DK157448B - Fremgangsmaade til accelerering af afbindingen og haerdningen af et hydraulisk bindemiddel og alkalifri afbindeaccelerator til anvendelse ved fremgangsmaaden - Google Patents

Description

DK 157448B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til accelerering af afbindingen af hydrauliske bindemidler, såsom cement og deraf fremstillet mørtel og beton. Denne fremgangsmådes anvendelsesmuligheder består i fremstilling 5 af præfabrikerede elementer samt accelerering af afbindingen af på byggestedet fremstillet beton. I det første tilfælde kan den sædvanlige hærdningsaccelerering ved hjælp af varme (elektrisk opvarmning eller olieopvarmning eller opvarmning med damp) forkortes eller helt elimineres. I det andet tilfæl-1Q de kan forskalningstiden for betonen forkortes, eller der kan også betoneres videre ved lavere temperatur.

I alle disse tilfælde medfører fremgangsmåden ifølge opfindelsen betydelige økonomiske fordele. Et særligt 15 anvendelsesområde er sprøjtemørtel og sprøjtebeton.

Sådanne mørtler og betoner tjener til fremstilling af det høje og lave byggeris bygningsværker samt til udbygning og indvendig beklædning af underjordiske, naturlige eller kunstigt frembragte hulrum, såsom minegangs-, tunnel- eller 20 bjergbygninger, til hvilke betonen skal opfylde de statiske krav samt være vandtæt. De tjener endvidere til konsolidering af bygningsudgravninger, skrænter, løse klippevægge, etc.

Der kendes allerede mange materialer, der accelererer 25 afbindingen og hærdningen af beton. De mest brugbare er blandt andet stærkt alkalisk reagerende stoffer, såsom alkalihydroxider, alkalicarbonater, alkalisilikater, alkalialuminater og jordalkalichlorider.

I tilfælde af de stærkt alkalisk reagerende stoffer,optræ-30 der uønskede belastninger af den forarbejdende person.

Således kan sådanne produkter ætse huden meget kraftigt og

DK 157448B

2 forårsage øjenbetændelser, der kan påvirke synsevnen. Ved indånding af det ved forarbejdningen dannede støv kan der også fremkomme skadelige påvirkninger på luftvejene.

5 I betonteknologisk henseende reducerer stærkt alkaliske afbindeacceleratorer slutstyrkerne, forøger svindet, hvilket kan føre til revnedannelser og derfor drage holdbarheden af et bygningsværk i tvivl.

10 Chloridholdige afbindeacceleratorer er i reglen uønskede på en byggeplads, fordi de kan føre til korrosion både på armeringsjernet i betonen og på byggepladsens redskaber.

Det er endvidere kendt, at chloridholdige afbindeaccelera- \ 15 torer reducerer kemikaliebestandigheden kraftigt, især cementens sulfatbestandighed.

Acceleratorer for afbindingen af hydrauliske bindemidler på basis af amorft aluminiumhydroxid kendes allerede fra EP-A-20 0.026.262, især kravene 1 og 11 til 13, samt fra Chemical Ab stracts bind 86, nr. 18, maj 1977, side 300, 126.087c.

Ifølge EP-A-0.026 262, side 2 sidste afsnit, ligger det amorfe aluminiumhydroxids partikelstørrelse især i området mellem 4,8 25 og 5,4 pm.

Også et kvældbart celluloseprodukt og yderligere tilsætningsstoffer kan være indeholdt i en sådan hærdningsaccelator, se EP-A-0.026.262, især kravene 8 til 10 og eksemplerne.

30

Fra DE-A-2.548.687, især patentkrav og side 15, kendes tilsætningen af aluminiumsulfat eller nitrater til afbindeaccelatorer på basis af aluminat og aluminiumoxid. 1

Fra FR-A-2.471.955, især kravene 1 og 6, kendes anvendelsen af formiater og nitrater i acceleratorblandinger.

