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Abbindebeschleuniger für Zement
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Die Erfindung betrifft eine Mittel zur Beschleunigung des Abbindens
von Zement, das im wesentlichen aus trockenen Partikeln besteht.
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Calciumchlorid stellt einen klassischen Abbindebeschleuniger für Beton
dar und begünstigt (in dem Beton) eine kontinuierliche Oxydation von Einbettungen
an Baueisen oder Stahlbeton oder Aluminiumrohren. Darüberhinaus beeinträchtigt es
den Beton selbst, indem Risse, Oberflächenausbrüche und schache Stellen auftreten.
Es verstärkt den Angriff von Sulfaten im Boden. Im allgemeinen liegt die Höchstmenge
an Calciumchlorid, die pro 42,6 kg (94 pounds) Zement benutzt wird, bei 0,907 kg
(2 pounds).
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Als Additive für Verputz und Mörtel wurden von Nelson (US-PS 1 863
990) Naphthalinsulfonsäure-Xondensate (mit Isopropyl- oder Isobutylalkohol) vorgeschlagen,
um die Oberflächenspannung zu vermindern, die Benetzung zu verbessern, die Verformbarkeit
zu erhöhen und die Verarbeitbarkeit
zu verbessern.
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Tucker (US-PSen 1 972 207, 1 972 208 und 2 141 569) offenbarte Naphthalinsulfonsäure/Formaldehyd-Kondensate
zur Verbesserung der Färbung von gefärbten kalkhaltigen Substanzen. Die zuletzt
zitierte Patentschrift dehnte die Kondensate auf solche aus, bei denen die Nap-khalinsulfonsäure
durch eine andere aromatische Sulfonsäure ersetzt worden ist, wie Sulfonsäuren von
Benzol, von Diphenyl, von Phenanthren und von Anthracen. Von dem erhaltenen Beton
oder Zementadditiv wurde behauptet, daß die erderliche Wassermenge reduziert und
die Festigkeit des gehärteten Betons erhöht würde. Tucker schaffte eine Synthese
seines Kondensats, das später als "Tuckers" Kondensationsprodukt" oder als "Tucker-C-P"
(US-PS 2 690 975) bezeichnet worden ist.
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Im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung einer stabilen Suspension
oder mit der Unterstützung des Fließverhaltens von Zementaufschlämmungen gab Wertz
(US-PS 2 313 107) zu bedenken, daß jedes beliebige Kondensat von Formaldehyd mit
einer mehrkernigen aromatischen Sulfonsäure in sehr kleinen Mengen zur Anwendung
gebracht werden sollte.
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MacPherson (US-PS 2 478 831) bestätigte das Kondensationsprodukt von
Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd als ein Dispergierungsmittel für Zement. Scripture
(US-PS 2 690 975t berichtete, daß Tuckers Kondensationsprodukt und seine vielen
Abwandlungen die erforderliche Wassermenge vermindern, um ein Zementgemisch einer
gegebenen Verformbarkeit ("plasticity") zu liefern. Jedoch erhöhen sie nicht wesentlich
die endgültige Festigkeit der gehärteten Zementmischung. Sie haben nur einen geringen
oder keinen Einfluß auf die Anfangsfestigkeiten am ersten, zweiten und dritten Tag.
Des weiteren stellte Scripture fest, daß Tuckers Kondensationsprodukt und seine
Abwandlungen
im wesentlichen zu keinem kommerziellen Erfolg führten
und schlug eine Kombination eines derartigen Kondensationsproduktes (siehe Spalte
5, letzter vollständiger Absatz) mit abgesüßten ("desugarized") Feststoffen aus
Abfallsulfitlauge vor, um die Endzeit zu verkürzen und die Anfangsgeschwindigkeit
der Festigkeitsverstärkung zu verbessern.
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Benedict (US-PS 2 927 o33) schlug Tuckers Kondensationsprodukt als
einen Bestandteil eines Zementadditivs aus vier Komponenten vor, das ebenfalls Feststoffe
von Abfallsulfitlauge, wasserlösliche Chlorid-Abbindebeschleuniger und wasserlösliche
Alkylamine enthält.
