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Masse zum Beschleunigen des Abbindens von zementhaltigen Mörteln oder
Betonmischungen Die Erfindung bezieht sich auf das Erhärten von Betonmischungen.
Die Kunst, Betonmischungen zum Erhärten zu bringen, ist bekannt. Solche Mischungen
bestehen gewöhnlich aus einem gewaschenen groben Füllstoff, wie z. B. Kies oder
Sand, gemischt mit Portlandzement und Wasser. Die nasse Mischung wird in die gewünschte
Form geschüttet oder gegossen und bindet dann ab.
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Es kommt oft vor, daB ein schnelleres Erhärten des Betons erwünscht
ist.
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Die Erfindung besteht darin, eine billige Masse zu schaffen, die in
kleinen Anteilen der Betonmischung zugefügt, das Abbinden der Betonmischung beschleunigt,
ohne deren Zusammensetzung wesentlich zu ändern.
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Die Erfindung betrifft eine Masse, die zementhaltigen Mörteln oder
Beton beigemischt wird, um das Erhärten zu beschleunigen. Es handelt sich um eine
halbflüssige Masse oder einen Schlicker aus Kalziumsulfat und einem gallertartigen
Hydroxyd oder gallertartigen Hydroxyden von dreiwertigen Metallen. Beispielsweise
'sind Eisenhydroxyd und Aluminiumhydroxyd gut geeignet, die im Rahmen der Erfindung
einzeln oder gemeinsam verwendet werden können.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine halbflüssige Masse
von Metallhydroxyd und Kalziumsulfat, im weiteren als Schlicker bezeichnet, durch
Reaktion von Kalziumhydroxyd mit einem Sulfat eines dreiwertigen Metalls gewonnen:
Um dieses Gemisch von Kalziumsulfat und einem Hydroxyd eines dreiwertigen Metalls
zu erhalten; wird vorzugsweise Kalziumhydroxyd mit Ferrisulfat zur Reaktion gebracht.
Das letztere ist billig und in der chemischen Industrie fertig erhältlich.
Präparate,
die dreiwertiges Metallhydroxyd und Kalziumsulfat enthalten und die zur Behandlung
von industriellen Abfallsäuren verwendet werden, sind zur Anwendung für die Zwecke
der Erfindung geeignet.
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Das Kälziumsulfat wird vorzugsweise in kolloidaler Form, also in Form
sehr feiner Teilchen, angewendet. Dieser Zustand wird durch Reaktion von Kalziumhydroxyd
mit einem Sulfat eines dreiwertigen Metalls, wie beschrieben, erreicht.
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Gemäß der Erfindung wird beispielsweise ein Schlicken aus Eisenhydroxyd
und Kalziumsulfat einer gebräuchlichen Betonmischung zugesetzt und damit vermischt.
Die Mischung wird dann in üblicher Weise verwendet. Es werden nur kleine Mengen
des Schlickers benötigt.
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Die folgenden Beispiele zeigen die Wirkung kleiner Schlickerbeimengungen
zu Betonmischungen. Festbestandteile des Schlickers 4,5 °/p (Gewichtsanteile).
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Die Mischungen wurden im Laboratorium erstellt, Prüfstücke daraus
hergestellt und nach verschiedenen Abbindezeiten zerdrückt.
| Gewichtsanteile |
| Sand...................... 6oo 6oo 6oo |
| Zement... ................ 6o 6o 6o |
| Wasser . : . . . . . : . . . . . . . . . . . . 70 _ 7o hiervon
22 Teile 7o hiervon 44 Teile |
| im Schlicken im Schlicken |
| enthalten enthalten |
| Schlicken . . . . : : . . . ... . , : . . . . - 23 (22 Teile
Wasser 46 (4.4. Teile Wasser |
| und i Teil feste und 2 Teile feste |
| Stoffe) Stoffe) |
| Druckfestigkeit in kg/cm' |
| Nach i Tag . . . . . . . . . . . . . . . . 1,45 3'S _ 5'25 |
| Nach 2 Tagen . . . . . . : . . . . 6,5 I3;5 mehr als 13,5 |
Es ist zu ersehen, daß trotz des sehr kleinen Zusatzes von Schlicken, der, bezogen
-auf das Trockengewicht, nur 1/, °/a beträgt, das Abbinden wesentlich bcschleunigt
wird. Weiterhin ist gefunden worden, daß Schlicken, der nur sehr geringe Anteile
von Eisenhydroxydgel besitzt, eine erhebliche Beschleunigung der Härtezeit der Betonmischungen
bewirkt. Ein solcher Schlicken wird aus i Teil Eisensulfat in Lösung mit 2 Teilen
Kalziumsulfat und Neutralisierung der Mischung mit Kalziumhydroxyd hergestellt.
