DE3527978A1 - Schnellzement - Google Patents
SchnellzementInfo
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- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
- C04B28/16—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing anhydrite, e.g. Keene's cement
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schnellzement, enthaltend reaktive Calciumsilikate
und reaktive Aluminate.
Das System Portlandzement-Tonerdezement (PZ-TZ) wurde bereits mehrfach
untersucht, vgl. Firmenprospekt der Fa. Lafarge Fondu International,
N5 0682, "Ciment Fondu Lafarge - Eigenschaften und Anwendungen"
oder M. Balsevics, "Entwicklung und Eigenschaften von Schnellzementen",
Dissertation, Aachen 1980. Hieraus ergibt sich, daß in dem
PZ-TZ-System bezüglich der Festigkeit eine erhebliche Abnahme der
erzielbaren Werte eintritt, wenn man über 20 Gew.-Teile PZ bzw. TZ
und 80 Gew.-Teile TZ bzw. PZ hinausgeht, wobei es keine wesentliche
Rolle spielt, ob man die PZ-TZ-Mischung als solche oder etwa zu einem
Mörtel verarbeitet untersucht. In diesem Bereich erhält man ferner
praktisch keine Verarbeitbarkeit, die Festigkeitsbildung beginnt unmittelbar
nach dem Anmachen. Es sind zwar eine Reihe von Verzögerern
für Portland- bzw. Tonerdezement bekannt, jedoch gelingt es mit diesen
nicht oder nur ungenügend, verarbeitbare Schnellzemente mit hoher
Frühfestigkeit herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schnellzement der eingangs genannten
Art zu schaffen, der eine einstellbare, genügend offene Zeit
aufweist, die seine Verarbeitbarkeit nach dem Anmachen gewährleistet,
und der eine hohe Frühfestigkeit zeigt.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 gelöst.
Durch die Kombination von Calciumhydroxid, -sulfathalbhydrat, -sulfatanhydrit-II
und organischem Abbindeverzögerer wird eine Verzögerung
des Erstarrungsbeginns der reaktive Calciumsilikate und Aluminate,
die eine genügende Verarbeitungszeit beläßt (es lassen sich
Verzögerungszeiten bis zu mehreren Stunden je nach Zusammensetzung
einstellen), und nach der Verzögerung ein beschleunigtes Erstarren
der reaktiven Calciumsilikate und Aluminate erzielt.
Der Schnellzement enthält
a. 6 bis 75 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate,
b. 9 bis 60 Gew.-Teile reaktive Aluminate, berechnet als CA,
c. 0,5 bis 14 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat,
d. 2 bis 46 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 3 bis 20 bzw. 3 bis 60 Gew.-Teile Calciumhydroxid,
f. 0,2 bis 3,5 bzw. 0,2 bis 4 Gew.-Teile organischen, die Keimbildung und das Wachstum von Calciumaluminatsulfathydrat hemmendem Abbindeverzögerer,
wenn der Schnellzement in einer Mischung bzw. in zwei Mischungen, bei denen in einer die reaktiven Aluminate, der organische Abbindeverzögerer und die Calciumsulfate in kalkhydratfreier Umgebung und die restlichen Bestandteile gegebenenfalls einschließlich Zuschläge und Zusätze in einer anderen Mischung vorgemischt oder beigemischt werden, angemacht wird. Insbesondere sind 10 bis 70 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder 12 bis 50 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder 1 bis 10 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder 3 bis 25 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder 4 bis 18 bzw. 4 bis 40 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder 0,4 bis 4 bzw. 0,6 bis 3 Gew.-Teile organischen Verzögerer für das Anmachen des Schnellzements in einer bzw. zwei Mischungen vorhanden.
