehärtete Vergußmasse eine niedrige mechanische Festigkeit hat. Sehr gute Ergebnisse werden beim Vermischen von 70 bis 200 Gewichtsteilen der Bitumenemulsion mit 100 Gewichtsteilen der Portlandzementmasse erhalten.

Die erfindungsgemäß verwendete Bitumenemulsion ist eine nichtionische Emulsion. Typisch für diese Emulsion ist, daß sie mindestens einen Polyoxyäthylenalkylphenyläther, Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxyäthylenalkylester, Sorbitanalkylester, PoIyoxyäthylensorbitanalkylester oder Rohrzuckerfettsäureester als Netzmittel sowie ein mehrwertiges Metallchlorid enthält. Bevorzugte Netzmittel sind die Polyoxyäthylenalkylphenyläther der allgemeinen Formel I

-0(CH₂CH₂O)_n η (I)

in der R₁ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 18, vorzugsweise 8 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet und η einen Wert von 10 bis 80, vorzugsweise 20 bis 40 hat, Polyoxyäthylenalkyläther der allgemeinen Formel II

■ R₂O(CH₂GH₂O)_n η (II)

in^ der R₂ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet, und U₂einen Wert von 8 bis 80, vorzugsweise 10 bis 30 hat, Polyoxyäthylenalkylester der allgemeinen Formel III

R₂GOO(CH₂CH₂O)_n H (III)

in der R₂ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet und n^ einen Wert von 10 bis 100 hat, Sorbitanalkylester der allgemeinen Formel IV

CH₉OCOR₀

(IV)

in der R₂ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet, und Polyoxyäthylensorbitanalkylester der allgemeinen Formel V

.CH₉OCOR,, ^ 2

H(OH₄C₂)_n O^^^^Z^V ^(V)

in der R₂ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet und n₄, n₅ und n_ß einen Wert von 10 bis 80 haben.

50981 ß/ 1091

- 11 -

Besonders bevorzugt sind die Polyoxyäthylenalkylphenyläther der allgemeinen Formel I.

Das nicht-ionische Netzmittel wird der Bitumenemulsion in einer Menge von 0,2 Ms 8, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, zugesetzt.

Spezielle Beispiele für bevorzugt verwendete mehrwertige Metallchloride sind AlCl₃, FeCl₂, FeCl^, CaCl₂, ZnCl₂,' SnCl₂, SnCl^, BaCl₂ und MgCl₂. Das mehrwertige Metallchlorid wird der Bitumenemulsion in einer Menge von etwa 0,05 bis 2, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, berechnet als mehrwertiges Me-. tallion, zugesetzt. Besonders bevorzugt ist Calciumchlorid.

Als Bitumen wird vorzugsweise ein Bitumen mit einem Penetrationswert von 40 bis 60 bis 200 bis 300 eingesetzt. Vorzugsweise enthält die Bitumenemulsion 50 bis 65 Gewichtsprozent Bitumen.

Bei Verwendung einer nicht-ionischen Bitumenemulsion läßt sich die Mischbarkeit mit der Portlandzementmasse und die Verarbeitbarkeit der Vergußmasse verbessern, ohne die Hydratationsreaktion des Zements zu beeinträchtigen. Aufgrund der Gegenwart der mehrwertigen Metallionen läßt sich die Hydratationsgeschwindigkeit der Vergußmasse sowie die Grünfestigkeit der erhärteten Vergußmasse erhöhen.

