DE2818652A1

DE2818652A1 - Zementzusammensetzung

Info

Publication number: DE2818652A1
Application number: DE19782818652
Authority: DE
Inventors: David George Dawson; Stephen Barry Downing; Wycombe Buckinghamshire High; Desmond Wilfred John Osmond; Maurice Wainright Skinner; Edmund James West
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-09
Also published as: JPS63386B2; FR2388773B1; IT7822713A0; CA1117991A; BE866500A; IT1094532B; AU3533178A; DK184778A; ZA782268B; LU79546A1; FR2388773A1; JPS53134819A

Description

DR. RICHARD KMEISSL Widonmsyerstr. 46

D-S003 MÜNCHEN Tel. 089/295125

Mappe 24 452 ICI Case Nr. PV 29510

IMPERIAL CFiEI-IICAL IüDUSTRIES LIMITED London / Großbritannien

Zementzusammensetzung

8 0 9 Π A 5 / 0 8 7

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ungehärtete und gehärtete homogene Zementzusammensetzungen, die ein Aggregat enthalten, und auf Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen. Die gehärteten Zementzusammensetzungen besitzen einen hohen Bruchmodul.

In der DE-OS 26 49 120 ist eine homogene ungehärtete Zementzusammensetzung beschrieben, die folgendes enthält:

(a) einen hydraulischen Zement (wie dort definiert),

(b) Wasser und

(c) ein in Wasser dispergierbares Polymer (wie dort definiert),

(1) das Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Zement im Bereich von 15 bis 28 Gewichtsteilen Wasser auf 100 Gewichtsteile hydraulischem Zement liegt;

(2) das in Wasser dispergierbare Polymer im Hinblick auf den hydraulischen Zement und auf die ausgewählten Anteile an Wasser, Zement und feinem Aggregat so ausgewählt wird, daß es die Homogenisierung, wie dort definiert, erleichtert und bei Homogenisation ein Produkt ergibt, das unter Druck geformt werden kann und das formhaltig ist; und

(3) das Verhältnis von in Wasser dispergierbarem Polymer zu hydraulischem Zement im Bereich von 0,1 bis 3,0 Gewichtsteilen wasserdispergierbares Polymer auf 100 Gewichtsteile hydraulischem Zement liegt.

Die Bestandteile (a), (b) und (c) werden gemeinsam einem Homoge- · nisationsprozeß unterworfen und gegebenenfalls geformt, so daß

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beim Härten und Trocknen die homogene ungehärtete Zusammensetzung ein gehärtetes, getrocknetes und gegebenenfalls geformtes Zement-

material mit einem Bruchmodul von mehr als 15 MN/m ergibt. Vorzugsweise besitzt die gehärtete und getrocknete Zementzusammen-

setzung einen Bruchmodul von mehr als 20 ϊ-ΈΊ/m , und insbesondere besitzt die gehärtete und getrocknete Zementzusammensetzung- einen

Bruchmodul von mehr als 30 MN/m .

In der erwähnten DE-OS sind auch Verfahren zur Herstellung der homogenen ungehärteten Zementzusammensetzungen, Verfahren zur Herstellung von gehärteten und getrockneten Zementzusammensetzungen hoher Festigkeit und Formgegenstände, die aus einer gehärteten und getrockneten Zementzusammensetzung bestehen, beschrieben.

Die gehärteten und getrockneten Zementzusammensetzungen, die in der oben erwähnten DE-OS beschrieben sind, besitzen einen Bruchmodul, der wesentlich größer ist als der, der von einer gehärteten und getrockneten Paste, die durch herkömmliche Verfahren erhalten worden ist, erwartet werden kann.

Es wird angenommen, daß der bemerkenswert hohe Bruchmodul der Matrix der neuen gehärteten homogenen Zementzusammensetzungen, die in der erwähnten DE-OS beschrieben sind, seinen Grund unter anderem in der regelmäßigen Dispergierung der gewählten Bestandteile, nämlich hydraulischer Zement, Wasser und wasserlösliches Polymer, in der gesamten Matrix hat, die durch einen wirksamen Honogenisierungsprozeß (oder durch wirksame Homogenisierungsprozesse) hervorgerufen wird, welcher ein stark scherendes Mischen, wie z.B. Extrusion und/oder Kalandrieren, umfaßt. Es wird außerdem angenommen, daß es für die Herstellung einer gehärteten und getrockneten Matrix holier Festigkeit, aus welcher eine gehärtete Zusammensetzung besteht, wesentlich ist, daß bei der Herstellung der Matrix den folgenden Faktoren Aufmerksamkeit geschenkt wird:

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(a) die Auswahl eines geeigneten in Wasser dispergierbaren Polymers;

(b) die Verwendung eines sehr niedrigen Wasser/Zement-Verhältnisses, wobei die Anwesenheit der anderen Bestandteile berücksichtigt wird und dieses Verhältnis immer kleiner als 0,28 ist;

(c) die Verwendung eines homogenen regelmäßig dispergierten Gemischs der Bestandteile, beispielsweise durch einen Extrusions- oder Kalandrierprozeß;

(d) die Härtung und Trocknung der Zusammensetzung unter optimalen Bedingungen für die Herstellung von Zementen hoher Festigkeit.

Es ist bekannt, daß die Verwendung eines Aggregats in bekannten Zementzusammensetzungen in gewisser Hinsicht (und in Abhängigkeit vom verwendeten Aggregat) vorteilhaft ist, beispielsweise:

(1) um die verwendete Menge an hydraulischem Zement und damit die Kosten der Zusammensetzung zu verringern;

(2) um gewisse Eigenschaften der fertigen Zusammensetzung zu modifizieren, und zwar durch Ersatz eines TeLLs der Zusammensetzung durch MaterLa Lien, die beispielsweise härter, v/eicher, steifer oder druckbeständiger sind;

(3) um Schrunpfungseffekte gering zu haLten, indem iJchriunpfspannungen entgegengewirkt wird; und

(4) um mit dem hydrauiischen Zement zu reagieren.

Es ist aLlgemein bekannt, dai) der Zusatz giiwisser Aggregate dl« Druckfestigkeit von Zement verbessert, jedoch besitzen In aLlgeneinen Aggregat« einen schädlichen Effekt auf den BruchnoduL.

