DE29924657U1 - Binder mixture comprises a sulfate-free hydraulic binder component, a component for accelerating the hardening process and sodium carbonate and potassium carbonate to control early strength and the development of the early strength - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bindemittelmischung, bei der die Frühfestigkeit und die Frühfestigkeitsentwicklung steuerbar ist.The invention relates to a hydraulic Binder mixture in which the early strength and the early strength development is controllable.
Hydraulische Bindemittelsysteme aus sulfatträgerfreien Portlandzementklinkermehlen mit Verflüssigern zur Erstarrungsregelung sind bekannt. Bei derartigen Bindemittelsystemen stehen die extrem hohen Festigkeiten zu sehr frühen Zeitpunkten, insbesondere schon ab 2 Stunden im Vordergrund. Diese Frühfestigkeiten sind für die Formulierung von Spezialmörteln und -betonen für Reparaturzwecke sehr vorteilhaft.Hydraulic binder systems sulfate-carrier-free Portland cement clinker flours with plasticizers for solidification control are known. Such binder systems are extremely high Strengths too early Points in time, especially in the foreground from 2 hours. This early strength are for the formulation of special mortars and stresses for Repair purposes very beneficial.
Aus "Baustoffindustrie 1990", Seiten 104 bis 107, ist es bekannt, bei derartigen Bindemittelsystemen mit einer Kombination von Ligninsulfonaten und Alkalicarbonaten ein gipsfreies Klinkermehl auf Portlandzementklinkerbasis effektiv in der Erstarrung zu verzögern. Es ist ferner bekannt, die Ligninsulfonate teilweise oder vollkommen durch andere Plastifizierer, wie z.B. Kondensationsprodukte der sulfonierten Phenole und Formaldehyde, Salze der Naphtalinsulfonsäuren und Alkalicarbonate durch Alkalihydroxide zu ersetzen.From "Baustoffindustrie 1990", pages 104 to 107, it is known in such binder systems with a combination of gypsum-free clinker flour from lignin sulfonates and alkali carbonates Portland cement clinker-based to effectively delay solidification. It is also known, the lignosulfonates partially or completely by other plasticizers, e.g. Condensation products of sulfonated phenols and formaldehydes, salts of naphthalene sulfonic acids and To replace alkali carbonates with alkali hydroxides.
Aus der DD 264 819 A3 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bindemittels bekannt, welches schnell bindend sein soll und hohe Frühfestigkeiten erreichen läßt. Dieses Bindemittel wird auf der Basis von gemahlenem Portlandzementklinker sowie Sand und Abbinderegulatoren hergestellt, wobei als Abbinderegulatoren kalziniertes Alkalicarbonat und Ligninsulfonat eingesetzt werden sollen. Als kalziniertes Alkalicarbonat kann auch eine Mischung von Alkalicarbonaten eingesetzt werden.DD 264 819 A3 is a process known for producing a binder which binds quickly should be and achieve high early strengths leaves. This Binder is based on ground Portland cement clinker as well as sand and setting regulators, being used as setting regulators calcined alkali carbonate and lignin sulfonate are to be used. A mixture of alkali carbonates can also be used as the calcined alkali carbonate be used.
