EP4054993A1 - Aluminiumsulfatsuspensionen mit reduzierter viskosität - Google Patents

Aluminiumsulfatsuspensionen mit reduzierter viskosität

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EP4054993A1
EP4054993A1 EP20797153.2A EP20797153A EP4054993A1 EP 4054993 A1 EP4054993 A1 EP 4054993A1 EP 20797153 A EP20797153 A EP 20797153A EP 4054993 A1 EP4054993 A1 EP 4054993A1
Authority
EP
European Patent Office
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weight
aluminum sulfate
aluminum
suspension
sulfate suspension
Prior art date
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Pending
Application number
EP20797153.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Weibel
Christian STENGER
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Sika Technology AG
Original Assignee
Sika Technology AG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators or shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • C04B22/142—Sulfates
    • C04B22/148—Aluminium-sulfate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/10—Accelerators; Activators
    • C04B2103/12—Set accelerators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2103/10—Accelerators; Activators
    • C04B2103/14—Hardening accelerators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
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    • C04B2103/34—Flow improvers
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146—Sprayable or pumpable mixtures

Definitions

  • the invention relates to means for adjusting, in particular for reducing, the viscosity of an aluminum sulfate suspension.
  • the invention also relates to an aluminum sulfate suspension.
  • WO 2005/075381 A1 describes, for example, a solidification and hardening accelerator comprising aluminum hydroxide, aluminum sulfate and organic acid, the accelerator having a molar ratio of aluminum to organic acid of less than 0.65.
  • EP 0812812 B1 discloses alkali-free accelerator dispersions based on aluminum sulfate and an alkanolamine in the absence of aluminum hydroxide.
  • EP 1 878713 A1 (Construction Research and Technology GmbH) describes an accelerator for shotcrete or shotcrete in the form of an aqueous dispersion with 25 to 40% by weight aluminum sulfate and aluminum hydroxide, the molar ratio of aluminum to sulfate in the dispersion being 1.35 to 0.70 amounts to.
  • the aqueous dispersion has an inorganic stabilizer which comprises a magnesium silicate in the form of sepiolite. If sepiolite is used in a proportion of 0.2-3% by weight, EP 1 878713 A1 not only stabilizes the dispersion in a wide range of the specified aluminum and sulfate amounts, but also an advantageous viscosity of the shotcrete accelerator.
  • the invention is based on the object of providing solutions which enable the production of aluminum sulphate suspensions with the highest possible aluminum sulphate content and the lowest possible viscosity.
  • a low viscosity is achieved directly after the addition of a soluble magnesium compound to the aluminum sulfate suspension and a low viscosity is preferably also retained at later times after the addition of a soluble magnesium compound to the aluminum sulfate suspension.
  • the aluminum sulphate suspensions should in particular prove to be the most effective setting and / or hardening accelerators possible for hydraulic binders, in particular for shotcrete or spray mortar.
  • the solutions should also be as inexpensive and easy to implement as possible.
  • a soluble magnesium compound is used to adjust, in particular to reduce, the viscosity of an aluminum sulfate suspension.
  • the viscosity of an aluminum sulfate suspension can be significantly reduced with the aluminum sulfate content remaining the same and / or the aluminum sulfate content can be markedly increased with the viscosity remaining the same.
  • relatively inexpensive aluminum sulfate suspensions with a high aluminum sulfate content and at the same time relatively low viscosity can be produced in a simple manner, which are particularly suitable as setting and hardening accelerators for shotcrete and sprayed mortar.
  • the soluble Magnesium compound is particularly effective in the period from 1 to 48 hours, in particular from 6 to 24 hours, after it has been added to the aluminum sulfate suspension.
  • the soluble magnesium compound is also effective at later times, in particular 1-3 months after being added to the aluminum sulfate suspension, as a means of adjusting, in particular reducing, and / or maintaining the viscosity. This is particularly the case with aluminum sulfate suspensions with a proportion of> 34% by weight of aluminum sulfate (AI 2 (S0 4 ) 3).
  • the soluble magnesium compound can easily be combined with conventional and stabilizing magnesium silicates, in particular with sepiolite, without the effectiveness of the soluble magnesium compound being impaired.
  • a magnesium silicate, in particular sepiolite can be used in combination with the soluble magnesium compound in an aluminum sulphate suspension, with which particularly stable aluminum sulphate suspension with a high active substance content and low viscosity can be obtained.
  • the invention relates to the use of a soluble magnesium compound for adjusting, in particular for reducing, the viscosity of an aluminum sulfate suspension.
  • An 'aluminum sulfate suspension is a heterogeneous mixture of a liquid, in particular water, and finely distributed particles of aluminum sulfate therein. It is preferably an aqueous aluminum sulfate suspension.
  • part of the aluminum sulfate can also be dissolved and / or chemically
  • a chemically converted form of aluminum sulphate is e.g. jurbanite (AIOFISO4 5 FI2O).
  • An aluminum sulphate suspension is therefore not a pure solution, but there are always finely divided particles of aluminum sulphate in the liquid phase, especially water.
  • the aluminum sulfate suspension can contain further components, which can be present in dissolved and / or solid form.
  • the aluminum sulfate suspension is particularly preferably a setting and / or hardening accelerator for a mineral binder, in particular a shotcrete accelerator.
  • the soluble magnesium compound is preferably used to adjust the viscosity of a solidification and / or hardening accelerator based on an aluminum sulfate suspension for a mineral binder, in particular for a shotcrete accelerator.
  • solidification and / or hardening accelerator stands in particular for a substance which, if added to a mineral binder and compared with a blank sample without added substance or without accelerator, leads to an increase in the compressive strength of the mineral binder after a defined point in time after Turning on leads, especially within 2 minutes - 24 hours of turning on.
  • Adjustment of the viscosity means in the present case in particular that the viscosity of the aluminum sulfate suspension is specifically controlled and / or adjusted by the soluble magnesium compound. In particular, the viscosity of the aluminum sulfate suspension is changed or reduced by the presence of the soluble magnesium compound compared to an aluminum sulfate suspension which does not contain the soluble magnesium compound but is otherwise of identical composition.
  • the viscosity is determined in particular according to the DIN EN ISO 2431: 2011 standard. Preferably with an ISO cup no. 6 and at a temperature of 23 ° C.
  • weight and molar proportions relate in each case to the ready-to-use aluminum sulfate suspension after the viscosity has been set.
  • the ready-to-use aluminum sulfate suspension is designed in particular for direct use as a solidification and / or hardening accelerator.
  • the ready-to-use aluminum sulphate suspension thus contains not only the aluminum sulphate and the liquid but also the soluble magnesium compound and any other components that may be present.
  • the aluminum sulfate suspension is preferably free of alkali and / or chloride.
  • alkali-free is usually understood to mean a composition which has less than 1% by weight of alkali and / or alkali metal ions calculated as sodium oxide equivalent (Na 2 O), based on the total weight of the composition or the aluminum sulfate suspension.
  • the Na20 equivalent is the amount by weight that would result if all the alkali ions (especially Na and K) were present as Na20.
  • chloride-free usually denotes a composition which has less than 0.1% by weight of chloride ions, based on the total weight of the composition or the aluminum sulfate suspension.
  • the soluble magnesium compound is used in particular to adjust the viscosity, in particular to reduce the viscosity.
  • the soluble magnesium compound is used to adjust the viscosity, in particular to reduce the viscosity, of an aluminum sulphate suspension, the adjustment of the viscosity, in particular the reduction, preferably in the period of 1-168 h, more preferably 1-48 h, in particular in the period from 6 to 24 h, after receipt of the aluminum sulfate suspension mixed with the soluble magnesium compound is complete.
  • the soluble magnesium compound is therefore used to adjust the viscosity, in particular to reduce the viscosity, of an aluminum sulfate suspension over a period of several months, very particularly preferably 1 to 3 months, after receiving the aluminum sulfate suspension to which the soluble magnesium compound has been added.
  • aluminum sulfate suspensions with a proportion of> 34% by weight of aluminum sulfate (AI 2 (S0 4 ) 3).
  • the soluble magnesium compound makes it possible to adjust the viscosity, in particular the reduction in viscosity, in the period of 1 - 168 h, preferably 1 - 48 h, especially in the period of 6 - 24 h, after receipt of the aluminum sulfate suspension mixed with the soluble magnesium compound, the viscosity of the aluminum sulfate suspension can be adjusted to the desired value shortly after production. This in turn allows a shorter production time, since the aluminum sulphate suspensions can be used as intended within a few hours after production, in particular as a setting and / or hardening accelerator.
  • the soluble magnesium compound also enables the viscosity, in particular the reduction in viscosity, to be adjusted over a longer period of time, in particular over a period of several months, after receiving the aluminum sulfate suspension mixed with the soluble magnesium compound, a long-term viscosity reduction can be achieved.
  • the aluminum sulphate suspensions can be stored for a longer period of time with a substantially constant viscosity if required.
  • the soluble magnesium compound can accordingly be used in a process for adjusting the viscosity of an aluminum sulfate suspension.
  • a further aspect of the present invention is accordingly a method for adjusting the viscosity, in particular reducing the viscosity, of an aluminum sulfate suspension in a period of 1-168 h, preferably 1-48 h, especially in the period of 6-24 h, after receipt the aluminum sulfate suspension mixed with the soluble magnesium compound and / or to adjust the viscosity, in particular the reduction in viscosity, over a longer period of time, in particular over a period of several months, comprising the steps: a) providing an aqueous preparation of aluminum sulfate and b) mixing in a soluble magnesium compound c) optionally mixing in further aluminum sulfate, an aluminum sulfate suspension being obtained. or a) providing an aqueous preparation of a soluble magnesium compound and b) mixing in aluminum sulfate to obtain an aluminum sulfate suspension.
  • a preparation is a solution or suspension.
  • An aqueous preparation is therefore a solution or suspension in water.
  • the aqueous preparation of aluminum sulfate is a solution or a suspension of aluminum sulfate in water. It is also possible for proportions of aluminum sulfate to be present in dissolved form and proportions of aluminum sulfate in suspended form in the aqueous preparation.
  • the setting and / or hardening accelerators according to the invention for hydraulic binders, in particular for shotcrete or shotcrete, are aluminum sulfate suspensions.
  • the soluble magnesium compound can be added to the aluminum sulfate preparation directly during its manufacture. However, it is also possible to add the soluble magnesium compound to the aluminum sulfate preparation shortly after its production, for example within 1 hour after its production. Finally, it is also possible to add the soluble magnesium compound to the aluminum sulfate preparation only a long time after its preparation, for example after 5 days or longer.
  • the soluble magnesium compound is preferably a non-silicate magnesium compound.
  • a “non-silicate magnesium compound” is understood to mean a compound which contains magnesium but does not contain any silicate groups.
  • the soluble magnesium compound contains no sheet silicate and / or no phyllosilicate, in particular no sepiolite.
  • the soluble magnesium compound preferably includes a magnesium salt and / or a magnesium complex. It can also be advantageous if the soluble magnesium compound contains calcium and / or iron, preferably calcium. Calcium can be particularly advantageous if the aluminum sulfate suspension is used as a setting and / or hardening accelerator in mineral binders based on special cements.
  • the soluble magnesium compounds used according to the invention make it possible to formulate highly effective solidification and / or hardening accelerators which are essentially free of calcium. Since calcium may slow down the reaction or dissolution of cement clinker, a solidification and / or hardening accelerator essentially without calcium can be advantageous.