a. 6 bis 75 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate,
b. 9 bis 60 Gew.-Teile reaktive Aluminate, berechnet als CA,
c. 0,5 bis 14 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat,
d. 2 bis 46 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 3 bis 20 bzw. 3 bis 60 Gew.-Teile Calciumhydroxid,
f. 0,2 bis 3,5 bzw. 0,2 bis 4 Gew.-Teile organischen, die Keimbildung und das Wachstum von Calciumaluminatsulfathydrat hemmendem Abbindeverzögerer,
wenn der Schnellzement in einer Mischung bzw. in zwei Mischungen, bei denen in einer die reaktiven Aluminate, der organische Abbindeverzögerer und die Calciumsulfate in kalkhydratfreier Umgebung und die restlichen Bestandteile gegebenenfalls einschließlich Zuschläge und Zusätze in einer anderen Mischung vorgemischt oder beigemischt werden, angemacht wird. Insbesondere sind 10 bis 70 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder 12 bis 50 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder 1 bis 10 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder 3 bis 25 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder 4 bis 18 bzw. 4 bis 40 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder 0,4 bis 4 bzw. 0,6 bis 3 Gew.-Teile organischen Verzögerer für das Anmachen des Schnellzements in einer bzw. zwei Mischungen vorhanden.
Um eine hohe Früh- und Endfestigkeit und eine gute Langzeitbeständigkeit
zu erreichen, enthält der Schnellzement insbesondere 55 bis
75 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate, 9 bis 22 Gew.-Teile reaktive
Aluminate, 0,5 bis 6 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat, 2 bis 9
Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II, 3 bis 10 Gew.-Teile Calciumhydroxid,
0,2 bis 2 Gew.-Teile organischen Verzögerer, wobei vorzugsweise
60 bis 70 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder 12 bis
18 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder 1 bis 4 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat
und/oder 3 bis 6 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II
und/oder 4 bis 7 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder 0,4 bis
1,2 Gew.-Teile organischen Abbindeverzögerer vorhanden sind. Hierbei
kann der Schnellzement als fertige Mischung hergestellt sein, jedoch
könnten auch die reaktiven Aluminate, der organische Abbindeverzögerer
und die Calciumsulfate in kalkhydratfreier Umgebung vorgemischt
werden. Solche Schnellzemente eignen sich beispielsweise zur Herstellung
von Betonprodukten, von Mörteln für Estriche, Putze, Ausbesserungen,
Befestigen von Dübeln und Ankern, Verlegearbeiten und
Befestigungsmaßnahmen, Vergußmörtel o. dgl.
Insbesondere kann der Schnellzement, um eine Superschnellerstarrung
mit hoher Frühfestigkeit, jedoch verhältnismäßig geringer Endfestigkeit
zu erreichen, auch 6 bis 35 Gew.-Teile reaktive Silikate, 38 bis
60 Gew.-Teile reaktive Aluminate, 2 bis 14 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat,
8 bis 35 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II, 4 bis 20
bzw. 10 bis 60 Gew.-Teile Calciumhydroxid, 0,5 bis 5,5 bzw. 0,2 bis 4
Gew.-Teile organischen Abbindeverzögerer zum Anmachen des Schnellzements
in einer bzw. zwei Mischungen enthalten, wobei vorzugsweise
10 bis 25 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder 42 bis 50
Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder 4 bis 10 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat
und/oder 10 bis 25 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II
und/oder 8 bis 18 bzw. 12 bis 40 Gew.-Teile Calciumhydroxid
und/oder 0,8 bis 4 bzw. 0,6 bis 3 Gew.-Teile organischen Abbindeverzögerer
für das Anmachen des Schnellzements in einer bzw. zwei Mischungen
vorhanden sind. Solche Schnellzemente werden beispielsweise
zur Herstellung von Spritzbeton, Boden- und Gesteinsverpressungen
(auch untertage) verwendet.
Der Schnellzement ermöglicht es, je nach Zusammensetzung Topfzeiten
von mindestens etwa 20 min bis zu mehreren Stunden, beispielsweise 2
bis 4 Stunden, einzustellen. Die Topfzeit läßt sich vor allem durch
entsprechende Mengen an Calciumsulfathalbhydrat und organischem Abbindeverzögerer
variieren. Als Calciumsulfathalbhydrat eignet sich
beispielsweise Stuckgips, als organischer Abbindeverzögerer eignet
sich beispielsweise eine Oxycarbonsäure, etwa Wein-, Apfel-, Glukon-
oder Zitronensäure sowie deren Salze. Und zwar eignen sich solche organischen
Abbindeverzögerer, die eine hohe Löslichkeit in Wasser,
eine hohe Lösungsgeschwindigkeit aufweisen sowie schwerlösliche Salze
mit Calcium bzw. Aluminium bilden. Insbesondere eignet sich Zitronensäuremonohydrat.