Die Vergußmasse, der Erfindung ist gegenüber Temperaturanderuni_-gen sehr stabil und sie hat 90 Minuten nach der Anwendung auch J

'Κ Π Q fi 1 R / 1 Π Q 1

bei niedrigen Temperaturen eine Druckfestigkeit von mindestens etwa 4 kg/cm . Bei hoher Temperatur hat die Vergußmasse nach dem Aushärten die erforderliche Festigkeit. Ferner zeichnet sich die Vergußmasse der Erfindung durch eine gute Verarbeitbarkeit aus. Die Verarbeitungsdauer läßt sich durch Änderung des Gehalts an anorganischem Salz und Carbonsäure oder deren Salz steuern.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile, Prozentangaben und Mengenverhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1 Herstellung der Portlandzementmasse

Ein Gemisch von 46,2 Gewichtsteilen 94prozentig reinem Calciumoxid und 53,8 Gewichtsteilen 86,7prozentig reinem weißem Bauxit wird in einem Elektroofen vollständig geschmolzen. Die Temperatur der Schmelze beträgt etwa 1500 C, gemessen mit einem optischen Pyrometer. Während das geschmolzene Produkt aus dem Ofen fließt, wird es mit Preßluft unter einem Druck von 5 kg/cm abgekühlt. Das abgekühlte Produkt ist eine amorphe Verbindung, die CaO und Al₂O₇ im Molverhältnis 12:7 enthält. (12CaO.

Das Produkt wird auf eine spezifische Oberfläche von etwa 5500 cm /g (Blaine-Wert) pulverisiert. 100 Teile des erhaltenen Pulvers werden mit 100 Teilen wasserfreiem Calciumsulfat mit einem Blaine-Wert von etwa 6000 cm /g vermischt.

J 509816/1091

33,3 Gewichtsprozent des auf die vorstehend geschilderte Weise hergestellten Gemisches und" 2 bis 3 Gewichtsprozent eines Ge-

■ ■ ·

misches von Citronensäure und KpCO^ im Gewichtsverhältnis 1 : 3 als Härtungsregler werden mit normalem Portlandzement ζμ einer Portlandzementmasse vermischt.

■ Herstellung der Bitumenemulsion

Die nachstehend aufgeführten Bestandteile werden zu einer Bitumenemulsion gleichmäßig emulgiert:

Gewichtsteile

Destillationsbitumen 60

(Penetration 8O/IOO)

Polyoxyäthylennonylphenyläther 3

' CaCl₂ 1

Wasser 40

Prüfmethode; .

In einem 2 Liter fassenden Gefäß werden 800 g der Zementmasse mit unterschiedlichem Mengenverhältnis von Härtungsregler : Portlandzement gemäß Tabelle II, 800"g der Bitumenemulsion, 800 g Sand und 300 ml Wasser 4 Minuten bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 14O U/min vermischt. Das Gemisch wird in eine Stahlform mit den Abmessungen 4 χ 4 χ 16 cm eingegossen, und die Eigenschaften des ausgehärteten Blocks zu verschiedenen, Zeiten und bei verschiedenen Aushärtungstemperaturen werden bestimmt.

Zum Vergleich v/erden die gleichen Verfahren unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend beschrieben, wiederholt, es wird jedoch ein Jet-Zement, hergestellt von der Onoda Cement Co., ,

anstelle der Zeinentraasse der Erfindung verwendet. Als Härtungsregler werden 0,25 Gewichtsprozent Citronensäure zugesetzt (Versuch Nr. 21),und anstelle der erfindungsgeraäßen Bitumenemulsion wird eine kationische Bitumen Α-Emulsion, hergestellt von der Nichireki Kogyo K. K., verwendet; vgl. Versuch Nr. 22. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben.

509816/1091

Ver

Tempera

•

Härtung;=

Tabelle II

Mischer

- 15 -

nach
10 min

nach
20· min

nach
30 min

nach
40 min

«ach
50 mm

X

such
Nr.

tur,
⁰C

regler :
Zement,·

tempera
tur,
⁰C

6,0

X

1

2,00

- Wasser :■ ,

6,0

Fließzeit durch J-Trichter,' sek.