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Weisend (US-PS 3 132 693) schlug eine Mischung vor (40 bis 50 Gew.-%
Hydroxyäthylzellulose, 2 bis lo Gew.-% Polyvinylpyrrolidon (PVP) eines Molekulargewichts
von 40000 und 35 bis 58 Gew.-% eines Natriumsalzes eines Naphthalinsulfonats, das
mit Formaldehyd kondensiert worden war, wobei diese für jedes beliebige organische
Sulfonat-Dispersionsmittel eingesetzt werden kann), die für Zement ein Additiv mit
einem niedrigen Wasserverlust ("low-water-loss") liefert. Weisend (US-PS 3 359 225)
befaßt sich auch mit einem anderen Additiv (PVP eines durchschnittlichen Molekulargewichts
in der Größenordnung von 40000,kombiniert mit dem Natriumsalz eines mit Formaldehyd
kondensierten Naplthalinsulfonats sowie eines durchschnittlichen Molekulargewichts
von mindestens 1500) für Zement des Portland-Typs,"das die Reibung vermindert, die
beim Stbmen oder Pumpen der Zementmischung zur gewünschten Stelle auftritt und das
ebenfalls die Ausnutzung verminderter Wassermengen in der Zementmischung ermöglicht,
so daß dadurch die Festigkeit des gehärteten und abgebundenen Zements merklich erhöht
wird.
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Hook (US-PS 3 465 825) fand, daß das Lithium-(oder das gemischte Lithium/Natrium3salz
des Kondensationsproduktes (eines Molekulargewichts zwischen etwa 500 und etwa 3000)
der Mononaphthalinsulfonsäure und des Formaldehyds ein Mittel darstellt, das in
wässrigen Zementaufschlämmungen enthalten Durchwirbelungserscheinungen bewirkt.
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Proell (US-PS 3 537 869) beschäftigt sich mit einem Dreikomponentenra)
partieller Fettsäureester, b) Sulfat eines partiellen Fettsäureesters oder partiell
verätherter aliphatischer Alkohol und c) sulfoniertes Kondensationsprodukt von Formaldehyd
und einem Naphthalin oder einem Salz davor- Additiv für Zement bzw. zementartige
Mischungen, um die Druckfestigkeit des gehärteten Erzeugnisses zu erhöhen. "Lomar
D" (ein Kondensat aus Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd, vertrieben durch die
Nopco Chemical Company, Newark, N.J.) ist so von Proell definiert worden und von
Ames (US-PS 3 582 376) für ein Dispersionsmittel in schnell abbindenden Zementaufschlämmungen
gehalten worden. Nishi (US-PS 3 677 780) stellt einen Mörtel oder Beton mit hoher
Festigkeit her, in-dem geformte Gebilde aus Mörtel oder Beton (mit einem Gehalt
eines Salzes des - Naphtbalinsulfonsäure/Formaldehyd-Kondensats mit mindestens zwei
und vorzugsweise mindestens fünf p - Naphthaltsulfonsäure(p-NS)-Einheiten) einem
Aushärten in einem Autoklaven unterzogen werden.
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Hattori (US-PS 3 686 133) fand, daß eine Mischung a) eines Salzes
eines hochmolekularen Kondensationsproduktes aus Naphthalm-(s- undp-)Sulfonsäure
und Formaldehyd und b) eines Salzes der Gluconsäure als Zementdispersionsmittel
nützlich ist.
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Kitsuda (US-PS 3 788 868) befaßt sich mit wasserlöslichen Salzen von
Kondensaten eines Molekulargewichts von 1500 bis loooo, die als Zementdispersionsmittel
durch Kondensation sulfonierter Produkte von monocyclischen oder"verschmolzenen
"
polycyclischen benzoiden aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen mit 1 bis 12
Benzolringen mit Formaldehyd erhalten worden sind.
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Die obigen Ausführungen sollen keinen umfassenden Überblick von Beschreibungen
geben, die die Verwendung von Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensaten in zementhaltigen
Massen betreffen. Sie sollen lediglich denjenigen Stand der Technik anzeigen, der
der Anmelderin derzeit bekannt ist.
