DE602005005173T2

DE602005005173T2 - Hochfeste vergiessbare mörtel mit hoher fliessfähigkeit

Info

Publication number: DE602005005173T2
Application number: DE200560005173
Authority: DE
Inventors: Umberto Costa; Roberto Cucitore
Original assignee: Italcementi SpA
Current assignee: Italcementi SpA
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2025-02-10
Also published as: EP1718579B1; CA2555693C; WO2005080289A2; US20070169669A1; CA2555693A1; WO2005080289A3; DK1718579T3; ATE388128T1; PT1718579E; EP1718579A2; DE602005005173D1; US7628852B2; SI1718579T1; CY1107977T1; ES2303220T3; ITMI20040226A1; PL1718579T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von zementartigen Zusammensetzungen. Darin werden Zusammensetzungen beschrieben, die zur Bildung von zementartigen Mörteln mit einem hohen Grad der Fließfähigkeit und hoher Endfestigkeit geeignet sind.
Stand der Technik
Gießbare Mörtel sind flüssige Zusammensetzung, die durch einen hohen Grad an Fließfähigkeit gekennzeichnet sind. Sie werden im Zementgebiet für spezifische Anwendungen verwendet, bei denen eine sehr flüssige Mischung verlangt wird, die in der Lage ist, Spalte und enge Räume zu erreichen, um sie in einer homogenen Weise zu füllen und sich darin zu verfestigen. Beispiele dieser Anwendungen sind die Ausbesserung schlechter Bausubstanz, die Verfestigung von Felsformationen, die strukturelle Verstärkung, das Einspritzen in die Kanäle von Spannkabeln, die Immobilisierung von toxischen gesundheitsschädlichen Abfällen (z. B. Asbest) und die Herstellung von zementartigen Produkten zum Gießen in Formen.
Gießbare Mörtel bestehen im Allgemeinen aus hydraulischen Bindemitteln, Zuschlagsstoffen mit einem Durchmesser bis zu 4 mm, Wasser und möglicherweise zugesetzten Substanzen und Additiven. Unter den Additiven können aufgeführt werden: Verflüssiger, Superverflüssiger, Härtungsregulatoren, Substanzen, die Adhäsion an das Substrat vereinfachen, Lufteinschlussmittel, Expansionsmittel usw.
Im Stand der Technik bekannte Beispiele von gießbaren zementartigen Mörteln sind "Mapegrout colabile" (hergestellt von Mapei S.p.A.) und "Malta antiritiro reoplastica autolivellante" (selbstnivellierender rheoplastischer Antischrumpfmörtel) (hergestellt von Siriobeton A.C); Macflow Rheomac 200 (hergestellt von MAC S.p.A.) wird als spezielles Bindemittel für die Herstellung von gießbaren Mörteln vermarktet.
Die Leistungsfähigkeit eines Mörtels im frischen Zustand wird unter Verwendung von Testverfahren zur Messung der Ausbreitung mittels eines Vibrationstischs (UNI 7044-72) oder zur Bestimmung der Konsistenz mittels einer Schachtfuge (UNI 8997) bewertet. Beide Verfahren liefern eine Angabe der Konsistenz durch die Messung der Abmessungscharakteristik eines Gebiets, das von einem voreingestellten Volumen an Mörtel auf einer horizontalen Fläche und unter definierten Testbedingungen eingenommen wird.
Der hohe Grad der Fließfähigkeit von gießbaren Mörteln kann, obwohl er für die oben genannten Anwendungen wünschenswert ist, auch bestimmte Nachteile zeigen; z. B. neigt im Falle der Verfestigung von vertikalen oder geneigten Oberflächen der Mörtel dazu, sobald er aufgetragen ist, sich vor dem Härten von der Anwendungsstelle auszubreiten. Im Falle der Ausbesserung von schlechter Bausubstanz oder im Fall von durch Formen hergestellten Produkten gibt es häufig Fälle, in denen eine hohe mechanische Endfestigkeit (d. h. erhalten nach 28 Tagen) verlangt wird. Es wäre daher nützlich, die Endfestigkeit des Mörtels zu erhöhen, z. B. durch Reduktion des Wasser/Zement-Verhältnisses. Dieser Vorgang neigt jedoch dazu, die Fließfähigkeit des Mörtels in festem Zustand zu reduzieren. Die Kombination der Reduktion des Wasser/Zement-Verhältnisses mit der geeigneten Zugabe eines Verflüssiger- oder Superverflüssigerzusatzes bringt einen Anstieg der Viskosität des Mörtels im flüssigen Zustand und einen übermäßigen Anstieg der Abbinde- und Aushärtungszeiten mit sich mit einer daraus folgenden Verzögerung der Entfernung der Formen oder des Mörtels aus den Formen.
Es gibt daher ein Bedürfnis danach, die Endfestigkeit von gießbaren Mörteln zu erhöhen, ohne dass dies die Auswirkung einer ungewünschten Reduktion der Fließfähigkeit des Produkts hat und gleichzeitig die normalen Zeiten der Entfernung des Produkts aus den Formen beizubehalten.
Zusätzlich wird das Bedürfnis, extrem flüssige Mörtel zu erhalten, ohne auf große Mengen an Verflüssiger/Superverflüssiger zurückgreifen zu müssen, durch den Wunsch motiviert, den Umwelteinfluss der Produkte und die Kosten der zementartigen Mischung im Rahmen zu halten, da diese Präparate einen deutlichen Einfluss auf die Gesamtkosten der Mischung haben.
Zusammenfassung
Der hiesige Anmelder hat überraschenderweise herausgefunden, dass durch Mischen eines hydraulischen Bindemittels, einer pozzolanen Substanz (fein gemahlener Schlacke), eines Verflüssigers und/oder Superverflüssigers, eines Härtungsregulators und von Zuschlagsstoffen mit einer speziellen granulometrischen Verteilung Mörtel erhalten werden, die durch einen hohen Grad an Fließfähigkeit und eine hohe mechanische Endfestigkeit gekennzeichnet sind.
Die erfindungsgemäß verwendeten Zuschlagsstoffe werden zu 75 bis 95 Gew.% aus der Kombination von drei Fraktionen monogranularer Aggregate (A, B, C) und in Bezug auf die restlichen 5 bis 25 Gew.% aus einer vierten Fraktion des Zuschlagsstoffs mit niedriger Monogranularität (D) gebildet.
Die charakteristischen Korndurchmesser der Fraktionen A, B, C erfüllen spezielle numerische Verhältnisse, nämlich:

– das Verhältnis zwischen dem charakteristischen Korndurchmesser der gröbsten Fraktion (C) und mittleren Fraktion (B) und
– das Verhältnis zwischen dem charakteristischen Korndurchmesser der mittleren Fraktion (B) und der feinsten Fraktion (A) liegt zwischen 2,2 und 3,2.

