DE4213401C2

DE4213401C2 - Zementbeimischung und deren Verwendung in einem Zement

Info

Publication number: DE4213401C2
Application number: DE4213401A
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Watanabe; Yoshihisa Matsunaga; Minoru Handa
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2012-04-24
Also published as: JP2631764B2; JPH04160042A; DE4213401A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zementbeimischung und deren Verwendung in einem Zement. Die erfindungsgemäße Beimischung ist insbesondere dazu vorgesehen, die Festigkeit von Mörtel oder Beton zu erhöhen und wird verwendet für Betonprodukte sowie ganz allgemein bei zivilen Bauten und Konstruktionen. Bisher hat man Zement eingeteilt in normalen Portland-Zement, Portland-Zement mit hoher Frühfestigkeit, Portland-Zement mit ultrahoher Frühfestigkeit und andere.

Im Hinblick auf die Eintages-Festigkeit von JIS Mörtel führt Portland-Zement mit hoher Frühfestigkeit im allgemeinen zu einer etwa zweifach höheren Festigkeit, und Portland-Ze ment mit ultrahoher Frühfestigkeit führt zu etwa 4 Mal höherer Festigkeit als normaler Portland-Zement. Folglich kann bei Verwendung von Portland-Zement mit hoher Früh festigkeit oder Portland-Zement mit ultrahoher Frühfestigkeit die Zeit bis zur Entfernung der Formen (im folgenden als "Ausformung" bezeichnet) kürzer sein als im Falle der Ver wendung von normalem Portland-Zement. Es können folglich die Bauzeiten zur Errichtung von zivilen Bauten und Konstruktionen verkürzt werden, und es kann eine Steigerung der Effizienz und Rationalisierung erreicht werden. In einer Fabrik zur Erzeugung von Betonprodukten kann die Produktionseffizienz gesteigert werden, da der Zyklus für die Entfernung einer Form verkürzt werden kann.

Portland Zement mit ultrahoher Früh-Festigkeit wird durch den japanischen Industrie standard (JIS) definiert. Derzeit wird dieser Zementtyp praktisch nur von einer einzigen Fabrik einer einzigen Gesellschaft in einem einzigen Gebiet hergestellt. Portland-Zement mit hoher Früh-Festigkeit wird nur in kalten Gegenden während der kältesten Jahreszeit verwendet.

Es sind bisher viele Salztypen und Methoden für die Beschleunigung der Erstarrung von Beton bekanntgeworden.

So wird beispielsweise gemäß JP 50 006 635 A eine Methode zur Beschleunigung der Erstarrung von Zement vorgeschlagen durch Zumischen von calciniertem Alunit, Gips und einem Ionen-Verkappungsverzögerer, wie beispielsweise einer organischen Säure, einschließlich Zitronensäure, 2-Ketogluconsäure, Weinsäure oder dergl. Ferner be schreibt die JP 52 098 730 A eine Methode zur Erzeugung von Beton mit hoher Festigkeit unter Verwendung von Aluminiumsulfat, das die Abbindeverzögerung von un löslichem, wasserfreiem Gips ausgleichen soll. Bei der ersteren Methode tritt jedoch ein Problem dadurch auf, daß die Erlangung von Festigkeit bemerkenswert verzögert ist durch die Verzögerung der Hydration von Zement, wenn man eine organische Säure in einer großen Menge als Verzögerer verwendet, um durch Kontrolle der Schnellab bindungseigenschaft von calciniertem Alunit eine ausreichende Verarbeitungszeit zu erreichen. Andererseits wird bei der letzteren Methode Aluminiumsulfat lediglich dazu verwendet, die Abbindungsverzögerung von unlöslichem, wasserfreiem Gips auszu gleichen und wird in einer geringen Menge verwendet, um eine befriedigende Ver arbeitbarkeit zu gewährleisten. Es tritt somit keine Beschleunigung der Festigkeit ein.