DK 157448B

3

Det har nu overraskende vist sig, at helt alkali og chlorid-fri afbindeacceleratorer kan fremstilles, hvilke acceleratorer følgelig ikke irriterer huden og Øjnene og ikke fremmer korrosionen.

Opfindelsen angår således en fremgangsmåde til aceelerering af afbindingen og hærdningen af et hydraulisk bindemiddel, såsom cement og deraf fremstillet mørtel og beton, ved hjælp af en accelerator indeholdende amorft aluminiumhydroxid, som er 10 ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

Da afbindeacceleratorerne ifølge opfindelsen ikke indeholder nogen alkalier, bliver hverken styrkeudviklingen eller svindet påvirket i negativ retning. Disse afbindeaccelera-15 torer består helt eller.delvis af findelt, amorft aluminiumhydroxid i blanding med mindst et vandopløseligt sulfat og/el-ler nitrat og/eller formiat. Ved blanding af det amorfe aluminiumhydroxid med vandopløselige sulfater, nitrater og formia-ter af jordalkali- og overgangsmetallerne kan den afbindeacce-20 lererende virkning på cement forøges i en udstrækning, der ikke kunne forudses. Ved hjælp af disse iblandinger kan andelen af aluminiumhydroxid reduceres til under halvdelen ved uforandret afbindeacceleration.

25 En analog effekt udviser også de opløselige salte af natrium eller kalium eller blandingssalte, såsom aluner, natrium= aluminiumsulfat eller kaliumaluminiumsulfat.

Til formindskelse af støvudviklingen ved anvendelse af af-30 bindeacceleratoren ifølge opfindelsen kan i vand kvældbare stoffer tilsættes, såsom methyl-hydroxyethylcelluloser, hydroxypropylcelluloser eller andre ifølge krav 12.

Opfindelsen angår endvidere en alkalifri afbinde- og hærd-35 ningskatalysator til brug ved fremgangsmåden, som er ejendommelig ved det i krav 9's kendetegnende del angivne.

DK 157448 B

4

De følgende eksempler belyser opfindelsen nærmere.

Fremgangsmåde 5 100 g Portlandcement blandes tørt med 100 g fint kvartsmel < 75 Mm (6400 mesh). Derpå tilsættes den krævede mængde afbinde-accelerator og 55 cm3 vand, og der blandes i 30 sek. For den resulterende mørtelblanding bestemmes afbindetiderne ifølge VICAT i overensstemmelse med SIA NORM 215 eller DIN 1164. Alle 10 resultater er vist grafisk på tegningen.

Optegnet er afbindetiderne for rent aluminiumhydroxid, det yandopløselige salt og en kombination af lige vægtdele af de to.

15

Der kunne overraskende konstateres en forstærket afbinde-accelerering af kombinationen, hvilket ikke kunne forudses.

Eksempler (Resultater ~ se figurerne. 1 til 9) 20

Nr. 1 Indflydelse af natriumnitrat (se figur 1)

Nr. 2 " " calciumnitrat (se figur 2)

Nr. 3 " " kaliumaluminiumsulfat (se figur 3)

Nr. 4 " " aluminiumsulfat (se figur 4) 25 Nr. 5 " " magnesiumsulfat (se figur 5)

Nr. 6 " " jernsulfat (se figur 6)

Nr. 7 " n natriumsulfat (se figur 7)

Nr. 8 " " kaliumsulfat (se figur 8)

Nr. 9 " " natriumformiat (se figur 9) 30 På tegningen angiver W/C vand/cement-tal1 et, og forkortelsen %D0S betyder vægt% dosering regnet i forhold til cementvægten.

I eksemplerne 1 til 9 var Portlandcement: kvartsmel = 1:1 og 35 w/z = °'55 ved afbindingens begyndelse.