In Bezug auf das Gewicht der Gesamtzuschlagsstoffe (A + B + C + D) stellt Fraktion A wenigstens 40 Gew.% dar.
Die neuen Mörtel, die die zuvor genannten Komponenten enthalten, haben Fließfähigkeitswerte, die ungefähr 70 % höher sind als diejenigen von mit herkömmlichen Zuschlagsstoffen hergestellten Mörteln. Der Anstieg der Fließfähigkeit wird ohne Erhöhung des Wasser/Zement-Verhältnisses und ohne Erhöhung der Menge an vorhandenen Verflüssigern/Superverflüssigern erhalten.
Die erfindungsgemäß hergestellten Mörtel können vorteilhaft in allen Anwendungen verwendet werden, in denen es verlangt wird, einen hohen Grad an Fließfähigkeit mit und einer hohen mechanischen Endfestigkeit sowohl bei Druck als auch Biegung zu verbinden. Insbesondere ist es möglich, Produkte mit Wänden von kleiner Dicke herzustellen.
Beschreibung der Zeichnungen
1: granulometrische Verteilung eines herkömmlichen Typs von Zuschlagsstoffen, der in Beispiel 1 verwendet wird
2 Fraktionen des Zuschlagsstoffs, der in Beispiel 2 verwendet wird (erfindungsgemäß)
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein erstes erfindungsgemäßes Ziel ist eine trockene Vormischung, die zur Bildung von gießbaren Mörteln mit einem hohen Grad an Fließfähigkeit und hoher Widerstandsfähigkeitsentwicklung geeignet ist, umfassend ein hydraulisches Bindemittel, fein gemahlene Schlacke, einen Verflüssiger und/oder Superverflüssiger, einen Härtungsregulator und Zuschlagsstoffe.
Die Zuschlagsstoffe sind aus dem mineralogischen Standpunkt die geläufig bei der Herstellung von Zement eingesetzten Zuschlagsstoffe (z. B. Sand), wie im UNI-Standard 8520 klassifiziert. Diese Zuschlagsstoffe liegen jedoch als solche nicht in grober Form vor, sondern werden zuvor auf Basis ihrer Korngröße unterteilt.
In der fraglichen Vormischungszusammensetzung werden die Zuschlagsstoffe zu 75 bis 95 Gew.% (bevorzugt 85 bis 92 Gew.% oder bevorzugter 90 Gew.%) gebildet aus einer Kombination aus drei Fraktionen von Zuschlagsstoffen (A, B, C), die hochmonogranulär sind und von denen jede einen charakteristischen Korndurchmesser besitzt, wobei der Durchmesser von A nach B nach C ansteigt. Der restliche Zuschlagsstoff (5 bis 25 Gew.%, bevorzugt 8 bis 15 Gew.% und/oder noch bevorzugter 10 Gew.%) besteht aus einer vierten Fraktion (D) mit einer niedrigen Monogranularität, d. h. einer niedrigen Gleichförmigkeit des Korndurchmessers.
Mit "charakteristischer Korndurchmesser" einer gegebenen Fraktion an Zuschlagsstoffen (hier als X₀ definiert) ist die Maschenöffnung [ausgedrückt in mm] des Siebs gemeint, bei der das kumulative Unterkorn (P_c) für diese gegebene Fraktion gleich 63,2 % ist.
Die charakteristischen Korngrößendurchmesser X₀ der drei Fraktionen A, B und C müssen vorgegebene Verhältnisse erfüllen; das Verhältnis zwischen dem Wert X₀ der Fraktion mit dem größeren charakteristischen Durchmesser und dem Wert X₀ der Fraktion des unmittelbar kleineren Durchmessers muss nämlich immer zwischen 2,5 und 3,2 (bevorzugt zwischen 2,5 und 3,0) liegen. Wenn man mit A die Fraktion mit dem kleinsten charakteristischen Durchmesser, mit C die Fraktion mit dem größten charakteristischen Durchmesser und mit B die mittlere Fraktion bezeichnet, erfüllen folglich die Verhältnisse zwischen den charakteristischen Korndurchmessern (X₀) der drei Fraktionen die folgenden Beziehungen:
X_0C/X_0B liegt zwischen 2,2 und 3,2
X_0B/X_0A liegt zwischen 2,2 und 3,2.
Für die Zwecke der Erfindung ist es außerdem wichtig, dass es innerhalb jeder Fraktion A, B und C eine kleine Variation des Durchmessers in Bezug auf den charakteristischen Wert X₀ der Fraktion selbst geben sollte; tatsächlich erhöht sich die Wirksamkeit der Erfindung je mehr diese Fraktionen dazu neigen, im Durchmesser homogen zu sein, d. h. mit hoher Monogranularität. Die Monogranularität wird bequem durch den Parameter n ausgedrückt. Der Parameter n wird mittels der RRSB-Gleichung (DIN 66145) (RRSB: Initialen von Rosin, Ramler, Sperling und Rennet) berechnet:
worin:

P_c: = kumulatives Unterkorn [%];
x: = Maschenöffnung des Siebs [ausgedrückt in mm];
X₀: = charakteristischer Korndurchmesser wie zuvor definiert;
n: = Formparameter der granulometrischen Verteilung.