Darüber hinaus sind Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallaluminate und Alkalimetallsilikate als klassische Beschleuniger für Zement bekannt und werden oft für Sprühbeton ver wendet. Falls man diese Materialien jedoch für sich allein bei Zement in solchen geringen Mengen verwendet, daß die Schnellabbindung nicht beschleunigt wird, treten derartige Probleme auf, daß die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeitfestigkeit eher niedriger werden.

Ferner beschreibt die JP 55 011 630 B eine Methode zur Beschleunigung der Festigkeitsentwicklung durch Zugabe einer Mischung von Calciumaluminat und Calciumsulfat und anorganischen Salzen wie Chloriden, Sulfaten, Nitriten oder dergl. Diese Methode lehrt jedoch nichts über den Effekt von Alkalimetallsulfiten und Bisulfiten. Ferner besteht ein Problem dahingehend, daß eine Kombination eines anorganischen Salzes, wie eines Chlorids, Calciumaluminat und Calciumsulfat, bei den derzeitigen Portland-Zementen mit hoher Frühfestigkeit keinen wesentlichen Effekt im Sinne einer Beschleunigung der Festigkeit bewirkt (von den Er findern wurde festgestellt, daß alter Portland-Zement mit hoher Frühfestigkeit, der damals verwendet wurde, zu einer Festigkeit von etwa 0.980×10⁷ Pa in einem Tag (Ein tages-Festigkeit) auf der Basis von JIS Mörtel führt, wohingehend derzeitiger Portland-Ze ment mit hoher Frühfestigkeit eine Eintages-Festigkeit von etwa 1.470×10⁷ Pa schafft und daß der Beschleuniger des alten Typs nicht wirksam ist bei dem derzeitigen Portland-Zement mit hoher Frühfestigkeit und daß bei diesem Typ die Zwischenzeit-Festig keit und die Langzeit-Festigkeit eher niedriger sind). Ferner haben die Erfinder festgestellt, daß dann, wenn man die obige Kombination zu normalem Portland-Zement gibt, um Dampfhärtung durchzuführen und falls die hohe Frühfestigkeit durch Steuerung der Zumischmengen von Calciumaluminat und einem anorganischen Salz beschleunigt wird, der Anstieg bei der Festigkeit nach der Dampfhärtung gering wird und die Festigkeit eher niedriger ist als dann, wenn überhaupt nichts zugesetzt wird.

In der JP 56 021 742 B ist eine Methode zur Beschleunigung der Erstarrung beschrie ben, wobei die Dampfhärtung von Zement durchgeführt wird, und wobei man dem Zement eine Zementbeimischung zusetzt, die ungelöschten Kalk, gelöschten Kalk und wasserfreien Gips umfaßt. Diese Methode hat jedoch die oben erwähnten Probleme, daß nämlich die Mischung keinen Effekt zur Beschleunigung der hohen Frühfestigkeit bei den derzeitigen Portland-Zementen hoher Frühfestigkeit, insbesondere bei normaler Temperatur, erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist die Lösung der obigen verschiedenen Probleme und die Schaffung einer Zementbeimischung und einer Zementzusammensetzung, welche die Früh-Festigkeit, die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit des Zements steigern kann.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung somit eine Zementbeimischung und deren Verwendung in einem Zement, wobei die erfindungsgemäße Zementbeimischung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie (I) 0,5-6 Gew.-Teile eines Gipses, (II) 0,4-4 Gew.- Teile eines Aluminiumsulfates oder Alunits und (III) 0,05-0,8 Gew.-Teile eines Sulfits, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Zement und Komponente umfaßt.