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Natriumnitrat ist als Abbindebeschleuniger vorgeschlagen worden (US-PS
2 390 138) Wasserlösliche Kondensate aus sulfonierten aromatischen Kohlenwasserstoffen
und Formaldehyd sind als Betonadditive vor mehr als vierzig Jahren bereits angewendet
worden (US-PSen 1 972 207 und 1 972 208). Von diesen beiden Materialien war es jedoch
bisher nicht bekannt gewesen, daß sie für jeden beliebigen Zweck in einer einzigen
Masse kombiniert eingesetzt worden sind.
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Es wurde nun gefunden, daß eine Kombination a) eines Alkalimetallnitrats
und b) eines wasserlöslichen Kondensats sulfonierter aromatischer Kohlenwasserstoffe
und aliphatischer Aldehyde, vorzugsweise Formaldehyd, in einer Mischung, die mehr
an Komponente a) als an Komponente b) enthält, einen Calciumchloridfreien Betonabbindebeschleuniger
schafft, der den Wasserbedarf beträchtlich senkt und die Verarbeitbarkeit verbessert.
Die Beimischung wird entweder in Pulverform (im wesentlichen trocken) oder in Form
einer wässrigen (flüssigen) Lösung hergestellt.
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Neben der Erzielung einer höheren Anfassungsdruckfestigkeit in Beton,
Mörtel oder anderen Zementmassen, in denen die genannte Kombination von Bestandteilen
eingebettet
ist, wird die Korrosion von eingebetteten Metallen
verhindert oder ausgeschlossen, die erhaltenen gehärteten Produkte sind dichter
und nicht verfärbt, der Wasserbedarf ist vermindert, die Verarbeitbarkeit und das
endgültige Aussehen sind verbessert und eine Änderung der Schrumpfung tritt nicht
ein.
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Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Mittel zur Beschleunigung
des AbbintAens von Zement, das im wesentlichen aus trockenen Partikeln besteht,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein Alkalimetallnitrat und eine wasserlösliche
Substanz in Form a) eines Kondensats aus sulfoniertem aromatischem Kohlenwasserstoff
und aliphatischem Aldehyd und/oder b) eines Alkalimetallsalzes von a) enthält, wobei
das Mittel - bezogen auf Gewichtsprozent -einen höheren Gehalt an Alkalimetallnitrat
als an wasserlöslicher Substanz aufweist.
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Als Alkalimetallnitrat wird Natriumnitrat bevorzugt. Das wasserlösliche
Kondensat des sulfonierten aromatischen Kohlenwasserstoffs (zum Beispiel ein polycyclischer,
vorzugsweise mit "verschmolzenen" ("fused") benzoiden Ringen) und des aliphatischen
Aldehyds, z.B. Formaldehyd, liegt beispielsweise in Form eines Alkalimetallsalzes,
vorzugsweise in Form eines Natriumsalzes vor. Das Alkalimetallnitrat und das wasserlösliche
Kondensat bewirken in der Zementmasse, in die sie eingearbeitet sind, eine synerg2tlsche
Abbindebeschleunigung. Diese Definition setzt selbstverständlich die Gegenwart von
Bestandteilen in der Zementmasse voraus, die das Abbinden des Zementes gestatten.
Die erfindungsgemäßen Massen schwanken zum Beispiel zwischen einer Zweikomponentenmasse
und wässrigen Lösungen der genannten zwei Komponenten und erfassen ferner alle trockenen
und nassen Zement enthaltenden
Massen vor und nach dem Abbinden.
Die vorliegende Erfindung erfaßt zusätzlich die Anwendung von erfindungsgemäßen
Massen zur Beschleunigung des Hydratisierungs-Zyklussesvon Beton, Mörtel oder andere
Zement enthaltendem Material, zur Verminderung der Abbindezeit, zur Erhöhung der
Härte und der Druckfestigkeit, zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und zur Erniedrigung
der Oxydation von eingebetteten Metallen.