5,5

6,0

X

•

2

2,25

Zement,

6,5

nach
0 min

6_;0

7_;0

X

3

5

2,50

-

5,0

5,6

5,8

7,5

X

4

2,75

5,0

V

. 6_;0

7,1

X

5

3,00

37,5

5_r0

5,9

5,8

7,2

X

O

6

2,00

10,0

5,8

6,0

X

OO

7

2,25

10,2

5_?6

5,6

6,0

8,0

X

OT

8

10

2_r50

9,7

5,7

6,0

8_;0

X

σ

9

2,75

9,7

5,6

6,1

7,1

10,0

X

10

3,00

37_;5

10,0

5,5

5,4

6,0

X

11

2,00

20_;7

5,6

5_;5

6,0

X

12

2,25

20,2

5,7

V

X

13

20

2,50

20·_;1

5,4

5,6

5_?7

6^,3

7,5

14

2,75 .

20,3

5,5

5.8

5,8

7.9

15 "

3,00

37^5

20,0* .

5,5,

5_;5

5,6

cn ο co oo

Tabelle II -	1.5Std.	Fortsetzung
		, kg/cm²
	6,0	3 'Std.
Druckfestigkeit	5_;9	6,2
1 Std	6,1	6,2 ■
	6,8	5,9
5,8 ·	6_Λ0	6,6 .
5,6	5₇.3	7,4"
5,6	3/9	6,9 ·
6,4	3,6	6,6
5,8	3,3	5,6
3,6	6,9	4,8
2,7	6,9	4 5
2,3	6,8	9,4
1,6	4_;9	8,8
6,0	0	8,2
6,1	8,2
3,4	5_?0
0
0

- 16 -

Tabelle II - Fortsetzung

16	30	2_?00	37_;5	30,5	5,1	5_f6	X	X	X	■	6,4	.6,8	8,4
17		2,25		29_;0	5,3	5,8	5_;7	X	X		6,6	6,9	V
18 ·		2_?50		29,0	5,4	5,4	5,9	6_?4		■4/7	6_f6	7,8
19		2_?75	45_?0	28_?0	5,1	5,4	5,9	7,3	X	1,0	3,0	7,8
20		3,00	37,5	29,0	5_r8	5,2	5_r2^	X		0	5,0	7,5
21	0_;25	20_;0	6_?5	7,5"	10.2	6,5 ·		-	2,5	4,6
22	2_;50	20,1	5,8	5,8	5,8 f			1,0	3,1	5,0

(x) bedeutet, daß die Fließzeit über 30 Sekunden beträgt und Härtung erfolgt.

Beispiel 2
Herstellung der Portlandzementmasse

Zur Herstellung von Calciumaluminat 3caO.3Al₂O-Z.CaF₂ werden folgende Verbindungen verwendet:

Gewichtsprozent

Calciumcarbonat (Reinheit 99,0 Prozent) 43,8

Aluminiumoxid (Reinheit 99,5 Prozent) 44,3

Calciumfluorid (Reinheit 95,0 Prozent) 11,9.

Das Gemisch wird pulverisiert und 2 Stunden bei 1350 C in einem Platintiegel calciniert. Sodann wird das Produkt bis auf einen Blaine-Wert von 4500 cm /g pulverisiert. Das calcinierte Produkt hat aufgrund der Röntgenbeugungsanalyse die Formel 3CaO.3Al₀O,.CaF₀.

15 Gewichtsteile des erhaltenen 3CaO.3Al₂O-.CaF₂ werden mit 15 Gewichtsteilen pulverisiertem wasserfreiem Calciumsulfat (Blaine-Wert 8000 cm /g) und 70 Gewichtsteilen normalem Portlandzement vermischt. Das Gemisch wird mit 2 Gewichtsteilen Na₂C(K und 0,2 Gewichtsteilen Natriumeitrat (Versuch Nr. 23) oder mit 2 Gewichtsteilen Na₂CO, und 0,3 Gewichtsteilen Natriumcitrat (Versuch Nr. 24) als Härtungsregler versetzt. Die erhaltene Portlandzementmasse wird mit der in Beispiel 1 verwendeten Bitumenemulsion bei 20⁰C vermischt. Es wird eine rasch härtende Vergußmasse erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben.