Bei der vorliegenden Erfindung versteht man unter Früh-Festigkeit, der Zwischenzeit- Festigkeit und der Langzeit-Festigkeit jeweils folgendes: Die Früh-Festigkeit wird nach Härtung während eines Tages erreicht, die Zwischenzeit-Festigkeit wird durch Härtung während bis zu 28 Tagen erreicht, und die Langzeit-Festigkeit wird erhalten durch Härtung während mehr als 28 Tagen, und zwar im Falle von normaler Härtung. Im Falle von Dampfhärtung wird die Früh-Festigkeit erhalten durch Härtung während 5 bis 7 Stunden nach Belüftung, die Zwischenzeit-Festigkeit wird erhalten durch Härtung während bis zu einer Woche, und die Langzeit-Festigkeit wird erhalten durch Härtung während mehr als einer Woche.

Die Erfinder haben Untersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, die oben erwähnten, verschiedenen Probleme zu lösen. Als Ergebnis dieser Untersuchungen haben sie eine Zementbeimischung vom Allzwecktyp gefunden, die beispielsweise folgende Vorteile aufweist:

(1) Auch dann, wenn eine zufriedenstellende Verarbeitungszeit in ausreichendem Maße gewährleistet ist, wird die Hydrationsreaktion des Zements nicht beeinträchtigt, und die Früh-Festigkeit, die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit werden gesteigert;
(2) Die Beimischung ist auch bei derzeitigem Portland-Zement einer hohen Früh-Festig keit, der eine starke hydraulische Eigenschaft aufweist, vollständig wirksam, wobei die Früh-Festigkeit, die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit gesteigert werden; und
(3) die Erstarrung wird beschleunigt, und die Festigkeit wird erhöht, und zwar sowohl beim Dampfhärten als auch bei Normaltemperaturhärten. Die Erfindung beruht auf diesen Untersuchungsergebnissen.

Die Erfindung wird im folgenden im Detail erläutert.

Beispiele der erfindungsgemäß verwendeten Gipse umfassen unlöslichen oder kaum löslichen, wasserfreien Gips, Gipsdihydrat, Halbhydratgips, löslichen, wasserfreien Gips und dergl. Unter diesen ist unlöslicher oder geringfügig löslicher, wasserfreier Gips am meisten bevorzugt. Gips wird in einer Menge von 0,5 bis 6 Gew.-Teilen (auf der Basis von Ca-SO₄), bevorzugt von 1,0 bis 5 Gew.-Teile und am meisten bevorzugt 1,5 bis 4,0 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gew.-Teile Zement und Gips, verwendet. Falls die Menge an Gips kleiner als 0,5 Gew.-Teile ist, werden die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit nicht gesteigert. Falls andererseits die Menge an Gips größer als 6 Gew.-Teile ist, wird die Früh-Festigkeit wegen der Abbindungs-verzögernden Wirkung des Gipses niedriger.

Die Feinheit des Gipses ist vorzugsweise höher als 2500 cm²/g, und es gibt keine spezielle obere Grenze.

Falls die Feinheit des Gipses niedriger als 2500 cm²/g ist und die Menge des Gipses, die verwendet wird, erhöht wird, dann bleibt der Gips in nicht-hydratisiertem Zustand zu rück. Dabei besteht die Befürchtung, daß in Wasser eine Langzeit-Aufblähung verursacht wird.

Hinsichtlich des Aluminiumsulfats kann im Handel erhältliches Aluminiumsulfat, einschließlich wasserfreies Aluminiumsulfat und Aluminiumsulfat mit Kristallwasser, so, wie es ist, verwendet werden. Die Verunreinigungen, die im allgemeinen darin enthalten sind, haben keinerlei Einfluß.

Alunit ist ein natürlich vorkommendes Material und wird durch die chemische Zusam mensetzung [(K, Na)(Al, Fe)₃(SO₄)₂(OH)₆] ausgedrückt. Rohes Alunitpulver, das herge stellt wurde, indem man Alunit pulverisiert, und calciniertes Alunitpulver, das hergestellt wurde, indem man Alunit bei 800°C oder weniger calciniert und anschließend pulverisiert, werden verwendet.