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Aus Gründen der Einfachheit werden die wesentlichen Bestandteile im
folgenden bezeichnet als: a) Nitrat (Alkalimetallnitrat) und b) C-P (wasserlösliches
Kondensat entweder in der Form der freien Säure oder des Alkalimetallsalzes) oder
C-PS (wasserlösliches Kondensat in Form eines Alkalimetallsalzes) . Die Erfindung
liegt in einer Kombination eines Nitrats mit C-P und ganz besonders in einer solchen
Kombination, die im Hinblick auf eine Verbesserung der Abbindebeschleunigung von
Zement enthaltenden Massen, in die sie eingearbeitet worden ist, einen synergetischen
Effekt zeigt. Produktformen erfassen somit: 1) Beimischungen von Nitrat zu C-P (vorzugsweise.C-PS)
in Form fester Teilchen, die mehr Nitrat als C-P enthalten; der Anteil von C-P muß
ausreichend sein, um den besonders erwähnten synergetischen Effekt hervorzurufen;
beispielhafte Bereiche liegen zwischen 25 bis So Gewichtsteilen Nitrat und zwischen
3 bis 15 Gewichtsteilen C-P und erfassen mindestens das Bereichsverhältnis (C-P/Nitrat)
von 3:50 bis 15:25, wobei das Gewichtsverhältnis von etwa 1:8 bevorzugt wird;
2)
wässrige Lösungen von (1), die z.B. etwa 40 bis etwa 65 Gewichtsprozent wasser enthalten;
die genaue Wassermenge ist nicht entscheidend; sie sollte jedoch genügen, die wesentlichen
Bestandteile aufzulösen, und sollte nicht in einem solchen Überschuß eingesetzt
werden, daß eine passende Zumischung zur Zement enthaltenden Masse ausgeschlossen
wird; zur Handhabung und zum Transport sollte die Wassermenge nahe der Mindestmenge
gehalten werden, die erforderlich it, die wesentlichen Bestandteile in Lösung zu
halten; 3) trockene Massen, die Zement und (1) enthalten, z.B.
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etwa 1 bis etwa 3,1 Gewichtsteile von (1) pro loo Gewichtsteile Zement,
im allgemeinen 1,83 bis 2,13 oder sogar bis zu ,39 Gewichtsteie vori (1) pro loo
Gewichtsteile Zement und vorzugsweise etwa 9,o2 Gewichtsteile von (1) pro loo Gewichtsteile
Zement; diese Massen erfassen sowohl die teilchenförmiqen MateriAlien vor der Einarbeitung
von Flüssigkeit und vor dem Abbinden oder Härten als auch die fertiqen festen Zusammensetzunqen,
bei denen der Zement gehärtet oder abgebunden ist; und 4) naß abbindende oder härtbare
Massen, die Flüssigkeit, z.B. Wasser, und (1) enthalten.
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Bei weitestgehender Auslegung der Erfindung erfaßt das C-P alle wassedöslichen
Kondensate von sulfoniertem aromatischem Kohlenwasserstoff und aliphatischem Aldehyd,
auf die in den vorgenannten Patenten von Tucker, Weisend, Scripture, Hook, Nishi,
Hattori und Kitsuda Bezug genommen worden ist. Jedoch sind diejenigen Kondensate,
deren aromatischer Kohlenwasserstoff mehr als einen benzoiden Ring enthält, bedeutsam
überlegen. Diejenigen, bei denen der aromatische Kohlenwasserstoff durch
Naphthalin(NC-P)
gebildet ist, werden bevorzugt. Das von Richter (US-PS 3 o67 243) offenbarte C-PS
ist allerdings das beste C-P; es wird als. ein salzfreies Salz des Naphthalinsulfonsäure/Formaldehyd-Kondensats
beschrieben und nachfolgend als salzfreies NC-PS herangezogen.
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Obwohl Natriumnitrat einer Zement enthaltenden Masse, in die es eingearbeitet
worden ist, eine geringfügige Abbindebeschleunigung verleihen kann, so liegt Bne
solche Beschleunigung weit unter dem Wert, der den Erfordernissen nach ASTM C-494
entsPricht. C-P führt weder zu einer Beschinnigung noch zu einer Verzögerung bei
Zement enthaltenden Massen, von denen es ein Teil ist. Die Abbindebeschleunigung,
die mittels einer Zumischung von Nitrat zu C-P und/oderdurch die getrennte Einarbeitung
von diesen beiden Bestandteilen in eine Zement enthaltende Masse erreicht wird,
war demzufolge nicht vorauszusehen.