  • the soluble magnesium compound is an oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, sulfate, phosphate, halide, formate, acetate, citrate or mixtures thereof.
  • the soluble magnesium compound is more preferably an oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, formate, acetate, citrate or mixtures thereof.
  • the soluble magnesium compound is preferably a magnesium hydroxide, a calcium magnesium hydroxide, a magnesium carbonate, a calcium magnesium carbonate, a magnesium carbonate hydroxide, a calcium magnesium carbonate hydroxide, a magnesium oxide and / or a calcium magnesium oxide.
  • the magnesium compound is very particularly preferably selected from magnesium carbonate, magnesium oxide and / or magnesium hydroxide. In particular, it is magnesium oxide.
  • the soluble magnesium compound Mg (OH) 2, MgCa (OH) 4, MgCO3, MgCa (C03) 2, MgCO3, Mg (OH) 2, MgO and / or MgCa02 is preferred. It is particularly preferably MgCO 3, Mg (OH) 2 and / or MgO, in particular MgO.
  • magnesium compounds have proven to be particularly advantageous in the present context, since they result in a significant reduction in viscosity can be achieved without adversely affecting other components.
  • the substances are also readily available.
  • the amount of the soluble magnesium compound is preferably chosen such that the magnesium atoms, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, make up a proportion of 0.02-6.3% by weight, in particular 0.04-4.2% by weight, particularly preferably 0.2-2.1% by weight , in particular 0.6-1.8% by weight.
  • magnesium oxide is used as the soluble magnesium compound, this is, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, preferably in an amount of 0.035-10.4% by weight, more preferably 0.07-6.9% by weight, particularly preferably 0.35-3.5% by weight, especially 1 - 3 wt .-% used.
  • the aluminum sulfate suspension preferably has a sulfate (SO4) content of 19-40% by weight, in particular 24-36% by weight, especially 28-34% by weight, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension.
  • SO4 sulfate
  • the aluminum sulfate suspension based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, has a proportion of aluminum (AI) of 3.5-10% by weight, in particular 4.5-8.7% by weight, in particular 5.4-7% by weight , having.
  • Aluminum sulphate suspensions with a high active ingredient content are produced, which are characterized by a particularly good solidification and / or hardening acceleration.
  • the aluminum sulfate suspension advantageously contains aluminum sulfate, aluminum hydroxysulfate, sulfuric acid, aluminum hydroxide and / or aluminum hydroxide carbonate.
  • Aluminum sulfate is particularly preferred.
  • the sulfate of the aluminum sulfate suspension comes in particular from aluminum sulfate, aluminum hydroxysulfate and / or sulfuric acid.
  • Aluminum sulfate is particularly preferred.
  • the accelerator contains in particular at least one of the substances mentioned as a source of sulfate.
  • the aluminum of the accelerator is advantageously derived from aluminum sulfate, aluminum hydroxysulfate, aluminum hydroxide and / or aluminum hydroxide carbonate.
  • Aluminum sulfate is particularly preferred.
  • the accelerator contains in particular at least one of the substances mentioned as a source of aluminum.
  • the aluminum sulfate suspension contains, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, 22-46% by weight, in particular 28-43% by weight, preferably 34-41% by weight, aluminum sulfate (Al 2 (S0 4 ) 3 ).
  • the aluminum sulfate which can be used for production can in particular contain different amounts of water of crystallization.
  • the aluminum sulfate typically used is aluminum sulfate tetradecahydrate (Al2 (S04) 3 14.3 H2O). It is also commonly referred to as 17% aluminum sulfate because it contains 17% Al2O3.
  • the amounts of aluminum sulfate mentioned in this present document relate in each case to Al2 (SO4) 3 without water of crystallization.
  • the quantities released with respect to the different reference compounds can be Simply convert taking into account the following relationships: AI 2 (S0) 3 14.3 H2O contains 57% by weight Al2 (S04) 3 or 17% by weight AI2O3.
  • the aluminum sulphate can also be produced by a reaction of aluminum hydroxide and / or aluminum metal with sulfuric acid during the production of the aluminum sulphate suspension, sulphate ions correspondingly being formed in the aqueous solution.
  • aluminum sulfate can be produced by a reaction of a basic aluminum compound and / or aluminum metal with sulfuric acid.
  • the aluminum sulfate suspension contains, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, 0.01-15% by weight, in particular 0.05-5% by weight, particularly preferably 0.1-2% by weight, aluminum hydroxide.
  • the aluminum content can be effectively increased independently of the sulfate content of the aluminum sulfate suspension.
  • the aluminum hydroxide can be used in amorphous and / or crystalline form.
  • Amorphous aluminum hydroxide is advantageously used. This is in particular because crystalline aluminum hydroxide typically only reacts sufficiently at temperatures> 130 ° C. and a pressure> 1 bar.
  • the aluminum hydroxide can also be used in the form of aluminum hydroxide carbonate, aluminum hydroxysulfate or the like.
  • the molar ratio of aluminum to sulfate in the aluminum sulfate suspension is ⁇ 0.7, in particular 2: 3.
  • the aluminum sulfate suspension can be produced in a particularly simple manner by suspending aluminum sulfate (Al2 (SO4) 3).
  • Al2 (SO4) 3 aluminum sulfate
  • the molar ratio of aluminum to sulfate in the aluminum sulfate suspension is in the range from 0.5-2, preferably 0.67-1.35, in particular 0.7-1.0.
  • Aluminum sulfate suspensions are more effective for certain applications.
  • the aluminum sulfate suspension preferably has a proportion of water of 30-80% by weight, in particular 40-70% by weight, preferably 50-65% by weight, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension.
  • Water of crystallization of the components of the aluminum sulfate suspension e.g. water of crystallization from aluminum sulfate, is included here.
  • the soluble magnesium compound is used to reduce the viscosity in combination with a calcium compound and / or an iron compound.
  • a calcium compound and an iron compound are used.
  • the calcium compound and the iron compound additionally increase the effect of the soluble magnesium compound.
  • the calcium compound and / or the iron compound is in particular an oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, sulfate, phosphate, halide, formate, acetate and / or citrate.
  • the calcium compound and / or the iron compound is preferably an oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, formate, acetate and / or citrate.
  • the calcium compound is particularly preferably a calcium carbonate, a calcium oxide and / or a calcium hydroxide. Calcium oxide is particularly preferred.
  • the calcium compound is Ca (OH) 2, CaCO 3 and / or CaO.
  • CaO is particularly preferred.
  • An amount of the calcium compound is selected in particular such that the calcium atoms, based on the total weight of the
  • Aluminum sulfate suspension have a proportion of 0.001-4% by weight, preferably 0.01-2% by weight, in particular 0.07-1.4% by weight, in particular 0.1-0.7% by weight.
  • a proportion of CaO, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension is advantageously 0.001-5% by weight, preferably 0.01-3% by weight, in particular 0.1-2% by weight, in particular 0.2 - 1% by weight.
  • the iron compound is particularly preferably an iron oxide.
  • the iron compound is Fe203.
  • An amount of the iron compound is selected in particular such that the iron atoms, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, make up a proportion of 0.001-10% by weight, in particular 0.1-5% by weight, in particular 0.2-2% by weight , very particularly preferably 0.1-0.6% by weight.
  • Fe 2 O 3 is used as the iron compound, a proportion of Fe 2 O 3, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, is advantageously 0.001-14.3% by weight, in particular 0.1-7.1% by weight, in particular 0.2-2% by weight.
  • the aluminum sulfate suspension contains silica.
  • silica is understood to mean a silica to which, in addition to orthosilicic acid, all forms of silicon dioxide, i.e. the anhydride of orthosilicic acid, the actual silicon dioxide, as well as colloidal, precipitated or pyrogenic silicic acid or silica fume, are counted.
  • the silica is preferably silicon dioxide or SiO2.
  • the silica is preferably present in such an amount that the silicon dioxide content, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, is 0.001 to 5% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, even more preferably 0.2 to 1% by weight amounts to.
  • the aluminum sulfate suspension contains an alkali aluminate and / or an alkaline earth aluminate. It is preferably a lithium aluminate, sodium aluminate, potassium aluminate and / or a calcium aluminate.
  • Alkali aluminate can be used as a powder, but aqueous solutions of alkali aluminate are preferred.
  • it is NaAIC, CaAhC, CasA ⁇ C, Ca4AI2Feo.33Sio.25O8.
  • An amount of the alkali aluminate and / or the alkaline earth aluminate, in particular the lithium aluminate, sodium aluminate, potassium aluminate and / or the calcium aluminate is preferably a total of 0.001-20% by weight, in particular 0.1-8% by weight, especially 0.2-4% by weight. -%, very particularly preferably 0.5-2% by weight, based in each case on the total weight of the aluminum sulfate suspension.
  • the weight data for the total amount of lithium aluminate, sodium aluminate, potassium aluminate and calcium aluminate are combined.
  • At least one further bivalent or higher valent metal sulfate can be used to produce the aluminum sulfate suspension, preferably in an amount of 0.1-5% by weight, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension.
  • Manganese (II) sulfate is particularly preferred as a further metal sulfate.
  • Iron sulfate is also suitable.
  • the aluminum sulfate suspension also contains 0.1-15% by weight, preferably 0.1-5% by weight, in particular 0.2-2% by weight, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, of alkanolamine.
  • the alkanolamine is advantageously monoethanolamine, diethanolamine,
  • the aluminum sulfate suspension can additionally contain stabilizers, for example bentonites, palygorskites (for example Actigel 208), kaolin and / or magnesium silicates, for example sepiolite. It is preferred that aluminum sulfate suspensions according to the invention are free from organic flow agents, in particular from polycarboxylates, polycarboxylate esters and / or polycarboxylate ethers.
  • the aluminum sulfate suspension can in particular contain a magnesium silicate, in particular a sheet silicate and / or phyllosilicate, for example sepiolite and / or bentonite. If present, a proportion of magnesium silicate is advantageously 0.001-5% by weight, preferably 0.1-2% by weight, in particular 0.2-1% by weight, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension.
  • magnesium silicates are inert in the present context or, according to the above definition of solubility, insoluble and contribute to phase stabilization.
  • the soluble magnesium compound can also be used in combination with a magnesium silicate to adjust, in particular to reduce, the viscosity and, at the same time, to stabilize the aluminum sulfate suspension.
  • the magnesium silicate is in particular a sheet silicate and / or phyllosilicate, for example sepiolite and / or bentonite. It is particularly preferably sepiolite.
  • the magnesium silicate, in particular sepiolite is preferably used in a proportion of 0.001-5% by weight, preferably 0.1-2% by weight, in particular 0.2-1% by weight, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension.
  • the soluble magnesium compound is preferably selected from magnesium carbonate, magnesium oxide and / or magnesium hydroxide.
  • the amount of the soluble magnesium compound is preferably chosen such that the magnesium atoms, based on the total weight of the aluminum sulfate suspension, make up a proportion of 0.02-6.3% by weight, in particular 0.04-4.2% by weight, particularly preferably 0.2-2.1% by weight , in particular 0.6-1.8% by weight.
  • the aluminum sulfate suspension can of course comprise further constituents. It can in particular be fluorine compounds, such as Hydrofluoric acid, alkali fluorides, and / or fluorocomplexes act. These make it possible, for example, to further intensify the accelerating effect.