η α λ α /ιηηι

Tabelle III

CD CjO CD

Ver-' such,	⁰C	Härtungs- regler,	Wasser': Zement,	Mischtem peratur,	Fließzeit durch J-Trichter,	nach 10 min	nach 20 min	nach 30 min	Druckfestigkeit, kg/cm²	1,5 Std.	3 Std.
Nr.	20 20	Gewichts- teile	%	⁰C	nach O min	6,2 6,1	X 9,5.	X	1 Std.	5,0 4,1	6,1 6,3
23 24	2,2 2,3	37,5 37,5	20,0 20,0	6,1 5,7	2,1 2,0

Anmerkung: (x) Die Fließzeit beträgt über 30 Sekunden und es erfolgt Härtung.

244746b

Beispiel 3

Gemäß Beispiel 1 werden CaO.Al₂O^, 3CaCAl₂O^ bzw. 11CaO.7Al₂O^.CaFp als amorphe Produkte hergestellt. Aus diesen Produkten wird eine Portlandzementmörtel-Bitumenemulsion hergestellt. Die erhaltene Vergußmasse wird gemäß Beispiel I getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben.

5 0 9 8 16/1091

	Ver such,	Amorphes Mineral	Tp., ⁰C	Härtungs- regler,	Tabelle IV	Mischtem peratur,	Fließzeit durch J-Trichter, sak.	nach IO min	nach 20 min	nach 30 min	!1 -	1,5 Std.	Std.
	Nr.		20	Gewichts- teile		⁰C	nach 0 min	6,2	6,2	X		4,3	6,9
	25 '	CaCAl₂O₃	20 20	2,00	Wasser : Zement,	20,1	5,8	6,6 6,1	6,9 6,9	X X		4,7 4,4	5,8 6,2
	26 27	CaO.2Al₂O₃	20	2,00 2,00	^0/0 .	20,1 20,1	5,9 6,1	5,9	7,1	X		6,2	8,5
	28	11CaO.7Al₂O₃. CaF₂		2,00	37,5	20,4	5,3	Drückfestig keit, kg/cm²
50981			37,5 37,5		1 Std.
ep O CD	37,5		3,8
			4,1 3,2
	4,8

Claims

- 22 Patentansprüche

■Α* Pasch härtbare Portlandzementmörtel-Bitumen-Vergußmasse für schottergefüllte Gleisbettung, bestehend aus

(a) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus Portlandzement, 10 bis 50 Gewichtsprozent eines Gemisches von Calciumaluminat und Calciumsulfat im Gewichtsverhältnis von

1 : 0,3 bis 1 : 3, 0,05 bis 10 Gewichtsprozent eines anorganischen Salzes und ·0,05 bis 3 Gewichtsprozent mindestens einer Carbonsäure, Hydroxycarbonsäure oder deren Salz und

(b) 30 bis 400 Gewichtsteilen einer Bitumenemulsion, die 0,2 bis 8 Gewichtsprozent eines Polyoxyäthylenalkylphenyläthers, Polyoxyäthylenalkyläthers, Polyoxyäthylenalkylesters, Sorbitanalkylesters, Polyoxyäthylensorbitanalkylesters oder Rohrzuckerfettsäureesters als nicht-ionischen Emulgator und 0,05 bis 2 Gewichtsprozent eines mehrwertigen Metallchlorids, berechnet als mehrwertiges Metallion, enthält.
2. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumaluminat amorphes 3CaO-AIpO-,, amorphes CaO.AIpO₃, amorphes 12CaO.7Al₂O^, amorphes 11CaO.7Al₂O₃.CaF₂ oder amorphes 3CaO.3Al₂O₃.CaF₂ ist.
3. ' Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische .Salz Na₂CO₃, K₂CO₃, NaHCO₇ oder KHCO₃ ist.
4. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-ionische Emulgator eine grenzflächenaktive Verbindung der allgemeinen Formel I

5098 167 109 1

/ \\— 0(CH CH O) η
N/ 2 2 Xi_{1 (I)}

2 2

in der R einen"unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet und η.einen Wert von 10 bis 80 hat, oder der allgemeinen Formel II