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Alle vier genannten Produktormen gemäß der Erfindung können frei von
Calciumchlorid sein oder sogar vollständig frei von Chloriden, wobei die Abwesenheit
von Chloriden besonders vorteilhaft ist. Die Produktform (2) ist der einzige Calciumchloridfreie
Abbindebeschleuniger für Beton, der derzeit als in flüssiger Form verfügbar bekannt
ist. Die Produktform (1) wird ohne weiteres in Zement enthaltende Chargengemische
eingearbeitet, um durchweg gleichnßig gute Ergebnisse zu erreichen.
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Die wässrigen Lösungen (2) sind (zur Abbindebeschleunigung von Zement
enthaltenden Massen, z.B. Beton) huber einen weiten Bereich nützlich, z.B. in einer
Menge von 56,7 bis 1701 Gramm (2 bis 60 ounces) pro 42,6 kg
(94
pounds) Zement. Die Produkte (1) und (2) bewirken einen hervorragenden plastifizierenden
Effekt und vermindern den Wasserbedarf von Chargen von härtbaren, Zement enthaltenden
Mischungen, in denen sie enthalten sind; sie verhindern oder vermindern das Auslaugen
und erhöhen die Druckfestigkeit des erhaltenen Endproduktes beachtlich.
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Die Erfindung erfaßt härtbare,Zement enthaltende Mischungen (mit einem
abbindebeschleunigenden Anteil des Produktes (1), wie ein solches, bei dem der sulfonierte
aromatische Kohlenwasserstoff mindestens zwei benzoide Ringe aufweist und der aliphatische
Aldehyd Formaldehyd darstellt) mit oder ohne ausreichendem Wasseranteil, um das
Abbinden des Zementes zu einer harten geschlossenen Masse zu bewirken.
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Solche Mischungen können fakultativ Sand, Kies, Zuschlagstoffe und/oder
gelöschten Kalk enthalten und erfassen Betonmassen.
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Die folgenden Beispiele erläutern bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
und zeigen Vergleichsdaten.
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Sie sollen in keiner Weise als beschränkend aufgefaßt werden, sondern
lediglich als beispielhaft.
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Beispiel 1 Trockene, aus Einzelteilen bestehende pulvrige Masse Bestandteil
I II III IV NaNO3 8 5 50 14 Lomar D (NC-PS) 1 3 3 3
Die obige Tabelle
zeigt die relativen Gewichtsteile eines jeden der genannten Bestandteile in jedem
Ansatz von Mischungen. Bei drei Gewichtsteilen NC-PS (Natriumsalz) schwankt das
Natriumnitrat zwischen 5 und 50 Gewichtsteilen. Der Mischungsansatz I wird bevorzugt.
Etwa 0,9 kg (1,897 pounds) des Gemischansatzes I werden ro 42,6 kg (94 pounds) Zement
zur Anwendung gebracht, um eine optimale Abbindebeschleunigung und Härtung für im
wesentlichen jede beliebige;Zement enthaltende Masse zu bewirken. Das Optimum bei
anderen Gemischansätzen weicht von diesen Zahlen etwas ab.
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Übliche Betontemische enthalten etwa 90,7 kg (200 pounds) Sand, etwa
181 kg (400 pounds) Kies und etwa 22,7 Liter (6 gallons) Wasser pro 45,4 kg (loo
pounds) Zement. Bei Zement enthaltendem Mörtel liegt das Volumenverhältnis von gelöschtem
Kalk zu Sand bei 1:3.
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Zement wird in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen
- sofern nicht anders beschränkt -als eine Substanz aufgefaßt, die aus pulverförmigem
Kalk und Ton hergestellt worden ist und die nach dem Mischen mit Wasser beim Trocknen
eine Härte wie ein Stein erlangt. Dieser Begriff erfaßt zum Beispiel auch Wasserzement,
wie Portlandzement, und feuerfesten Zement.