Die Säuren bzw. deren Salze können auch in Mischung
verwendet werden. Da es sich um eine Fertigmörtelmischung
handelt, versteht es sich, daß die organischen Abbindeverzögerer
pulverförmig in der Mörtelmischung enthalten sind.
Für die Topfzeit eines mit dem Schnellzement angemachten Mörtels ist
eine Mindestmenge an Calciumsulfathalbhydrat wegen der hohen Lösungsgeschwindigkeit
und Löslichkeit hiervon notwendig, jedoch sollte
die Menge an Halbhydrat andererseits auch so gering wie möglich gehalten
werden. Das Halbhydrat kann auch gegebenenfalls ganz oder
teilweise durch Anhydrit-III ersetzt werden, der ebenfalls eine sehr
hohe Lösungsgeschwindigkeit und Löslichkeit in Wasser aufweist. Für
die Einstellung der Topfzeit ist Anhydrit-II ungeeignet, während das
Dihydrat nur geringen Einfluß ausüben kann.
Durch die Schnellerhärtung nach Beendigung der Topfzeit ergibt sich
sehr schnell eine hohe Frühfestigkeit infolge einer steilen Erstarrungscharakteristik.
Im Frühbereich finden vorrangig die Reaktionen
der reaktiven Aluminate mit Calciumhydroxid und weiter mit Anhydrit-II
statt. Die sich hierbei bildenden Reaktionsprodukte sind zunächst
dominant Monophasen (Calciumaluminatmonosulfat) und später Ettringit,
der nadelförmig und langprismatisch ausgebildet ist. Zusätzlich verstärkt
sich der Einfluß der sich verspätet bildenden Calciumhydrosilikate.
Durch diese Vorgänge werden praktisch in zwei gegebenenfalls
ineinander übergehende Stufen die Formänderungen im Frühbereich gesteuert.
Durch Einstellung des Verhältnisses der reaktiven Aluminate
zu den reaktiven Calciumsilikaten, zum Calciumhydroxid und zum Anhydrit-II
lassen sich diese Formänderungen im Frühbereich steuern, und
zwar vorzugsweise derart, daß zunächst durch Ausbildung der plättchenförmigen
Monophasen eine Volumenexpansion (das Druckspannungen erzeugt)
in einer ersten Stufe stattfindet, das dem Schwinden (das Zugspannungen
erzeugt) während dieses Zeitraumes entgegenwirkt, während
anschließend durch die Ettringitbildung eine Volumenexpansion in einer
weiteren Stufe stattfindet, das dem normalerweise auftretenden
Schwinden während dieses Zeitraumes entgegenwirkt. Es läßt sich auch
eine absolute Volumenvergrößerung etwa eines mit dem Schnellzement
hergestellten Mörtels durch entsprechende Wahl der Gewichtsteile
einstellen.
Die Endfestigkeit des erhaltenen Produktes, etwa ein Betonteil, Estrich,
Putz o. dgl., ergibt sich hauptsächlich durch die Reaktion der
reaktiven Calciumsilikate mit Wasser, hierbei bilden sich CSH-Phasen.
Durch Veränderung des Verhältnisses der reaktiven Calciumsilikate zu
den reaktiven Aluminaten werden auch die Endfestigkeiten beeinflußt
und können hierdurch entsprechend eingestellt werden.