0 D ') H 4 !S / 0 β 7 β

Bei der Herstellung von Asbestzement ist es bekannt, in das Gemisch aus Asbest und Zement zusätzlich Kieselsäure, kieselsäurehaltiges Material und andere Füllstoffe allgemein einzuverleiben. Beispielsweise bezieht sich die US-PS 3 219 467 auf die Herstellung von Asbestzementprodulcten durch Verformen (plastic-forming) g_ewj__s_ ser ungehärteter Gemische, die einen hydraulischen Zement, Y/asser, einen "Hydromodifizierer", Asbest und gegebenenfalls ein Ililfszementierungsnittel enthalten. Wenn das Produkt dampfgehärtet werden soll, dann kann das ililfszementierungsmittel Kieselsäuremehl oder ein anderes kieselsäurehaltiges Material enthalten und wird üblicherweise auch ein solches enthalten. Es finden sich keinerlei Hinweise, daß ein solches iiaterial einen günstigen Einfluß auf die Biegefestigkeit des gehärteten Produkts aufweist, ob das Produkt nun dampfgehärtet worden ist oder nicht. Außerdem wird festgestellt, daß andere Aggregattypen (worunter auch Materialien, die Kieselsäure oder äquivalente Materialien enthalten, und andere Füllstoffe faLlen sollen, die in der US-PS 3 219 467 als "Füllstoffe" bezeichnet werden, v.^rie z.B. "Gesteinsmehl, gemahlener Schiefertori, Kaolin, PerLit und ähnliche Aggregate") Endprodukte mit geringerer Dichte und geringerer Festigkeit ergeben. In der US-PS 3 219 467 wird empfohlen, daß welche Materialien nicht verwendet werden, sollen, wenn fertige Konstruktionen mit der höchsten E¹G sticke it erforderlich sind. Asbest wird als wesentlicher Bestandteil der Zusammensetzungen bezeichnet.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß eine Zunahme den bereits hohen Bruchmoduls der gohllrtetoii und getrockneten Matrix der Zen:entzusan:nense tzungoii der in der erwähnten DE-OS beschriebenen Type erhalten wird, wenn die dort beschriebenen ungehärteten Zenentzusaimennetzungon und die anschließend gehärteten und getrockneten Zementzusamnensetzungen gewisse feine Aggregate enthalten. Vorzugsweise sind diese Zusai:.nennetzungen sogar noch höherer Festigkeit weitgehend frei von ano römischen Mineralfasern, insbesondere Asbes tfaseni. lienn überhmpt, dann sollten nicht nehr als 1 dti,r.-- '. Ante:;tf-inorn odor .ihnliolm Fasern, bezogen auf das ciit. alLor bestandteile, vorliegen. Vorzugsweise sin-1

o^f) η ,⁽ ο η; fi

^ßAD

Asbestfasern vollständig abwesend. Wegen Gesundheitsgefahren, die durch diese Fasern hervorgerufen werden, sind die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besonders wertvoll. Eine Dampfhärtung ist für die Herstellung dieser Zusammensetzungen hoher Festigkeit nicht nötig.

Gegenstand der Erfindung ist also eine homogene ungehärtete Zementzusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie die folgenden Ausgangsbestandteile enthält:

(a) einen hydraulischen Zement, wie nachstehend definiert,

(b) Wasser,

(c) ein in Wasser dispergierbares Polymer, wie nachstehend definiert, und

(d) ein feines Aggregat, von dem 75 Gew.-% durch ein Sieb der Maschenweite 1 mm hindurchgehen,

(1) das Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Zement im Bereich von 10 bis 28 Gewichtsteilen Wasser auf 100 Gewichtsteile hydraulischer Zement liegt,

(2) das in V/asser dispergierbare Polymer im Hinblick auf den hydraulischen Zement und auf die ausgewählten Anteile an Wasser, Zement und feinem Aggregat so ausgewählt wird, daß es die Homogenisierung, wie nachstehend definiert, erleichtert und bei Homogenisation ein Produkt ergibt, das unter Druck geformt v/erden kann und das formhaltig ist; und

(3) das Verhältnis von in V/asser dispergierbarem Polymer zu hydraulischem Zement im Dereich von 0,1 bis 3,0 Gewichtsteilen wasserdispergierbares Polymer auf 100 Gewichtsteile hydraulischer Zement liegt;

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und wobei weiterhin die Bestandteile (a), (b), (c) und (d) gemeinsam einem Ilomogenisationsverfahren, wie nachstehend definiert, unterworfen worden sind und gegebenenfalls so geformt worden sind, daß beim Härten und Trocknen die homogene ungehärtete Zusammensetzung ein gehärtetes, getrocknetes und gegebenenfalls geformtes zementhaltiges Material mit einem Bruchmodul von mehr als 20 MN/m ergibt.

Vorzugsweise gehen 100 Gew.-5i des verwendeten feinen Aggregats durch ein Sieb mit der Haschenweite 1 mn hindurch. Eine solche Korngröße entspricht einem British-Standard-Sieb Nr. 1b oder einem ASTM-Sieb IJr. 18. Feines Aggregat, das durch diese Siebe hindurchgeht, besitzt im allgemeinen einen mittleren Teilchendurchmesser von wesentlich weniger als 1 mn. Jedoch kann die Charakterisierung der maximalen Korngröße des genäß der Erfindung zu verwendenden feinen Aggregats leicht durch Sisbanalyse ermittelt werden (siehe "Properties of Concrete" von A.Ii. Neville, 2. (metrische) Auflage 1973, Pitman Publishing, London; dieses Buch bezieht sich auch auf den Zusammenhang zwischen der Siebmaschenweite und den B.S.- und ASTH-Sieben). Diese Charakterisierung wird für die Bestimmung des mittleren Teilchendurchmessers bevorzugt. Die bevorzugte brauchbare Mindestgröße des Aggregats ist derart, daß der überv.'ieger.de Teil, d.h. mehr als 50 Gew.-?a und vorzugsweise mehr als 90 Gew.-;o, des Aggregats einen Teilchendurchmesser von mehr als 1 um auf v/eist, beispielsweise experimentell durch einen Coulter-Counter gemessen.

Besonders bevorzugte breite Gruppen von feinen Aggregaten sind Kieselsäure enthaltende Materialien, Magnesiumsilicat enthaltende Materialien und Aluminiumoxid enthaltende Materialien. Besonders geeignete Kieselsäure enthaltende Materialien sind Kieselsäuresand und Kieselsäuremehl, besonders geeignete Magnesiumsilicat enthaltende Materialien sind Schieferpulver, Olivinsand und Oiivinmehl, und .ein geeignetes Aluminiumoxid enthaltendes Material ist calcinlerter Bauxit.

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Vorzugsweise v/erden mindestens 5 Gew.-?o feines Aggregat, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Zements, verwendet. Ein großer Bereich von Anteilen an feinem Aggregat kann verwendet v/erden, Jedoch ist der Anteil üblicherweise nicht größer als 100 Gew.-?o und vorzugsweise nicht größer als 75 Gew.-?o feines Aggregat, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Zements. Besonders gute Resultate v/erden erhalten, wenn bis zu 50 Gew.-% des Aggregats verwendet werden.

Mit dem Ausdruck "hydraulischer Zement" sind solche Zemente gemeint, die eine oder mehrere Verbindungen enthalten, die eine Kombination aus einem oder mehreren der Elemente Calcium, Aluminium, Silicium, Sauerstoff und/oder Schv/efel darstellen und die durch Reaktion dieser Verbindungen mit V/asser abbinden und aushärten. Diese Definition umfaßt solche Zemente, die üblicherweise als Portlandzemente klassifiziert v/erden, wie z.B. gewöhnlicher Portlandzement, rasch härtender und extra-rasch härtender Portlandzement, sulfatbeständiger Portlandzement und andere modifizierte Portlandzemente; solche Zemente, die üblicherweise als aluminöso Zemente mit hohem Aluminiumoxidgehalt bezeichnet v/erden, oder Calciumaluminatzemente; Gips; und Varietäten der obigen Zemente, die kleine Mengen Beschleunigungsmittel, !lernmittel, Lufteinschlußmittel etc. enthalten.