R₂O(CH₂CH₂O)_nH (II)

ist, in der FL einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest
mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet und r^ einen Wert von
8 bis 80 hat.
5. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrwertige Metallchlorid AlCl₃₁ FeCl₂, FeCl₅, CaCl₂,
ZnCl₂, SnCl₂, SnCl₄, BaCl₂ oder MgCl₂ ist.
6. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumaluminat amorphes 12CaO.7Al₂O^, amorphes

11CaO.7Al₂O₅.CaF₂ oder amorphes 3CaO.3Al₂O₅.CaF₂ und der nicht

ein

ionische Emulgator'Polyoxyäthylennonylphenyläther ist.
7. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumsulfat wasserfreies Calciumsulfat und das Calciumaluminat amorphes 12CaO.7Al₂O, ist.
8. Vergußmasse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von 12CaO.7Al₂O₅ zu wasserfreiem Calciumsulfat 1 : 0,8 bis 1 : 1,2 beträgt.

509816/ 1091
9. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zementgemisch als Calciumaluminat 12CaO.7Al₂O^ und wasserfreies Calciumsulfat im Gewichtsverhältnis von 1 : 0,8 bis 1 : 1,2 enthält und in einer Menge von 20 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf den Portlandzement, vorliegt.
10. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Salz Na₂CO^ oder KpCO^ ist und in einer Menge von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Portlandzernents, vorliegt.
11. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure Citronensäure, "Weinsäure, deren Natrium-,

. Kalium- oder Calciumsalz ist, und in einer Menge von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Portlandzements, vorliegt.
12. Vergußmasse nach Anspruch 1, bestehend aus

(a) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches aus Portlandzement, 20 bis 30 Gewichtsprozent eines Gemisches von amorphem 12CaO-YAIpO-, und wasserfreiem· Calciumsulfat in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 0,8 bis 1 : 1,2, 0,3 bis 3 Gewichtsprozent Na₂CO-, oder K₂CO- und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Citronensäure, Weinsäure oder deren Natrium-, Kaliumoder Calciumsalz und

(b) 70 bis 200 Gewichtsteilen der Bitumenemulsion.

5 0-9 8 16·/ 109 1

- 25 -
13. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitumenemulsion 50 bis 65 Gewichtsprozent eines Erdölbitumens mit einem Penetrationswert von 40 bis 60 bis 200 bis 300, 0,5 bis 3 Gewichtsprozent eines nicht-ionischen Emulgators der allgemeinen Formel

₁ V)O(CH CH O) η 1 \—r/ 1

in der R₁einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet, und feinen Wert von 20 bis 40 hat und Calciumchlorid als mehrwertiges Metallchlorid in einer Menge von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, berechnet als Calcium ionen, enthält.
14. Vergußmasse nach Anspruch 1, bestehend aus

(a) 100 Gewichtsteilen eines Gemisches von Portlandzement, 20 bis 35 Gewichtsproz.ent eines Gemisches von amorphem 12CaO.7AIpO^ und wasserfreiem Calciumsulfat in einem Gewichts verhältnis von 1 : 0,8 bis 1·: 1,2, 0,5 bis 3 Gewichtsprozent NapCO-^ oder KpCO, und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Citronensäure, Weinsäure oder deren Natrium-, Kaliumoder Calciumsalz und

(b) 70 bis 200 Gewichtsteilen einer Bitumenemulsion, die 50 bis 65 Gewichtsprozent eines Erdölbitumens, 0,5 bis 3 Gewichtsprozent eines nicht-ionischen Emulgators der allgemeinen Formel

509816/1091

in der R^ einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen bedeutet und η_χ einen V/ert von 20 bis 4o hat, und 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Calciumchlorid, berechnet als Calciumionen, enthält.
15. Verwendung der Vergußmasse nach Anspruch 1 bis 14 zur Herstellung von schottergefüllten Gleisbettungen.

509816/1091