Der Anhydrit-II spielt bei der Steuerung der Schnellerstarrung infolge
seiner Reaktionsträgheit nur eine untergeordnete Rolle. Während
das Halbhydrat bei der Bildung von Primärettringit und der Monophasen
verbraucht wird, bleibt der Anhydrit-II größtenteils erhalten und
kann nun, nachdem die Aluminate ausreagiert sind, mit den vergleichsweise
Al-reichen und SO4-armen Monophasen und nicht reagiertem Restaluminat
zu dem SO4-reicheren Sekundärettringit, der durch seinen
langstrahligen, faserigen Habitus ein sehr günstiges Verfilzen und
Verwachsen der Restmonophasen und der übrigen Restkomponenten bewirkt,
gemäß folgender Reaktion reagieren
C3ACs·H12 + 2Cs + 2OH → C3A3Cs·H32
Die Sekundärettringitbildung ist mit einem weiteren Festigkeitsanstieg
verbunden.
Anhydrit-II kann mit einer Blaine-Oberfläche von 1000 bis 10000 cm2/g,
insbesondere 3000 bis 8000 cm2/g, verwendet werden, gewöhnlich
wird er in Zementfeinheit bis Kalkhydratfeinheit verwendet.
Sowohl Zitronensäure (oder die ansonsten verwendete organische Verbindung)
als auch Halbhydrat und Anhydrit stellen Abbindeverzögerer
für reaktives Aluminat - etwa vom Tonerdezement - dar (ggf. kann
Sulfat aber auch die Reaktion von reinem Tonerdezement beschleunigen),
wirken jedoch alleine nicht in kalkhydratreichen Systemen, da
sie dann das reaktive Aluminat nicht genügend gegen das Kalkhydrat
abschirmen und dadurch auch keine Abbindeverzögerung herbeiführen
können. Überraschenderweise hat es sich jedoch gezeigt, daß durch die
Kombination dieser Abbindeverzögerer reaktives Aluminat auch in
kalkhydratreicher Umgebung, d. h. in solcher Umgebung, in der wenigstens
etwa 30% des zur stöchiometrischen Reaktion mit dem Aluminat
erforderlichen Kalkhydrats (als solches zugegeben oder durch Löschen
von Branntkalk im angemachten Mörtel in der Anfangsphase fortlaufend
entstehend) vorhanden ist, in gewünschter Weise verzögert werden
kann.
Die reaktiven Calciumsilikate umfassen C3S, C2S und C2AS. Als reaktive
Aluminate eignen sich C3A, CA, C12A7 und C4AF (letzterer ist
aber weniger reaktiv als die vorstehenden). Als reaktive Aluminate
können CA bzw. C12A7 alleine oder in Kombination und mit den übrigen
aufgeführten Aluminaten verwendet werden, jedoch ist eine CA- oder
C12A7-Komponente erforderlich, da nur diese mit Kalkhydrat zu Monophasen
und Ettringit reagieren können. C12A7 kann fluorstabilisiert
sein. Stattdessen oder zusammen mit den aufgeführten reaktiven Aluminaten
kann auch schwer lösliches Aluminiumsulfat verwendet werden.
Abhängig von der erforderlichen Verzögerungszeit, der Erstarrungscharakteristik
und der anzustrebenden Volumenvergrößerung im Frühbereich
kann das Verhältnis von reaktiven Aluminaten, berechnet als CA,
zum Gesamtsulfatgehalt von etwa 5:1 bis etwa 1:1, insbesondere von
3:1 bis 2:1, gewählt werden. Außerdem ist ein gewisser Sulfatgehalt
notwendig, um Monophasen und Ettringit zu stabilisieren und keine
unerwünschten Umwandlungsprodukte wie Hydrogranat und Gehlenithydrat
zu erzeugen. Insgesamt bleibt man aber bei den vorstehend genannten
Verhältnissen bei einem sehr niedrigen Sulfatgehalt, der eine Langzeitraumbeständigkeit
sicherstellt. Außerdem führt der niedrige Sulfatgehalt
zu verbesserter Warmbehandlungsverträglichkeit.
In Kombination mit den aufgeführten reaktiven Calciumsilikaten können
auch latenthydraulische Stoffe, beispielsweise Hochofenschlacke und
puzzolanisch-hydraulische Stoffe verwendet werden.