Es wurde gefunden, daß sich ein Vorteil aus der Verwendung einer Kombination von Zementen ergibt, beispielsweise einem ilauptzenent und 0,2 bis 20 Gew.-,5, bezogen auf den Hauptzement, eines Cozements. Der Hauptzement und der Cozement können aus irgendwelchen der oben erv/ähnten hydraulischen Zemente bestehen.-

Das in V/asser dispergiorbare Polymer, das gemäß der Erfindung verwendet wird, ist dazu fähig, in Wasser dispergiert zu werden, um beispielsweise eine feine Dispersion von Polymerteilchen, eine mizelläre Lösung oder irgendeine andere Form von Lösung oder scheinbarer Lösung des Polymers zu erzeugen. Das Polymer wird zu Beginn im Hinblick auf seine Eignung zur Modifizierung der Rheologie des ungehärteten Gemischs aus Zement, -Wasser und feinem

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Aggregat durch ein Testverfahren ausgewählt, das in der oben erwähnten BE-OS beschrieben ist.

Eine Gruppe von geeigneten Polymeren kann weiter durch ein Testverfahren ausgewählt werden, das in der obigen DE-OS beschrieben ist, wobei die Verzögerung bis zum Erreichen der maximalen V/ärmeentwicklungsgeschwindigkeit aufgrund der Anwesenheit des Polymers bei der Reaktion zwischen dein hydraulischen Zement und V/asser gemessen wird. Eine wesentliche Verzögerung von beispielsweise ungefähr 0,5 st bis ungefähr 20 st ist ein Anzeichen für ein geeignetes Polymer. Dies ist jedoch kein ausschließlicher Test, da das wesentliche Erfordernis für ein geeignetes in Wasser dispergierbares Polymer darin liegt, daß es zusätzlich zur Erfüllung des Rheologietests eine gehärtete Zementzusammensetzung mit einem Bruchmodul von mehr als 20 MTI/m liefert.

Besonders geeignete Typen von in V.^rasser dispergierbaren Polymeren sind Alkyl- oder Ilydroxyalkylcelluloseäther, Polymere (einschließlich Mischpolymere) von Acrylamid oder Methacrylamid, Polymere (einschließlich Mischpolymere) von Äthylenoxid und Polyvinylpyrrolidon.

Besonders geeignete Alkyl- oder flydroxyalkylcelluloseäther sind Methylcellulose, Kydroxyäthylcellulose, Ilethylhydroxyäthylcellulo-εε, Xthylhydroxyäthylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und Ilydroxybutylmethylcellulose.

Besonders geeignete Polymere von Acrylamid oder Methacrylamid sind Polyacrylamid, Polymethacrylamid und ein Acrylamid/Methacrylamid-Mischpolymer.

Vorzugsweise v/erden 0,5 bis 2,0 Gewichtsteile in V/asser dispergierbares Polymer auf 100 Gewichtsteile" hydraulischem Zement verwendet.

Vorzugsweise werden außerdem 15 bis 25 Gewichtsteile Wasser auf 100 Gewichtsteile Zement verwendet.

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Wenn hier die Ausdrücke "homogen", "Homogenisierung" und "Homogenisierungsprozeß" verwendet werden, dann ist damit gemeint, daß mindestens die wesentlichen Bestandteile der ungehärteten Zusammensetzung, d.h. hydraulischer Zement, feines Aggregat, in Wasser dispergierbares Polymer und Wasser, einem stark scherenden Mischen oder verwandten Prozeß unterworfen werden, so daß die Bestandteile sehr regelmäßig durch die Zusammensetzung verteilt werden und daß die Porenbildung, die normalerweise in ungehärteten Zementzusammensetzungen auftritt, sehr weitgehend verringert ist. Es wird angenommen, daß es bisher unbekannt war, alle diese Bedingungen in einer Zementzusammensetzung zu erfüllen.

Besonders geeignete Prozesse für die Erzielung eines solchen Zustands in der ungehärteten Zusammensetzung sind Extrusion und Kalandrieren. Vorzugsweise werden die Bestandteile zunächst gemischt und einem ersten stark scherenden Mischen und gegebenenfalls einem Entlüftungsprozeß unterworfen, wodurch die größere !Inhomogenität beseitigt wird und wobei ein Teig entsteht. Dieses Material wird dann in einer zweiten Stufe einer Kontaktierung und Dispergierung und gegebenenfalls einer Entlüftung unterworfen, um die in der ungehärteten Zementzusammensetzung gewünschte Homogenisierung zu vervollständigen. Vorzugsweise umfaßt diese zweite Stufe eine Kolben- oder Schneckenextrusion oder einen Kalandrierungsprozeß. Andere geeignete Verfahren können jedoch auch verwendet werden, wie z.B. Druckverformung, Spritzguß und Preßwalzen. Die erfindungsgemäßen Bestandteile können jedoch allen anderen geeigneten Bedingungen unterworfen werden, welche die gewünschte homogene Zusammensetzung ergeben.

Vorzugsweise besitzen die gehärteten und getrockneten erfindungsgemäßen Zementzusammensetzungen einen Bruchmodul von mehr als · 30 M/m².

Ein besonders überraschender Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die verbesserte Beibehaltung des Bruchmoduls der gehärteten und getrockneten Zementzusammensetzung der oben erwähn-

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ten DE-OS, v:g:ji sie dem Wetter ausgesetzt wird, beispielsweise unter Bedingungen der Aufnahme und des nachfolgenden Verlustes von Feuchtigkeit. Es wurde gefunden, daß die Anwesenheit des definierten feinen Aggregats eine unerwartete Yiiderstandsfähigkeit gegenüber einen andauernden Verlust des Bruchmoduls ergibt, der sonst unter diesen Bedingungen zu erwarten ist.

homogene
Die erfindungsgeirjißen/ungehärteten Zementzusanmensetzungen können in Gegenstände geformt und hierauf gehärtet und getrocknet v/erden, um fertige Artikel herzustellen. Die Forinungsoperation kann während oder unmittelbar nach der Homogenisierung erfolgen, beispielsweise durch Extrusion oder Kalandrieren.

Die erfindungsgemäben Zusammensetzungen können Fasern enthalten. Solche Fasern können die verschiedensten Formen aufweisen, wie z.B. I'onofäden, Rovings oder fibrillierte Bahnen.

Geeignete Fasern sind z.B. natürliche oder synthetische organische Polymerfasern und synthetische anorganische Fasern.

Vorzugspreise sind die Fasern in der Zusammensetzung in einer Menge vorhanden, die nicht größer ist als der kritische Volumenbruch der Fasern in bezug auf die Zusammensetzung. Die Schlagfestigkeit der Zusammensetzung kann somit verbessert werden, wogegen die Spannungs/Verfcrr.ungs-Beziehung weitgehend unbeeinflui3t bleibt. Geeignete Fasern, welche die Schlagfestigkeit verbessern, bestehen aus IJylon und Polypropylen.

Es kann erwünscht sein, in diese Zusammensetzungen einen Anteil von Fasern einzuverleiben, welche eine hohe Zugfestigkeit aufweisen und welche weiter der. Bruchmodul über den bereits hohen Grenzwert der Proportionalität der Spannungs/Verformungs-Kurve erhöhen. Geeignete derartige Fasern sind synthetische anorganische Fasern, wie z.B. Glasfasern, Kohlenstoffasern und Stahlfasern.