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Wenn einer der Gemischansätze I bis IV in eine Zement enthaltende
Masse eingearbeitet wird, wird die zur Anwendung gebrachte Wassermenge vermindert.
Bei üblichen Betongemischen, zu denen o,9 kg (1,897 pounds) eines solchen Gemischansatzes
(zum Beispiel Gemischansatz I) hinzugefügt werden, wird der Wasseranteil somit von
22,7 Liter (6 gallons) auf 20,47 Liter
(5,4 gallons) pro 42,6 kg
Zement vermindert.
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Beispiel 2 Calciumchloridfreie, flüssige,die Abbindung beschleunigende
Massen Bestandteile I II III IV NaNO3 4° 25 50 35 Lomar D 5 15 3 7,5 Wasser 55 60
47 57,5 Wie im Beispiel 1 bedeuten die Zahlen die relativen Gewichtsanteile eines
jeden angegebenen Bestandteils bei beispielhaften Mischungsanstzen. Bei diesen Beispielen
spiegeln jedoch die Zahlen die Gewichtsprozente eines jeden Bestandteils in der
flüssigen Masse wieder. Von jedem der genannten flüssigen Gemischansätze werden
etwa o,7l bis etwa 1,63 Liter (24 bis 55 fluid ounces) mit Vorteil pro 42,6 kg Zement
in jedem Zement enthaltenden Gemischansatz als Abbindebeschleuniger zur Anwendung
gebracht, wobei der bevorzugte Bereich zwischen etwa 1,24 Liter bis 1,45 Liter (42
- 49 fluid ounces) liegt und wobei eine Menge von etwa 1,38 Litern (46,5 fluid ounces)
bevorzugt wird. Die gesamte Menge an erforderlichem Wasser wird in dem gleichen
Maße bzw. Anteil vermindert.
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sie im Beispiel 1 gezeigt), wenn die trockenen erfindungsgemäßen Massen
zur Anwendung kommen. Die flüssigen Massen werden in der gleichen Weise wie die
trockenen Massen eingesetzt. Jedoch haben sie den Vorteil der leichteren gleichförmigen
Einarbeitung in die Zement enthaltenden Mischungen, die bereits etwas Wasser enthalten.
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Jeweils einzeln oder zusammen können die Bestandteile vorher mit Sand,
Kalk oder Zement gemischt werden, bevor letzterer in die angestrebte Zement enthaltende
Masse eingearbeitet wird. Entweder wird zuerst alternativ tlaN03 oder Lomar D (trocken
oder in wässriger Lösung) in einem geeigneten Anteil zu einer Zement enthaltenden
Mischung (trocken oder Wasser enthaltend) hinzugefügt und darauf der andere dieser
Bestandteile in die erhaltene Mischung eingearbeitet. Die Reihenfolge der Zugabe
ist belanglos, soweit die vorliegende Erfindung betroffen ist. Für die Gleichmäßigkeit
und Konsistenz der Ergebnisse werden der zweite Bestandteil oder beide Bestandteile
in eine Zement enthaltende Masse mit der ersten Zugabe von Wasser dazu eingearbeitet.