Calciumhydroxid kann gegebenenfalls als Branntkalk eingebracht werden,
u. a. teilweise oder ganz als Freikalkgehalt von Portlandzement.
Calciumsulfathalbhydrat kann vorzugsweise als Stuckgips oder etwa
auch als Autoklavgips eingebracht.
Calciumsulfatanhydrit-II wird vorzugsweise in Form von fein aufgemahlenem
Naturanhydrit oder als Chemieanhydrit, und zwar in schwer
löslicher bis unlöslicher Form verwendet. Falls lösliche Anteile im
Anhydrit vorhanden sind, ist dies bei der Dosierung des Calciumsulfathalbhydrates
zu berücksichtigen.
Das Verhältnis zwischen reaktiven Aluminaten und Calciumhydroxid ist
vorzugsweise kleiner oder gleich 5, insbesondere kleiner als 3, um
die gewünschte Schnellerstarrungscharakteristik über die Monophasen
zu erhalten.
Das Calciumsulfatanhydrit und/oder -halbhydrat kann partiell durch
Calciumsulfatdihydrat ersetzt werden, um den Übergang zwischen den
Formänderungsstufen zu glätten. Letzteres kann aber auch durch die
Wahl des Anhydrits-II bewirkt werden.
Eine Erhöhung der Menge an reaktiven Calciumsilikaten erhöht die Endfestigkeit.
Eine Erhöhung der Menge an reaktiven Aluminaten erhöht
die Früh- und Endfestigkeit. Eine Erhöhung des Calciumhydroxidgehalts
erhöht im Zusammenhang mit einer Erhöhung der reaktiven Aluminate die
erste Stufe der Frühfestigkeit und ergibt eine steilere Erstarrungscharakteristik.
Eine Erhöhung des Calciumsulfathalbhydratgehaltes
führt zu einer Verlängerung der Topfzeit und einer Abflachung der
Erstarrungscharakteristik. Eine Erhöhung des Calciumsulfatanhydrit-
II-Gehaltes im Zusammenhang mit einer Erhöhung der reaktiven Aluminate
führt zu einer Erhöhung der Schwindkompensation im Frühbereich
und damit der Frühfestigkeit. Eine Vergrößerung der Menge an eingesetztem
organischem Verzögerer führt zu einer Verlängerung der Topfzeit
und einer Abflachung der Erstarrungscharakteristik.
Kalkhydrat und Sulfat sind zweckmäßigerweise in solchen Mengen zu
verwenden, daß sich möglichst kein Hydrogranat bildet, um auf diese
Weise eine Phasenstabilisierung und damit eine Stabilisierung der
Langzeitfestigkeit zu erhalten, wenn es hierauf ankommt.
Eine mit dem Schnellzement hergestellte Mörtelmischung muß, um zusätzlich
zu einer geringen Langzeitschwindung zu führen, einen Mindestgehalt
an Calciumhydroxid abspaltenden Verbindungen, beispielsweise
C3S, enthalten, damit wenigstens bis zum Erreichen der Endfestigkeit
ein hochalkalisches Milieu aufrechterhalten bleibt. Dies ist
insbesondere bei luftporosierten Mörteln zweckmäßig, um den Ettringit
vor Carbonatisierung zu schützen.
Zur Erzielung der angestrebten Zusammensetzung kann man eine Mischung
aus Portland- und Tonerdezement, nämlich 5 bis 90 Gew.-Teile PZ und
10 bis 95 Gew.-Teile TZ, insbesondere 90 bis 70 Gew.-Teile PZ und 10
bis 30 Gew.-Teile TZ bzw. 15 bis 30 Gew.-Teile PZ und 95 bis 70
Gew.-Teile TZ - wobei aber auch der mittlere Bereich um 50 Gew.-Teile
PZ und TZ durch die erfindungsgemäße Verzögerung zugänglich wird und
sich beispielsweise zur Herstellung von Vergußmörteln eignet - verwenden,
wobei die zuzusetzenden Mengen an Halbhydrat und Anhydrit-II
sowie an Calciumhydroxid auf den Gehalt und die Art des Sulfats bzw.
den Freikalkgehalt des Portland-Zements abzustimmen ist. Anstelle des
Portlandzements läßt sich auch vorteilhaft ein Portlandzementklinker
- auf Zementfeinheit gemahlen - einsetzen, wobei dann das gesamte
Sulfat getrennt zu dosieren ist.