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Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können weitere Bestandteile enthalten, wie z.B. Polymerlatices, Pigmente, Dispergiermittel und irgendwelche anderen Bestandteile, die in der Technik der Zementzusamaensetzungen bekannt sind.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, wobei die Teile und Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt sind, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert die wesentliche Zunahme des Bruchmoduls, die erreicht wird, wenn ein Olivinsand in der Matrix einer gehärteten Zusammensetzung der Type anwesend ist, die in der DE-OS 26 /(9 120 beschrieben ist.

(a) Die folgenden Bestandteile wurden unter Verwendung eines Hobart-Lebensmittelnischers gemischt, der mit einem sich planetenmäßig bewegenden Teighaken ausgerüstet war, wobei das rüschen so lange fortgesetzt wurde, bis das Material einen zusammenhaltenden Teig gebildet hatte:

OswichtsteLle

rasch härtender Portlandzement 100

Zement nit hohen AluminiaT.o::idgehalt 5

("Cir.ont foiidu")

!■ylor.fasern (20 den; 10 mn lang) 0,5

Hylroxypropy Ine thy !cellulose ("Celacol." fIPM 15000 DS mit einem Molekulargewicht entsprechend einer Viskosität von Γ;000 ep bei 2?5 Konzentration in l/an:,'-·!·; "Celacol" ist ein Warenzeichen dor British Celaneae Ltd.) I,ti Wasser ' IcJ₁A

^v' Die IiydroxypropylihJ tlr/lcolluloso wurde in den Wasser, d.h. als U'; j ige Lösung, nindo.·; Lun;> 2h v.t vor der Zugabe zum Zemunt tiinperg

Π I) ί) H A .'j l 1) » 7 ß

Der Teig wurde in den Zylinder eines Kolbenextruders eingeführt. Vakuum wurde angelegt, um Luft aus der Matrix zu entfernen, bis der Druck weniger als 50 mm Quecksilber betrug. Das Material wurde dann durch eine rohrformige Düse mit einem Durchmesser von 14 mm extrudiert. Längen des extrudierten Materials vairden 24 st in

einem verschlossenen Polyäthylenbeutel bei 20⁰C und dann 7 Tage in einer nebelkammer bei 20 bis 25⁰C gehärtet. Die Proben wurden dann 3 Tage in einem Ofen mit 70⁰C getrocknet und einem Dreipunkt-Eiogstest (Mittsipunletsbolastung) auf einem Instron-[Tensometer getestet. Aus der Belastungs/Ablenkungs-Kurve, die durch diesen Test erzeugt v/urde, wurde der Bruchmodul unter Verwendung der Euler-Bernoulli-Biegetheorie errechnet.

(b) In einem zweiten Versuch wurden die oben aufgeführten Bestandteile zusannen mit 25 Gewichtsteilen eines Olivinsands ("Olivine 10", erhalten von der Production Chemicals Limited, mit einer Teilchengröße, daß mindestens 98 Gew.-?j durch ein Sieb der Maschenweite 300 um (ASTH-Sieb 50) hindurchgehen und 77?j durch ein Sieb der Haschenweite 53 lim (ASTI-I-Sieb 270^; zurückgehalten wurden) in der gleichen V/eise wie vorher gemischt.

Das Material v/urde in einen Kolbenextruder eingeführt, evakuiert und extrudiert. Die Längen des extrudierten Materials wurden gehärtet und getrocknet. Hierauf wurden sie in einem Dreipunkt-Biegetost wie unter (a) getestet.

(c) In einen dritten Versuch wurden die gleichen Bestandteile uie unter (a) verwendet, außer, daß'50 Gewichts teile ties Olivinsandr., der bei (b) vurwendot worden war, zugegeben wurden. Dan Material wurde genauso v/ie unter (a) gemischt, extrudiert, gehärtet, getrocknet und getastet.

Die mittleren Druchnodulen der Materialproben sind in der folgenden Tabelle ange^obon:

H 0 0 8 A Π / 0 B 7 G

Olivinsandgehalt der Probe Bruchmodul (MN/m ) Dichte (kg/m ) (Gewichtsteile/100 Gewichtsteile Zement)

(a)	0	2
(b)	25
(c)	50
Beispiel

28,	4	2,21	χ
35,	7	2,34	χ
38,	3	2,39	X

Dieses Beispiel erläutert die wesentliche Zunahme des Bruchmoduls, der durch die Anwesenheit von Schieferpulver in der Matrix einer gehärteten Zusammensetzung der in der erwähnten DE-OS beschriebenen Type erhalten wird.

Die folgenden Bestandteile wurden gewogen und in einem Hobart-Lebensmittelmischer wie im Beispiel 1 gemischt.

Gewichtsteile

rasch härtender Portlandzement 100

Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt ("Ciment 5 fondu) ' *

Nylonfasern (20 den; 10 mm Länge) 0,5

Hydroxypropylmethylcellulose ("Celacol" HPM 1,6 ] 15000 DS) *

Wasser ■ 18,4

Schieferpulver (bezogen als "Delafilla" von der 25,0 Delabole Slate Company. Die Teilchengrößenverteilung war dadurch definiert, daß mindestens 95 Gew.-?o durch ein Sieb der Maschenweite 75 um (B.S.-Sieb 200) hindurchgingen)

* zugegeben als wäßrige Lösung des Polymers.

Das Material wurde extrudiert, und Proben wurden gehärtet und getrocknet, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist.

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. SO-

Die Prcbcn wurden in einem Dreipurüct-Biegetest, vie oben beschrieben, getestet. Der mittlere Bruchmodul der Proben wurde zu 38,1 IUC/n gefunden. Die Dichte wurde zu 2,16 χ 10 kg/in gefunden.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die beträchtliche Zunshne des Bruchnoduls, die durch die Anwesenheit von Kieselsäuresand erhalten wird.

Die folgsnden Bestandteile wurden in einen Hobart-Lebensmittelmischer wie in Beispiel 1 gemischt.

Gev/ichtsteile

rasch härtender Portlandzement Zenent mit hohen Aluininiunoxidgehalt ("Ciment f oricu,)

i^ylonfasern (20 den, 10 mn lang) Ilydroxyprcpylnethylcellulose ("Celacol" IIPI-I 15000 DS)
*.; a ζ s er

]üpselsäuresend ("Redhil 65" nit einer solchen Tei] ("JMiiiriMißnnverteilur.^, daß mindestens 95 (Je¹·'.-'j durch ein Sieb der I!aschenweite 500 u:?. (]:..3.-oiob 30) hindurch-rin^en xind meiir p.ls \}b Ce\:.-'.i curcli ein ilio'.i ävr Ilaschenwei-1ü 10'- 13 πι (B.3.-/Jiob 150) zurückgehalten )

100	5
5.	6
O,	a :
1,	O
18,
25,

V.'a.'jrr-r (goriondert zugi-gnbf:]:)

2,0

* zufjogeben als waürj^o Lcinjng des Polymers.

