DE2952707A1 - Abbindebeschleuniger fuer zement und beton - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
- Abbindebeschleuniger für Zement und Beton
- Die Erfindung betrifft Abbindebeschleuniger für Zement und Beton auf Basis von Aluminiumverbindungen und deren Anwendung.
- Abbindebeschleuniger für Zement und Beton werden in letzter Zeit in immer größerem Umfang eingesetzt. Sie werden bei der Verarbeitung von Zement bei tiefen Temperaturen und insbesondere zur Herstellung von fertigen Betonbauplatten benötigt.
- Es sind eine große Zahl von Beschleunigern auf dem Markt.
- Verwendet werden Alkalicarbonat, Wasserglas, Aluminiumverbindungen wie Natriumaluminat, Tonerdezement sowie Erdalkalichloride.
- Ferner sind als Beschleuniger bekannt: Lignosulfonat, Acrylate, Lithiumsalze, Nitrat, Dialuminiumpentahydroxychlorid, Alkalifluorid, Calcium-Hydroformiat und Natriumthiosulfat.
- Obgleich diese Produkte in großer Menge eingesetzt werden, weisen sie in der Praxis viele Mängel auf. Der Erhärtungsverlauf wird vielfach stark beeinträchtigt, d.h. die Endfeatigkeit wird herabgesetzt. Außerdem wird die Erstarrung des Betons wohl beschleunigt, aber die Erhärtung herabgesetzt. Erdalkalichloride verschlechtern die Erhärtung nicht, sie wirken jedoch korrosionsfördernd auf die verwendeten Baustahlarmierungen und sind deshalb in ihrer Zusatzmenge begrenzt, bzw. bei Spannbeton unzulässig. Die alkalihaltigen, lõslichen Produkte ergeben meist starke Ausbthungen an den fertigen Betonteilen und werden deshalb vielfach abgelehnt.
- Am besten haben sich bisher solche Abbindebeschleuniger bewährt, die aus Alkali- oder Erdalkalialuminaten bestehen, da deren Einfluß auf die Festigkeitsentwicklung nur gering ist und sie keine Ausblühungen bzw. Horrosiomserscheinungen bewirken. Die Dosierung dieser Oeschleuniser muß jedoch sehr exakt vorgenommen werden, da sie bei Überdosierung eine sehr hohe Beschleunigungswirkung haben, so daß die Verarbeitung des Zements bzw. Betons praktisch unmöglich wird.
- Nach F.Keil in WTagungsberichte der Zementindustrie" 7 (1952) S.213 - 225 werden allgemein Chloride und Nitrate als Beschiuniger angesehen, während Sulfate und Phosphate die Erstarrung verzögern mit Ausnahme von Zinkchlorid, das wie alle Zinksalze das Erstarren völlig verhindert, und Aluminiumsulfat, das beschleunigend wirkt.
- Alkaliphosphate sind allgemein als Abbindeverzögerer bekannt.
- Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß Aluminiumphosphat mit einem Al203 : P205 - Verhältnis wie 1,5 : 3 auf Zement und Beton als Beschleuniger wirkt. Es ist vollkommen überraschend, daß speziell das Aluminiumphosphat mit einem Al203 P 205 -Verhältnis wie 1,5 : 3 als ausgezeichneter Abbindebeschleuniger wirkt.
- Es hat sich nämlich herausgestellt, daß Aluminiumphosphat mit einem Al 203 : P 205 - Verhältnis wie 1 : 3 selbst noch in großer Zusatzmenge als Abbindeverzagerer wirkt. Aluminiumphosphat mit einem Verhältnis Al203 : P 205 wie 2:3 hat wenig Einfluß auf die Erstarrungseigenschaften von Zement, insbesondere auf das Erstarrungsende, zumindest nicht in handelsüblichen Zusatzmengen.
- Trialuminiumphosphat mit einem Verhältnis Al203 : 205 wie 1:1 wirkt in niedrigen Zusatzmengen bis ca. 1 % als Abbindeverzögerer, während es bei höherer Menge beschleunigend wirkt, wobei bei einer Zusatzmenge von 1,5 % bereits das Maximum erreicht ist.
- Dieses sogenannte "Umschlagen" der Zusatzmittel wird in der Praxis gefürchtet, da ein sehr genaues Einhalten der zugesetzten Gewichtsmengen bei der Anwendung meist nicht möglich ist.