  • fluorine compounds such as Hydrofluoric acid, alkali fluorides, and / or fluorocomplexes act.
  • the aluminum sulfate suspension contains 0.01-10% by weight, in particular 0.1-2% by weight, preferably 0.2-0.5% by weight, of fluoride.
  • the acceleration effect of the aluminum sulfate suspension can be increased if necessary.
  • the aforementioned substances are to be found in particular at least partially as ions in solution. However, they can also occur, for example, in complexed form or undissolved in the aluminum sulfate suspension.
  • a particularly advantageous aluminum sulfate suspension comprises, for example, the following components or it consists of them (in% by weight, based in each case on the total weight of the aluminum sulfate suspension): a) 19 to 40% by weight, in particular 24-36% by weight, in particular 28 - 34% by weight, sulfate; b) 3.5-10% by weight, in particular 4.5-8.7% by weight, in particular 5.4-7% by weight, aluminum; c) 0.02-6.3% by weight, in particular 0.04-4.2% by weight, particularly preferably 0.2-2.1% by weight, in particular 0.6-1.8% by weight, magnesium; d) optionally, 0.001-4% by weight, preferably 0.01-2% by weight, in particular 0.07-1.4% by weight, in particular 0.1-0.7% by weight, calcium; e) optionally 0.001-10% by weight, in particular 0.1-5% by weight, in particular 0.2-2% by weight, very particularly preferably 0.1-0.6% by weight, iron; f) optionally, 0.001 to
  • a particularly preferred aluminum sulfate suspension contains, for example (in
  • % By weight, based in each case on the total weight of the aluminum sulfate suspension): a) 22-46% by weight, in particular 28-43% by weight, preferably 34-41% by weight, aluminum sulfate (Al2 (S04) 3; b) optionally, 0.01-15% by weight, in particular 0.05-5% by weight, particularly preferably 0.1-2% by weight, aluminum hydroxide (Al (OH) 3); c) 0.035-10.4% by weight, preferably 0.07-6.9% by weight, particularly preferably 0.5-3.5% by weight, in particular 1-3% by weight, magnesium oxide; d) optionally, 0.001-5% by weight, in particular 0.1-2% by weight, especially 0.2-1% by weight, calcium oxide; e) optionally, 0.001-10% by weight, in particular 0.1-5% by weight, in particular 0.2-2% by weight, very particularly preferably 0.1-0.6% by weight iron; f) optionally, 0.001 to 5% by weight, preferably 0.1 to 2% by
  • Potassium aluminate and / or calcium aluminate optionally, 0.1-15% by weight, preferably 0.1-5% by weight, in particular 0.2-2% by weight, alkanolamine; i) optionally 0.01-10% by weight, in particular 0.1-2% by weight, preferably 0.2-0.5% by weight of fluoride; j) and water, the 100% by weight missing portion preferably being water, particularly preferably 30-77,965% by weight, in particular 40-70% by weight, very particularly preferably 50-65% by weight, water.
  • the most preferred are in each case
  • Aluminum sulphate suspension or it consists of the following components (in
  • % By weight, based in each case on the total weight of the aluminum sulfate suspension): a) 34-41% by weight, aluminum sulfate (Al2 (SO4) 3; b) 1–3% by weight magnesium oxide; c) 0.2-1% by weight, calcium oxide; d) optionally, 0.001-14.3% by weight, in particular 0.1-7.1% by weight, in particular 0.2-2% by weight, iron oxide; e) optionally, 0.001 to 5% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, even more preferably 0.2 to 1% by weight, silicon dioxide; f) optionally, 0.001-20% by weight, in particular 0.1-8% by weight, in particular 0.2-4% by weight, very particularly preferably 0.5-2% by weight, of an alkali aluminate and / or an alkaline earth aluminate, especially sodium aluminate,
  • Aluminum sulphate suspension or it consists of the following components (in
  • % By weight, based in each case on the total weight of the aluminum sulfate suspension): a) 34-41% by weight, aluminum sulfate (Al2 (SO4) 3; b) 1–3% by weight magnesium oxide; c) 0.8-6% by weight, very particularly preferably 0.5-2% by weight, of an alkali aluminate and / or an alkaline earth aluminate, in particular sodium aluminate,
  • Potassium aluminate and / or calcium aluminate d) optionally, 0.001-5% by weight, in particular 0.1-2% by weight, especially 0.2-1% by weight, calcium oxide; e) optionally, 0.001-5% by weight, in particular 0.1-2% by weight, in particular 0.2-1% by weight, iron oxide; f) optionally, 0.001 to 5% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, even more preferably 0.2 to 1% by weight, silicon dioxide; g) and water, the 100% by weight missing portion preferably being water, particularly preferably 50-64.2% by weight water.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for producing an aluminum sulfate suspension as described above, which is designed in particular as a setting and / or hardening accelerator.
  • the aforementioned components or substances are mixed in particular to form an aqueous suspension.
  • the individual substances can be added in any order.
  • the aluminum sulfate suspensions according to the invention are correspondingly obtainable by such processes.
  • the aluminum sulfate suspensions obtainable according to the invention can be used as solidification and / or hardening accelerators to accelerate the setting and / or hardening of mineral binders and / or mineral binder compositions.
  • This is in particular a mortar and / or concrete composition, in particular a spray mortar and / or a sprayed concrete.
  • mineral binder is to be understood in particular as a binder which, in the presence of water, reacts in a hydration reaction to form solid hydrates or hydrate phases.
  • This can be, for example, a hydraulic binding agent (e.g. cement or hydraulic lime), a latent hydraulic binding agent (e.g. slag), a pozzolanic binding agent (e.g. fly ash) or a non-hydraulic binding agent (gypsum or white lime).
  • a “Mineral binder composition” is accordingly a composition containing at least one mineral binder.
  • mineral binders whose hardening and / or setting can be accelerated by the aluminum sulphate suspensions according to the invention are cements such as Portland cement, mixed cements, calcium aluminate cements, calcium sulphoaluminate cements, and lime, hydraulic lime and gypsum or mixtures of two or more of the mineral binders mentioned.
  • the mineral binder or the binder composition contains a hydraulic binder, preferably cement.
  • a cement with a cement clinker content of> 35% by weight is particularly preferred.
  • the cement is of the type CEM I, II, III, IV or V (according to standard EN 197-1).
  • a proportion of the hydraulic binder in the total mineral binder is advantageously at least 5% by weight, in particular at least 20% by weight, preferably at least 35% by weight, in particular at least 65% by weight.
  • the mineral binder consists of at least 95% by weight of hydraulic binder, in particular of cement clinker.
  • the binder composition contains other binders in addition to or instead of a hydraulic binder.
  • binders in particular latent hydraulic binders and / or pozzolanic binders.
  • Suitable latent hydraulic and / or pozzolanic binders are e.g. slag, fly ash and / or silica dust.
  • the binder composition can also contain inert substances such as powdered limestone, powdered quartz and / or pigments.
  • the mineral binder contains 5-95% by weight, in particular 5-65% by weight, in particular 15-35% by weight, latent hydraulic and / or pozzolanic binders.
  • the present invention further relates to a method for accelerating the solidification and / or hardening of mineral binders or mineral binder compositions, for example mortar or concrete, wherein a mineral binder or a mineral binder composition is an aluminum sulfate suspension as described above as a solidification and / or hardening accelerator in an amount of 0.1 to 15% by weight, in particular from 1 to 10% by weight, particularly preferably 4 to 8% by weight, based on the weight of the mineral binder, is added.
  • the aluminum sulfate suspension to a concrete or mortar composition, in particular a shotcrete or a sprayed mortar, the concrete or mortar composition being used to coat a substrate.
  • the substrate is in particular a surface of a tunnel, a mine, an excavation, a bay, a well and / or a drain.
  • the aluminum sulphate suspension is preferably metered into a spray mortar or sprayed concrete by the dry or wet spray method, the aluminum sulphate suspension being added to the dry or water-mixed binder, spray mortar or sprayed concrete in the delivery line, the pre-wetting nozzle or the spray nozzle.
  • the aluminum sulfate suspension to a concrete or mortar composition, in particular a shotcrete or a shotcrete mortar, the concrete or mortar composition being used to produce freeform structures.
  • the aluminum sulphate suspensions produced in this way have proven to be storage-stable for several months and have a viscosity in the range of ⁇ 2 ⁇ 00 mPa-s, which is suitable for practical applications as a shotcrete accelerator.
  • the viscosity was measured in accordance with the standard DIN EN ISO 2431: 2011 with an ISO cup no. 6 at a temperature of 23 ° C.
  • the viscosity of the aluminum sulfate suspension can be significantly reduced by adding 2 or more% by weight of MgO with a high content of aluminum sulfate. Accordingly, with a soluble magnesium compound, the viscosity of an aluminum sulphate suspension can be adjusted in a targeted manner after 6-24 hours.
  • magnesium hydroxide was tested instead of magnesium oxide as a viscosity-reducing compound in an aluminum sulfate suspension with additional aluminum hydroxide.
  • the viscosity of the aluminum sulphate suspensions with aluminum hydroxide can also be significantly reduced by adding 2 or more% by weight of Mg (OH) 2 with a high content of aluminum sulphate.
  • Mg (OH) 2 as a soluble magnesium compound, the viscosity of an aluminum sulphate suspension can be adjusted in a targeted manner after 6 - 48 hours and in particular after 24 - 48 hours.
  • the aluminum sulfate suspensions described above have proven to be suitable accelerators for shotcrete and shotcrete.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer löslichen Magnesiumverbindung zur Einstellung, insbesondere zur Reduktion, der Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension.

Description

ALUMINIUMSULFATSUSPENSIONEN MIT REDUZIERTER VISKOSITÄT
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Mittel zur Einstellung, insbesondere zur Reduktion, der Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Aluminiumsulfatsuspension.
Stand der Technik
Es sind viele Substanzen bekannt, welche das Erstarren und Erhärten von mineralischen Bindemittelzusammensetzungen beschleunigen. Bekannt sind beispielsweise stark alkalisch reagierende Stoffe wie Alkalihydroxide, Alkalicarbonate, Alkalisilikate, Alkalialuminate und Erdalkalichloride. Bei den stark alkalisch reagierenden Stoffen können jedoch unerwünschte Belästigungen des Verarbeiters, z.B. Verätzungen, auftreten und sie reduzieren die Endfestigkeit und die Dauerhaftigkeit des Betons.
Es werden daher mehrheitlich alkalifreie Beschleuniger eingesetzt, wobei sich unter anderem Beschleuniger auf Basis von Aluminiumsulfatsuspensionen als besonders effektiv herausgestellt haben. Problematisch bei solchen Beschleunigern ist jedoch, dass mit zunehmendem Aktivstoffgehalt, die Viskositäten der Beschleuniger stark zunehmen. Dies erschwert unter anderem das exakte Zudosieren der Beschleuniger und die Mischbarkeit mit den zu beschleunigenden mineralischen Bindemittelzusammensetzungen.
Die WO 2005/075381 A1 beschreibt z.B. einen Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleuniger umfassend Aluminiumhydroxid, Aluminiumsulfat und organische Säure, wobei der Beschleuniger ein Molverhältnis von Aluminium zur organischen Säure von kleiner als 0.65 aufweist. Die EP 0812812 B1 offenbart alkalifreie Beschleunigerdispersionen basierend auf Aluminiumsulfat und einem Alkanolamin in Abwesenheit von Aluminiumhydroxid.