Diese Aluminiumsulfate oder Alunite (im folgenden gemeinsam als "Aluminiumsulfate" bezeichnet) werden in einer Menge von 0,4 bis 4,0 Gew.-Teile (auf Anhy dridbasis), bevorzugt von 0,6 bis 3,5 Gew.-Teile, und am meisten bevorzugt von 0,8 bis 2,5 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gew.-Teile Zement und Aluminiumsulfaten, verwendet. Falls die Menge der Aluminiumsulfate kleiner als 0,4 Gew.-Teile ist, wird die Früh-Festigkeit niedriger. Falls andererseits die Menge der Aluminiumsulfate mehr als 4,0 Gew.-Teile beträgt, ist die Verarbeitbarkeit nicht zu friedenstellend, und die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit werden niedriger.

Die Feinheit des Aluminiumsulfats ist nicht besonders limitiert. Granulat-artige oder Kristallzucker-artige Aluminiumsulfate können ebenfalls einen zufriedenstellenden Effekt gewährleisten.

Die Sulfite umfassen ein Sulfit, ein Bisulfit oder ein Pyrosulfit. Die Sulfite steuern die Schnell-Abbindung der Aluminiumsulfate, indem sie die Wechselwirkung mit Gips nutzen, und sind darüber hinaus wirksam nicht nur bei der Sicherstellung der Verarbeit barkeit, sondern auch bei der Steigerung der Zwischenzeit- und Langzeit-Festigkeiten. Beispiele der Sulfite umfassen Sulfite, Bisulfite und Pyrosulfite von Natrium, Kalium oder Calcium. Diese Sulfite werden in einer Menge von 0,05 bis 0,8 Gew.-Teile (auf Anhydridbasis), bevorzugt von 0,07 bis 0,6 Gew.-Teile und am meisten bevor zugt von 0,10 bis 0,4 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gew.-Teile Zement und Sulfite, verwendet. Falls die Menge an Sulfiten kleiner ist als 0,05 Gew.- Teile, kann die Schnellabbindung der Aluminiumsulfate nicht gesteuert werden, und der Effekt zur Steigerung der Festigkeit ist gering. Falls andererseits die Menge der Sulfite mehr als 0,8 Gew.-Teile beträgt, wird die abbindungsverzögernde Wirkung groß, und die Frühfestigkeit wird klein.

Wie vorstehend erwähnt, führen die Gipse zu einer Steigerung der Zwischenzeit-Festig keit und der Langzeit-Festigkeit, beeinträchtigen jedoch die Frühfestigkeit aufgrund ihrer Verzögerungswirkung. Aluminiumsulfate steigern die Frühfestigkeit, können jedoch eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit nicht gewährleisten und führen zu einer Beeinträchtigung der Zwischenzeit-Festigkeit und der Langzeit-Festigkeit, falls die zugesetzte Menge gesteigert wird. Sulfite haben eine Wirkung im Sinne einer Sicher stellung einer zufriedenstellenden Verarbeitbarkeit und zur Bewahrung einer guten Balance unter der Frühfestigkeit, der Zwischenzeit-Festigkeit und der Langzeit-Festig keit. Eine Kombination von lediglich Sulfiten und Aluminiumsulfaten kann die Schnell abbindung der Aluminiumsulfate nicht steuern und führt lediglich zu einer Verzögerung der Hydrationsreaktion des Zements. Die Erreichung von mechanischer Festigkeit durch die Hydrationsreaktion des Zements wird verzögert gegenüber der Festigkeit von mehreren (10⁷ Pa), die durch die Schnellabbindung von Aluminiumsulfaten erzeugt wird.