DK 157448 B

5 I fig. 1 til 9 viser kurven 1 afbindetiden for det i det tilsvarende eksempel benyttede ovenfor anførte vandopløselige salt, medens kurven 2 viser afbindetiden for rent aluminiumhydroxid (Al(0H)3), og kurven 3 viser afbindetiden for en 1:1 5 kombination (vægtdele) af det ovenfor nævnte salt og Al(0H)3· På grundlag af de ønskede afbindetider eller de i praksis' stillede- krav kan de gunstigste' kombinationer nu udvælges.

i

Udvælgelsen bestemmes, ligeledes af' den pågældende arbejds-10 metode, det være sig transportbeton, lokalbeton, præfabrikation eller sprøjtebetbn.

Eksempel nr. 10 (sammenligningseksempel) 15 En mørtelblanding af 3 vægtdele sand og 1 vægtdel Portland-cement blev sprøjtet under tilsætning af 5% af en konventionel alkalibaseret accelerator. Til anvendelsen benyttedes en mørtelsprøjtemaskine af typen "ALIVA" 240 med 1 liter rotor. Efter 24 timer blev borekerner udtaget af den hærdede 20 sprøjtemørtel, og trykstyrken blev bestemt efter forskellige tider.

Eksempel nr. 11 25 Samme forsøg som i eksempel 10, men under anvendelse af 5% af en alkalifri afbindeaccelerator ifølge opfindelsen. Bestemmelsen af trykstyrkerne i eksempel 10 og 11 førte til følgende resultater i MPa (middelværdi af 3 borekerner). 1 35 6

DK 157448 B

Alkalifri og j .. .1 chloridfri

Borekernens .. Konventionel r afbindeaccelerator alder afbindeaccelerator ifølge opfindelsen 5 1 dag 11/5 15,8 3 dage 15,9 34,8 7 dage 20,2 42,9 28 dage 32,8 50,8 56 dage 34,5 52,3 90 dage 34,0 54,5 180 dage 33,3 63,1

Den positive indflydelse af den alkalifri pg chloridfri afbindeaccelerator på trykstyrkerne er iøjnefaldende.

15

En lige så gunstig indflydelse kunne fastslås på opførslen med hensyn til svind. Svindet efter 28 dage var ca. 30% mindre med den alkalifri afbindeaccelerator.

20

Eksempel nr. 12

En mørtelblanding som den i eksempel 10 beskrevne sprøjtes i det ene tilfælde med en konventionel afbindeaccelerator.

25 I det andet tilfælde benyttedes den samme mængde af afbindeacceleratoren ifølge opfindelsen, der imidlertid forinden var iblandet 10% af en methylcellulose. Med et "massometer" blev støvkoncentrationen målt under sprøjtningen. Målestedet befandt sig 0,5 m bag dyseholderen. Den samlede støvmåling 3Q skete 30 sek. efter sprøjtningens begyndelse. Den anden måling, ved hvilken støv med partikelstørrelser mindre end 5 μ, som let kommer ind i lungerne (silicosedannende), blev målt, fandt sted 2 min. efter den første måling.

35

Claims (13)

1. Fremgangsmåde til accelerering af afbindingen og hærdningen af et hydraulisk bindemiddel, såsom cement og deraf fremstillet mørtel og beton, ved hjælp af en accelerator indeholdende 35 amorft aluminiumhydroxid, kendetegnet ved, at man til blandingen, der indeholder det nævnte bindemiddel, sætter 0,5-10 vægt%, regnet i forhold til vægten af dette bindemid- DK 157448 B del, af en alkalifri og chloridfri afbinde- og hærdningsaccelerator, hvorhos denne accelerator indeholder aluminiumhydro-xid i blanding med mindst et vandopløseligt sulfat og/eller nitrat og/eller formiat. 5

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man anvender findelt, amorft aluminiumhydroxid med en kornstørrelse på 0,1-5 pm.·