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Beispiel 3 Zement enthaltende Massen Bestandteil I II III IV V VI
NaN03 1,69 1,69 1,69 1,69 1,69 1,69 Lomar D o,2l o,2l o,2l o,2l o,21 o,2l Zement
94 94 94 94 - -Wasser - 50,8 50,8 5o,8 - 50,8 Sand - - 188 188 70,5 70,5 Kies -
- - 376 - -gelöschter Kalk - - - - 23,5 23,5 Bei jedem der-unmittelbar oben wiedergegebenen
Mischungsansätze ist das Verhältnis von NaN03 zu Lomar D im wesentlichen 8:1. Der
gesamte Gewichtsanteil dieser beiden Bestandteile wird ohne weiteres durch eine
Kombination
der gleichen Bestandteile in irgendeinem der anderen
Anteile, die im Beispiel 1 wiedergegeben sind, ersetzt. Natriumnitrat wird in jedem
der Beispiele 1 bis 3 durch ein Äquivalent eines anderen Alkalimetallnitrats (wie
Lithium- oder Kaliumnitrat) oder eine Kombination solcher Nitrate ersetzt, wobei
ähnliche Ergebnisse für dieAbbindebeschleunigung erhalten werden. Ebenso führt der
Ersatz von Lomar D durch irgendein wasserlösliches Kondensat eines sulfonierten
aromatischen Kohlenwasserstoffs (mit mindestens zwei inzoiden Ringen) und Formaldehyd,
auf die in den oben zitierten Patenten vonTucker, Weisend, Scripture, Hook-Richter,
Nishi, Hattori und Kitsuda Bezug genommen wird, insbesondere solche in Form der
Alkalimetallsalze (vorzugsweise das Natriumsalz), zu Massen, die vergleichbare abbindebeschleunigewde
Eigenschaften aufweisen; entsprechend zeigt C-P, in dem der aromatische Kohlenwasserstoff
lediglich einen benzoiden Ring hat, eine synergetische Abbindebeschleunigung, jedoch
nicht in dem gleichen Ausmaß wie jene Verbindungen, bei denen der aromatische Kohlenwasserstoff
mehr als einen benzoiden Ring, vorzugsweise in kondensierter Ringform, aufweist.
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Beispiel 4 Vergleichsversuchgemischansätze Bestandteil I II III IV
Zement (Typ I) 306,14 306,14 306,14 306,14 Sand (Solite) 787,58 787,58 787,58 787,58
Zuschlag (No.57)1184.311184,31 1184,31 1184,31 Wasser 177,12 165,75 177,12 165,75
Nun03 5,50 5,50 Lomar D o,69 o,69
Die oben genannten Zahlen bedeuten
kq/m³ und stützen sich auf Gemische, bei denen 234,30 kg (5,5 bags) Zement verwendet
wurden. Das lVasser/Zement-Verhältnis beträgt 0,57. Es ist jedoch bei C.emischansätzen,
die C-P enthalten, um 5 Vol.-% vermindert.
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Bei jedem Gemischansatz sollen Betonproben in Zylindern (15,24 cm
im Durchmesser und 30,48 cm in der Höhe) hergestellt werden. Die Proben werden in
einer bleibedeckten (lead-capped) Feuchtigkeitshärtungskammer,die Druckfestigkeiten
mit einer Druckfestigkeitstestvorrichtung ermittelt. Dabei werden alle Schritte
zur Bestimmung der Druckfestigkeit (ASTM C-39) des Luftgehalts (ASTM C-231), der
Senkung (ASTM C-142) usw. nach den entsDrechenden Patentschriften zur Betonprüfung
vollzogen. Dabei werden die Vorschriften nach ASTM C-494 - 71 vollständig befolgt.
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Druckfestigkeit Mischungsansatz 1 Tag 3 Tage 28 Ta2e kp/cm2 kp/cm2
kp/cm I (Kontrolle) 97,7 147 296 II (Erfindung) 132,5 196,5 277 Anstieg in % 35,8
33,8 2,85 III (NaN03)** 113,5 168,5 266 Anstieg in % 16,4 14,6 -0,013 IV (NC-PS)***
97,7 147 269 (Keine Beschleunigung - positive Wasserverminderung)***
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Das NaNO3 und Lomar D wird in den Mischungsansatz in Form der Masse I des Beispiels
II eingearbeitet und zwar in einer Menge von 1,38 Litern (46,5 fluid ounces) pro
42,6 kg (1 bag) Zement.
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** Das NaNO3 wird in den Mischunqsansatz in Porm einer 40%igen wässrigen
Lösung eingearbeitet (1,38 Liter pro 42,6 kg Zement/ 46,5 fluid ounces pro bag Zement)
*** Das Lomar D wird in den Gemischansatz in Form einer 5%gen wässrigen Lösung eingearbeitet
(1,38 Liter pro 42,6 kg Zement) Beispiel 5 Weitere Mischungsansätze Bestandteil
I II III IV Zement (Typ I) 306,14 306,14 306,14 306,14 Sand (Solite) 787,58 787,58
787,58 787,58 Zuschläge (#57) 1184,31 1184,31 1184,31 1184,31 Wasser 165,75 165,75
165,75 165,75 NaNO3 . 2,84 3,78 5,50 6,51 Lomar D 0,35 0,47 0,69 0,81 Wie bei den
Mischungsansätzen des Beispiels 4 bedeuten die obigen Zahlenwerte kg pro m3 und
stUtzen sich åuf Mischungen, bei denen 234,30 (5,5 bags) Zement verwendet wurden.