Ferner können erfindungsgemäß zur Steigerung der Früh-Festigkeit, der Zwischenzeit-Festig keit und der Langzeit-Festigkeit Alkalimetallaluminate oder Alkalimetallsilikate zugemischt werden. Beispiele dieser Materialien umfassen Natrium- oder Kaliumsalze von Aluminiumsäure oder Kieselsäure. Die Alkalimetallaluminate oder Silikate werden vorzugsweise in einer Menge von höchstens 0,8 Gew.-Teile (auf Anhydridbasis), mehr bevorzugt höchstens 0,6 Gew.-Teile, und am meisten bevorzugt von 0,1 bis 0,5 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gew.-Teile Zement und Alkalimetall aluminaten oder Silikaten, verwendet. Falls die Menge der Alkalimetallaluminate oder Silikate 0,8 Gew.-Teile übersteigt, kann keine zufriedenstellende Verarbeitungszeit gewährleistet werden, und die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit werden erniedrigt. Ferner kann man erfindungsgemäß zusätzlich zu den Alkalimetall aluminaten oder Silikaten mindestens eines der Materialien ungelöschten Kalk, ge löschten Kalk oder Calciumaluminat zumischen, um die Früh-Festigkeit und Zwischenzeit-Festigkeit zu steigern. Ein derartiges Additiv, wie ungelöschter Kalk oder gelöschter Kalk, wird vorzugsweise in einer Menge von höchstens 2,0 Gew.-Teile, mehr bevorzugt höchstens 1,5 Gew.-Teile, und am meisten bevorzugt von 0,1 bis 1,0 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge 100 Gew.-Teile von Zement und diesen Additiven, verwendet. Selbst dann, wenn man diese Additive in einer Menge von mehr als 2,0 Gew.-Teilen verwendet, wird die Festigkeit nicht weiter gesteigert.

Bevorzugte Beispiele von Calciumaluminaten, die hier verwendet werden können, umfassen Aluminiumoxid-Zement oder Verbindungen mit 3Ca×Al₂O₃, 12CaO×7Al₂O₃, CaO×2Al₂O₃ oder dergl. als Hauptkomponente. Es können kristalline oder amorphe Materialien vom Kristalltyp, vom amorphen Typ oder Mischungen derselben verwendet werden. Calciumaluminat wird vorzugsweise in einer Menge von höchstens 3 Gew.-Teile, mehr bevorzugt höchstens 2,5 Gew.-Teile, am meisten bevorzugt von 0,2 bis 2,0 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge 100 Gew.-Teile von Zement und Calciumaluminat, verwendet. Falls die eingesetzte Menge an Calciumaluminat 3 Gew.-Teile übersteigt, kann eine zufriedenstellende Verarbeitungszeit nicht gewährleistet werden, und die Zwischenzeit- und Langzeit-Festigkeiten werden erniedrigt.

Die erfindungsgemäße Zementbeimischung kann bei verschiedenen Zementtypen angewandt werden, einschließlich verschiedenen Portland-Zementen und Zement mischungen, die hergestellt werden, indem man Schlacke, Flugasche oder Sand mit Portland-Zement vermischt. Die erfindungsgemäße Zementbeimischung ist jedoch nicht so effektiv bei Zementen vom schnell härtenden Typ und ist für diese nicht bevorzugt.

Die erfindungsgemäße Zementbeimischung kann außerdem für Mörtel mit nasser Kon sistenz oder trockener Konsistenz verwendet werden oder für Beton für allgemeine zivile Bau- und Konstruktionszwecke sowie für Beton-Sekundärprodukte oder dergl. oder für Mörtel mit ultra-trockener Konsistenz sowie für Stampfbeton, Betonstraßen oder dergl. Das Verfahren, mit dem die erfindungsgemäße Zementbeimischung dem Beton zuge setzt oder damit vermischt wird, ist nicht speziell limitiert. Die Komponenten können in pulverförmigem Zustand vorgemischt sein, bevor sie mit Mörtel oder Beton vermischt werden, oder jede Komponente kann für sich allein mit Mörtel oder Beton während des Knetens in einem Mischer vermischt werden. Ferner können die Komponenten der erfin dungsgemäßen Zementbeimischung auch jeweils für sich allein zugesetzt werden oder in einer Mischung in Suspension.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von praktischen Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Es werden Betonzusammensetzungen hergestellt. Dabei werden die Typen und die Mengen von Gips, Aluminiumsulfaten und Sulfiten, wie in Tabelle 1 gezeigt, variiert. In einem Raum bei 20°C werden an den Zusammensetzungen Messungen durchgeführt hinsichtlich des Ausbreitmaßes und der Druckfestigkeiten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 1