Aus der
Aus der
Die Wirkungsmechanismen der Alkalicarbonate in Bindemittelmischungen aus sulfatträgerfreiem Portlandzementklinkermehl und Ligninsulfonaten und Alkalicarbonaten sind in "Cement and Concrete Research", Vol. 3, Seiten 279 bis 293, Pergamon Press, Inc., 1973, beschrieben. Nach dem Kontakt des Zementes mit Wasser ist die Lösung mit Calciumhydroxid [CA(OH)2] gesättigt. Die größte Menge des Calciumhydroxids entsteht durch die schnelle Reaktion des Tricalciumsilikats (C3S). Weil der Zement stets gewisse Anteile an Alkalien (Na2O, K2O) beinhaltet, ist der pH-Wert der Zementlösung immer höher als der einer gesättigten Calciumhydroxidlösung. Die Alkalien lösen sich und bilden OH–-Ionen. In den schnellerhärtenden Bindemitteln auf der Basis von sulfatfreien Klinkermehlen und Alkalicarbonaten kommen zzgl. OH–- Ionen aus der Umsetzung mit dem Ca(OH)2 zu Carbonat . Das Carbonat in dem Leim aus dem sulfatfreien Klinkermehl hat einen ähnlichen bzw. gleichen Einfluß wie Gips in üblichen Pasten aus herkömmlichem Portlandzement, also einem Zement, der durch das gemeinsame Vermahlen von Portlandzementklinker und einem Sulfatträger erzielt wurde. Statt eines Sulfoaluminates bilden sich auf der Oberfläche des Tricalciumaluminats (C3A) andere schnellhydratisierende Zementkomponenten, die Calciumcarboaluminate. Die Calciumcarboaluminate bilden eine Schutzschicht um das C3A und verhindern seine schnelle weitere Hydratation. Neben der Bildung von Calciumcarboaluminaten haben die Alkalicarbonate noch zwei weitere Einflüsse. Zum einen erhöhen Alkalien die Geschwindigkeit der Hydratation. Die Alkalianteile in den Alkalicarbonaten bilden Alkalihydroxide, welche die Löslichkeit von Calciumhydroxid herabsetzen, d.h., daß das Carbonat-Ion als Verzögerer und das Alkali-Ion als Beschleuniger wirkt. Der dritte Effekt von Alkalicarbonaten ist mit dem Ligninsulfonat verbunden. Ohne Alkalicarbonat fällt das Ligninsulfonat sehr schnell aus der Lösung aus, da in der flüssigen Phase des hydratisierten Zements genügend Ca2+-Ionen vorliegen, welche mit den Ligninsulfonaten reagieren können. Die, wie bereits beschrieben, von den Alkalicarbonaten produzierten OH–-Ionen, welche die Konzentration von Ca2+-Ionen in der Lösung reduzieren, bewirken somit, daß Ligninsulfonat nicht ausfällt. Das nichtgefällte Ligninsulfonat kann somit an der Oberfläche der Zementkörner adsobiert werden.The mechanisms of action of the alkali carbonates in binder mixtures composed of Portland cement clinker flour free of sulfate carrier and lignin sulfonates and alkali carbonates are described in "Cement and Concrete Research", Vol. 3, pages 279 to 293, Pergamon Press, Inc., 1973. After the cement comes into contact with water, the solution is saturated with calcium hydroxide [CA (OH) 2 ]. The greatest amount of calcium hydroxide results from the rapid reaction of the tricalcium silicate (C 3 S). Because the cement always contains certain proportions of alkalis (Na 2 O, K 2 O), the pH of the cement solution is always higher than that of a saturated calcium hydroxide solution. The alkalis dissolve and form OH - ions. In the faster-curing binders based on sulfate-free clinker flours and alkali carbonates, OH - - ions come from the reaction with the Ca (OH) 2 to carbonate. The carbonate in the glue from the sulfate-free clinker flour has a similar or the same influence as gypsum in conventional pastes made from conventional Portland cement, that is to say a cement which was obtained by grinding Portland cement clinker and a sulfate carrier together. Instead of a sulfoaluminate, other fast-hydrating cement components, the calcium carboaluminates, form on the surface of the tricalcium aluminate (C 3 A). The calcium carboaluminates form a protective layer around the C 3 A and prevent its rapid further hydration. In addition to the formation of calcium carboaluminates, the alkali carbonates have two other influences. For one thing, alkalis increase the rate of hydration. The alkali parts in the alkali carbonates form alkali hydroxides, which reduce the solubility of calcium hydroxide, ie that the carbonate ion acts as a retarder and the alkali ion acts as an accelerator. The third effect of alkali carbonates is associated with the lignin sulfonate. Without alkali carbonate, the lignin sulfonate precipitates very quickly from the solution, since there are sufficient Ca 2+ ions in the liquid phase of the hydrated cement which can react with the lignin sulfonates. As already described, the OH - ions produced by the alkali carbonates, which reduce the concentration of Ca 2+ ions in the solution, thus ensure that lignin sulfonate does not precipitate out. The unprecipitated lignin sulfonate can thus be adsorbed on the surface of the cement grains.
In der
Aufgabe der Erfindung ist es, die Frühfestigkeit und den Frühfestigkeitsverlauf von sulfatträgerfreien Bindemittelmischungen zu steuern, insbesondere innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters bis 24 h, und ein anwendungsgerechtes Festigkeitsintervall variabel einzustellen.The object of the invention is the early strength and the early strength course of sulfate carrier to control free binder mixtures, in particular within a predetermined time window of up to 24 hours, and to variably set an application-specific strength interval.