I.ric:!; ]ix1 π:ε j οι:, Härten, Troclrncn und Testen, wie oben beschrieben,

v;:r dci i;;i ttl (.'i'f Bruchmoriul den l^rodukts 33,9 ΙΏί/m . Die Dicht« vnr r^: _>1!^; χ 10^? h/r/n-'.

In c-iH(M-. zv'(:ätcji λ'πι^%;π:ί;1ι uin'dt;:] die gleichen Bestandteile wie oben

0 9 fU I) / 0 ß 7 G

verwendet, jedoch \airde der Anteil an Kieselsäuresand ("Reduill 65") von 2o Gewichtsteilen auf 50 Gewichtsteile erhöht, wobei außerdem der Anteil an zusätzlichem Wasser von 2 auf 4 Gewichts teile erhöht wurde. Ilach Extrudieren, Härten und Trocknen in der oben beschriebenen Weise v/urde der mittlere Bruchmodul zu 28,2 MII/m g-efunden. Die Dichte v/urde zu 2,13 χ 10 i:g/m gefunden. Das letztere Resultat zeigt, daß Sand bis zu 50 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Zenent, ohne Verlust der Biegefestigkeit verwendet werden kann.

Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert die beträchtliche Zunahme des Bruchmoduls, die durch die Anwesenheit von Kieselsäuremehl erreicht wird.

Die folgenden Bestandteile wurden gewogen und in einem Hobart-Mischer gemischt:

Gewichtsteile

rasch härtender Zecant 100

Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt ("Ciment fondu") 5

Ilylonfasern (20 den_t 10 mm lang) 0,5

Hydroxypropylmethylcellulose ("Celacol" HPM 1,6 15000 DS)

Wasser 18,4

Kieselsäuranehl (in Handel erhältlich als "Hi- 25 nusil"; die Teilchengrößenverteilung war dadurch definiert, daß mindestens 9Ö Gew.-Ja feiner als 5 um waren)
Wasser (gesondert zugegeben) 5

* zugesetzt als wäßrige Lösung des Polymers.

Die Bestandteile vrarden extrudiert, gehärtet, getrocknet und getestet, wie es oben beschrieben wurde. Es wurde festgestellt, daß

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die ^roben einen mittleren Bruehmodul von 33,5 ΜΙΊ/m aufwiesen. Die Dichte wurde zn 2,11 χ 10 kg/nr³ gefunden.

Beispiel 5

Uenn eine wirksamere Mischmaschine als der Hobart-Mischer (der in den vorhergehenden Beispielen verwendet wurde) herangezogen wurde, dann war es möglich, niedrigere I-iengen ¥asser als bisher zu verwenden. Unter diesen Umständen wurde festgestellt, daß der Bruehmodul der aggregatfreien Matrix zunahn wiä. daß die Anwesenheit gewisser Aggregate weiter den Briichniodul erhöhte.

Die folgenden Bestandteile wurden eingewogen:

Gewichtsteile

rasch härtender Fortlandzement 100

Zement mit hohem AluminiuEioxidgehalt ("Ciment 5

fondu")

irylonfasera (20 den, 10 nun lang) 0,5

Ilydro^'propvlniethylcelluüLose (^lrCelacoi^KriE&I 1,52

15Q00 DS)

Uasser

^!i" Die Ilydraicypropylniethylcelltiiose wurde in ifesser als B Löciung mindestens 24 st vor der Zugabe zum Zenent dispergiert.

Die iraterlalieri TKirden auf einsel Uerner-Pfleiderer-Stiftmischer, der mit '"Z^-EJlingeri ausgerüstet war, annähernd 20 min gemischt, bis sicli ein. ztisarinsnlxaltender Teig zu; bilden begann. Das Material v.Tirde annn in dsrr Zyi-inder eines IColbeneztruders eingebracht. Die Lttft v/tirde wie in Bxiispiel 1 evakuiert, τΐηά. das Eiaterial wurde dann durch eine rohrförmige Düse mit einem Durchmesser von 14 mm ex tradiert. Längen des E-Iaterials wurden gehärtet und getrocknet,, wie es oben beschrieben¹ wiurde.

In einem, zxreiten Versuch wurden die gleichen Bestandteile zusammen

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• «ο .

mit 25 Gevichtsteilen (bezogen auf den rasch härtenden Portlandzement) an Kieselsäuresand ("Redhill 65") gemischt. Dieses Ilaterial wurde in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, extrudiert, gehärtet und getrocknet. In einem dritten Versuch wurde ein ähnlicher Anteil an Olivinsand ("Olivine 10") verwendet.

Proben dieser gehärteten und getrockneten Ilaterialien wurden in einem Dreipunkt-Biegetest wie im Beispiel 1 getestet. Die mittleren Bruchmodulen waren vrie folgt:

Bruchmodul Dichte, kg/m

Standard 32,4 ΗΠ/πΓ 2,35 x 1C?

"Redhill 65" 35,2 Mll/m² 2,34 χ ΙΟ³

"Olivine 10" 44,5 ΙΠί/m² 2,37 x 10³

Beispiel 6

Dieses Beispiel erläutert die beträchtliche Zunahme des Bruchmoduls, die durch die Anwesenheit von calciniertem Bauxit in der Matrix einer gehärteten Ztisammensetzung der in der obigen DE-OS beschriebenen Type erreicht wird.

(a) Die folgenden Bestandteile wurden gewogen und in einem Wsrner-Pfleiderer-Stiftmischer, der mil "Z"~Klingen ausgerüstet yar, gemischt:

rasch härtender Portlandzement

Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt ("Ciment

fondu") Ilylorifasern (20 den, 10 mm lang)

Ilydroxypropylmelhyl cellulose ("Celacol" HPM

15000 DS) Wasser

calcinierier Bauxit G5<390 (goliefcri von CE. Ramsden & Co. Lid., wobei die Teilchengrößen-

809845/08

Gewich	tß	teile
1	OO
	5
	0	,5
	1	,76
	20	,ζ« :
	25

- ψί -

verteilung dadurch definiert war, daß 100^ durch ein Sieb der Maschenweite 180 um (ASTO-Sieb 80) hindurchgingen)

* Die Hydroxypropylmethylcellulose wurde in Wasser als 8^ige Lösung mindestens 24 st vor der Zugabe zum Zement dispergiert.

Die Materialien wurden annähernd 20 min gemischt. Die Zusammensetzung wurde dann in dem Zylinder eines Kolbenextruders eingebracht, die Luft wurde wie im Beispiel 1 evakuiert, und die Zusammensetzung xvurde durch eine rohrförmige Düse mit einem Durchmesser von 14 mm extrudiert. Längen des extrudierten Materials wurden 24 st in einem Polyäthylenbeutel eingeschlossen und abbinden gelassen und dann 7 Tage in einem Wassernebel mit 20 bis 25°C gehärtet. Sie wurden dann bei 20⁰C und 5O?o relativer Feuchtigkeit 2 Wochen getrocknet.

Die Proben besaßen einen mittleren Bruchmodul von 31,2 MN/m . Bei einem ansonsten in ähnlicher Weise hergestellten Produkt, das jedoch keinen calcinierten Bauxit enthielt, war der Bruchmodul 29,0 MN/m².