Das kombinierte Natriumnitrat und Lomar D werden in jeden Mischuwsansatz in Form
der Masse I des Beispiels 2 eingearbeitet. LEtwa 0,71 Liter pro 42,6 kg Mischungsansatz
I, etwa 0,94 Liter pro 42,6 kg Mischungsansatz II, etwa 1,38 Liter pro Mischungsansatz
III, etwa 1,63 Liter pro Mischungsansatz IV.]
Druckfestigkeit nach
einem Tag (kp/cm²) Mischungsansatz Druckfestigkeit prozentualer Anstieg Kontrolle*
97,7-I 117 19,8 II 123,7 26,9 III 132,5 35,8 IV 133 36,1 * Bei der Kontrolle handelt
ee-sich um den Mischungsansatz I des Beispiels IV. Bei der Druckfestigkeit nach
einem Tag handelt es sich um die im Beispiel4 wiedergegebene.
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Beispiel 6 Mischungsansatz Kontrolle Erfindung ** Bestandteil Zement
(Atlas-Portland 234,7 kg 234,7 kg Typ 1) Feinzuschlag (Sand - ASTM C-33) 603,8 kg
603,8 kg Grobzuschlag (# 57zerstoßener Stein - 908.0 kg SSD 908,0 kg SSD ASSM
C-33) Wasser 12,5 kg 129,2 kg (125,4 1) (112,9 1) Luftporenzusatzstoff Beschleuniger
(Masse I 4,7 kg des Beispiels 1)***
Eigenschaften eines frisch
gemischten Betons Senkung in cm 5,08 4,44 Luftgehalt (Volumenprozent) 2,5 2,5 Betontemperatur
in "C 25,6 25,6 Plastisches Einheitsgewicht (kg pro m3) 2564,79 2468,55 (159,9 153,9
pounds per cubic foot) Ausbeute in m³ 0,07 0,07 Wasser/Zement-Verhältnis (1/kg)
0,53 0,48 (6 5,4 gallons per bag) Anfangsabbindezeit (ASIM C-403) h:min.) 4 : 49
3 : 49 Eigenschaften des gehärteten Betons Druckfestigkeit 2 (ASTM C-39) kp pro
m Alter in Tagen 1 100,10 132,30 1 100,10 142,80 3 154,70 197,4 3 151,20 208,60
7 185,50 238,0 7 179,20 227,5 28 275,8 281,40 28 274,4 286,30
Biegesteifigkeit
(ASTM C-78) in kp pro cm² Alter in Tagen 28 43,40 43,75 28 42,00 44,45 Längenänderung
(ASTM C-78) in Alter in Tagen 28 (laborgehärtet) +0,001 +0,001 * Mischbestimmung
für jeden Mischungsansatz: 234,30 kg (5,5 bags) (kein Porenzuschlagstoff/ "non air-entrained"),
21,00 kp pro cm2.
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** Mischung des Typs C *** Der Beschleuniger wird in eine Mischung
in einer Menge von 1,38 Liter (46,5 ounces) pro 42,6 kg Zement der wässrigen Lösung
eingearbeitet (genau bezeichnet als Masse I des Beispiels 2).
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Die Erfindung und ihre Vorteile sind ohne weiteres aus der vorgenannten
Beschreibung verständlich. Es sind vielfältige Veränderungen der Massen und des
Verfahrens möglich, ohne sich vom Wesen der Erfindung zu entfernen bzw.
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sich aus deren Rahmen zu bewegen oder die Materialvorteile aufzugeben.
Die Verfahren, Mittel und Anwendungen, die vorstehend beschrieben worden sind, beziehen
sich lediglich auf Erläuterungen bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung.