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Abbindebeschleuniger
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischung und ein Verfahren
zur Herstellung fester Formkörper und Beschichtungen durch Beschleunigung des Abbindevorganges
mittels Calziumhydroxyformiat.
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Calziumformiat ist als Zusatz zu abbindefähigen Stoffen, vorzugsweise
Zementen, gegebenenfalls in Kombination mit Korrosioninhibitoren seit längerem bekannt,
vgl. DOS 1 915 240, DOS 1 965 375, DOS 1 232 861, DT-PS 950 446.
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Im allgemeinen bewirkt der Zusatz des Calziumformiates eine Abbindebeschleunigung.
Die hierfür eingesetzte Menge beläuft sich üblicherweise auf 1 - 3 %, bezogen auf
den eingesetzten Zement.
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Während die Beschleunigerwirkung des Calziumformiates in allen Portland-Zementarten
im Bereich niederer Dosierungen voll zufriedenstellend ist, kann es aber im Bereich
höherer Dosierungen bisweilen zu einem Wirkungsabfall kommen. Diese Störung tritt
nur selten auf und entzieht sich bisher einer stichhaltigen Erklärung, zumal sie
selbst bei einem gegebenen Zementtyp nur
vereinzelt und statistisch
auftreten kann, wobei sich jedoch mit den Mitteln der üblichen Zementanlytik keine
signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Partien nachweisen lassen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, einen Abbindebeschleuniger
zu finden, der den Nachteil dieses ungleichmäßigen Verhaltens bei verschiedenen
Abbindern nicht zeigt und gleichzeitig unter den an einer Baustelle herrschenden
Bedingungen möglichst einfach zu handhaben ist.
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Gegenstand der vorliegenaen Erfindung ist daher eine Mischung aus
hyaraulischer.
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Bindemittelil, Abbindebeschleuniger und gegebenenfalls Wasser und
Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mischung bis zu 10 Gew.-% - bezogen
auf das verwendete Bindemittel -Calziumhydroxyformiat als Abbindebeschleuniger enthält.
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Calziumhydroxyformiat ist das gegebenenfalls Kristallwasser enthaltende
Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Calziumhydroxid und 1 Mol Ameisensäure, im Calziumformiat
kommen z.B. auf 1 Mol Calziumhydroxid 2 Mol Ameisensäure.
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Unter Zusatzstoffen werden verstanden: Verflüssiger, weitere Beschleuniger,
Anreger, oberflächenaktive Substanzen, Netzmittel, Verzögerer, farbgebende Stoffe,
Kunstharze, schall- und wärmeisolierende Stoffe, Korrosionsinhibitoren, Sand, festigkeitssteigernde
Stoffe, Frostschutzmittel und inerte Hilfsstoffe, wie Füllstoffe und/oder Fasern.
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Als inerte Füllstoffe werden z.B. Quarzmehl, Quarzsand und/oder Ziegelsplitt
verwenuet. Durch die Zugabe speziell poröser Füllstoffe wird das Raumgewicht der
Formkörper erniedrigt. Diese Maßnahme ist wegen der dadurch erzielten Gewichtseinsparung
besonders zurAuffüllung von Räumen im Bauwesen wichtig. Verwendet werden hierfür
sowohl anorganische Leichtfüllstoffe, wie z.B. Blähton, geblähten Perlit, expandierter
Vermicuilit und ähnliche Stoffe, als auch organische Leichtfüllstoffe
wie
z.B. Kork, Styropor oder andere Schaumstoffe. Unter den Fasern werden die anorganischen
wie Glasfasern, Glaswolle, Gipsfasern, Steinwolle, Basaltwolle bevorzugt, jedoch
ist die Verwendung auch anderer Fasern genauso gut möglich.
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Als Korrosionsinhibitoren werden z.B. Nitrite, Chromate oder Benzoate
verwendet.
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Da man das Calziumhydroxyformiat auch durch Umsetzung von 1 Mol Calziumformiat
mit 1 Mol Calziumhydroxid in wäßrigem Medium herstellen kann, lag es für den Fachmann
nahe, zu vermuten, daß sich bei Zusatz von 1-3 96 Calziumformiat (bezogen auf das
Bindemittel) zu z.B. einem angemachten stark basisch reagierenden Portlandzementmörtel
oder Zementleim ohnehin das basische Format, also Calziumhydroxyformiat bilden würde,
das dann letzlich für die beobachteten Beschleunigungseffekte verantwortlich wäre.
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Demzufolge bestand das verständliche Vorurteil, daß zwischen dem Zusatz
von Calziumformiat oder Calziumhydroxyformiat zu einem Zementleim hinsichtlich des
zu erwartenden Wirkungsbildes kein Unterschied zu erwarten sein sollte. Dies kann
ein Grund sein, weshalb Calziumhydroxyformiat bisher nicht als Abbindebeschleuniger
für Bindemittel beschrieben worden ist.
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Uberraschenderweise zeigte sich jedoch, daß ein derartiger Unterschied
im Gegensatz zu den Erwartungen sehr wohl besteht.