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-' net ved, at afbinde- og hærdningsacceleratoren indeholder mindst 10 vægt% amorft aluminiumhydroxid og op til 90 vægt% af mindst et vandopløseligt sulfat og/eller nitrat og/eller formiat, hvorhos disse sulfater, nitrater og formi ater fortri ns-15 vis anvendes i form af salte med flerval ente kationer.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3,kendete g-n e t ved, at afbinde- og hærdningsacceleratoren iblandes 0-30 yægt% af mindst én kvældbar methyl-, hydroxyethyl-, 20 hydroxypropyl-, hydroxybutyl-, hydroxyethylmethyl-, hydroxy= propylmethyl- eller hydroxybutylmethylcellulose.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at afbinde^· og hærdningsacceleratoren inde- 25 holder mindst 10 vægt% amorft aluminiumhydroxid, op til 90 vægt% af mindst ét vandopløseligt sulfat og/eller nitrat og/eller formiat, samt Q·?· 30 yægt% af mindst én kvældbar polymer. 30

6 Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at afbinde- og hærdningsaccelatoren anvendes i kombination med kendte midler til frembringelse af flydende tilstand og luftporedannere.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at afbinde- og hærdningsacceleratoren anvendes som pulver eller findispergeret i vand. 35 DK 157448 B

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1-7, kendetegnet ved, at afbinde- og hærdningsacceleratoren anvendes forblandet i hydrauliske bindemidler og tilslagsstoffer. 5 .........

9. Alkalifri og chloridfri afbinde- og hærdningsaccelerator til brug ved fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den indeholder amorft aluminiumhydroxid i blanding med mindst et vandopløseligt sulfat og/eller nitrat 10 og/eller formiat.

10. Afbinde- og hærdningsaccelerator ifølge krav 9, kendetegnet ved, at den indeholder amorft, findelt aluminiumhydroxid med en kornstørrelse på 0,1-5 ym. 15

10 Konventionel , 7 7 8 . afbindeaccelerator ' ' Afbindeaccelerator 7 7 ifølge opfindelsen ' ' 15 3 Den tilladelige grænseværdi MAK på 8 mg/m underskrides tydeligt med tilsætningsmidlet ifølge opfindelsen. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes en afbinde-7 0 accelerator af mindst 10 vægt% amorft aluminiumhydroxid og op til 90 vægt% af et vandopløseligt sulfat, nitrat eller formiat samt 0-30% af en kvældbar polymer i en mængde på 0,1-10%, regnet i forhold til cementens vægt. 25 Disse tilsætningsmidler kan selvsagt også anvendes forblandet med hydrauliske bindemidler og tilslagsstoffer i såkaldt færdigmørtel. Patentkrav. 30 ....................

11. Afbinde- og hærdningsaccelerator ifølge krav 9 eller 10, kendetegnet ved, at den indeholder mindst 10 vægt* amorft aluminiumhydroxid og op til 90 vægt* af mindst et i vandopløseligt sulfat og/eller nitrat og/eller formiat, . 20 hvorhos disse sulfater, nitrater og formiater fortrinsvis anvendes i form af salte af flervalente kationer.

12. Afbinde- og hærdningsaccelerator ifølge ethvert af kravene 9-11 , kendete g net ved, at den indeholder 25 0-30 vægt% af mindst en kvældbar methyl-, hydroxyethyl-, hydroxypropyl-, hydroxybutyl-, hydroxyethylmethy1-, hydroxy= propylmethyl- eller hydroxybutyl met hyl cel 1 ul o s e..

13. Afinde- og hærdningsaccelerator ifølge ethvert af kravene 9-12, kendetegnet ved, at den indeholder mindst 10 vægt* amorft aluminiumhydroxid, op til 90 vægt* af mindst ét vandopløseligt sulfat og/eller nitrat og/eller formiat, samt 35 0-30 vægt* af mindst én kvældbar polymer. 1 Afbinde- og hærdningsaccelator ifølge ethvert af kravene 5 DK 157448 B 9-13, kendetegnet ved, at den er kombineret med kendte midler, der frembringer flydende tilstand, og luftpore-dannere. IS 20 25 30 35