Die Aufgabe wird mit einer Bindemittelmischung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The task is done with a binder mixture solved with the features of claim 1. Advantageous further training are in the subclaims characterized.
Eine Bindemittelmischung weist als Bindemittelbestandteil ein sulfatträgerfreies Portlandzementklinkermehl auf. Zur Erstarrungs- und Erhärtungsregelung werden Ligninsulfonate und Alkalicarbonate eingesetzt. Als Alkalicarbonate werden Natrium und Kaliumcarbonat in beliebigen Mischungsverhältnissen je nach Aufgabenstellung eingesetzt.A binder mixture shows as Binder component is a sulfate-free Portland cement clinker flour on. For solidification and hardening control lignin sulfonates and alkali carbonates are used. As alkali carbonates are sodium and potassium carbonate in any mixing ratio used depending on the task.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß durch die Variation des Verhältnisses von Kaliumcarbonat zu Natriumcarbonat die Frühfestigkeit der Bindemittelpaste in einem weiten Bereich insbesondere an den jeweiligen Verwendungszweck angepaßt variiert werden kann. Die Festigkeitsentwicklung der angemachten Bindemittelmischung kann somit zielgerichtet durch eine entsprechende Mischung aus Natrium- und Kaliumcarbonat schon werkseitig eingestellt werden, wobei die Festigkeitsentwicklung insbesondere im Bereich von 2 bis 24 h durch das Verhältnis der Alkalicarbonate steuerbar ist. Hierbei wird, bei einer vorgegebenen Mischung bzw. bei einer vorgegebenen Bindemittelkomponente und bei einem vorgegebenen Bereich der Frühfestigkeit zur Steuerung des Frühfestigkeitsverlaufs und der Frühfestigkeit das Na2O-Äquivalent – abgestimmt auf diese Parameter – konstant gehalten und lediglich das Verhältnis von K2CO3/(K2CO3 + Na2CO3) innerhalb des konstanten Na2O-Äquivalents verändert. Zusätzlich ist die Verarbeitungszeit durch weitere Zusatzmittel wie Ligninsulfonat innerhalb begrenzter Zeitfenster ohne nachhaltige Festigkeitsverluste zu frühen Zeitpunkten einstellbar. Insofern wird eine weite Variabilität bezüglich des Beginns der Festigkeit und der Höhe der Festigkeit der Paste geschaffen. Eine weitere Einflußmöglichkeit bezüglich der Festigkeitsentwicklung und des Beginns der Festigkeitsentwicklung liegt in der Feinheit der verwendeten Bindemittelkomponente. Darüber hinaus können diese Parameter auch dadurch gesteuert werden, daß der Bindemittelbestandteil, in diesem Fall das Klinkermehl, aus unterschiedlichen Kornfraktionen jeweils individualisiert für den Anwendungsfall zusammengemischt wird.It has surprisingly been found that by varying the ratio of potassium carbonate to sodium carbonate, the early strength of the binder paste can be varied within a wide range, in particular in a manner adapted to the particular intended use. The strength development of the prepared binder mixture can thus be adjusted in the factory by means of a corresponding mixture of sodium and potassium carbonate, the strength development being controllable in particular in the range from 2 to 24 h by the ratio of the alkali carbonates. Here, with a given mixture or with a given binder component and with a given range of early strength to control the early strength course and early strength, the Na 2 O equivalent - matched to these parameters - is kept constant and only the ratio of K 2 CO 3 / (K 2 CO 3 + Na 2 CO 3 ) changed within the constant Na 2 O equivalent. In addition, the processing time can be adjusted by additional additives such as lignin sulfonate within a limited time window without sustained loss of strength at early times. In this respect, a wide variability in the beginning of the strength and the level of strength of the paste is created. Another possibility of influencing the strength development and the beginning of the strength development lies in the fineness of the binder component used. In addition, these parameters can also be controlled by individually mixing the binder constituent, in this case the clinker meal, from different grain fractions for the application.