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Setzt man Bindemitteln, z.B. eins Vielzahl von Portlandzementleimen,
entweder
Ameisensäure oder Calziumformiat oder Calziumhydroxyformiat in - bezogen auf den
jeweiligen Ameisensäuregehalt - gleichen Mengen von 0 - 3 Gew.-%, bezogen auf Bindemittel
zu, so zeigt sich bezüglich des Abbindeverhaltens folgende Wirkung: Ameisensäure
und Calziumformiat beschleunigen die Abbindung etwa proportial ihrer zugesetzten
Menge bis etwa 2 % Ameisensäuregehalt, bezogen auf das Bindemittel. Über 2 % Zusatz
steigert Calziumformiat seine Beschleunigerwirkung weniger stark. Ein Zusatz von
Calziumhydroxyformiät über etwa 2 Gew.-% bewirkt eine unterproportiale Beschleunigung,
das heißt,bei höheren als 2%igen Zusätzen wächst die erzielte zusätzliche Beschleunigung
langsamer als bei Zusätzen von Ameisensäure oder Calziumformiat,vgl. hierzu Abbildungen
1-3.
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Dieser Versuch zeigt also, daß auch in diesem Fall ein deutlicher
qualitativer Wirkungsunterschied zwischen Calziumformiat und Calziumhydroxyformiat
besteht. Es zeigt sich, daß bei höheren Zusatzmengen Calziumhydroxyformiat ein günstigeres
Beschleunigungsverhalten bei Bindemittel zeigen kann als Calziumformiat, denn in
den Fällen, in denen Calziumformiat versagt, ist Hydroxyformiat noch wirksam. Die
Verwendung von Ameisensäure als beschleunigendem Zusatz ist ebenfalls möglich, dürfte
aber im Bereich geringerer Zusatzmengen etwas unsicher sein und ist ferner aus Sicherheitsgründen
nicht empfehlenswert.
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Ein weiterer besonderer Vorteil bei der Verwendung von Calziumhydroxformiat
als Beschleuniger besteht darin, daß auch eine höhere Zugabe nicht verfahrenskritisch
ist, eine genaue Dosierung ist also nicht erforderlich, was als besonders günstig
unter den an einer Baustelle herrschenden Bedingungen angesehen werden muß.
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Diese Versuche zeigen, daß zwischen der Wirkung von Calziumhydroxyformiat
und Calziumformiat oder Ameisensäure auf die jeweiligen Bindemittel nicht nur quantitative
sondern überraschenderweise auch qualitative Unterschiede bestehen.
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Dieser Befunde wird noch dadurch verdeutlicht, wenn man analoge Versuche
mit einer Portlandzementpartie, deren Abbindung aus ungeklärten Gründen durch Zusatzmengen
von CaIziumformiat im oberen üblichen Bereich nicht zufriedenstellend beschleunigt
werden kann, betrachtet (vgl. dazu die Kurve Typ C, auf Seite 10).
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Das Calziumhydroxyformiat wird dem Zementmörtel in Mengen bis zu 10
Gew.-%, bevorzugt 1 - 6 Gew.-% - bezogen auf das Bindemittel - zugesetzt. Vorzugsweise
wird es dem Bindemittel in vorfabrizierter Form zugesetzt, etwa als gegebenenfalls
Kristallwasser enthaltende Trockensubstanz oder als wäßrige Lösung oder Suspension.
Es kann aber auch im Anmachwasser in situ erzeugt werden, durch Umsetzung von Ameisensäure
oder Calziumformiat mit überschüssigem Calziumhydroxyd oder Calziumoxid und weiterem
Wasser in solcher Menge, daß pro Mol Ameisensäure oder Calziumformiat mindestens
etwa ein Mol Calziumhydroxyd umgesetzt wird. Gegebenenfalls kann mit der Zugabe
von Calziumhydroxyformiat auch die Zugabe anderer Zusatzstoffe erfolgen, wie z.B.
Calziumformiat oder anderer, die bereits oben erwähnt wurden.
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Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft noch weiter erläutert,
ohne auf die Beispiele beschränkt zu sein.
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Versuchsdurchführung: Es wurden drei handelsübliche Portlafflzxnte
PZ 350 F verwendet: Typ A normales Verhalten gegenüber Calziumformiat Typ B " If
11 1? Typ C abnormes Verhalten gegenüber Calziumformiat 1000 Gew.-Tle. Zement wurden
bei Raumtemperatur mit 300 Gew.-Tlen. Wasser, enthaltend 0-3 Gew.-% Zusatz bezogen
auf Zement, angemacht. Als Zusatz wurden Ameisensäure, Calziumformiat und Calziumhydroxyforniat
(Ca(OH) (HCOO).H20) eingesetzt. Die Zusatzmengen wurden vergleichend auf die in
den Zusätzen enthaltende Ameisensäuremenge so bezogen, daß z.B. 3 z Zusatz bezogen
auf Zementgewicht für jeden Zusatz bedeutet: 3 % Ameisensäureanteil, bezogen auf
Zementgewicht.
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Die Zeit zur Vestimmung des Endes der Abbindung wurde nach der Vicatmethode
(DIN 1164, Blatt 5) ermittelt. Die Abbindezeit der Nullprobe wurde gleich 100 gesetzt,
und die Abbindezeiten der mit den Zusätzen bei Raumtemperatur ausgerüsteten Proben
wurden auf diesen Wert prozentmäsig bezogen.
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Die Versuchsergebnisse sind in den folgenden Abbildungen 1-3 dargestellt.
Es zeigt sich, daß bezogen auf den Gehalt an eingesetzter Ameisensäure bei Typ A
und B Calziumhydroxyformiat und Calziumformiat ab etwa 2 % Einsatzmenge unterschiedliche
Wirkung zeigen. Anhand von Typ C zeigt sich außerdem, daß bei abnormem Wirkungsbild
des Calziumformiates das Calziumhydroxyformiat noch eine sichere Wirkung erbringt.
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