Grosse Mengen an Säuren und Alkanolaminen haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund ihrer Auswaschbarkeit die Umwelt belastet werden kann. Sie sind zudem wegen ihrer Kosten nachteilig.
Die EP 1 878713 A1 (Construction Research and Technology GmbH) beschreibt einen Beschleuniger für Spritzbeton oder Spritzmörtel in Form einer wässrigen Dispersion mit 25 bis 40 Gew.-% Aluminiumsulfat und Aluminiumhydroxid, wobei das molare Verhältnis von Aluminium zu Sulfat in der Dispersion 1.35 bis 0.70 beträgt. Zudem weist die wässrige Dispersion einen anorganischen Stabilisator auf, der ein Magnesiumsilikat in Form von Sepiolith umfasst. Wird Sepiolith mit einem Anteil von 0.2 - 3 Gew.-% eingesetzt, ergibt sich gemäss der EP 1 878713 A1 nebst einer Stabilisierung der Dispersion in weiten Bereichen der vorgesehenen Aluminium- und Sulfatmengen auch eine vorteilhafte Viskosität des Spritzbetonbeschleunigers.
Nachteilig bei solchen Beschleunigern ist aber, dass zur Erreichung des hohen Aktivstoffgehalts zusätzliches Aluminiumhydroxid zugegeben und das Verhältnis von Aluminium zu Sulfat angehoben werden muss, was teilweise unerwünscht ist. Dies führt dazu, dass die Kosten für den Beschleuniger relativ hoch ausfallen, da Aluminiumhydroxid teuer ist. Zudem ist das als Stabilisator eingesetzte Magnesiumsilikat in Form von Sepiolith zwar ein sehr guter Stabilisator für Spritzbetonbeschleuninger, Sepiolith hat sich aber hinsichtlich Viskositätsreduktion als nicht wirksam herausgestellt. Im Gegenteil, die Zugabe von Sepiolith führt direkt nach der Herstellung stets zu einer Viskositätserhöhung der Aluminiumsulfatsuspension.
Damit lassen sich die Aluminiumsulfatsuspensionen zwar bei relativ hohem Aktivstoffgehalt stabilisieren, die Viskositäten solcher Aluminiumsulfatsuspensionen, insbesondere direkt nach der Herstellung, können aber nicht positiv beeinflusst oder gezielt eingestellt werden. Es besteht deshalb weiterhin das Bedürfnis, nach neuen und verbesserten Lösungen, welche die vorstehend genannten Nachteile möglichst überwinden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen bereitzustellen, welche die Herstellung von Aluminiumsulfatsuspensionen mit möglichst hohem Gehalt an Aluminiumsulfat bei möglichst geringer Viskosität ermöglichen. Insbesondere wird eine geringe Viskosität direkt nach der Zugabe einer löslichen Magnesiumverbindung zur Aluminiumsulfatsuspension erreicht und bevorzugterweise bleibt eine geringe Viskosität auch zu späteren Zeiten nach der Zugabe einer löslichen Magnesiumverbindung zur Aluminiumsulfatsuspension erhalten. Dies im Besonderen ohne dabei das Verhältnis von Aluminium zu Sulfat zu beeinflussen und bevorzugt ohne die Wirksamkeit von anderen Komponenten der Aluminiumsulfatsuspension zu beeinträchtigen. Die Aluminiumsulfatsuspensionen sollen sich im Besonderen als möglichst effektive Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger für hydraulische Bindemittel, im Besonderen für Spritzbeton oder Spritzmörtel, eigenen. Die Lösungen sollen des Weiteren möglichst kostengünstig und einfach umsetzbar sein.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die erfindungsgemässe Aufgabe durch die Verwendung gemäss Anspruch 1 gelöst werden kann.
Demnach wird eine lösliche Magnesiumverbindung zur Einstellung, insbesondere zur Reduktion, der Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension verwendet.
Wie sich gezeigt hat, kann durch die Verwendung einer löslichen Magnesiumverbindung die Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension bei gleichbleibendem Gehalt an Aluminiumsulfat signifikant reduziert werden und/oder der Gehalt an Aluminiumsulfat kann bei gleichbleibender Viskosität markant erhöht werden. Somit lassen sich in einfacher Art und Weise relativ kostengünstige Aluminiumsulfatsuspensionen mit hohem Gehalt an Aluminiumsulfat und zugleich relativ geringer Viskosität hersteilen, welche sich im Besonderen als Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleuniger für Spritzbeton und Spritzmörtel eignen. Die lösliche Magnesiumverbindung ist dabei im Besonderen im Zeitraum von 1 -48 h, insbesondere 6 - 24 h, nach der Zugabe zu der Aluminiumsulfatsuspension wirksam. Weiter hat sich gezeigt, dass die lösliche Magnesiumverbindung auch zu späteren Zeiten, insbesondere 1 - 3 Monate nach der der Zugabe zu der Aluminiumsulfatsuspension, als Mittel zur Einstellung, insbesondere zur Reduktion, und/oder zur Aufrechterhaltung der Viskosität wirksam ist. Dies im Besonderen bei Aluminiumsulfatsuspensionen mit einem Anteil von > 34 Gew.-% Aluminiumsulfat (AI2(S04)3).
Aufgrund der Verwendung einer löslichen Magnesiumverbindung wird dabei das Verhältnis von Aluminium zu Sulfat nicht verändert.
Zudem kann die lösliche Magnesiumverbindung ohne weiteres mit herkömmlichen und stabilisierend wirkenden Magnesiumsilikaten, insbesondere mit Sepiolith, kombiniert werden, ohne dass die Wirksamkeit der löslichen Magnesiumverbindung beeinträchtigt würde. So können in einer Aluminiumsulfatsuspension bei Bedarf z.B. ein Magnesiumsilikat, insbesondere Sepiolith, in Kombination mit der löslichen Magnesiumverbindung verwendet werden, womit besonders stabile Aluminiumsulfatsuspension mit hohem Aktivstoffgehalt und geringer Viskosität erhältlich sind.
Des Weiteren kann bei Bedarf auf möglicherweise problematische und/oder teure Substanzen wie Alkaliverbindungen, Alkanolamine, Carbonsäuren, Aluminiumhydroxid verzichtet werden. Dies ohne signifikante Einbussen in Bezug auf die Beschleunigungswirkung in Kauf zu nehmen.
Weitere Aspekte der Erfindung sind Gegenstand weiterer unabhängiger Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Wege zur Ausführung der Erfindung
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer löslichen Magnesiumverbindung zur Einstellung, insbesondere zur Reduktion, der Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension.
Eine 'Aluminiumsulfatsuspension" ist ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und darin fein verteilten Partikeln aus Aluminiumsulfat. Bevorzugt handelt es sich um eine wässrige Aluminiumsulfatsuspension. Nebst dem Aluminiumsulfat in Partikelform kann ein Teil des Aluminiumsulfats auch in gelöster und/oder in chemisch umgewandelter Form vorliegen. Eine chemisch umgewandelte Form von Aluminiumsulfat ist z.B. Jurbanit (AIOFISO4 5 FI2O). Eine Aluminiumsulfatsuspension ist vorliegend somit keine reine Lösung, sondern es sind stets fein verteilte Partikel aus Aluminiumsulfat in der flüssigen Phase, insbesondere Wasser, vorhanden. Zusätzlich zur Flüssigkeit und dem Aluminiumsulfat kann die Aluminiumsulfatsuspension weitere Komponenten enthalten, welche in gelöster und/oder fester Form vorliegen können.
Besonders bevorzugt ist die Aluminiumsulfatsuspension ein Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger für ein mineralisches Bindemittel, insbesondere ein Spritzbetonbeschleuniger. Entsprechend wird die lösliche Magnesiumverbindung bevorzugt zur Einstellung der Viskosität eines auf einer Aluminiumsulfatsuspension basierenden Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleunigers für ein mineralisches Bindemittel, insbesondere für einen Spritzbetonbeschleuniger, verwendet.
Der Ausdruck "Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger" steht insbesondere für eine Substanz, welche, falls einem mineralischen Bindemittel zugesetzt und verglichen mit einer Nullprobe ohne zugesetzte Substanz bzw. ohne Beschleuniger, zu einer Erhöhung der Druckfestigkeit des mineralischen Bindemittels nach einem definierten Zeitpunkt nach dem Anmachen führt, insbesondere zu einem Zeitpunkt innerhalb von 2 Minuten - 24 Stunden nach dem Anmachen. Eine "lösliche Magnesiumverbindung" ist vorliegend eine Magnesiumverbindung, welche in destilliertem Wasser, das mit HCl auf einen pH = 4 eingestellt ist, bei 25°C und einem Druck von 1 bar mit mindestens 5 g pro 1 Liter löslich ist.
"Einstellung der Viskosität" bedeutet vorliegend insbesondere, dass die Viskosität der Aluminiumsulfatsuspension durch die lösliche Magnesiumverbindung gezielt kontrolliert und/oder eingestellt wird. Insbesondere wird die Viskosität der Aluminiumsulfatsuspension durch die Anwesenheit der löslichen Magnesiumverbindung gegenüber einer Aluminiumsulfatsuspension, welche die lösliche Magnesiumverbindung nicht enthält ansonsten aber identisch zusammengesetzt ist, verändert oder reduziert.
Die Viskosität wird insbesondere nach Norm DIN EN ISO 2431:2011 bestimmt. Bevorzugt mit einem ISO-Becher Nr. 6 und bei einer Temperatur von 23°C.
Gewichts- und Molanteile beziehen sich wo nicht anders angegeben jeweils auf die einsatzbereite Aluminiumsulfatsuspension nach erfolgter Einstellung der Viskosität. Die einsatzbereite Aluminiumsulfatsuspension ist insbesondere zur unmittelbaren Verwendung als Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger ausgelegt. Die einsatzbereite Aluminiumsulfatsupension beinhaltet somit nebst dem Aluminiumsulfat und der Flüssigkeit auch die lösliche Magnesiumverbindung sowie allenfalls vorhandene weitere Komponenten.
Der Aluminiumsulfatsuspension ist bevorzugt alkali- und/oder chloridfrei.
Unter alkalifrei wird in der Bauchemie üblicherweise eine Zusammensetzung verstanden, welche weniger als 1 Gew.-% Alkali- und/oder Alkalimetallionen berechnet als Natriumoxidäquivalent (Na20) aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bzw. der Aluminiumsulfatsuspension.
Als Na20 Äquivalent bezeichnet man die Gewichtsmenge, welche sich ergeben würde, wenn sämtliche Alkaliionen (insbesondere Na und K) als Na20 vorliegen würden. Chloridfrei bezeichnet in der Bauchemie üblicherweise eine Zusammensetzung, welche weniger als 0.1 Gew.-% Chloridionen aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bzw. der Aluminiumsulfatsuspension.
Die lösliche Magensiumverbindung wird insbesondere zur Einstellung der Viskosität, insbesondere zur Reduktion der Viskosität verwendet.
Insbesondere wird die lösliche Magnesiumverbindung zur Einstellung der Viskosität, insbesondere zur Reduktion der Viskosität, einer Aluminiumsulfatsuspension verwendet, wobei die Einstellung der Viskosität, insbesondere die Reduktion, bevorzugt im Zeitraum von 1 - 168 h, mehr bevorzugt 1 - 48 h, im Speziellen im Zeitraum von 6 - 24 h, nach Erhalt der mit der löslichen Magnesiumverbindung versetzten Aluminiumsulfatsuspension abgeschlossen ist.