Insbesondere wird die RRSB-Gleichung verwendet, um die experimentell bestimmte granulometrische Verteilung zu interpolieren, wobei der Algorithmus der kleinsten Quadrate angewandt wird, und X₀ und n als Interpolationsparameter angenommen werden. Von den resultierenden Werten X₀ und n wird für eine gegebene Verteilung angenommen, dass sie für die Verteilung charakteristisch sind. Insbesondere ist der Parameter n ein Index für die Menge der Teilchen, die in einer gegebenen granulometrischen Verteilung durch von X₀ unterschiedliche Durchmesserwerte gekennzeichnet sind. Wenn n zunimmt, nimmt insbesondere die Anzahl an Teilchen mit einem anderen Durchmesser als X₀ ab und folglich wird die Verteilung monogranular mit einem Durchmesser, der in Richtung X₀ tendiert.
Erfindungsgemäß ist es wichtig, dass der Parameter n größer als oder gleich 4,0 ist; dieser Wert bezeichnet Fraktionen, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als solche mit "hoher Monogranularität" angesehen werden.
Die restliche Fraktion D des Zuschlagsstoffs ist durch eine niedrige Gleichförmigkeit des Durchmessers (d. h. eine niedrige Monogranularität) gekennzeichnet, wobei in Bezug auf den oben definierten Parameter n durch "niedrige Monogranularität" Werte von n weniger als 2,5, z. B. zwischen 0,2 und 2, gemeint sind.
Es ist außerdem für die monogranuläre Fraktion A, d. h. diejenige mit dem niedrigsten charakteristischen Korndurchmesser unter A, B und C, nötig, dass sie wenigstens 40 Gew.% der gesamten Zuschlagsstoffe, d. h. der Summe von A + B + C + D, ausmacht.
Die Prozenthäufigkeit der Fraktionen B und C haben für die Zwecke der Erfindung keine bestimmende Bedeutung; es ist jedoch für jede der Fraktionen B und C bevorzugt, dass sie wenigstens 10 Gew.% der Gesamtsumme von A + B + C ausmachen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Unterteilung in Gew.% der drei Fraktionen A, B, C in Bezug auf ihre Summe die folgende:

– Fraktion A: 50 Gew.%–70 Gew.%, bevorzugt 55 Gew.% – 65 Gew.%
– Fraktion B: 10 Gew.%–20 Gew.%, bevorzugt 12 %–18 %
– Fraktion C: 18 %–32 %, bevorzugt 21 %–29 %

In Bezug auf den Absolutwert von X₀ für die Fraktionen A, B, C sind nützliche und nicht-beschränkende Bezugsbereiche:

– Fraktion A: 0,2–0,4 mm
– Fraktion B: 0,6–0,8 mm
– Fraktion C: 1,6–2,4 mm

Jede Fraktion mit charakteristischem Korndurchmesser niedriger als 4 mm kann jedoch erfindungsgemäß verwendet werden, vorausgesetzt dass das Verhältnis zwischen den charakteristischen Korndurchmessern (X_0C/X_0B) und (X_0B/X_0A) wie zuvor erwähnt, immer zwischen 2,2 und 3,2 liegt. Der Wert X₀ für die Fraktion D, der für die Zwecke der Erfindung nicht von bestimmender Bedeutung ist, liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 0,3 mm.
In Bezug auf das Gewicht der gesamten Trockenzusammensetzung werden die Zuschlagsstoffe in Gew.% eingeschlossen, die bevorzugt zwischen 40 Gew.% und 60 Gew.%, bevorzugter zwischen 45 Gew.% und 55 Gew.%, liegen.
Das hydraulische Bindemittel wird in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in Gewichtsprozentsätzen in Bezug auf die gesamte Trockenmischung eingeschlossen, die bevorzugt zwischen 35 Gew.% und 45 Gew.%, bevorzugter zwischen 37 % und 42 % liegen.
Das hydraulische Bindemittel kann jeder gewöhnliche Zement, wie gemäß UNI EN 197-1, z. B. Portland-Zement (CEM I) sein. Die Verwendung eines gewöhnlichen Zements soll jedoch nicht als ausschließlich verstanden werden; sollte das Ziel tatsächlich darin liegen, Mörtel mit zusätzlichen speziellen Eigenschaften zu erhalten, ist es möglich, den gewöhnlichen Zement mit einem Zement, der in der Lage ist, diese Eigenschaften zu verleihen, zu ersetzen oder zu mischen (z. B. wenn es das Ziel ist, einen gießbaren Mörtel mit fotokatalytischen Effekten zu erhalten, ist es möglich, einen fotokatalytischen Zement, d. h. einen mit einer im Bulk eingeschlossenen fotokatalytischen Substanz, z. B. Titandioxid, zu verwenden).
Die fein gemahlene Schlacke wird in einem Gewichtsanteil in Bezug auf die gesamte Trockenmischung eingeschlossen, der bevorzugt zwischen 0,1 Gew.% und 20 Gew.%, z. B. zwischen 5 Gew.% und 15 Gew.%, liegt. Die Schlacke kann jede Hochofenschlacke sein; mit "fein gemahlen" ist eine Schlacke gemeint, die durch eine Blaine-Feinheit höher als 5500 cm²/g (bestimmt gemäß UNI EN 196-6) gekennzeichnet ist. Zu der oben definierten Schlacke können möglicherweise kleinere Mengen anderer Substanzen pozzolaner Natur zugegeben werden (zugegebene Substanzen des Typs II gemäß UNI EN 206), z. B. Kieselsäurerauch, natürlicher Pozzolan, Flugasche etc.
Das Bindemittel/Zuschlagsstoff-Gewichtsverhältnis, wobei in die Berechnung des Bindemittels auch die Schlacke und die mögliche zugegebene pozzolane Substanz eingeschlossen werden, liegt bevorzugt zwischen 0,75 und 1,1, bevorzugter zwischen 0,90 und 1,05.
Die Verflüssiger/Superverflüssiger werden in Gewichtsprozentsätzen, die zwischen 0,2 Gew.% und 4 Gew.% in Bezug auf das Gewicht des Bindemittels liegen, verwendet. Beispiele dieser Zusätze sind die Verbindungen eines melaminischen, naphthalinischen oder acrylischen Typs, der häufig in zementartigen Zusammensetzungen verwendet wird. Sie können einzeln oder als zwei oder mehr zusammengemischte verwendet werden. Die hergestellten Verflüssiger/Superverflüssiger können entweder zu der trockenen Ausgangsvormischung zugegeben werden oder können mit Wasser im Moment der Herstellung des Mörtels zugesetzt werden. Die Härtungsregulatoren werden in Gewichtsprozentsätzen verwendet, die in Bezug auf das Gesamtgewicht des Bindemittels zwischen 0,01 Gew.% und 0,4 Gew.% liegen. Als nicht-beschränkende Beispiele können unter den Härtungsregulatoren aufgeführt werden: Zitronensäure, Borsäure und Weinsäure.
Zusätzlich zu den zuvor genannten Komponenten können die Zusammensetzungen, die das erfindungsgemäße Ziel bilden, verschiedene Additive enthalten, um die Feinanpassung der Eigenschaften des Zements an die spezifisch verlangte Anwendung zu ermöglichen. Beispiele dieser Additive können sein: Wasserschutzmittel, organische Harze, Expansionsmittel, Lufteinschlussmittel usw. Diese Produkte sind nützlich, aber für die Zwecke der Erfindung nicht unabdingbar.
Die oben identifizierten Zusammensetzungen werden mit Wasser gemischt, um zementartige Mörtel mit niedriger Viskosität und hoher mechanischer Endfestigkeit zu erhalten. Diese Mörtel bilden einen weiteren erfindungsgemäßen Gegenstand.
Das Mischverhältnis mit Wasser kann über einen weiten Bereich variieren; nicht-beschränkende Bezugsbereiche liegen zwischen 0,26 und 0,32, bevorzugt zwischen 0,27 und 0,29. Mit "Mischverhältnis mit Wasser" oder "Wasser/Bindemittel-Verhältnis" ist das Verhältnis zwischen der Menge des zur Bildung des Mörtels verwendeten Wassers (einschließlich des möglicherweise durch die Zugabe von wässrigen Additiven beigetragenen Wassers) und der Menge des vorhandenen zuvor definierten "Bindemittels" gemeint, wobei die Menge an Wasser der Zähler und die Menge an Bindemittel der Nenner ist.
Es ist wichtig, festzustellen, dass die erfindungsgemäßen Mörtel eine hohe Fließfähigkeit erreichen, ohne dass es nötig ist, große Mengen an Wasser zu verwenden; folglich ist es möglich, Dank des besonders niedrigen Wasser/Bindemittel-Verhältnisses gehärtete Endprodukte mit hoher mechanischer Endfestigkeit zu erhalten.
Die erfindungsgemäßen Mörtel können durch jedes Verfahren hergestellt werden, das Mischen ihrer Bestandteile vorsieht: Verfahren und Apparate, die für die Bildung von zementartigen Mörteln geläufig in Verwendung sind, können eingesetzt werden. Die Temperatur, bei der das Mischen der trockenen Zusammensetzung mit Wasser stattfindet, liegt im Allgemeinen zwischen 5°C und 35°C.
Nützliche Anwendungen für die erfindungsgemäßen Mörtel sind diejenigen, die für bekannte gießbare Mörtel vorgesehen sind, wobei die vorliegende Erfindung den Vorteil einer verbesserten Fließfähigkeit und einer hohen Endfestigkeit bietet. Beispiele solcher Verwendungen sind die Ausbesserung schlechter Bausubstanz, die Verfestigung von Felsformationen, die strukturelle Verstärkung, das Einspritzen in die Kanäle von Spannkabeln, die Immobilisierung von toxisch-gesundheitsschädlichen Abfällen (z. B. Asbest), und die Herstellung von zementartigen Produkten zum Gießen in Formen. Besonderer Nutzen kann im Fall der Ausbesserung von schlechter Bausubstanz festgestellt werden, wo die hohe mechanische Endfestigkeit des Mörtels am meisten begrüßt wird. Ein anderer besonders bevorzugter Bereich ist der der Bildung von zementartigen Produkten mittels Formen. In diesem Fall erlaubt es der hohe Fließfähigkeitsgrad des Mörtels der flüssigen Masse, gleichmäßig alle Zwischenräume zu erreichen, die die spezielle Form mit sich bringt, wodurch sogar im Falle von komplexen und gewundenen Formen Produkte hergestellt werden, die eine präzise Form haben. Gleichzeitig erlaubt die hohe mechanische Endfestigkeit die Konstruktion von Elementen mit dünnen Wänden. Eine spezifische Technik zum Formen von zementartigen Produkten, die durch die vorliegende Erfindung nützlich verbessert wird, ist die in dem Patent Nr. WO 03/008166 beschriebene, das hierin zur Bezugnahme eingeschlossen wird. Gemäß dieses Verfahrens werden die Anlagen für Gießereiformen mit Mörtel im frischen Zustand gefüllt. Nach Verfestigung in der Form wird das Produkt herausgenommen und die Formen werden für einen neuen Guss wiederverwendet. Diese Anlagen, die ursprünglich für das Gießen von geschmolzenem Metall entwickelt wurden, sehen die Anwendung von Vibrationen zum Kompaktieren der Gußmasse nicht vor, und folglich muss das vollständige Befüllen der Formen und das Kompaktieren der zementartigen Mischung nur den Fließfähigkeitseigenschaften des Mörtels anvertraut werden. Die derzeitige Technologie zum Gießen in Erdformen sieht zwei unterschiedliche Modalitäten des Gießens vor: 1. offene Formen, 2. Verwendung eines Eingusses. Im ersten Fall besteht die Form aus nur einem Element mit einer vollständig offenen und aufwärts zeigenden Seite. Im zweiten Fall besteht die Form stattdessen aus zwei zusammen passenden Hälften, und das Material muss durch einen Einguss fließen, um in der Lage zu sein, die Form zu füllen. In beiden Fällen ist es für den Mörtel nötig, dass er eine hohe Fähigkeit zur Kompaktierung nur aufgrund seines Gewichtes besitzt. Es ist außerdem für Produkte, von denen verlangt wird, besondere mechanische Leistung zu zeigen, nützlich, dass sich der Mörtel sobald er in die Formen gegossen wurde, verfestigt, wodurch er eine hohe Endfestigkeit entwickelt. Alle diese Ergebnisse werden geeigneterweise durch die vorliegende Erfindung erreicht.
Die vorliegende Erfindung schließt auch neue zementartige Produkte ein, die ausgehend von den oben beschriebenen neuen zementartigen Zusammensetzungen erhalten werden. Diese Produkte sind dadurch charakterisiert, dass sie ein hydraulisches Bindemittel, einen Härtungsregulator, fein gemahlene Schlacke und die Fraktionen der Zuschlagsstoffe A, B, C, D, wie oben definiert, enthalten und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften besitzen. Weitere Gegenstände der Erfindung sind:

(i) eine Vormischung, erhältlich durch Zusammenmischen eines hydraulischen Bindemittels, fein gemahlener Schlacke, eines Verflüssiger/Superverflüssigers, eines Härtungsregulators und der Fraktionen der Zuschlagsstoffe A, B, C, D, wie zuvor erwähnt.
(ii) ein gießbarer Mörtel mit hoher Fließfähigkeit und groißer Festigkeitsentwicklung, der durch Zusammenmischen von Wasser, einem hydraulischen Bindemittel, fein gemahlener Schlacke, einem Verflüssiger/Superverflüssiger, einem Härtungsregulator und den Fraktionen der Aggregate A, B, C, D, wie zuvor definiert, erhältlich ist.

Die Erfindung wird nun mittels der folgenden nicht-beschränkenden Beispiele beschrieben.
Experimenteller Teil Eigenschaften von bekannten gießbaren Mörteln
Es wird auf die folgenden häufig verwendeten gießbaren Mörtel Bezug genommen

MC1: Mörtel mit einer Basis aus MACFLOW (RHEOMAC 200) – MAC S.p.A.;
MC2: MAPEGROUT COLABILE – MAPEI S.p.A.;
MC3: MALTA ANTIRITIRO REOPLASTICA AUTOLIVELLANTE (selbstnivellierender rheoplastischer Antischrumpfmörtel) – SIRIOBETON A.C.

Die Mörtel, auf die oben Bezug genommen wird, wurden speziell für die Bereitstellung einer hohen mechanischen Festigkeit zusammen mit Eigenschaften einer guten Fließfähigkeit entwickelt. Tabelle 1 unten fasst die in den technischen Informationsblättern des Produkts angegebenen Eigenschaften zusammen. Insbesondere werden für das Bindemittel MC1 die Eigenschaften für zwei unterschiedliche Zusammensetzungen angegeben:

MC1-A) Eigenschaften, angegeben als Paste (Mischung, bestehend aus Bindemittel und Wasser, gekennzeichnet durch ein Wasser/Bindemittel-Verhältnis = 0,32);
MC1-B) Eigenschaften, gefunden in Mörtel (Mischung, bestehend aus Bindemittel, Zuschlagsstoffen, eingeteilt gemäß Füllerverteilung und Wasser; Bindemittel/Zuschlagsstoff-Verhältnis = 1:1,25, Wasser/Bindemittel-Verhältnis = 0,38).

Produkt-Code	mechanische Eigenschaft
Produkt-Code	Zeit [Tage]	^RKompression [MPa]	^RBiegung [MPa]	Rheologische Eigenschaften
MC1-A (angegeben)	1	20	-	ermöglicht, sehr flüssige und nicht segregierbare Betone mit einem niedrigen Wasser/Zement-Verhältnis zu erhalten
MC1-A (angegeben)	28	65	-
MC1-B (gefunden)	0,25	nicht messbar	nicht messbar	Fließzeit (Marsh-Konus): 94 s
	1	31,4	6,2
	7	58,9	8,2
MC2	1	35,0	5,5	hoher Grad der Fließfähigkeit, geeignet für Anwendungen durch das Gießen in Schalungen, ohne Segregation, sogar bei großen Dicken
	7	60,0	8,0
	28	75,0	10,0
MC3	7	-	> 4	gießbarer Mörtel für die Erneuerung von Beton
MC3	28	> 65	-	gießbarer Mörtel für die Erneuerung von Beton

Beispiel 1 (Vergleich)

Drei Referenzzusammensetzungen (bezeichnet als "Mischung 75, 76 und 77") wurden hergestellt, die einen gewöhnlichen Portland-Zement, fein gemahlene Schlacke und einige Zuschlagsstoffe, die in zementartigen Zusammensetzungen verwendet werden, wie Silicarauchaufschlämmung und Superverflüssiger, enthielten. Die in den drei Mischungen verwendeten Zuschlagsstoffe wurden durch die in 1 angegebenen und folgend beschriebenen granulometrischen Verteilungen charakterisiert:
Mischung 75: granulometrische Verteilung, erhalten durch Kombination von vier unterschiedlichen Fraktionen von Zuschlagsstoffen, gekennzeichnet durch die Parameter X₀ und n, die in Tabelle 2 unten angegeben sind. Die gleiche Tabelle gibt für jede Fraktion den Gewichtsprozentgehalt, bezogen auf die Mischung der Zuschlagsstoffe, allein an. Tabelle 2 – Granulometrische Fraktionen, verwendet für die Mischung 75

	Fraktionen an Zuschlagsstoffen
	A	B	C	D
X₀ [mm]	0,27	0,73	2,0	0,23
n	4,7	5,0	4,7	1,7
_r2	> 0,99	> 0,99	> 0,99	> 0,99
Gehalt in Gew.% Zuschlagsstoffs in der Mischung allein	36,6	12,2	32,9	18,3

Außerdem ist in Tabelle 2 sowie ebenfalls in den darauf folgenden Tabellen der Wert r² (Bestimmungsindex) für jede Fraktion angegeben.
Dieser Wert, der immer zwischen 0 und 1 liegt, ist ein Index der Güte der Interpolation von diskreten Daten, die mittels einer gegebenen Funktion durchgeführt wird. In dem speziellen Fall bezieht sie sich auf die Interpolation der experimentellen Daten der Korngröße, die unter Verwendung der RRSB-Gleichung durchgeführt wurde. Sein Wert, der nahe 1 ist, zeigt die ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen der Gleichung und den betrachteten granulometrischen Kurven.