(b) In einem v/eiteren Versuch wurden die folgenden Bestandteile eingewogen und in einem Werner-Pfleiderer-Mischer gemischt:

Gewichtsteile

rasch härtender Portlandzement 100

Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt ("Ciment 5

fondu"

IJylonfasern (20 den, 10 mm lang) 0,5

Hydroxypropylmethylcellulose ("Celacol" HPM 1,64

15000 DS)

Wasser 18,86

"Complaat" IH** 2,0

calcinierter Bauxit G4976 (geliefert von C.E. 25

Ramsden & Co. Ltd.. Die Teilchengrößenver*-

809845/0876

pi

teilung war dadurch gegeben, daß 100 Gew.-?o durch ein Sieb der Maschenweite 150 lim (ASTM-Sieb 100) hindurchgingen)

* hergestellt wie unter (a)

** "Conplast" ist das Warenzeichen der Chemical Building Products Ltd., und "Coniplast" M1 ist ein sulfoniertes Melamin/ Formaldehyd-Kondensat, das als Verarbeitungshillsmittel oder r.ls Wasserverringerungshilfsmittel verwendet wird.

Die Bestandteile wurden annähernd 20 min gemischt, und die Zusammensetzung wurde dann in den Zylinder eines Kolbenextruders eingebracht, die Luft wurde evakuiert, und die Zusammensetzung wurde durch eine rohrförmige Düse mit einem Durchmesser von 14 mm extrudiert. Längen des extrudierten Materials wurden gehärtet und getrocknet, wie es unter (a) oben beschrieben wurde, und dann in einem Dreipunkt-Biegetest getestet. Sie besaßen einen mittleren Bruchnodul von 38,8 Mll/m².

Beispiel 7

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung eines Polyacrylamids als in Wasser dispsrgierbares Polymer zusammen mit verschiedenen Aggregaten.

(a) Die folgenden Bestandteile wurden eingewogen und in einem Werner-Pfleiderer-Stiftmischer gemischt:

rasch härtender Portlandzement

Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt ("Ciment

fondu")

Ilylonfasern (20 den, IO mn lang)

Polyacrylamid (mit einem Molekulargewicht von

annähernd 13,0 χ K)⁶; "Versicol" W25) Wasser

ti 0 i) 8 /» B / 0 B 7 6

Gewichts	teile
100
5
0
1	,5
	,68
19
,32 .

* "Yersicol" ist ein Viarenzeichen der Allied Colloids Ltd. ** Das Polyacrylamid vmrde in Wasser als 8%±ge Lösung mindestens 24 st vor der Zugabe zum Zement dispergiert.

Ilacli dem I-Iischen wurde die Zusammensetzung in den Zylinder eines Kolbene:ctruders eingebracht, die Luft vmrde evakuiert, und die Zusarxier.setzung vmrde durch eine rohrförmige Düse mit einem Durchmesser von 14 nn extrudiert. Längen des extrudierten Materials v/urden in einon PolycLthyleiibautel 24 st lang eingeschlossen, uni eic abbinden zu lassen, und dann 7 Tage in einem Wassernebel mit 20 bis 25°C gehärtet und schließlich in einer Atmosphäre mit 20⁰C und 50fj relativer Feuchtigkeit 2 I/ochen trocknen gelassen. Proben wurden dann in einem Dreipunkt-Biegetest getestet. Der mittlere Bruclinodul wurde zu 34,5 Μΐί/m gefunden.

(b) Eine Reihe von Zusammensetzungen wurde gemäß der folgenden Tabelle hergestellt:

8 0 9 8 4 5 / 0 8 7 6

ABCDEFG

rasch härtender Portlandzement 100 100 100 100 100 100 100 Zement mit hohem Aluminium-

oxidgehalt ("Ciment fondu") 5 5 5 5 5 5 5 Nylonfasern (20 den/10 mm) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Polyacrylamid ("Versicol" ¥25)) 2,0 1,60 1,60 1,60 1,60 1,68 1,76 Wasser <*23,0 18,4 18,4 18,4 18,4 19,32 2Q24

Schieferpulver ("Delafilla") 25,0 Kieselsä-uresand (Kings Lynn

60)** 25,0 -

Kieselsäuresand (Kings Lynn

95)** - - 25,0 -

Kieselsäuresand 20/90 (Tilcon) - - 25,0 -

Kieselsäuresand 40/90 (Tilcon) - 25,0 -

Kieselsäuresand ("Redhill"

R110)*** - - - - - 25,0 -

Olivine 10 ____.._ 25,0

* Das Polyacrylamid wurde in Wasser als 8 gew.-%ige Lösung mindestens 24 st vor der Verwendung dispergiert.

*-* geliefert von der British Industrial Sands.

Der Teilchengrößenbereich eines jeden Aggregats war wie folgt definiert:

Kings Lynn 60: 93% gingen durch ein Sieb der Maschenweite 500 um (B.S.-Sieb 30) hindurch und 93% wurden durch ein Sieb der Maschenweite 104 um (B.S.-Sieb 150) zurückgehalten. Kings Lynn 95: 100% gingen durch ein Sieb der Maschenweite 11m (B. S. -Sieb 30) hindurch und 98% wurden durch ein Sieb der Kaschenweite 76 um (B.S.-Sieb 200) zurückgehalten. Kieselsäuresand 20/90: 100% gingen durch ein Sieb der naschenweite 1 mm (B.S.-Sieb 16) hindurch und 100% wurden durch ein Sieb der Kaschenweite 75 lim (B.S.-Sieb 200) zurückgehalten. Kieselsäuresand 40/90: 100% gingen durch ein Sieb der Ilaschenweite 600 11m (B.S.-Sieb 25) hindurch und 100% wurden durch ein Sieb der Maschenweite 75 Wm (B.S.-Sieb 200) zurückgehalten.

809845/0878

rf -

*** Redliill 110: 1OO?o gingen durch ein Sieb der Maschenweite 500 ι: π (B.S.-Sieb 30) hindurch und 90% wurden durch ein Sieb der Haschenweite 75 um (B.S.-Sieb 200) zurückgehalten.

In jedem Fall wurden die Materialien in einem Werner-Pfleiderer-Stiftmischer gemischt. Nach den Mischen wurde die Zusammensetzung in den oben unter (a) beschriebenen Kolbenextruder eingebracht. Das Material irurde durch die gleiche rohrförmige Düse mit 14 mm Durchmesser v:ie unter (a) oben extrudiert, und, vie oben unter (a) beschrieben, abbinden und härten gelassen und getrocknet. Proben einer jeden Zusammensetzung wurden dann in einen Dreipunkt-Biegetest getestet, und der mittlere Bruchmodul wurde errechnet. Die Bruchmodulen der in der obigen Tabelle angegebenen Zusammensetzungen wurden wie folgt gefunden:

38,4 35,9 (HH/m²)

A	B	8	O	C	Ul	D	7	E	2
41,7	35,			40,		36,		34,
Beispiel

Dieses Beispiel erläutert den Vorteil der Anwesenheit gewisser Aggregate in der LIa tr ix der gehärteten Zusammensetzungen hoher Festigkeit der obigen DE-OS, da weniger Festigkeitsverlust (Bruchmodul) auftritt, wenn die Proben natürlichen Wetterbedingungen ausgesetzt werden.