Als Zuschläge für eine aus dem Schnellzement hergestellte Beton- oder
Mörtelmischung kommen beispielsweise Quarzsand, Quarzmehl, Kalksteinmehl
oder -sand, Flugasche oder dergleichen infrage, die das
Stützgerüst bilden. Die Zuschläge sind gegebenenfalls in üblicher
Weise auf eine stetige Sieblinie abzustimmen. Bei Verwendung zur
Herstellung eines Dekorputz, etwa Kratzputz, kann auch eine Ausfallkörnung
gewählt werden. Auch können mineralische oder organische Fasern
beigemengt werden. Man kann ein Armierungsgewebe einbetten.
Als Zusatzmittel und -stoffe kommen beispielsweise Dichtmittel, Verflüssiger,
Haftverbesserer, Hydrophobierungsmittel, Frostschutzmittel,
Stabilisatoren, Mittel zur Verbesserung des Wasserrückhaltevermögens,
zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, Luftporenbildner,
Pigmente, oder dergleichen infrage. Der Anteil des Bindemittels an
der Mörtelmischung liegt im allgemeinen im Bereich zwischen 20 und 40
Gewichtsteilen.
Die Dosierung des Anmachwassers und gegebenenfalls Verflüssigers bestimmt
sich durch die Anforderungen an die Verarbeitbarkeit und dem
Anwendungszweck. Im Frühbereich wird Wasser durch Monophasen- und
Ettringitbildung gebunden, wodurch sich eine schnelle und relativ
gleichmäßige Austrocknung ergibt. Die Verwendung eines Verflüssigers,
gegebenenfalls eines Superverflüssigers trägt zur Langzeitfestigkeit
bei.
Unter Verwendung von 30,25 Gew.-Teilen eines erfindungsgemäßen
Schnellzementes wurde eine Mörtelmischung weiter umfassend 69,75
Gew.-Teile Zuschläge und Zusätze hergestellt:
Portlandzement 45 F25,380 Gew.-Teile
Tonerdezement (50% Al2O3)2,870 Gew.-TeileCalciumsulfatanhydrit-II0,540 Gew.-Teile
Calciumsulfathalbhydrat0,116 Gew.-TeileZitronensäuremonohydrat0,144 Gew.-TeileCalciumhydroxid1,200 Gew.-TeileQuarzitisch 0,1 bis 0,6 mm65,85 Gew.-Teile
Zusätze nach DIN 18550 wie Cellulosederivate, Hydrophobierungsmittel,Metallseife, Pulverdispersion und Silicone3,9 Gew.-Teile
Tonerdezement (50% Al2O3)2,870 Gew.-TeileCalciumsulfatanhydrit-II0,540 Gew.-Teile
Calciumsulfathalbhydrat0,116 Gew.-TeileZitronensäuremonohydrat0,144 Gew.-TeileCalciumhydroxid1,200 Gew.-TeileQuarzitisch 0,1 bis 0,6 mm65,85 Gew.-Teile
Zusätze nach DIN 18550 wie Cellulosederivate, Hydrophobierungsmittel,Metallseife, Pulverdispersion und Silicone3,9 Gew.-Teile
Mit 29 Gew.-Teilen Wasser angemacht ergibt sich eine Mörtelmischung
mit einem Luftporengehalt von 33 Vol.-%, die eine Topfzeit von ca.
300 min (bei 20°C) besitzt und dann mit einer steilen Charakteristik
erstarrt. Das Erstarrungsverhalten ist in Fig. 1 dargestellt. Die
Topfzeit verschiebt sich bei höheren Temperaturen zu kürzeren Zeiten
und bei niedrigeren Temperaturen zu höheren Zeiten, bei 15°C beträgt
sie etwa 330 min, bei 30°C etwa 180 min.