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Der Schlicken kann in vielfältiger Art hergestellt werden. Zur Erläuterung
seien die folgenden Beispiele angeführt: i. Eine wäßrige Eisensulfatlösüng, die
mit Kalziumhydroxyd zur Reaktion gebracht wird, ergibt einen Schlicken aus Eisenhydroxyd
und Kalziumsulfat; 2. eine Abfallauge, die im wesentlichen Eisensulfat enthält,
z: B. Abfallbeize aus Eisen- und Stahlwerken, wird mit Kalziumhydroxyd neutralisiert.
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Da Beizflüssigkeiten häufig mehr Ferro- als Ferrisulfat enthalten,
werden diese durch Einblasen von Luft oxydiert.
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U m eine günstige Mischung zu erhalten, wird ein Schlicken mit etwa
5 % festen Anteilen hergestellt. Durch Filter gepreßter Schlicken, der bis
zu 25"/, feste Anteile enthielt, ist ebenfalls als Abbindebeschleunigungsmittel
verwendbar; er ist aber auf Grund seiner Dickflüssigkeit schwierig mit Betonmischungen
zu vermengen. Es ist gefunden worden, daß die Abbindebeschleunigong erheblich verringert
wird, wenn der Schlicken, der Ferrihydroxyd und Kalziumsulfät enthält, vor dem Beimischen
zum Beton getrocknet wird, Der Sshlicker wird der Betonmischung in einem Anteil
von etwa 1/Z Gewichtsprozent der Gesamtmischung, auf Trockengewichtsbasis berechnet,
beigesetzt.
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Die Erfindung ümfaßt außerdem die Anwendung des Schlickers als Zusatz
zu Hochofenzement oder Mörteln oder Betonen, die hieraus hergestellt sind. Hochofenzement
wird hergestellt durch trockenes Vermahlen von Hochöfenschlacke mit Portlandzementklinken.
Die Hochofenschlacke kann jedoch auch naß gemahlen und nach Zusatz von Portlardzement
bei der Bereitung der Betonmischung in Form von Schlamm verwendet werden. Solche
Zemente und Zementmischungen haben den Nachteil, daß sie sehr langsam abbinden,
so daß in verschiedenen Fällen der Zusatz von Schlicken nach der Erfindung eine
wesentliche Beschleunigung des Abbindens ergibt. Der Schlicken kann der Hochofenschlacke
entweder in der Naßmühle oder im Betonmischer mit dem zusätzlich erforderlichen
Anmachwasser zugesetzt werden. Diese Methode wird vorzugsweise bei großen Arbeiten
angewendet, da sie ein vorzeitiges Abbinden des Zementschlamms vermeidet, Prüfungen,
die im Laboratorium durchgeführt wurden und bei denen die gleichen Verfahren wie
im vorhergenannten Beispiel angewandt wurden, zeigten folgende Ergebnisse:
| Gewichtsanteile |
| Chelford Sand ............. 6oo 6oo 6oo |
| Portlandzement............. 30 30 30 |
| Hochofenschlacke........... 30 30 30 |
| Schlicker . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 23 (1 Teil
feste Stoffe 46 (2 Teile feste Stoffe |
| und 22 Teile und 44 Teile |
| ' Wasser) Wasser) |
| Gesamtwassermenge . . . . . . . . . 70 70 70 |
| Druckfestigkeit in kg/cm2 |
| Nach 2 Tagen . . . . . . . . . . . . . . I 3,9 5,25 8 |
| Feste Schlickeranteile ....... I 4,5% |
Es ist zu beachten, daß bei der Herstellung von Betonmischungen zur Bemessung des
Anmachwassers das im Schlicker befindliche Wasser mit in Rechnung zu stellen ist.
Der Schlicker, der unter Verwendung von Aluminiumsulfat hergestellt ist, eignet
sich besonders für S--hlacken mit niedrigem Tonerdegehalt.
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Zement- oder Betonmischungen, die einen Zuschlag von Schlicker nach
der Erfindung enthalten, haben ' auch eine höhere Zugfestigkeit, sind leichter zu
bearbeiten und neigen nicht zum Zerfall in ihre Bestandteile. Die Menge des zugefügten
Schlickers ist keineswegs auf die in den Beispielen angegebenen Mengen beschränkt.
Die dort angegebene Quantitäten zeigen jedoch nach der Erfahrung die gewünschten
Resultate und sind in der Praxis wirtschaftlich. Es ist gefunden worden, daß der
nach vorbeschriebenen Methoden hergestellte Schlicker bessere Resultate ergibt als
ein Brei, der durch Zusatz von Ferrihydroxyd zu Kalziumsulfat hergestellt wurde,
selbst wenn das Kalziumsulfat durch Zusatz von verdünnter Schwefelsäure vor dem
Zufügen des Ferrihydroxyds ebenfalls in Schlickerform übergeführt wurde. Das bessere
Ergebnis wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß sich die Ferri- oder anderen Metallhydroxyde
und das Kalziumsulfat in status nascende befinden, nachdem die chemische Reaktion
zwischen dem Metallsulfat und Kalziumhydroxyd stattgefunden hat.