Insbesondere bleibt die einmal eingestellte Viskosität über einen längeren Zeitraum, insbesondere über einen Zeitraum von mehreren Monaten, stabil. Im Speziellen wird die lösliche Magnesiumverbindung daher zur Einstellung der Viskosität, insbesondere zur Reduktion der Viskosität, einer Aluminiumsulfatsuspension über einen Zeitraum von mehreren Monaten, ganz besonders bevorzugt 1 - 3 Monaten, nach Erhalt der mit der löslichen Magnesiumverbindung versetzten Aluminiumsulfatsuspension verwendet. Dies insbesondere bei Aluminiumsulfatsuspensionen mit einem Anteil von > 34 Gew.-% Aluminiumsulfat (AI2(S04)3).
Da die lösliche Magensiumverbindung eine Einstellung der Viskosität, insbesondere die Reduktion der Viskosität, im Zeitraum von 1 - 168 h, bevorzugt 1 - 48 h, im Speziellen im Zeitraum von 6 - 24 h, nach Erhalt der mit der löslichen Magnesiumverbindung versetzten Aluminiumsulfatsuspension ermöglicht, kann die Viskosität der Aluminiumsulfatsuspension schon kurz nach der Herstellung auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Dies erlaubt wiederum eine kürzere Produktionsdauer, da die Aluminiumsulfatsuspensionen nach der Herstellung innerhalb weniger Stunden bestimmungsgemäss eingesetzt werden können, insbesondere als Erstarrung- und/oder Erhärtungsbeschleuniger. Da die lösliche Magensiumverbindung zudem eine Einstellung der Viskosität, insbesondere die Reduktion der Viskosität, über einen längeren Zeitraum, insbesondere über einen Zeitraum von mehreren Monaten, nach Erhalt der mit der löslichen Magnesiumverbindung versetzten Aluminiumsulfatsuspension ermöglicht, kann eine langfristige Viskositätsreduktion erreicht werden. Damit lassen sich die Aluminiumsulfatsuspensionen bei Bedarf während längerer Zeit mit im Wesentlichen konstanter Viskosität lagern.
Die lösliche Magnesiumverbindung kann demnach eingesetzt werden in einem Verfahren zur Einstellung der Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Einstellung der Viskosität, insbesondere der Reduktion der Viskosität, einer Aluminiumsulfatsuspension in einem Zeitraum von 1 - 168 h, bevorzugt 1 -48 h, im Speziellen im Zeitraum von 6 - 24 h, nach Erhalt der mit der löslichen Magnesiumverbindung versetzten Aluminiumsulfatsuspension und/oder zur Einstellung der Viskosität, insbesondere der Reduktion der Viskosität, über einen längeren Zeitraum, insbesondere über einen Zeitraum von mehreren Monaten , umfassend die Schritte: a) Vorlegen einer wässrigen Zubereitung von Aluminiumsulfat sowie b) Einmischen einer löslichen Magnesiumverbindung c) optional einmischen von weiterem Aluminiumsulfat wobei eine Aluminiumsulfatsuspension erhalten wird. oder a) Vorlegen einer wässrigen Zubereitung einer löslichen Magnesiumverbindung sowie b) Einmischen von Aluminiumsulfat unter Erhalt einer Aluminiumsulfatsuspension.
Eine Zubereitung ist vorliegend eine Lösung oder Suspension. Eine wässrige Zubereitung ist demnach eine Lösung oder Suspension in Wasser. Die wässrige Zubereitung von Aluminiumsulfat ist eine Lösung oder eine Suspension von Aluminiumsulfat in Wasser. Es ist auch möglich, dass Anteile von Aluminiumsulfat in gelöster Form und Anteile von Aluminiumsulfat in suspendierter Form in der wässrigen Zubereitung vorliegen.
Die erfindungsgemässen Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger für hydraulische Bindemittel, im Besonderen für Spritzbeton oder Spritzmörtel sind Aluminiumsulfatsupensionen.
Die lösliche Magnesiumverbindung kann der Aluminiumsulfatzubereitung direkt während deren Herstellung zugegeben werden. Es ist aber auch möglich, die lösliche Magnesiumverbindung der Aluminiumsulfatzubereitung kurz nach deren Herstellung, beispielsweise innerhalb 1h nach deren Herstellung, zuzugeben. Schliesslich ist es auch möglich, die lösliche Magnesiumverbindung der Aluminiumsulfatzubereitung erst nach längerer Zeit nach deren Herstellung zuzugeben, beispielsweise nach 5 Tagen oder länger.
Die lösliche Magnesiumverbindung ist insbesondere eine basische Magnesiumverbindung. Dies meint, dass die lösliche Magnesiumverbindung den pH- Wert von destilliertem Wasser, das mit HCl auf einen pH = 4 eingestellt ist, bei 25°C und einem Druck von 1 bar anzuheben vermag, wenn diese dem sauer eingestellten Wasser zugegeben wird.
Die lösliche Magnesiumverbindung ist bevorzugt eine nichtsilikatische Magnesiumverbindung. Unter einer "nichtsilikatischen Magnesiumverbindung" wird eine Verbindung verstanden, welche Magnesium enthält aber keine Silikatgruppen.
Insbesondere beinhaltet die lösliche Magnesiumverbindung kein Schichtsilikat und/oder kein Phyllosilikat, im Speziellen kein Sepiolith.
Die lösliche Magnesiumverbindung beinhaltet bevorzugt ein Magnesiumsalz und/oder einen Magnesiumkomplex. Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die lösliche Magnesiumverbindung Calcium und/oder Eisen enthält, bevorzugt Calcium. Calcium kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Aluminiumsulfatsuspension als Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger in mineralischen Bindemitteln auf Basis von speziellen Zementen verwendet wird.
Die erfindungsgemäss verwendeten löslichen Magnesiumverbindungen erlauben es jedoch, hocheffektive Errstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger zu formulieren, welche im Wesentlichen frei von Calcium sind. Da Calcium unter Umständen die Reaktion oder Auflösung von Zementklinker verlangsamt, kann ein Errstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger im Wesentlichen ohne Calcium vorteilhaft sein.
Im Besonderen handelt es sich bei der löslichen Magnesiumverbindung um ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Nitrat, Sulfat, Phosphat, Halogenid, Formiat, Acetat, Citrat oder Mischungen daraus.
Weiter bevorzugt handelt es sich bei der löslichen Magnesiumverbindung um ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Nitrat, Formiat, Acetat, Citrat oder Mischungen daraus.
Bevorzugt ist die lösliche Magnesiumverbindung ein Magnesiumhydroxid, ein Calciummagnesiumhydroxid, ein Magnesiumcarbonat, ein Calciummagnesiumcarbonat, ein Magnesiumcarbonathydroxid, ein Calciummagnesiumcarbonathydroxid, ein Magnesiumoxid und/oder ein Calciummagnesiumoxid. Ganz besonders bevorzugt ist die Magnesiumverbindung ausgewählt aus Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid und/oder Magnesiumhydroxid. Im Speziellen handelt es sich um Magnesiumoxid.
Bevorzugt ist die lösliche Magnesiumverbindung Mg(OH)2, MgCa(OH)4, MgCOß, MgCa(C03)2, 4 MgCOß Mg(OH)2, MgO und/oder MgCa02. Besonders bevorzugt handelt es sich um MgCOß, Mg(OH)2 und/oder MgO, im Speziellen MgO.
Diese Magnesiumverbindungen haben sich im vorliegenden Zusammenhang als besonders vorteilhaft erwiesen, da damit eine signifikante Reduktion der Viskosität erreicht werden kann ohne weitere Komponenten negativ zu beeinflussen. Zudem sind die Substanzen gut erhältlich.
Grundsätzlich können aber auch andere lösliche Magnesiumverbindungen eingesetzt werden.
Die Menge der löslichen Magnesiumverbindung wird bevorzugt derart gewählt, dass die Magnesiumatome, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil von 0.02 - 6.3 Gew.-%, insbesondere 0.04 -4.2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.2 - 2.1 Gew.-%, im Speziellen 0.6 - 1.8 Gew.-%, aufweisen.
Wird als lösliche Magnesiumverbindung Magnesiumoxid eingesetzt, wird dieses, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, bevorzugt in einer Menge von 0.035 - 10.4 Gew.-%, mehr bevorzugt 0.07 - 6.9 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.35 - 3.5 Gew.-%, im Speziellen 1 - 3 Gew.-% verwendet.
Mit diesen Mengen wird eine besonders gute Reduktion der Viskosität ermöglicht, ohne dass die erstarrungs- und/oder erhärtungsbeschleunigenden Eigenschaften der Aluminiumsulfatsuspension nennenswert negativ beeinflusst werden.
Bevorzugt weist die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil an Sulfat (SO4 ) von 19 - 40 Gew.-%, insbesondere 24 - 36 Gew.-%, im Speziellen 28 - 34 Gew.-%, auf.
Weiter ist es bevorzugt, wenn die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil an Aluminium (AI) von 3.5 - 10 Gew.-%, insbesondere 4.5 - 8.7 Gew.-%, im Besonderen 5.4 - 7 Gew.-%, aufweist.
Mit derartigen Anteilen an Aluminium und Sulfat können
Aluminiumsulfatsuspensionen mit einem hohen Wirkstoffante il hergestellt werden, welche sich durch eine besonders gute Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleunigung auszeichnen.
Die Aluminiumsulfatsuspension enthält mit Vorteil Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxysulfat, Schwefelsäure, Aluminiumhydroxid, und/oder Aluminiumhydroxidcarbonat. Besonders bevorzugt ist Aluminiumsulfat.
Das Sulfat der Aluminiumsulfatsuspension stammt insbesondere aus Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxysulfat und/oder Schwefelsäure. Besonders bevorzugt ist Aluminiumsulfat. Mit anderen Worten enthält der Beschleuniger insbesondere wenigstens eine der genannten Substanzen als Quelle für Sulfat.
Das Aluminium des Beschleunigers stammt vorteilhafterweise aus Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxysulfat, Aluminiumhydroxid, und/oder Aluminiumhydroxidcarbonat. Besonders bevorzugt ist Aluminiumsulfat. Anders ausgedrückt enthält der Beschleuniger insbesondere wenigstens eine der genannten Substanzen als Quelle für Aluminium.
In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, 22 - 46 Gew.-%, insbesondere 28 - 43 Gew.-%, bevorzugt 34 - 41 Gew.-%, Aluminiumsulfat (AI2(S04)3).
Das zur Herstellung verwendbare Aluminiumsulfat kann insbesondere unterschiedliche Mengen an Kristallwasser enthalten. Das typischerweise verwendete Aluminiumsulfat ist das Aluminiumsulfat-Tetradecahydrat (Al2(S04)3 14.3 H2O). Es wird üblicherweise auch als 17% Aluminiumsulfat bezeichnet, weil es 17% AI2O3 enthält.
Die in dieser vorliegenden Schrift erwähnten Mengenangaben betreffend Aluminiumsulfat beziehen sich jeweils auf Al2(S04)3 ohne Kristallwasser. Die Mengenabgaben bezüglich der unterschiedlichen Referenzverbindungen lassen sich unter Berücksichtigung der folgenden Zusammenhänge einfach umrechnen: AI2(S0 )3 14.3 H2O enthält 57 Gew.-% Al2(S04)3 oder 17 Gew.-% AI2O3.