Das Frühverformungsverhalten ist derart, daß sich nach einer Volumenkontraktion
von ca. 0,15 Vol.-% in den ersten 60 min nach dem Anmachen
eine zweistufige Expansion um jeweils ca. 0,05 Vol.-% ergibt,
vgl. Fig. 2. Die beiden Expansionen entsprechen der Ausbildung der
Monophasen bzw. des Ettringits.
Die angemachte Mörtelmischung aufgetragen auf verschiedene Untergründe
verhält sich problemlos und führt zu keiner Rißbildung.
Bezüglich der Definition der Calciumsulfatphasen, etwa Anhydrit-II,
wird beispielsweise auf Winnacker, Küchler, Chemische Technologie,
München 1983, Band III, S. 263 ff. verwiesen. Portland- und Tonerdezementzusammensetzungen
sind beispielsweise im Zement-Taschenbuch,
Wiesbaden 1984, S. 49 ff., herausgegeben vom Verein Deutscher Zementwerke, aufgeführt.
Claims (12)
1. Schnellzement enthaltend reaktive Calciumsilikate und reaktive
Aluminate, gekennzeichnet durch einen Gehalt an
a. 6 bis 75 Gew.-Teilen reaktive Calciumsilikate,
b. 9 bis 60 Gew.-Teilen reaktive Aluminate, berechnet als CA,
c. 0,5 bis 14 Gew.-Teilen Calciumsulfathalbhydrat,
d. 2 bis 46 Gew.-Teilen Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 3 bis 20 bzw. 3 bis 60 Gew.-Teilen Calciumhydroxid,
f. 0,2 bis 3,5 bzw. 0,2 bis 4 Gew.-Teilen organischem, die Keimbildung und das Wachstum von Calciumaluminatsulfathydrat hemmendem Abbindeverzögerer,
wenn der Schnellzement in einer Mischung bzw. in zwei Mischungen, bei denen in einer die reaktiven Aluminate, der organische Abbindeverzögerer und die Calciumsulfate in kalkhydratfreier Umgebung vorgemischt werden, angemacht wird.
a. 6 bis 75 Gew.-Teilen reaktive Calciumsilikate,
b. 9 bis 60 Gew.-Teilen reaktive Aluminate, berechnet als CA,
c. 0,5 bis 14 Gew.-Teilen Calciumsulfathalbhydrat,
d. 2 bis 46 Gew.-Teilen Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 3 bis 20 bzw. 3 bis 60 Gew.-Teilen Calciumhydroxid,
f. 0,2 bis 3,5 bzw. 0,2 bis 4 Gew.-Teilen organischem, die Keimbildung und das Wachstum von Calciumaluminatsulfathydrat hemmendem Abbindeverzögerer,
wenn der Schnellzement in einer Mischung bzw. in zwei Mischungen, bei denen in einer die reaktiven Aluminate, der organische Abbindeverzögerer und die Calciumsulfate in kalkhydratfreier Umgebung vorgemischt werden, angemacht wird.
2. Schnellzement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
10 bis 70 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder
12 bis 50 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder
1 bis 10 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder
3 bis 25 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder
4 bis 18 bzw. 4 bis 40 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder
0,4 bis 4 bzw. 0,6 bis 3 Gew.-Teile organischen Verzögerer
für das Anmachen des Schnellzement in einer bzw. zwei Mischungen.
10 bis 70 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder
12 bis 50 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder
1 bis 10 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder
3 bis 25 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder
4 bis 18 bzw. 4 bis 40 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder
0,4 bis 4 bzw. 0,6 bis 3 Gew.-Teile organischen Verzögerer
für das Anmachen des Schnellzement in einer bzw. zwei Mischungen.