In der
Die entsprechenden Kurven wurden dabei dadurch gefunden, daß ein Spezialzement aus 97,7 % Klinkermehl der Feinheit D95 < 12,5 μm und 0,3 % Ligninsulfonat im einen Fall mit 2 % Natriumcarbonat und im anderen Fall mit 3,04 % Kaliumcarbonat versetzt wurde, wobei 450 kg/m3 des Spezialzements mit 1.973 kg/m3 Zuschlag, bestehend aus 35 % der Korngröße 0–2, 25 % der Korngröße 5–8 und 40 % der Körnung 8/11 bei einem Wasserzementwert von 0,35 zusammengemischt wurden.The corresponding curves were found by using a special cement made of 97.7% clinker flour with a fineness of D95 <12.5 μm and 0.3 % Lignin sulfonate in one case was mixed with 2% sodium carbonate and in the other case with 3.04% potassium carbonate, 450 kg / m 3 of the special cement with an addition of 1,973 kg / m3 consisting of 35% of the grain size 0-2.25% of the Grain sizes 5–8 and 40% of grain size 8/11 were mixed together with a water cement value of 0.35.
Die
Die unterschiedlichen Kurven gehen
dabei von einem Verhältnis
von 1 bis 0 aus. Ausgebildet wurden die Mischungen aus je 450 g
Schnellzement mit der entsprechend variierten Beschleunigerzusammensetzung
1.350 g Normsand und 157,5 g Wasser, wobei die schnellerhärtende hydraulische Mischung
eine spezielle Korngrößen- und
Phasenzusammensetzung aufwies. Die Druckfestigkeitsentwicklung der
Beispielmörtel
ist bis 24 h in der
In einem weiteren Versuch wurde die
schnellerhärtende
hydraulische Mischung mit einer Korngrößenverteilung- bzw. Fraktionenzusammensetzung
und Phasenzusammensetzung gewählt,
welche eine Verarbeitbarkeit von etwa 10 Minuten gewährleistet.
Anschließend
entwickelt diese Mischung insbesondere im Bereich von 4 bis 24 h
unterschiedlich schnell hohe Festigkeiten, die vom Verhältnis der Alkalicarbonate
abhängen.
Für den
Versuch wurde eine Mischung aus 450 g Schnellzement mit den obigen
variierenden Zusammensetzungen der Alkalicarbonate sowie 1.350 g
Normsand mit 157,5 g Wasser gemischt. Die Druckfestigkeitsentwicklung
der Beispielmörtel
bei 20 °C
bis 24 h ist in
Bei der erfindungsgemäßen Bindemittelmischung ist von Vorteil, daß die Frühfestigkeit, insbesondere der Frühfestigkeitsverlauf sowie der Beginn der Frühfestigkeitsentwicklung in einem weiten Zeitrahmen bis 24 Stunden und in einem weiten Festigkeitsrahmen, abgestimmt auf den Anwendungsbereich und die Anforderungen des Kunden, individualisiert einstellbar ist. Zudem kann die Festigkeitsentwicklung über die Korngrößenverteilung bzw. die Feinheit der eingesetzen Bindemittelkomponente und deren Phasenzusammensetzung geregelt werden.In the binder mixture according to the invention is advantageous that the Early strength, especially the early strength course as well as the beginning of early strength development in a wide time frame up to 24 hours and in a wide strength frame, tailored to the area of application and the requirements of the customer, is individually adjustable. In addition, the strength development via the Particle size distribution or the fineness of the binder component used and their Phase composition can be regulated.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29924657U DE29924657U1 (en) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | Binder mixture comprises a sulfate-free hydraulic binder component, a component for accelerating the hardening process and sodium carbonate and potassium carbonate to control early strength and the development of the early strength |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29924657U DE29924657U1 (en) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | Binder mixture comprises a sulfate-free hydraulic binder component, a component for accelerating the hardening process and sodium carbonate and potassium carbonate to control early strength and the development of the early strength |
DE19964401 | 1999-07-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29924657U1 true DE29924657U1 (en) | 2004-08-26 |
Family
ID=32928982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29924657U Expired - Lifetime DE29924657U1 (en) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | Binder mixture comprises a sulfate-free hydraulic binder component, a component for accelerating the hardening process and sodium carbonate and potassium carbonate to control early strength and the development of the early strength |
Country Status (1)
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DE (1) | DE29924657U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114409303A (en) * | 2016-03-22 | 2022-04-29 | Sika技术股份公司 | Accelerator |
-
1999
- 1999-07-30 DE DE29924657U patent/DE29924657U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114409303A (en) * | 2016-03-22 | 2022-04-29 | Sika技术股份公司 | Accelerator |
CN114409303B (en) * | 2016-03-22 | 2024-02-02 | Sika技术股份公司 | Accelerating agent |
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