Verwendete Betonmaterialien

1. Wasserreduktionsmittel: "Super 100PH®" (Hauptbestandteil: β-Naphtalinsulfonat).
2. Zement: Portland-Zement vom Typ mit hoher Frühfestigkeit
3. Sand: Flußsand aus Himegawa von Niigata-ken, Japan.
4. Bruchstein: Bruchstein vom Himegawa von Niigata-ken, Japan.

Beimischung A. Gipse

A-1: Unlöslicher oder geringfügig löslicher Gips (Gips, der als Nebenprodukt bei der Herstellung von Flußsäure anfällt (Fluorgips), Feinheit: 600 cm²/g)
A-2: Gipshydrat (Desulfogips, Feinheit: 3800 cm²/g)
A-3: Halbhydratgips (hergestellt durch Hitzebehandlung von Gipsdihydrat bei 150°C, Feinheit: nicht meßbar)
A-4: Löslicher, wasserfreier Gips (hergestellt durch Dehydratisieren von Hemihydratgips bei 200°C, Feinheit: nicht meßbar)

B. Aluminiumsulfate

B-1: Aluminiumschwefelsäureanhydrid (für industrielle Zwecke)
B-2: Alunit, calciniert bei 650°C (pulverisiert auf eine Feinheit von 6800 cm²/g, Reinheit: 90%)

C. Sulfite

C-1: Natriumbisulfit
C-2: Kaliumsulfit
C-3: Natriumsulfit
C-4: Calciumsulfit
C-5: Natriumpyrosulfit
(Alle sind Reagenzien)

Die Menge der jeweiligen Komponente der Beimischung wird auf Anhydridbasis berechnet und bezogen auf die Gesamtmenge 100 Gew.-Teile von Zement und der jeweiligen Komponente. Die Komponenten der Beimischung werden zuvor vermischt und anschließend mit Zement während des Knetens vermischt. 60 l der so hergestellten Betonzusammensetzung werden 3 Minuten in einem Zwangsknetmischer geknetet. Proben für den Druckfestigkeitstest werden unter Verwendung eines Stangenvibrators in einem Zylinder von 10 cm Durchmesser × 20 cm hergestellt.

Die Änderungen des Ausbreitmaßes mit der Zeit werden gemessen, indem man etwa 30 l der gekneteten Betonzusammensetzung in einen Kasten gibt, die Betonzusammen setzung still stehenläßt und nach einer vorbestimmten Zeit mit einer Schaufel zurückknetet.

Die Festigkeit wird gemessen, indem man die Betonzusammensetzung in einer Form 24 Stunden härtet, die Form entfernt, in diesem Zustand in einem Raum bei 20°C eine weitere Härtung durchführt und die Festigkeit nach einer vorbestimmten Zeit mißt.

Aus Tabelle 2 wird deutlich, daß im Falle der Betonzusammensetzung, die nur Gips enthält, die Früh-Festigkeit gering ist wegen der Verzögerungseigenschaft. In dem Fall der Betonzusammensetzung, die nur Aluminiumsulfat enthält, ist der "slump drop" groß wegen der Schnellhärtungseigenschaft des Aluminiumsulfats, und die Früh-Festigkeit ist etwas beschleunigt wegen der Schnellhärtungseigenschaft, die Hydrationsmenge des Zements ist jedoch nicht gesteigert, und die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festig keit sind niedriger. Auch im Falle der Betonzusammensetzung, die nur Sulfit enthält, ist wegen dessen Verzögerungseigenschaft die Früh-Festigkeit, die Zwi schenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit niedriger.

Auch eine Kombination von 2 Komponenten führt nicht zu einem befriedigenden Effekt.