Die Dimensionsverhältnisse zwischen den Werten X₀ von A, B, C und der Index n der Monogranularität für die Fraktionen A, B, C, D sind erfindungsgemäß; im Gegensatz zu den beanspruchten Zusammensetzungen liegt jedoch die Fraktion A in einer Menge niedriger als 40 Gew.%, bezogen auf die Gesamtsumme der Zuschlagsstoffe vor.
Mischung 76: granulometrische Verteilung, erhalten durch Kombination von vier unterschiedlichen Fraktionen von Zuschlagsstoffen, gekennzeichnet durch die Parameter X₀ und n, die in Tabelle 3 unten angegeben sind. Die gleiche Tabelle gibt für jede Fraktion den Gewichtsprozentgehalt, bezogen auf die Mischung der Zuschlagsstoffe allein an. Tabelle 3 – Granulometrische Fraktionen, verwendet für die Mischung 76

	Fraktionen an Zuschlagsstoffen
	A	B	C	D
X₀ [mm]	0,27	0,73	2,0	0,23
n	4,7	5,0	4,7	1,7
r²	> 0,99	> 0,99	> 0,99	> 0,99
Gehalt in Gew.% des Zuschlagsstoffs in der Mischung allein	15,4	15,4	34,6	34,6

Die Dimensionsverhältnisse zwischen den Werten X₀ von A, B, C und der Index n der Monogranularität für die Fraktionen A, B, C, D sind erfindungsgemäß; im Gegensatz zu den beanspruchten Zusammensetzungen liegt jedoch die Fraktion A in einer Menge niedriger als 40 Gew.%, bezogen auf die Gesamtsumme der Zuschlagsstoffe vor, und die Fraktion D übersteigt 25 Gew.% der gesamten Zuschlagsstoffe.
Mischung 77: granulometrische Verteilung, erhalten durch Kombination von vier unterschiedlichen Fraktionen von Zuschlagsstoffen, gekennzeichnet durch die Parameter X₀ und n, die in Tabelle 4 unten angegeben sind. Die gleiche Tabelle gibt für jede Fraktion den Gewichtsprozentgehalt, bezogen auf die Mischung der Zuschlagsstoffe allein an. Tabelle 4 – Granulometrische Fraktionen, verwendet für die Mischung 77

	Fraktionen an Zuschlagsstoffen
	A	B	C	D
X₀ [mm]	0,73	0,97	2,0	0,23
n	5,0	3,5	4,7	1,7
r²	> 0,99	> 0,99	> 0,99	> 0,99
Gehalt in Gew.% des Zuschlagsstoffs in der Mischung allein	6,0	10,7	17,9	65,4

In diesem Fall sind die Dimensionsverhältnisse zwischen den Werten X₀ von A, B, C, der Index n der Monogranularität der Fraktion B, und das prozentuale Vorliegen der Fraktionen A und B nicht erfindungsgemäß.
Die zuvor genannten Zusammensetzungen Mischungen 75, 76 und 77 wurden mit Wasser gemischt, um Mörtel mit Wasser/Zement-Verhältnissen im Bereich von 0,29 bis 0,31 zu erhalten. Für jeden Mörtel wurden im frischen Zustand die Volumenmasse und die Fließzeit gemessen, wobei der letztere Faktor indikativ für die Fließfähigkeit ist und gemäß dem, was im Folgenden spezifiziert wird, gemessen wurde.
Unmittelbar nach seiner Herstellung wurde der Mörtel (ungefähr 1,1 Liter) in einen Metallkonus in Übereinstimmung mit dem Standard UNI EN 445 (Marsh-Konus) gegossen. Es wurde dann die Fließzeit eines bekannten und voreingestellten Volumens (nominal, 1 Liter) an Mörtel durch die Düse, eingestellt in eine Position entsprechend der Spitze des Konus herausgefunden.

Die Mörtel wurden dann gegossen, um Prismen mit Ausmessungen von 40 × 40 × 160 mm und in Übereinstimmung mit dem Standard UNI EN 196-1 (ohne Setzen) zu bilden. Der Mörtel wurde bis zur Entfernung aus den Formen nach 24 Stunden vom Gießen in den in einer klimatisierten Umgebung platzierten Formen behalten (T = 20 ± 2°C; relative Feuchte = 50 ± 5 Gew.%). Einige Muster wurden dann dem Test auf die Festigkeit gegenüber Kompression unterworfen, während die verbliebenen Muster in Wasser bei 20 ± 2°C gehalten wurden, um die Tests der Beständigkeit gegenüber Kompression über längere abgelaufene Zeiten durchzuführen. An den gleichen Mustern wurden die Entwicklung der Festigkeit gegenüber Kompression nach 24 Stunden und nach 7 und 28 Tagen gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 unten angeführt. Tabelle 5

	Mischung 75	Mischung 76	Mischung 77
CEM I 52,5 R [%]	25,1	25,7	29,4
Silikarauchaufschlämmung (Trockensubstanz) [%]	1,5	1,5	1,6
Schlacke [%]	13,3	13,6	5,6
Zuschlagsstoffe (Tabelle 2) [%]	48,4	47,1	52,0
Wasser [%]	11,6	11,9	11,3
acrylischer Superverflüssiger (Trockensubstanze) [%]	0,20	0,20	0,20
Wasser/Bindemittel-Verhältnis [%]	0,29	0,29	0,31
Volumenmasse [kg/m³]	2260	2262	2233
Fließzeit [s]	95	106	89
Beständigkeit gegenüber Kompression [MPa]: 24 h	10,6	27,8	68,4
Beständigkeit gegenüber Kompression [MPa]: 7 Tage	56,4	71,8	71,5
Beständigkeit gegenüber Kompression [MPa]: 28 Tage	57,3	73,6	74,8
Beständigkeit gegenüber Biegung [MPa]: 24 h	2,8	6,8	6,4
Beständigkeit gegenüber Biegung [MPa]: 7 Tage	8,2	9,1	9,2
Beständigkeit gegenüber Biegung [MPa]: 28 Tage	8,3	10,2	10,3