(a) Die folgenden Bestandteile wurden genommen:

Gewichtsteile

rasch härtender Portlandzement "Ciment fondu"

Hydroxypropylmethylcellulose

("Celacol" HPM 15000 DS) V/asser

Nylonfasern (20 den/10 mm lang)

809845/0875

	100
	5
zugegeben als	1,48
d/sxge wäßrige
Lösung	17,02
	0,5

- ,20 -

Sie wurden in einem Werner-Pfleiderer-Stiftinischer, der mit "Z"~ Klingen ausgerüstet v/ar, gemischt, bis die Bildung eines zusammenhaltenden Teigs begann. Das gemischte Material wurde dann in den Zylinder eines Kolbenextruders eingebracht, und die Luft wurde unter einem Vakuum von 740 bis 750 mm Quecksilber evakuiert. Das Material wurde dann durch eine rohrförmige Düse mit einem Durchmesser von 14 nun extrudiert. Längen des extrudierten Materials wurden in Polyäthylenbeutc-l eingeschlossen und 24 st abbinden gelassen. Nachdem sie abgebunden hatten, \mrden sie 7 Tage in einen V/assernebel mit 25⁰C eingebracht und abschließend bei 2O⁰C und 50% relativer Feuchtigkeit 14 Tage lang getrocknet.

(b) In einem zweiten Versuch wurden die gleichen Bestandteile wie oben in den gleichen Verhältnissen genommen, jedoch wurden 25 Gewichtsteile eines Olivinsands ("Olivine 10" der Production Chemicals Ltd.) zugegeben. Die Bestandteile wurden in der gleichen Weise wie oben gemischt und extrudiert und abschließend unter den gleichen Bedingungen gehärtet und getrocknet.

Die mittleren Bruchmodulen der Materialien aus einem jeden Versuch waren wie folgt:

(a) ohne Aggregat 32,5 Mi/m

(b) mit Aggregat 35,0 Μϊί/m²

Proben der Materialien von (a) und (b) wurden im Freien auf eine Schiene aufgehängt und den natürlichen Witterungsbedingungen 1 Jahr lang ausgesetzt. Sie wurden dann in dem Dreipunkt-Biegetest getestet, und ihre mittleren Bruchmodulen wurden errechnet. Die Resultate waren wie folgt:

(a) ohne Aggregat 24,2 MIi/m

(b) mit Aggregat ' 31,9 KTI/n².

Beispiel 9

Dieses Beispiel erläutert den Vorteil der Anwesenheit gewisser Aggre-

Β f) 9 8 4"5 / 0 0 7 G

ORIGINAL INSPECTEO

t 100	*	13,	6	100	68	100	48
5	ο,		5		5
1,	2	4	1,	32	1,	02
	VJl		5		VJl
		19,		17,
ο,	-0,
2	0

gate in der Matrix der gehärteten Zusammensetzungen hoher Festigkeit der oben ermähnten DE-OS, da die Aggregat enthaltenden Zusammensetzungen eine verbesserte Dauerhaftigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Festigkeitsverlust zeigen, wenn sie wiederholten Durchnässungs/Trocleiungs-Zyklen ausgesetzt werden.

Die folgenden Genische wurden hergestellt:

rasch härtender Portlandzement "Ciinent fondu"

Hydroxypropylmethylcellulose ("Celacol" 15000 DS) V/asser

ITylonfasern (20 den/10 mm) "Complast" H1

("Superweichnacher)

Olivinmehl** 25

Schiefermehl (Delafilla) 25

Kieselsäuresand (Kings Lynn 60)

* zugegeben als 3?jige wäßrige Lösung.

** Dia Teilchengröße des Olivininehls war dadurch gegeben, daß 95/j durch ein Sieb der Kaschenweite 75 um (B.S.-Sieb 200) hindurchgingen.

Die Bestandteile vrurden wie in den vorhergehendenBeispielen in einen Warner-Pfleiderer-Stiftnischer gemischt. Das gemischte Material wurde dann in den Zylinder eines Kolbenextruders eingebracht, und die Luft wurde unter einem Vakuum von 740 bis 750 mm Quecksilber evakuiert. Das Material wurde dann durch eine rohrförnige Düse mit einem Durchmesser von 14 mm extrudiert. Das extrudierte Material wurde in Polyäthylenbeutel eingeschlossen und 24 st abbinden gelassen. liach dem Abbinden wurden die Proben in einen Wassernebel eingebracht und 7 Tage bei 25⁰C gehärtet. Sie

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wurden dann 2 Wochen bei 2O⁰C und bei einer relativen Feuchtigkeit von50?3 getrocknet und abschließend in einem Dreipunkt-Biegetest getestet. Die mittleren Bruchmodulen wurden berechnet.

Proben wurden dann wiederholten Zyklen aus einem 6-stündigen Einweichen in V/asser mit 20⁰C und einem 18-stündigen Trocknen bei 20⁰C ausgesetzt. Ein Teil der Proben wurde nach 10 Zyklen Biegebeanspruchung und der Rest nach 20 Zyklen Biegebeanspruchung getestet. Die mittleren Bruchnodulen wurden errechnet. Die erhaltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Aggregat Biegemodul (MN/m )

vor dem nach 10 nach 20 1. Zyklus Zyklen Zyklen

(a) Olivinmehl 30,5 30,4 31,3

(b) Schiefermehl ("DeIa-

filla») 40,1 · 35,8 37,1

(c) Kieselsäuresand

(Kings Lynn 60) 30,6 32,4 30,4

Zum Vergleich sei angegeben, daß sich das im Beispiel 8 beschriebene Standardmaterial von 32,5 MN/m vor dem 1. Zyklus auf 29,1 I-EJ/m bereits nach dem 4. Zyklus verschlechterte.

Beispiel 10

Dieses Beispiel zeigt, daß eine Hochtemperaturhärtung der ungehärteten Zusammensetzung verwendet werden kann, ohne daß ein Verlust des günstigen Effekts des Aggregats auftritt. Gemische wurden gemäß der folgenden Tabelle hergestellt.

809845/0876

(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)

100 100 100 100 105 105 105 105 »Ciment fondu» 5555----HFKC ^ ) 1,43 1,48 1,76 1,48 1,48 1,48 1,80 1,48 Wasser j ^ 17,02 17,02 20,24 17,02 17,02 17,02 20,70 17,02

Nylonfasern (4) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 -0,5

Olivine 10 25 - - - 25

Schieferpulver 25 - - - 25

("Delafilla")

Kieselsäuresand - - - 25 - - - 25

("Redhill" 65)

(1) rasch härtender Portlandzement

(2) Kydroxypropylmethylcellulose: "Celacol" HPM 15OOO DS

(3) zugegeben als Sjoige wäßrige Lösung

(4) 20 den, 10 mm lang

ilach dem Mischen in einem Werner-Pfleiderer-Stiftmischer und nach der Extrusion, wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben, wurden die Proben auf verschiedenen Wegen behandelt. Eine Gruppe wurde 24 st in Polyäthylenbeutel eingebracht und dann 7 Tage in einen Wassernebel mit 25⁰C eingebracht. Eine zweite Gruppe wurde unmittelbar nach Extrusion 6 st in einen Wassernebel mit 7O⁰C eingebracht, während eine dritte Gruppe unmittelbar nach derExtrusion 24 st in einen Wassernebel mit 70⁰C eingebracht wurde. Alle drei Gruppen wurden anschließend 2 Wochen bei 20⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 50?j getrocknet., bevor sie in einem Dreipunkt-Biegetest auf Biegebeanspruchung getestet wurden. Die mittleren Bruchmodulen einer jeden Gruppe von Proben wurden errechnet. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle angegeben.