Andererseits sind im Falle der erfindungsgemäßen Betonzusammensetzung mit einem Gehalt der 3 Komponenten in Kombination sämtliche der Eigenschaften Früh-Festigkeit, Zwischenzeit-Festigkeit und Langzeit-Festigkeit bemerkenswert gesteigert.

Gips wird in einer Menge von 0,5 bis 6 Gew.-Teile, bevorzugt von 1,5 bis 4 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gew.-Teile Zement und Gipsen, verwendet.

Aluminiumsulfate werden in einer Menge von 0,4 bis 4,0 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 0,8 bis 2,5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile Zement und Aluminiumsulfate, verwendet. Mit zunehmender Menge der Aluminiumsulfate ist es erfor derlich, die Menge der Sulfite zu steigern, um eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit und eine gut Balance der Festigkeiten aufrechtzuerhalten.

Sulfite werden in einer Menge von 0,05 bis 0,8 Gew.-Teile in Kombination mit Gipsen verwendet, um eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit aufrechtzuerhalten und in Kombination mit Gipsen und Aluminiumsulfaten die Abbindungshärtung von Zement zu beschleunigen und auf diese Weise die Früh-Festigkeit, die Zwischenzeit-Festig keit und die Langzeit-Festigkeit zu steigern. Die am meisten bevorzugte Menge der Sulfite beträgt von 0,1 bis 0,4 Gew.-Teile, obwohl die Menge von den Zumischmengen an Gipsen und Aluminiumsulfaten oder Alunit abhängt.

Beispiel 2

Natriumsilikat, Natriumaluminat, ungelöschter Kalk, gelöschter Kalk und verschiedene Calciumaluminate werden den Betonzusammensetzungen der Experimente Nr. 1 bis 11, die in Tabelle 2 beschrieben sind, zugesetzt, und die resultierenden Betonzusammen setzungen werden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 geknetet. Die gekneteten Betonzusammensetzungen werden in einer deckellosen Form von 10 cm Durchmesser × 20 cm geformt und eine Stunde stehengelassen. Anschließend werden die Betonzu sammensetzungen unter Applikation von Dampf gehärtet, wobei die Temperatur während einer Stunde auf 70°C gesteigert wird, 2 Stunden unter den gleichen Bedin gungen gehalten wird und anschließend außerhalb der Form eine weitere Härtung in einem Raum bei 20°C durchgeführt wird. Anschließend wird die Festigkeit zum Zeitpunkt der Ausformung und die Festigkeiten zu verschiedenen Zeiten gemessen. Als Ver gleichsbeispiele werden die Betonzusammensetzungen der Beispiele 1-1, 1-4 und 1-7 anstelle der Betonzusammensetzungen der Experimente Nr. 1 bis 11 verwendet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt.

Zusätzlich verwendete Materialien D. Alkalimetallaluminate usw.

D-1: Natriumsilikat (Reagenz der ersten Qualitätsstufe)
D-2: Natriumaluminat (Reagenz der ersten Qualitätsstufe)

E. Kalk

E-1: Ungelöschter Kalk (hergestellt durch Gas-Brennen von Kalkstein und Pulverisieren auf 4000 cm²/g)
E-2: Gelöschter Kalk (hergestellt durch Löschen des obigen ungelöschten Kalks E-1)