3. Schnellzement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
a. 55 bis 75 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate,
b. 9 bis 22 Gew.-Teile reaktive Aluminate,
c. 0,5 bis 6 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat,
d. 2 bis 9 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 3 bis 10 Gew.-Teile Calciumhydroxid,
f. 0,2 bis 2 Gew.-Teile organischen Verzögerer.
a. 55 bis 75 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate,
b. 9 bis 22 Gew.-Teile reaktive Aluminate,
c. 0,5 bis 6 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat,
d. 2 bis 9 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 3 bis 10 Gew.-Teile Calciumhydroxid,
f. 0,2 bis 2 Gew.-Teile organischen Verzögerer.
4. Schnellzement nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
60 bis 70 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder
12 bis 18 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder
1 bis 4 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder
3 bis 6 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder
4 bis 7 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder
0,4 bis 1,2 Gew.-Teile organischen Abbindeverzögerer.
60 bis 70 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder
12 bis 18 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder
1 bis 4 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder
3 bis 6 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder
4 bis 7 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder
0,4 bis 1,2 Gew.-Teile organischen Abbindeverzögerer.
5. Schnellzement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
a. 6 bis 35 Gew.-Teile reaktive Silikate,
b. 38 bis 60 Gew.-Teile reaktive Aluminate,
c. 2 bis 14 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat,
d. 8 bis 35 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 4 bis 20 bzw. 10 bis 60 Gew.-Teile Calciumhydroxid,
f. 0,5 bis 5,5 bzw. 0,2 bis 4 Gew.-Teile organischen Verzögerer
für das Anmachen des Schnellzements in einer bzw. zwei Mischungen.
a. 6 bis 35 Gew.-Teile reaktive Silikate,
b. 38 bis 60 Gew.-Teile reaktive Aluminate,
c. 2 bis 14 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat,
d. 8 bis 35 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II,
e. 4 bis 20 bzw. 10 bis 60 Gew.-Teile Calciumhydroxid,
f. 0,5 bis 5,5 bzw. 0,2 bis 4 Gew.-Teile organischen Verzögerer
für das Anmachen des Schnellzements in einer bzw. zwei Mischungen.
6. Schnellzement nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
10 bis 25 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder
42 bis 50 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder
4 bis 10 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder
10 bis 25 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder
8 bis 18 bzw. 12 bis 40 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder
0,8 bis 4 bzw. 0,6 bis 3 Gew.-Teile organischen Abbindeverzögerer
für das Anmachen des Schnellzements in einer bzw. zwei Mischungen.
10 bis 25 Gew.-Teile reaktive Calciumsilikate und/oder
42 bis 50 Gew.-Teile reaktive Aluminate und/oder
4 bis 10 Gew.-Teile Calciumsulfathalbhydrat und/oder
10 bis 25 Gew.-Teile Calciumsulfatanhydrit-II und/oder
8 bis 18 bzw. 12 bis 40 Gew.-Teile Calciumhydroxid und/oder
0,8 bis 4 bzw. 0,6 bis 3 Gew.-Teile organischen Abbindeverzögerer
für das Anmachen des Schnellzements in einer bzw. zwei Mischungen.
7. Schnellzement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der reaktiven Calciumsilikate zu den
reaktiven Aluminaten entsprechend den erforderlichen Früh- und Endfestigkeiten
eingestellt ist.
8. Schnellzement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Calciumsulfatanhydrit und/oder -halbhydrat partiell
durch Calciumsulfatdihydrat ersetzt ist.
9. Schnellzement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Calciumhydroxid ganz oder teilweise durch Calciumoxid
ersetzt ist.
10. Schnellzement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der organische Abbindeverzögerer Oxycarbonsäure(n),
insbesondere Zitronensäure, oder deren Salz(e) ist(sind).
11. Schnellzement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurchgekennzeichnet,
daß das Verhältnis b:e kleiner 5, vorzugsweise kleiner 3,
eingestellt ist.
12. Schnellzement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der reaktiven Aluminate, berechnet als
CA, zum Gesamtsulfatgehalt (Calciumsulfathalbhydrat, Calciumsulfatanhydrit-II
und gegebenenfalls Calciumsulfatdihydrat) zwischen etwa
5:1 bis 1:1, vorzugsweise zwischen 3:1 und 2:1, liegt.
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