Das Aluminiumsulfat kann auch durch eine Reaktion von Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiummetall mit Schwefelsäure bei der Herstellung der Aluminiumsulfatsuspension erzeugt werden, wobei sich entsprechend Sulfationen in der wässrigen Lösung bilden. Allgemein kann Aluminiumsulfat durch eine Reaktion einer basischen Aluminiumverbindung und/oder Aluminiummetall mit Schwefelsäure erzeugt werden.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, 0.01 - 15 Gew.-%, insbesondere 0.05 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.1 -2 Gew.-%, Aluminiumhydroxid.
Damit lässt sich z.B. der Aluminiumgehalt unabhängig vom Sulfatgehalt der Aluminiumsulfatsuspension in effektiverWeise erhöhen.
Das Aluminiumhydroxid kann in amorpher und/oder kristalliner Form eingesetzt werden. Vorteilhafterweise wird amorphes Aluminiumhydroxid verwendet. Dies insbesondere da kristallines Aluminiumhydroxid typischerweise erst bei Temperaturen > 130°C und einem Druck > 1 bar ausreichend reagiert. Das Alumiumhydroxid kann auch in Form von Aluminiumhydroxidcarbonat, Aluminiumhydroxysulfat oder ähnlichem verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegt das Molverhältnis von Aluminium zu Sulfat der Aluminiumsulfatsuspension < 0.7, insbesondere bei 2:3. In diesem Fall kann die Aluminiumsulfatsuspension in besonders einfacher Art und Weise durch das Suspendieren von Aluminiumsulfat (Al2(S04)3) hergestellt werden. Bei der erfindungsgemässen Verwendung der löslichen Magnesiumverbindung lassen sich so Aluminiumsulfatsuspensionen mit hohen Wirkstoffgehalten und geringen Viskositäten hersteilen. In einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt das Molverhältnis von Aluminium zu Sulfat der Aluminiumsulfatsuspension im Bereich von 0.5 - 2, bevorzugt 0.67 - 1.35, im Besonderen 0.7 - 1.0. Solche
Aluminiumsulfatsuspensionen weisen für gewisse Anwendungen eine verbesserte Wirksamkeit auf.
Bevorzugt weist die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil an Wasser von 30 - 80 Gew.-%, insbesondere 40 - 70 Gew.-%, bevorzugt 50 - 65 Gew.-%. Kristallwasser der Komponenten der Aluminiumsulfatsuspension, z.B. Kristallwasser aus Aluminiumsulfat, wird hier mitgerechnet.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die lösliche Magnesiumverbindung zur Reduktion der Viskosität in Kombination mit einer Calciumverbindung und/oder einer Eisenverbindung eingesetzt. Besonders wird sowohl eine Calciumverbindung als auch eine Eisenverbindung verwendet. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, wird davon ausgegangen, dass die Calciumverbindung und die Eisenverbindung die Wirkung der löslichen Magnesiumverbindung zusätzlich verstärken.
Die Calciumverbindung und/oder die Eisenverbindung ist im Besonderen ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Nitrat, Sulfat, Phosphat, Halogenid, Formiat, Acetat und/oder Citrat.
Die Calciumverbindung und/oder die Eisenverbindung ist bevorzugt ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Nitrat, Formiat, Acetat und/oder Citrat.
Besonders bevorzugt ist die Calciumverbindung ein Calciumcarbonat, ein Calciumoxid und/oder ein Calciumhydroxid. Besonders bevorzugt ist Calciumoxid.
Im Speziellen handelt es sich bei der Calciumverbindung um Ca(OH)2, CaC03 und/oder CaO. Besonders bevorzugt ist CaO. Eine Menge der Calciumverbindung wird im Besonderen derart gewählt, dass die Calciumatome, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil von 0.001 - 4 Gew.-%, bevorzugt 0.01 - 2 Gew.-%, insbesondere 0.07 - 1.4 Gew.-%, im Speziellen 0.1 - 0.7 Gew.-%, aufweisen.
Wird als Calciumverbindung CaO eingesetzt, beträgt ein Anteil an CaO, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, mit Vorteil 0.001 - 5 Gew.-%, bevorzugt 0.01 - 3 Gew.-%, insbesondere 0.1 -2 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 1 Gew.-%.
Besonders bevorzugt ist die Eisenverbindung ein Eisenoxid. Im Speziellen handelt es sich bei der Eisenverbindung um Fe203.
Eine Menge der Eisenverbindung wird im Besonderen derart gewählt, dass die Eisenatome, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil von 0.001 - 10 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 5 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.1 - 0.6 Gew.-%, aufweisen.
Wird als Eisenverbindung Fe203 eingesetzt, beträgt ein Anteil an Fe203, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, mit Vorteil 0.001 - 14.3 Gew.- %, insbesondere 0.1 - 7.1 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 2 Gew.-%.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält die Aluminiumsulfatsuspension Kieselsäure.
Unter dem Begriff "Kieselsäure" wird in der vorliegenden Schrift eine Kieselsäure verstanden, zu der neben der ortho-Kieselsäure alle Formen des Siliciumdioxids, also das Anhydrid der ortho-Kieselsäure, das eigentliche Siliciumdioxid, wie auch kolloidale, gefällte oder pyrogene Kieselsäure oder Silicafume, gezählt werden. Bevorzugt handelt es sich bei der Kieselsäure um Siliziumdioxid oder Si02. Die Kieselsäure liegt bevorzugt in einer derartigen Menge vor, dass der Gehalt an Siliziumdioxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, 0.001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 2 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0.2 bis 1 Gew.-% beträgt.
Im Besonderen beinhaltet die Aluminiumsulfatsuspension ein Alkalialuminat und/oder ein Erdalkalialuminat. Bevorzugt handelt es sich um ein Lithiumaluminat, Natriumaluminat, Kaliumaluminat und/oder ein Calciumaluminat.
Alkalialuminat kann als Pulver eingesetzt werden, bevorzugt sind jedoch wässrige Lösungen von Alkalialuminat.
Beispielsweise handelt es sich um NaAIC , CaAhC , CasA^C , Ca4AI2Feo.33Sio.25O8.
Eine Menge des Alkalialuminats und/oder des Erdalkalialuminats, insbesondere des Lithiumaluminats, Natriumaluminats, Kaliumaluminats und/oder des Calciumaluminats, beträgt bevorzugt total 0.001 -20 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 8 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.5 - 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension. Mit anderen Worten stehen die Gewichtangaben für die Gesamtmenge an Lithiumaluminat, Natriumaluminat, Kaliumaluminat und Calciumaluminat zusammen.
Zusätzlich kann zur Herstellung der Aluminiumsulfatsuspension mindestens ein weiteres zwei- oder höherwertiges Metallsulfat verwendet werden, vorzugsweise in einer Menge von 0.1 - 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension. Besonders bevorzugt als weiteres Metallsulfat ist das Mangan(ll)sulfat. Ebenfalls geeignet ist das Eisensulfat.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Aluminiumsulfatsuspension zudem 0.1 - 15 Gew.-%, bevorzugt 0.1 - 5 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, an Alkanolamin enthält. Als Alkanolamin wird vorteilhafterweise Monoethanolamin, Diethanolamin,
Triethanolamin und/oder Methyl-diisopropanolamin verwendet. Die Aluminiumsulfatsuspension kann zusätzlich Stabilisatoren, z.B. Bentonite, Palygorskite (z.B. Actigel 208), Kaolin und/oder Magnesiumsilikate, z.B. Sepiolith, enthalten. Es ist bevorzugt, dass erfindungsgemässe Aluminiumsulfatsuspensionen frei sind von organischen Fliessmitteln, insbesondere von Polycarboxylaten, Polycarboxylatestern und/oder Polycarboxylatethern.
Die Aluminiumsulfatsuspension kann insbesondere ein Magnesiumsilikat, insbesondere ein Schichtsilikat und/oder Phyllosilikat, beispielsweise Sepiolith und/oder Bentonit enthalten. Falls vorhanden beträgt ein Anteil an Magnesiumsilikat mit Vorteil 0.001 - 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 -2 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 1 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension. Magnesiumsilikate sind im vorliegenden Zusammenhang inert bzw. gemäss der vorstehenden Löslichkeitsdefinition unlöslich und tragen zur Phasenstabilisierung bei.
Weiter kann die lösliche Magnesiumverbindung in Kombination mit einem Magnesiumsilikat zur Einstellung, insbesondere zur Reduktion, der Viskosität und zur gleichzeitigen Stabilisierung der Aluminiumsulfatsuspension verwendet werden. Das Magnesiumsilikat ist insbesondere ein Schichtsilikat und/oder Phyllosilikat, beispielsweise Sepiolith und/oder Bentonit. Besonders bevorzugt handelt es sich um Sepiolith. Das Magnesiumsilikat, insbesondere Sepiolith, wird dabei bevorzugt mit einem Anteil von 0.001 - 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 - 2 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension verwendet. Die lösliche Magnesiumverbindung ist bevorzugt ausgewählt aus Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxid und/oder Magnesiumhydroxid. Im Speziellen handelt es sich um Magnesiumoxid. Die Menge der löslichen Magnesiumverbindung wird bevorzugt derart gewählt, dass die Magnesiumatome, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil von 0.02 - 6.3 Gew.-%, insbesondere 0.04 - 4.2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.2 - 2.1 Gew.-%, im Speziellen 0.6 - 1.8 Gew.-%, aufweisen.
Selbstverständlich kann die Aluminiumsulfatsuspension weitere Bestandteile umfassen. Dabei kann es sich insbesondere um Fluorverbindungen, wie z.B. Flusssäure, Alkalifluoride, und/oder Fluorokomplexe handeln. Diese ermöglichen es beispielsweise, die beschleunigende Wirkung nochmals zu verstärken.
Im Besonderen enthält die Aluminiumsulfatsuspension bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension 0.01 - 10 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 2 Gew.-%, bevorzugt 0.2 - 0.5 Gew.-%, Fluorid. Damit kann die Beschleunigungswirkung der Aluminiumsulfatsuspension gegebenenfalls verstärkt werden. Die vorgenannten Stoffe sind dabei insbesondere zumindest teilweise als Ionen in Lösung anzutreffen. Sie können aber beispielsweise auch in komplexierter Form oder ungelöst in der Aluminiumsulfatsuspension auftreten.
Eine besonders vorteilhafte Aluminiumsulfatsuspension umfasst beispielsweise folgende Komponenten oder sie besteht daraus (in Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension): a) 19 bis 40 Gew.-%, insbesondere 24 - 36 Gew.-%, im Speziellen 28 - 34 Gew.-%, Sulfat; b) 3.5 - 10 Gew.-%, insbesondere 4.5 - 8.7 Gew.-%, im Besonderen 5.4 - 7 Gew.- %, Aluminium; c) 0.02 - 6.3 Gew.-%, insbesondere 0.04 - 4.2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.2 - 2.1 Gew.-%, im Speziellen 0.6 - 1.8 Gew.-%, Magnesium; d) optional, 0.001 -4 Gew.-%, bevorzugt 0.01 - 2 Gew.-%, insbesondere 0.07 - 1.4 Gew.-%, im Speziellen 0.1 - 0.7 Gew.-%, Calcium; e) optional 0.001 - 10 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 5 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.1 - 0.6 Gew.-%, Eisen; f) optional, 0.001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 2 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0.2 bis 1 Gew.-%, Siliziumdioxid oder S1O2; g) und Wasser, wobei bevorzugt der zu 100 Gew.% fehlende Teil Wasser ist, besonders bevorzugt 30 - 77.48 Gew.-%, insbesondere 40 - 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 50 - 65 Gew.-%, Wasser.