F. Calciumaluminate

F-1: Aluminiumoxidzement ("Alumina Nr. 2")
F-2: 3CaO×Al₂O₃ (hergestellt durch Vermischen von weißem Bauxit und ungelöschtem Kalk, so daß 3CaO×Al₂O₃ erhalten wird, Schmelzen der Mischung in einem elektrischen Ofen, allmähliches Abkühlen der geschmolzenen Mischung und Pulverisieren der resul tierenden Mischung auf eine Feinheit von 4500 cm²/g)
F-3: 12CaO×Al₂O₃ (hergestellt durch Mischen von weißem Bauxit und ungelöschtem Kalk, so daß 12CaO×Al₂O₃ erhalten wird, Schmelzen der Mischung auf die gleiche Weise wie oben bei F-2, rasches Abkühlen der geschmolzenen Mischung, um ein amorphes Material zu erhalten, und Pulverisieren des amorphen Materials auf eine Feinheit von 4000 cm²/g)
F-4: CaO×Al₂O₃ (hergestellt durch Vermischen von weißem Bauxit und ungelöschtem Kalk, so daß CaO×Al₂O₃ erhalten wird, Schmelzen der Mischung auf die gleiche Weise wie oben bei F-2, rasches Abkühlen der geschmolzenen Mischung und Pulverisieren der resultierenden Mischung auf eine Feinheit von 4500 cm²/g)

In der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Begriff Feinheit die spezifische Oberfläche nach Blain verstanden, wobei die Porosität auf 0,5 eingestellt ist.

Die Menge der jeweiligen Komponente der zusätzlichen Materia lien D, E und F wird ausgedrückt durch Gewichtsteile, bezogen auf die Gesamtmenge von 100 Gew.-Teile Zement und zusätzliche Materialien, und ist in Tabelle 3 gezeigt.

Aus Tabelle 3 wird deutlich, daß die Früh-Festigkeit, die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit gesteigert werden durch Zugabe einer zweckentsprechenden Menge von mindestens einem der Materialien Alkalimetallaluminate, ungelöschter Kalk und Calciumaluminate.

Eine Kombination von 2 oder mehr Komponenten führt zu einer weiteren Steigerung der Festigkeit, insbesondere der Früh-Festigkeit.

Die Betonzusammensetzungen der Experimente Nr. 2-2, 2-4 und 2-5, welche nicht der Dampfhärtung unterworfen wurden, sondern in einem Raum bei 20°C in dem Zustand gehärtet wurden, wie sie nach dem Formen vorliegen, führen zu 12-Stunden-Festig keiten von 136, 207 bzw. 243 kgf/cm² (1333×10⁷, 2025×10⁷ bzw. 2381×10⁷ Pa), und die 24-Stunden-Festigkeiten betragen jeweils 405, 437 bzw. 478 kgf/cm² (3968×10⁷, 4282×10⁷ bzw. 4683×10⁷ Pa).

Wie vorstehend erwähnt, kann die Früh-Festigkeit, die Zwischenzeit-Festigkeit und die Langzeit-Festigkeit einer Zementzusammensetzung gesteigert werden, indem man eine Zementbeimischung zusetzt, die einen Gips, ein Aluminiumsulfat und ein Sulfit als Hauptkomponente enthält. Darüber hinaus kann die Festigkeit der Betonzusammenset zung weiter gesteigert werden, indem man ein zusätzliches Material zusetzt, bei dem es sich um mindestens eines von Alkalimetallaluminat, ungelöschtem Kalk und Calciumaluminat handelt.

Erfindungsgemäß kann somit bei allgemeinen zivilen Bauten und Konstruktionen die Bauzeit reduziert werden und eine Förderung der Effizienz und Rationalisierung der Bauarbeit erreicht werden. Hinsichtlich der sekundären Produkte kann der Ausformungszyklus reduziert werden, und die Produktionseffizienz kann gesteigert werden.

Claims

1. Zementbeimischung, umfassend (I) 0,5-6 Gew.-Teile eines Gipses, (II) 0,4-4 Gew.-Teile eines Aluminiumsulfates oder Alunits und (III) 0,05-0,8 Gew.-Teile eines Sulfits, jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Zement und Komponente.

2. Zementbeimischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sulfit ein Bisulfit ist.

3. Zementbeimischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sulfit ein Pyrosulfit ist.

4. Zementbeimischung gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie außerdem ein zusätzliches Beimischmaterial enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Alkalimetallaluminat, Alkalimetallsilikat, unge löschtem Kalk, gelöschtem Kalk und Calciumaluminat.

5. Verwendung der Zementbeimischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem Zement.