Die Zusammensetzungen der Tabelle 5 wurden definiert, um die Viskosität der Mischungen und folglich die Fließzeiten und gleichzeitig alle möglichen Phänomene der Segregation zu minimieren. In jedem Fall kann bemerkt werden, dass die Fließzeit (89 bis 106 s) entschieden unzufriedenstellend war. Die mechanische Endfestigkeit (nach 28 Tagen) gegenüber Kompression und Biegung führt zu Ergebnissen, die mit den in Tabelle 1 für bekannte Produkte angegebenen im Wesentlichen vergleichbar sind.
Beispiel 2
Ein Mörtel wurde erfindungsgemäß (bezeichnet hierin als "MBVS") unter Verwendung von Inhaltsstoffmengen, die den in den Referenzbeispielen verwendeten äquivalent waren, hergestellt; in diesem Fall waren jedoch die Parameter X₀, n und die Prozentsätze der verschiedenen Fraktionen A, B, C, D erfindungsgemäß. Insbesondere wurde ein Zuschlagsstoff verwendet, der für 90 Gew.% durch Mischen von drei unterschiedlichen Fraktionen an Zuschlagsstoffen, gezeigt in 2 mit den Buchstaben A, B und C, so dass die zuvor dargestellten Bedingungen erfüllt waren, erhalten wurde.

Tabelle 6 gibt die granulometrische Verteilung der drei Fraktionen A, B und C an. Tabelle 6

Durchmesser [mm]	A	B	C
3,15	100,0	100,0	100,0
2,00	100,0	100,0	63,2
1,6	100,0	100,0	30,6
1,0	100,0	99,3	2,1
0,5	100,0	13,5	1,2
0,25	49,4	1,4	0,7
0,2	21,1	1,1	0,5
0,125	3,1	0,7	0,2
0,075	0,8	0,4	0,1
0,051	0,0	0,0	0,0

Tabelle 7 gibt die charakteristischen Parameter der Kurven der in 2 dargestellten granulometrischen Verteilung an. Dieselbe Tabelle gibt für jede Fraktion den Prozentgehalt, bezogen auf die Mischung der Zuschlagsstoffe, allein an. Tabelle 7

Fraktion

A B C D

X₀ [mm] 0,27 0,73 2,00 0,23

n 4,7 5,0 4,7 1,7

_r2 > 0,99 > 0,99 > 0,99 > 0,99

Gehalt in Gew.% des Zuschlagsstoffs in der Mischung allein 56,7 13,3 20,0 10,0
Aus einer Analyse der Tabelle 7 kann festgestellt werden, dass die drei Fraktionen A, B und C durch einen Wert des Parameters n > 4,0 gekennzeichnet sind, was die wesentliche Monogranularität der Verteilungen kennzeichnet. Die charakteristischen Korndurchmesser für die drei Verteilungen sind gleich 0,27 mm, 0,73 mm bzw. 2,00 mm. Die Verhältnisse zwischen den charakteristischen Korndurchmessern der drei Verteilungen sind:

– X_0C/X_0B = 2,74
– X_0B/X_0A = 2,70

Die Zusammensetzungsdaten, die Werte der Volumenmasse, der Fließfähigkeit des Mörtels (ausgedrückt als Fließzeit durch den Marsh-Konus) und die Werte der Beständigkeit des Produkts im gehärteten Zustand sind in Tabelle 8 unten dargelegt. Tabelle 8

MBVS
CEM I 52.5 R [%]	33,4
Silikarauch-Aufschlämmung (Trockensubstanz) [%]	1,5
Schlacke [%]	8,7
Zuschlagsstoff [%]	43,6
Wasser [%]	12,6
acrylischer Superverflüssiger (Trockensubstanz) [%]	0,17
Wasser/Bindemittel-Verhältnis	0,29
Volumenmasse [kg/m³]	2276
Fließzeit [s]	60
Widerstandsfähigkeit gegenüber Kompression [MPa]	24 h	34,0
	48 h	58,0
	7 Tage	93,7
	28 Tage	104,9
Widerstandsfähigkeit gegenüber Biegung [MPa]	48 h	10,7
	7 Tage	17,9
	28 Tage	15,8

Wie aus Tabelle 8 hervorgeht, war die Fließzeit (60 s, was einen hohen Grad der Fließfähigkeit anzeigt) völlig unterschiedlich von und niedriger als die für die Referenzzusammensetzungen gemessene (89 bis 106 s). Es wurde daher eine deutlich höhere Fließfähigkeit im Vergleich zu den in Tabelle 5 dargestellten Referenzzusammensetzungen erhalten. Abgesehen von der unterschiedlichen Korngröße der Zuschlagsstoffe waren die verschiedenen untersuchten Zusammensetzungen im Wesentlichen aus qualitativen und quantitativen Blickpunkten äquivalent. Insbesondere das verwendete Wasser/Zementverhältnis wurde im Bereich von 0,29 bis 0,31 gehalten, und die Mengen an Superverflüssigern wurden im Bereich von 0,2% gehalten. Die bemerkenswerte Erhöhung der Fließfähigkeit des Mörtels war daher eine Folge der bei der Korngröße der Zuschlagsstoffe gemachten Modifikationen. Es kann außerdem festgestellt werden, dass diese substantielle Erhöhung der Fließfähigkeit auch einem bemerkenswerten Anstieg der mechanischen Festigkeit sowohl gegenüber Kompression als auch Biegung entspricht. Die Entwicklung einer Beständigkeit bis zu hohen Endwerten ist von primärer Wichtigkeit für den Zweck der Lösung der durch die vorliegende Erfindung adressierten Probleme und ist ausführlich in der vorangehenden detaillierten Beschreibung diskutiert.
Die für den Mörtel MBVS beobachteten Werte der Fließfähigkeit sind mit seiner Verwendung zum Bilden homogener Produkte in Gießereiformen ohne jede Anwendung von Vibration zum Setzen der Masse kompatibel.
Wenn sie den Gefrier/Tautests (gemäß UNI 7087) unterworfen wurden, zeigten die Produkte nach 300 Zyklen einen Zerstörungsfaktor, der sich 1,0 annähert, was eine gute Beständigkeit gegenüber Gefrieren anzeigt.
Beispiel 3
Der Mörtel von Beispiel 2 wurde verwendet, um in einer Industrieanlage, die normalerweise für das Formen von Metallprodukten verwendet wird, zementartige Produkte mittels Gießen in Formen in Gießereierde herzustellen.
Die Anlage (Disamatic, hergestellt von Disa Industries, Herlev DK) hat eine maximale Herstellungsgeschwindigkeit von 480 Stücken/Stunde. Die für das Füllen der Formen mit dem Mörtel notwendige Zeit war der Zeit, die im Falle des Gießens von geschmolzenem Metall eingesetzt wird, sehr ähnlich. Das Füllen der Formen war homogen. Die Eigenschaften der hergestellten Produkte waren die folgenden:
Rohr (Länge 500 mm, Dicke 11 mm), Gewicht 10 kg
Rohr gebogen mit 90°, Gewicht 10 kg