Eine besonders bevorzugte Aluminiumsulfatsuspension enthält beispielsweise (in
Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension): a) 22 - 46 Gew.-%, insbesondere 28 - 43 Gew.-%, bevorzugt 34 - 41 Gew.-%, Aluminiumsulfat (Al2(S04)3; b) optional, 0.01 - 15 Gew.-%, insbesondere 0.05 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.1 - 2 Gew.-%, Aluminiumhydroxid (AI(OH)3); c) 0.035 - 10.4 Gew.-%, bevorzugt 0.07 - 6.9 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.5 - 3.5 Gew.-%, im Speziellen 1 - 3 Gew.-%, Magnesiumoxid; d) optional, 0.001 - 5 Gew.-%, insbesondere 0.1 -2 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 1 Gew.-%, Calciumoxid; e) optional, 0.001 - 10 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 5 Gew.-%, im Speziellen 0.2 -2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.1 - 0.6 Gew.-% Eisen; f) optional, 0.001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 2 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0.2 bis 1 Gew.-%, Siliziumdioxid; g) optional, 0.001 - 20 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 8 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.5 - 2 Gew.-%, eines Alkalialuminats und/oder eines Erdalkalialuminats, insbesondere Natriumaluminat,
Kaliumaluminat und/oder Calciumaluminat; h) optional, 0.1 - 15 Gew.-%, bevorzugt 0.1 - 5 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 2 Gew.- %, Alkanolamin; i) optional 0.01 - 10 Gew.%, insbesondere 0.1 - 2 Gew.-%, bevorzugt 0.2 - 0.5 Gew.% Fluorid; j) und Wasser, wobei bevorzugt der zu 100 Gew.% fehlende Teil Wasser ist, besonders bevorzugt 30 - 77.965 Gew.-%, insbesondere 40 - 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 50 - 65 Gew.-%, Wasser. Dabei werden in einer bevorzugten Ausführungsform jeweils die bevorzugtesten
Bereiche und Subtanzen gewählt.
Gemäss einer speziell bevorzugten Ausführungsform enthält die
Aluminiumsulfatsuspension folgende Komponenten oder sie besteht daraus (in
Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension): a) 34 -41 Gew.-%, Aluminiumsulfat (Al2(S04)3; b) 1 - 3 Gew.-% Magnesiumoxid; c) 0.2 - 1 Gew.-%, Calciumoxid; d) optional, 0.001 - 14.3 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 7.1 Gew.-%, im Speziellen 0.2 -2 Gew.-%, Eisenoxid; e) optional, 0.001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 2 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0.2 bis 1 Gew.-%, Siliziumdioxid; f) optional, 0.001 - 20 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 8 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.5 - 2 Gew.-%, eines Alkalialuminats und/oder eines Erdalkalialuminats, insbesondere Natriumaluminat,
Kaliumaluminat und/oder Calciumaluminat; g) und Wasser, wobei bevorzugt der zu 100 Gew.% fehlende Teil Wasser ist, besonders bevorzugt 50 - 64.8 Gew.-% Wasser.
Gemäss einer weiteren speziell bevorzugten Ausführungsform enthält die
Aluminiumsulfatsuspension folgende Komponenten oder sie besteht daraus (in
Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension): a) 34 -41 Gew.-%, Aluminiumsulfat (Al2(S04)3; b) 1 - 3 Gew.-% Magnesiumoxid; c) 0.8 - 6 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.5 - 2 Gew.-%, eines Alkalialuminats und/oder eines Erdalkalialuminats, insbesondere Natriumaluminat,
Kaliumaluminat und/oder Calciumaluminat; d) optional, 0.001 - 5 Gew.-%, insbesondere 0.1 -2 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 1 Gew.-%, Calciumoxid; e) optional, 0.001 - 5 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 2 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 1 Gew.-%, Eisenoxid; f) optional, 0.001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 2 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0.2 bis 1 Gew.-%, Siliziumdioxid; g) und Wasser, wobei bevorzugt der zu 100 Gew.% fehlende Teil Wasser ist, besonders bevorzugt 50 - 64.2 Gew.-% Wasser.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wie vorstehend beschriebenen Aluminiumsulfatsuspension, welche insbesondere als Abbinde- und/oder Erhärtungsbeschleuniger ausgelegt ist. Dabei werden die vorstehend genannten Komponenten oder Substanzen insbesondere zu einer wässrigen Suspension vermischt. Die Zugabe der einzelnen Substanzen kann prinzipiell in beliebiger Reihenfolge geschehen. Die erfindungsgemässen Aluminiumsulfatsuspensionen sind entsprechend erhältlich durch derartige Verfahren.
Die erfindungsgemäss erhältlichen Aluminiumsulfatsuspensionen können als Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger zur Beschleunigung des Abbindens und/oder Erhärtens von mineralischen Bindemitteln und/oder mineralischen Bindemittelzusammensetzungen eingesetzt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Mörtel- und/oder Betonzusammensetzung, insbesondere um einen Spritzmörtel und/oder einen Spritzbeton.
Unter dem Ausdruck "mineralisches Bindemittel" ist insbesondere ein Bindemittel zu verstehen, welches in Anwesenheit von Wasser in einer Hydratationsreaktion zu festen Hydraten oder Hydratphasen reagiert. Dies kann beispielsweise ein hydraulisches Bindemittel (z.B. Zement oder hydraulischer Kalk), ein latent hydraulisches Bindemittel (z.B. Schlacke), ein puzzolanisches Bindemittel (z.B. Flugasche) oder ein nicht hydraulisches Bindemittel (Gips oder Weisskalk) sein. Eine "mineralische Bindemittelzusammensetzung" ist entsprechend eine Zusammensetzung enthaltend mindestens ein mineralisches Bindemittel.
Beispiele für mineralische Bindemittel, deren Erhärten und/oder Abbinden durch die erfindungsgemässe Aluminiumsulfatsuspensionen beschleunigt werden können, sind Zemente, wie beispielsweise Portlandzement, Mischzemente, Tonerdezemente, Calciumsulphoaluminatzemente, sowie Kalk, hydraulischer Kalk und Gips oder Mischungen aus zwei oder mehreren der genannten mineralischen Bindemittel.
Insbesondere enthält das mineralische Bindemittel oder die Bindemittelzusammensetzung ein hydraulisches Bindemittel, bevorzugt Zement. Besonders bevorzugt ist ein Zement mit einem Zementklinkeranteil von > 35 Gew.- %, Insbesondere ist der Zement vom Typ CEM I, II, III, IV oder V (gemäss Norm EN 197-1). Ein Anteil des hydraulischen Bindemittels am gesamten mineralischen Bindemittel beträgt mit Vorteil wenigstens 5 Gew.-%, insbesondere wenigstens 20 Gew.-%, bevorzugt wenigstens 35 Gew.-%, im Speziellen wenigstens 65 Gew.-%. Gemäss einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht das mineralische Bindemittel wenigstens 95 Gew.-% aus hydraulischem Bindemittel, insbesondere aus Zementklinker.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn die Bindemittelzusammensetzung zusätzlich oder anstelle eines hydraulischen Bindemittels andere Bindemittel enthält. Dies sind insbesondere latent hydraulische Bindemittel und/oder puzzolanische Bindemittel. Geeignete latenthydraulische und/oder puzzolanische Bindemittel sind z.B. Schlacke, Flugasche und/oder Silicastaub. Ebenso kann die Bindemittelzusammensetzung inerte Stoffe, wie z.B. Kalksteinmehl, Quarzmehl und/oder Pigmente enthalten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält das mineralische Bindemittel 5 - 95 Gew.-%, insbesondere 5 - 65 Gew.-%, im Speziellen 15 - 35 Gew.-%, latenthydraulische und/oder puzzolanische Bindemittel. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschleunigung des Erstarrens und/oder Erhärtens von mineralischen Bindemitteln oder mineralischen Bindemittelzusammensetzungen, beispielsweise Mörtel oder Beton, wobei einem mineralischen Bindemittel oder einer mineralischen Bindemittelzusammensetzungen eine wie vorstehend beschriebene Aluminiumsulfatsuspension als Erstarrungs und/oder Erhärtungsbeschleuniger in einer Menge von 0.1 bis 15 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 4 - 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des mineralischen Bindemittels, zugegeben wird.
Beispielsweise ist es möglich, die Aluminiumsulfatsuspension einer Beton- oder Mörtelzusammensetzung, insbesondere einem Spritzbeton oder einem Spritzmörtel, zugegeben, wobei die Beton- oder Mörtelzusammensetzung zur Beschichtung eines Substrats eingesetzt wird. Das Substrat ist insbesondere eine Oberfläche eines Tunnels, einer Mine, einer Baugrube, einer Bucht, eines Brunnes und/oder eines Abflusses.
Bevorzugt wird die Aluminiumsulfatsuspension einem Spritzmörtel oder Spritzbeton nach dem Trocken- oder Nass-Spritzverfahren zudosiert, wobei die Aluminiumsulfatsuspension dem trockenen oder mit Wasser angemachten Bindemittel, Spritzmörtel oder Spritzbeton in der Förderleitung, der Vorbenetzungsdüse oder der Spritzdüse, zugegeben wird.
Auch möglich ist es, die Aluminiumsulfatsuspension einer Beton- oder Mörtelzusammensetzung, insbesondere einem Spritzbeton oder einem Spritzmörtel, zugegeben, wobei die Beton- oder Mörtelzusammensetzung zur Herstellung von Freiformstrukturen eingesetzt wird.
Weiterhin ist es möglich, die Aluminiumsulfatsuspension einer Beton- oder Mörtelzusammensetzung in einem Verfahren der additiven Fertigung zuzumischen, vorzugsweise mittels eines dynamischen Mischers.
Aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ergeben sich dem Fachmann weitere Abwandlungen und Vorteile der Erfindung. Ausführungsbeispiele
1. Herstellung von Aluminiumsulfatsuspensionen
Es wurde eine vorgegebene Menge an Wasser in einem Becherglas vorgelegt. Unter Rühren (mechanischer Propellerrührer mit 850 Umdrehungen) wurde sodann das jeweilige Pulvergemisch (Al2(S04)3 - 14.3 H2O; MgO, MgCa02, Sepiolith) mit den Anteilen gemäss Tabelle 1 portionenweise zugegeben und die Suspension auf 50°C aufgeheizt und bei dieser Temperatur für 1 h gerührt (die Anteile von NaAlC beziehen sich auf das Natriumaluminat als solches, ohne das Wasser der Lösung. Letzteres ist unter H2O eingerechnet). Anschliessend wurde die Heizung ausgeschaltet und für 6 h nachgerührt.
Tabelle 1: Hergestellte Aluminiumsulfatsupensionen
1 Pangel S9 von Tolsa Group
Die so hergestellten Aluminiumsulfatsupensionen haben sich über mehrere Monate als lagerstabil erwiesen und verfügen über eine für praktische Anwendungen als Spritzbetonbeschleuniger geeignete Viskosität im Bereich von < 2Ό00 mPa-s. Die Messung der Viskosität erfolgte gemäss Norm DIN EN ISO 2431 :2011 mit einem ISO-Becher Nr. 6 bei einer Temperatur von 23°C.