809845/0876

. 33-

Probe	Cozement	Aggregat	Bruchmodul in MH/m	h std _Λ	nach Nebel-
	It		7 Tage	bei 7O⁰C	24 st
	Il		bei 25°C	31,7	bei 70⁰C
(a) mit	»	-	29,0	32,6	28,0
(b)	Cozement	Olivin	30,3	32,7	32,6
(c)	It	Schiefer	36,1	33,8	36,9
(d)	Il	Kieselsäure·	30,9	23,9	31,5
(e) ohne	Il		23,0	23,6	24,8
(f)	Olivin	33,4	31,3	31,4
(g)	Schiefer	43,1	30,1	38,6
Oi)	Kieselsäure	33,6 .	31,7

809845/0878

Claims

2018652

Patentansprüche

,1. Homogene ungehärtete Zementzusaminensetzung, dadurch g e kennze ichnet , daß sie die folgenden Ausgangsbestandteile enthält:

(a) einen hydraulischen Zement, wie nachstehend definiert,

(b) ¥asser,

(c) ein in Wasser dispergierbares Polymer, wie nachstehend de fini ert, und

(d) ein feines Aggregat, von dem 75 Gew.-% durch ein Sieb der Maschenweite 1 mm hindurchgehen,

wobei

(1) das Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Zement im Bereich von 10 bis 23 Gewichtsteilen Wasser auf 100 Gewichtsteile hydraulischer Zement liegt;

(2) das in Wasser dispergierbare Polymer im Hinblick auf den hydraulischen Zement und auf die ausgewählten Anteile an Wasser, Zement und feinem Aggregat so ausgewählt wird, daß es die Homogenisierung, wie nachstehend definiert, erleichtert und bei Homogenisation ein Produkt ergibt, das unter Druck geformt werden kann und das formhaltig ist; und

(3) das Verhältnis von in Wasser dispergierbarem Polymer zu hydraulischem Zement im Bereich von 0,1 bis 3,0 Gewichtsteilen wasserdispergierbares Polymer auf 100 Gewichtsteile hydraulischer Zement liegt;

und wobei weiterhin die Bestandteile (a), (b), (c) und (d) gemeinsam einem Homogenisationsverfahren, wie nachstehend definiert, unterworfen worden sind und gegebenenfalls so geformt

8098 4 5/0876

worden sind, daß beim Härten und Trocknen die homogene ungehärtete Zusammensetzung ein gehärtetes, getrocknetes und gegebenenfalls geformtes zementhaltiges Material mit einem Bruchmodul

ο
von mehr als 20 MN/m ergibt.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 100% des feinen Aggregats durch ein Sieb der Maschenweite 1 mm hindurchgehen.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptteil des feinen Aggregats einen Teilchendurchmesser von mehr als 1 um aufweist.
4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 5 Gew.-% .feines Aggregat, bezogen auf das Gewicht des Zements, vorliegen.
5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß bis zu 75 Gew.-% feines Aggregat, bezogen auf das Gewicht des Zements, vorliegen.
6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feine Aggregat ein Kieselsäure enthaltendes Material, ein Magnesiumsilicat enthaltendes Material oder ein Aluminiumoxid enthaltendes Material ist.
7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das feine Aggregat aus Kieselsäuresand, Kieselsäuremehl, Schieferpulver, Olivinsand oder -mehl oder calciniertem Bauxit besteht.
8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Zement im Bereich von 15 bis 25 Gewichtsteilen Wasser auf 100 Gewichtsteile hydraulischem Zement liegt.

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9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 "bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis von in Wasser dispergierbarem Polymer zu hydraulischem Zement im Bereich von 0,5 bis 2,0 Gewichtsteilen Polymer je 100 Gewichtsteile hydraulischem Zement liegt.
10. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das in Wasser dispergierbare Polymer aus Alkyl- oder Hydroxyalkylcelluloseäthern, Polymeren (einschließlich Mischpolymeren) von Acrylamid oder Methacrylamid, Polymeren (einschließlich Mischpolymeren) von Äthylenoxid und Polyvinylpyrrolidon ausgewählt ist.
11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das in Wasser dispergierbare Polymer aus Methylcellulose, Hyäroxyäthylcellulose, Methylhydroxyäthy!cellulose, Äthylhydroxyäthylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und Hydroxybutylmethylcellulose ausgewählt ist.
12. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das in Wasser dispergierbare Polymer aus Polyacrylamid, Acrylamid/Methacrylamid-Mischpolymer und Polymethacrylamid ausgewählt ist.
13. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennze. ichnet, daß sie Fasern mit Ausnahme von anorganischen Mineralfasern enthält.
14. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß sie Pasern aus einem na-· türlichen oder synthetischen organischen Polymer enthält.
15. Zusammensetzung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Nylon oder Polypropylen bestehen.

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16. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 Ms 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie synthetische anorganische Fasern enthält.
17. Zusammensetzung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Glasfasern bestehen.
18. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wie sie in einem der Beispiele beschrieben ist.
19. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestandteile (a), (b), (c) und (d) gemeinsam einem Homogenisationsprozeß unterworfen werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile gemeinsam einem Homogenisationsprozeß unterworfen werden, der ein stark scherendes Mischen umfaßt, worauf sich gegebenenfalls ein Extrusions- oder Kalandrierprozeß anschließt.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung auch geformt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 19, wie es in den Beispielen beschrieben ist.
23. Gehärtete und getrocknete Zementzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen gehärteten hydraulischen Zement, ein feines Aggregat und ein in Wasser dispergierbares Polymer, wie nachstehend definiert, enthält und einen Bruchmodul von mehr als 20 MW/m aufweist.
24. Gehärtete und .getrocknete Zementzusammensetzung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bruchmodul von mehr als 30 MW/m aufweist.

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25. Gehärtete und getrocknete Zementzusammensetzung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch Fasern in einer Menge enthält, die nicht größer ist als das kritische Volumen dieser Fasern in bezug auf die Faserzusammensetzung .
26. Zusammensetzung nach Anspruch 23, wie sie in den Beispielen beschrieben ist.
27. Gehärtete und getrocknete Zementzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Härten und Trocknen einer homogenen ungehärteten Zementzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellt worden ist.
23. Formgegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer gehärteten und getrockneten Zementzusammensetzung nach einem der Ansprüche 23 bis 27 besteht.
29. Im wesentlichen trockenes Gemisch aus

(A) einem hydraulischen Zement, wie nachstehend definiert,

(B) einem in Wasser dispergierbaren Polymer, wie nachstehend definiert, und

(C) einem feinen Aggregat, von dem mindestens 75 Gew.-^o durch ein Sieb der waschenweite 1 mm hindurchgehen,

welches sich für die Verwendung bei der Herstellung der ungehärteten homogenen Zementzusammensetzung nach Anspruch 1 eignet.

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