Claims

Trockene Vormischung umfassend ein hydraulisches Bindemittel, fein gemahlene Schlacke, einen Verflüssiger und/oder Superverflüssiger, einen Härtungsregulator und Zuschlagstoffe, die wie folgt gekennzeichnet sind: (i) die Zuschlagstoffe werden zu 75 bis 95 Gew.% aus drei in hohem Maße monogranularen Fraktionen (A, B, C) mit einem von A zu B zu C stufenweise zunehmenden charakteristischen Korndurchmesser gebildet; (ii) das Verhältnis zwischen den charakteristischen Korndurchmessern der Fraktionen C und B liegt zwischen 2,2 und 3,2; (iii) das Verhältnis zwischen den charakteristischen Korndurchmessern der Fraktionen B und A liegt zwischen 2,2 und 3,2; (iv) der übrige Anteil der Zuschlagstoffe (5 bis 25 Gew.%) besteht aus einer vierten Fraktion (D) mit einer niedrigen Monogranularität; und (v) Fraktion A stellt wenigstens 40 Gew.% der gesamten in der trockenen Vormischung vorliegenden Zuschlagstoffe.
Vormischung gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis zwischen den charakteristischen Korndurchmessern der Fraktionen C/B und/oder B/A zwischen 2,5 und 3,0 liegt.
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 2, in der die Fraktionen A, B, C 85 bis 92 Gew.% der gesamten Zuschlagstoffe darstellen, und die Fraktion D 8 bis 15 Gew.% der gesamten Zuschlagstoffe darstellt.
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, in der die Aufteilung nach Gewichtsprozent der drei Fraktionen A, B, C, bezogen auf ihre Summe, wie folgt ist: Fraktion A: 50 bis 70 Gew.% Fraktion B: 10 bis 20 Gew.% Fraktion C: 18 bis 32 Gew.%
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, in der die Aufteilung nach Gewichtsprozent der drei Fraktionen A, B, C, bezogen auf ihre Summe, wie folgt ist: Fraktion A: 55 bis 65 Gew.% Fraktion B: 12 bis 18 Gew.% Fraktion C: 21 bis 29 Gew.%
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, in der der charakteristische Korndurchmesser X₀ der verschiedenen Zuschlagstofffraktionen wie folgt ist: Fraktion A: 0,2 bis 0,4 mm Fraktion B: 0,6 bis 0,8 mm Fraktion C: 1,6 bis 2,4 mm Fraktion D: 0,1 bis 0,3 mm
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die Zuschlagstoffe insgesamt 40 bis 60 Gew.% der trockenen Vormischung darstellen.
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, wobei das hydraulische Bindemittel ein Portland-Zement ist.
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, wobei die Verflüssiger/Superverflüssiger Verbindungen vom Melamin-, Naphthalin- oder Acryl-Typ sind.
Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, wobei die Härtungsregulatoren Zitronensäure, Borsäure und Weinsäure sind.
Vergießbarer zementartiger Mörtel umfassend Wasser, ein hydraulisches Bindemittel, fein gemahlene Schlacke, einen Verflüssiger und/oder Superverflüssiger, einen Härtungsregulator und Zuschlagstoffe, die wie folgt gekennzeichnet sind: (i) die Zuschlagstoffe werden zu 75 bis 95 Gew.% aus drei in hohem Maße monogranularen Fraktionen (A, B, C) mit einem von A zu B zu C stufenweise zunehmenden charakteristischen Korndurchmesser gebildet; (ii) das Verhältnis zwischen den charakteristischen Korndurchmessern der Fraktionen C und B liegt zwischen 2,2 und 3,2; (iii) das Verhältnis zwischen den charakteristischen Korndurchmessern der Fraktionen B und A liegt zwischen 2,2 und 3,2; (iv) der übrige Anteil der Zuschlagstoffe (5 bis 25 Gew.%) besteht aus einer vierten Fraktion (D) mit einer niedrigen Monogranularität; und (v) Fraktion A stellt wenigstens 40 Gew.% der gesamten in der trockenen Vormischung vorliegenden Zuschlagstoffe.
Verwendung einer trockenen Vormischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 zur Herstellung eines vergießbaren Zements mit hoher Fließfähigkeit und hoher Widerstandsfähigkeitsentwicklung.
Verwendung eines vergießbaren Mörtels gemäß Anspruch 11 für Anwendungen im Zementsektor.
Verwendung gemäß Anspruch 13 für die Ausbesserung schlechter Bausubstanz, Verfestigung von Felsformationen, struktureller Armierung, Einspritzung in Spannkabelkanäle, Immobilisierung giftig-gesundheitsschädlicher Abfälle und in der Herstellung von zementartigen Produkten durch Formgießen.
Verwendung gemäß Anspruch 14, in der die Formen Erdformen sind.
Verfahren zur Herstellung eines vergießbaren Mörtels in hoher Fließfähigkeit, gekennzeichnet durch Zusammenmischen von Wasser und der Bestandteile der in den Ansprüchen 1 bis 10 definierten trockenen Vormischung.
Verfahren zur Herstellung zementartiger Produkte, gekennzeichnet durch Vergießen und Verfestigen eines Mörtels gemäß Anspruch 11 in geeignete Formen.
Zementartiges Produkt erhältlich durch das in Anspruch 16 beschriebene Verfahren.