2. Effekt des Anteils der löslichen Maqnesiumverbindunq
In einem zweiten Satz an Experimenten wurde der Effekt des Anteils der löslichen Magnesiumverbindung untersucht. Hierfür wurden eine Aluminiumsulfatsuspension mit einem Anteil an Al2(S04)3 14.3 H2O von 62 Gew.-% und unterschiedlichen Mengen an MgO (0 - 5 Gew.-%) analog zum in Kapitel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei die Proben aber jeweils auf 60°C aufgeheizt und mit 650 Umdrehungen pro Minute gerührt wurden.
Die Viskositäten wurden mit dem gleichen Verfahren wie in Kapitel 1 beschrieben nach 6 h und nach 24 h Stunden gemessen. Tabelle 2 gibt eine Übersicht über die Resultate.
Tabelle 2: Abhängigkeit der Viskosität vom Anteil der löslichen Magnesiumverbindung
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, kann die Viskosität der Aluminiumsulfatsuspension durch die Zugabe von 2 und mehr Gew.-% MgO bei hohem Gehalt an Aluminiumsulfat signifikant reduziert werden. Entsprechend lässt sich mit einer löslichen Magnesiumverbindung die Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension nach 6 -24 Stunden gezielt einstellen.
In einem dritten Satz an Experimenten wurde anstelle von Magnesiumoxid Magnesiumhydroxid als viskositätsreduzierende Verbindung in einer Aluminiumsulfatsuspension mit zusätzlichem Aluminimhydroxid getestet.
Hierfür wurden wässrige Aluminiumsulfatsuspensionen mit 63 Gew.-%
AI2(S04)3 14.3 H2O, 0.6 Gew.-% AI(OH)3 (amorph, enthaltend 75 Gew.-% AI(OH)3 mit 25 Gew.-% Kristallwasser), und als Rest Wasser unterschiedlichen Mengen an Mg(OH)2 (0 - 5 Gew.-%; siehe Tabelle 3) analog zum in Kapitel 1 beschriebenen Verfahren zugegeben. Die Proben wurden aber jeweils auf 40°C aufgeheizt und mit 850 Umdrehungen pro Minute gerührt. Die Viskositäten wurden mit dem gleichen Verfahren wie in Kapitel 1 beschrieben nach 6 h, 24 h und 48 h Stunden gemessen. Tabelle 3 gibt eine Übersicht über die Resultate.
Tabelle 3: Abhängigkeit der Viskosität vom Anteil der löslichen Magnesiumverbindung
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, kann auch die Viskosität der Aluminiumsulfatsuspensionen mit Aluminiumhydroxid durch die Zugabe von 2 und mehr Gew.-% Mg(OH)2 bei hohem Gehalt an Aluminiumsulfat signifikant reduziert werden. Entsprechend lässt sich auch mit Mg(OH)2 als lösliche Magnesiumverbindung die Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension nach 6 - 48 Stunden und im Besonderen nach 24 - 48 h, gezielt einstellen.
Zudem hat sich gezeigt, dass sich die Viskositäten der so hergestellten Aluminiumsulfatsuspension während 3 Monaten aufrechterhalten lassen, ohne dass sich diese signifikant ändern.
Die vorstehend beschriebenen Aluminiumsulfatsuspensionen haben sich als geeignete Beschleuniger für Spritzbeton und Spritzmörtel herausgestellt.
3. Effekt von Maqnesiumsilikaten (Vergleichsversuche)
Zu Vergleichszwecken wurde der Effekt von Sepiolith (Magnesiumsilikat) auf die Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension untersucht. Hierfür wurden eine Aluminiumsulfatsuspension mit einem Anteil an Al2(S04)3 14.3 H2O von 62 Gew.-% und unterschiedlichen Mengen an Sepiolith (0 - 5 Gew.-%) analog zum in Kapitel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei die Proben aber jeweils auf 60°C aufgeheizt und mit 650 Umdrehungen pro Minute gerührt wurden.
Die Viskositäten wurden mit dem gleichen Verfahren wie in Kapitel 1 beschrieben nach 6 h, 24 h und 48 h Stunden gemessen. Tabelle 4 gibt eine Übersicht über die Resultate.
Tabelle 4: Abhängigkeit der Viskosität vom Anteil der löslichen Magnesiumverbindung
1 Pangel S9 von Tolsa Group
Bei über 1 Gew.-% Sepiolith war die Viskosität derart hoch, dass sie mit der vorstehend genannten Methode nicht mehr messbar war.
Aufgrund der Ergebnisse wird deutlich, dass sich mit Sepiolith die Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension im Gegensatz zu den löslichen Magnesiumverbindungen im Zeitraum bis 48 Stunden nach der Herstellung nicht reduzieren lässt. Im Gegenteil, die Viskosität der Aluminiumsulfatsuspension wird aufgrund der Zugabe stark erhöht.
4. Effekt von zusätzlicher organischer Säure (Vergleichsversuche)
Zu Vergleichszwecken wurde der Effekt von Zitronensäure und Ameisensäure auf die Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension untersucht. Hierfür wurde die in Tabelle 5 angegebene Menge an Magnesiumhydroxid in der angegebene Menge an Wasser aufgeschlämmt und jeweils 0.5 g Zitronensäure und 0.2 g Ascorbinsäure zugegeben. Danach wurden jeweils 37 g Al2(S04)3 14 H2O sowie 15.6 g amorphes AI(OH)3 beigefügt und bei erhöhter Temperatur gelöst. Die Lösung wurde solange weitergerührt, bis die Temperatur auf 40°C abgesunken war. Die Viskositäten der so erhaltenen Lösungen mit Anteilen fein dispergierter Feststoffe wurden mit dem gleichen Verfahren wie in Kapitel 1 beschrieben nach 24 h Stunden gemessen. Tabelle 5 gibt eine Übersicht über die Resultate.
Tabelle 5: Einfluss organischer Säure auf die Viskosität von Mg(OH)2 haltigen Aluminiumsulfatsuspensionen n.m.: nicht messbar - fest
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich, weisen Aluminiumsulfatsuspensionen mit geringerem Gehalt an Aluminiumsulfat und einem Anteil an organischer Säure tiefere Viskositäten auf. Zugabe von Mg(OH)2 in Mengen von 3 Gew.-% oder mehr führt zu einer deutlichen Erhöhung der Viskosität oder gar zur Verfestigung der Suspension. Entsprechend wird deutlich, dass sich die Viskositäten von Aluminiumsulfatsuspensionen durch den Zusatz von Mg(OH)2 als löslicher Magnesiumverbindung nicht reduzieren lassen, wenn ein Anteil organischer Säure vorhanden ist.
Obgleich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt sind, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist und im Umfang der Offenbarung beliebig abgewandelt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung einer löslichen Magnesiumverbindung zur Einstellung, insbesondere zur Reduktion, der Viskosität einer Aluminiumsulfatsuspension.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , wobei die Aluminiumsulfatsuspension ein Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger für ein mineralisches Bindemittel, insbesondere einen Spritzbetonbeschleuniger, ist.
3. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Magnesiumverbindung ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Nitrat, Sulfat, Phosphat, Halogenid, Formiat, Citrat und/oder Acetat ist.
4. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Magnesiumverbindung ausgewählt ist aus Magnesiumcarbonat,
Magnesiumoxid und/oder Magnesiumhydroxid.
5. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Menge der Magnesiumverbindung derart gewählt wird, dass die Magnesiumatome, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil von 0.02 - 6.3 Gew.-%, insbesondere 0.04 - 4.2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.2 - 2.1 Gew.-%, im Speziellen 0.6 - 1.8 Gew.-%, aufweisen.
6. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil an Sulfat (SO4 ) von 19 -40 Gew.-%, insbesondere 24 - 36 Gew.-%, im Speziellen 28 - 34 Gew.-%, aufweist und wobei die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil an Aluminium (AI) von 3.5 - 10 Gew.- %, insbesondere 4.5 - 8.7 Gew.-%, im Besonderen 5.4 - 7 Gew.-%, aufweist.
7. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, 22 - 46 Gew.-%, insbesondere 28 - 43 Gew.-%, bevorzugt 34 - 41 Gew.-%, Aluminiumsulfat (Al2(S04)3) enthält.
8. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, 0.01 - 15 Gew.-% Aluminiumhydroxid enthält.
9. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Molverhältnis von Aluminium zu Sulfat der Aluminiumsulfatsuspension < 0.7, insbesondere 2:3, beträgt.
10. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aluminiumsulfatsuspension, bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil an Wasser von 30 - 80 Gew.-%, insbesondere 40 - 70 Gew.-%, bevorzugt 50 - 65 Gew.-%, aufweist, wobei Kristallwasser der Komponenten der Aluminiumsulfatsuspension mitgerechnet wird.
11. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Magnesiumverbindung zur Reduktion der Viskosität in Kombination mit einer Calciumverbindung eingesetzt wird.
12. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Calciumverbindung ein Oxid, Hydroxid, Carbonat, Nitrat, Sulfat, Phosphat, Halogenid, Formiat, Acetat und/oder Citrat ist.
13. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Calciumverbindung Calciumcarbonat, Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid ist.
14. Verwendung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Menge der Calciumverbindung derart gewählt wird, dass die Calciumatome, bezogen auf das Gesamtgewicht der
Aluminiumsulfatsuspension, einen Anteil von 0.001 - 4 Gew.-%, bevorzugt 0.01 - 2 Gew.-%, insbesondere 0.07 - 1.4 Gew.-%, im Speziellen 0.1 - 0.7 Gew.-%, aufweisen.
15. Erstarrungs- und/oder Erhärtungsbeschleuniger für ein mineralisches Bindemittel, insbesondere ein Spritzbetonbeschleuniger, umfassend: a) 22 - 46 Gew.-%, insbesondere 28 - 43 Gew.-%, bevorzugt 34 - 41 Gew.- %, Aluminiumsulfat (Al2(S04)3; b) optional 0.01 - 15 Gew.-%, insbesondere 0.05 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.1 - 2 Gew.-%, Aluminiumhydroxid (AI(OH)3); c) 0.035 - 10.4 Gew.-%, bevorzugt 0.07 - 6.9 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.5 - 3.5 Gew.-%, im Speziellen 1 - 3 Gew.-% Magnesiumoxid; d) optional 0.001 - 5 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 2 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 1 Gew.-%, Calciumoxid; e) optional 0.001 - 10 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 5 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0.1 - 0.6 Gew.-% Eisen; f) optional 0.001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 2 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 0.2 bis 1 Gew.-%, Siliziumdioxid; g) optional 0.001 - 20 Gew.-%, insbesondere 0.1 - 8 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 4 Gew.-%, eines Alkalialuminats und/oder eines Erdalkalialuminats, insbesondere Lithiumaluminat, Natriumaluminat und/oder Calciumaluminat; h) optional 0.1 - 15 Gew.-%, bevorzugt 0.1 - 5 Gew.-%, im Speziellen 0.2 - 2 Gew.-%, Alkanolamin; i) optional 0.01 - 10 Gew.%, insbesondere 0.1 - 2 Gew.-%, bevorzugt 0.2 - 0.5 Gew.% Fluorid; j) und Wasser, wobei bevorzugt der zu 100 Gew.% fehlende Teil Wasser ist, besonders bevorzugt 30 - 77.965 Gew.-%, insbesondere 40 - 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 50 - 65 Gew.-%, Wasser.
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