- Das Abbindeverhalten von verschiedenen Aluminiumverbindungen gegenüber Portlandzement PZ 350 F geht aus Tabelle 1 hervor: Tabelle 1 2 % Zusatzmittel Abbindebeginn Abbindeende in Minuten in Minuten ohne Zusatz 165 230 Aluminiumchlorid krist. 40 85 Aluminiumsulfat krist. 45 95 Natriumaluminat 15 20 Monoaluminiumphosphat Al203 : P205 5 1:3 280 561 sek.Aluminiumphosphat A1203 : P205 = 2:3 77 206 tert .Aluminiumphosphat A1203 : P205 = 1:1 65 180 Aluminiummetaphosphat 210 260 Sekundäres und tertiäres Aluminiumphosphat bewirken bei 2%igem Zusatz zu PZ 350 F eine gewisse Abbindebeschleunigung, zumindest auf den Abbindebeginn. Bei Prüfung von anderen Zusatzmengen ist jedoch das unvorteilhafte Verhalten dieser Aluminiumphosphate und von Natriumaluminat erkennbar, was aus Tabelle 2 hervorgeht.
- Tabelle 2 Zusatzmittel X Zusatz Abbindebeginn Abbindeende in Minuten in Minuten 167 233 sek.Aluminiumphosphat 0,5 232 292 1,0 204 280 2,0 77 206 3,0 73 222 tert.Aluminiumphosphat 0,5 294 394 1,0 125 300 1,5 32 152 2,0 65 180 Natriumaluminat 0,5 39 154 1,0 3 6 1,5 2 3 2,0 15 20 Im Gegensatz hierzu wurde gefunden, daß Aluminiumphosphat mit einem Al 203 : P 205 - Verhältnis wie 1,5 : 3 eine stetige Reschleunigung auf Portlandzement 350 F mit steigender Zusatzmenge ausübt, was aus Tabelle 3 hervorgeht.
- Tabelle 3 Portlandzement 350 F Zusatzmittel X Zusatz Abbindebeginn Abbindeende in Minuten in Minuten Aluminiumphosphat 0,5 120 280 Al203 : P205 1,0 65 120 = 1,5 : 3 2,0 35 55 3,0 19 49 Auch gegenüber anderen Zementsorten wie Portlandzement 450 F und Tonerdezement z.B. Alcoa CA 25 werden ähnlich gute Werte für die Abbindebeschleunigung erhalten.
- Folglich ist bei Zusatz von Aluminiumphosphat Al203 : P205 = 1,5:3 die Zusatzmenge nicht so sehr kritisch wie bei anderen Abbindebeschleunigern, so daß kleine Schwankungen in der Dosierung das Ergebnis nur geringfügig verschieben und nicht vollständig verändern.
- Der Festigkeitsverlauf eines mit Abbindebeschleuniger Aluminiumphosphat Al203 : P205 = 1,5:3 behandelten Portlandzements 350 F zeigt sowohl hinsichtlich der Druckfestigkeit als auch der Biegezugfestigkeit sehr gute Ergebnisse, so daß selbst bei Zusätzen von 2 X Festigkeiten erhalten werden, die über denjenigen des unbehandelten Zements liegen. Es tritt also neben der Erstarrungsbeschleunigung eine deutliche Erhärtungsbeschleunigung ein.
- In Abbildung 1 werden Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit von Portlandzement 350 F bei Zusatz von Aluminiumphosphat 2 Al203 : P205 = 1,5 : 3 in kp/cm in Abhängigkeit von der Zusatzmenge angegeben und zwar nach 24 Stunden, 7 und 28 Tagen.
- Ein ähnlicher Verlauf wird bei Portlandzement 450 F gefunden.
- Es wurde ferner gefunden, daß die gute Abbindebeschleunigung von Aluminiumphosphat Al203 : P205 = 1,5 : 3 durch den Zusatz von Natriumaluminat erhöht werden kann, ohne daß eine zu schnelle Erstarrung des Zements eintritt.
- Dabei ergeben Mischungsverhältnisse in Gewichtsteilen von 6:1 bis 0,5:1 sehr gut brauchbare Abbindebeschleuniger, wobei die Mengenverhältnisse nach beiden Seiten hin überschritten werden können. Insbesondere stellen Mischungen von Aluminiumphosphat Al203: P205 = 1,5:3 und Natriumaluminat im Verhältnis 3:1 bis 1:1 ausgezeichnete Abbindebeschleuniger dar.
- Die Druckfestigkeit und die Biegezugfestigkeit des Zements wird durch solche Mischungen nicht ungünstig beeinflusst wie Abbildung 2 und Abbildung 3 zeigen.
- Die Zusatzmenge des Aluminiumphosphats Al203 : P205 = 1,5:3 sowie dessen Mischungen mit Natriumaluminat zu Zement richtet sich nach der gewünschten Abbindezeit, die erreicht werden soll.
- Sie ist auch von der Art des Zements abhängig und muß auf diesen abgestimmt werden.
- Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie einzuschränken.
- Beispiel 1 Portlandzement 450 F wurde mit 2 % Aluminiumphosphat Al203:Pz05 = 1,5:3 gemischt und dann mit der dem Wasserwert entsprechenden Anmachwassermenge versetzt. Zur Prüfung des Abbindeverhaltens wurde die Mischung in den "Vicat"-Ring gegeben und die Bestimmung nach DIN 1164 mit dem Nadelgerät vorgenommen.
- Es wurde ein Abbindebeginn nach 55 Minuten Abbindeende nach 125 Minuten festgestellt, während der unbehandelte Zement einen Abbindebeginn nach 150 Minuten und ein Abbindeende nach 200 Minuten aufwies.
- Die Druckfestigkeit betrug nach 2 2 7 Tagen : 440 kp/cm gegenüber 410 kp/cm bei unbehandeltem Zement 2 2 28 Tagen : 550 kp/cm gegenüber 530 kp/cm bei unbehandeltem Zement.
- Beispiel 2 Es wurde eine Mischung von Alcoa Tonerdezement CA 25 mit 1 X Aluminiumphosphat Al203 : P205 = 1,5:3 hergestellt und wie in Beispiel 1 weiterbehandelt.
- Der Abbindebeginn betrug 17 Minuten gegenüber 23 Minuten bei unbehandeltem Zement.
- Das Abbindeende lag bei 30 Minuten gegenüber 60 Minuten bei unbehandeltem Zement.
- Beispiel 3 Es wurde eine Mischung aus 3 Gew.Teilen Aluminiumoxyd Al203 : P205 = , 1,5 : 3 und 1 Gew.Teil Natriumaluminat gemischt und in einer Menge von 1 X zu Portlandzement 350 F gegeben und wie in Beispiel 1 weiterbehandelt.
- Es wurde ein Abbindebeginn von 70 Minuten gegenüber 155 Minuten bei unbehandeltem Zement und ein Abbindeende von 125 Minuten gegenüber 300 Minuten bei unbehandeltem Zement festgestellt.
- Die Biegezugfestigkeit war nach 24 Std. , 7 Tagen und 28 Tagen unverändert.
- Die Druckfestigkeit betrug 2 2 nach 24 Stunden : 190 kp/cm gegenüber 150 kp/cm bei unbehandeltem Zement 2 2 nach 7 Tagen : 425 kp/cm gegenüber 375 kp/cm 2 2 nach 28 Tagen : 525 kp/cm gegenüber 525 kp/cm « Beispiel 4 Es wurde eine Mischung aus 1 Gew.Teil Aluminiumphosphat Al 203 :P 205 = 1,5:3 und 1 Gew.Teil Natriumaluminat hergestellt und diese in einer Menge von 0,5 % Portlandzement 450 F zugemischt und wie in Beispiel 1 weiterbehandelt.
- Der Abbindebeginn betrug 65 Minuten gegenüber 150 Minuten bei unbehandeltem Zement.
- Das Abbindeende lag bei 95 Minuten gegenüber 200 Minuten bei unbehandeltem Zement.
- Beispiel 5 Von einer Mischung aus 3 Gew.-Teilen Aluminiumphosphat Alu03 P 205 = 1,5 : 3 und 1 Gew.-Teil Natriumaluminat, wurden 3 % zu Hochofenzement gegeben und wie in Beispiel 1 weiterbehandelt.
- Es wurde ein Abbindebeginn von 10 Minuten gegenüber 170 Minuten bei unbehandeltem Zement und ein Abbindeende von 26 Minuten gegenüber 270 Minuten bei unbehandeltem Zement festgestellt.
Claims (3)
- Patentansprüche 1) Abbindebeschleuniger für Zement und Beton auf Basis von Aluminiumverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbindebeschleuniger aus Aluminiumphosphat mit einem molaren Verhältnis Al2O3 : P2O5 wie 1,5 : 3 besteht.
- 2) Abbindebeschleuniger nach Anspruch 1\ dadurch gekennzeichnet, daß der Abbindebeschleuniger aus einem Aluminiumphosphat mit einem molaren Verhältnis Al2O3 : P2O5 wie 1,5:3 in Mischung mit Natriumaluminat besteht, wobei das Gewichtsverhältnis 6:1 bis 0,5:1, insbesondere 3:1 bis 1:1 beträgt.
- 3) Verwendung der Abbindebeschleuniger nach Anspruch 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß man den Abbindebeschleuniger in einer Menge von 0,5 - 5 %, bezogen auf Zement, einsetzt.
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1979
- 1979-12-29 DE DE19792952707 patent/DE2952707A1/de not_active Withdrawn
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