EP4149904A1 - Finely ground granulated blast-furnace slag in a cement-based multicomponent mortar system for use as an inorganic chemical fixing system - Google Patents

Finely ground granulated blast-furnace slag in a cement-based multicomponent mortar system for use as an inorganic chemical fixing system

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EP4149904A1
EP4149904A1 EP21722921.0A EP21722921A EP4149904A1 EP 4149904 A1 EP4149904 A1 EP 4149904A1 EP 21722921 A EP21722921 A EP 21722921A EP 4149904 A1 EP4149904 A1 EP 4149904A1
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EP
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component
mortar system
cementitious
weight
finely ground
Prior art date
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Pending
Application number
EP21722921.0A
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Inventor
Markus Schönlein
Armin Pfeil
Bernhard Middendorf
Tim Schade
Alexander Wetzel
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Hilti AG
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Hilti AG
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Definitions

  • the invention is in the field of chemical fastening of anchoring elements in mineral substrates in the field of the construction industry and fastening technology, and in particular relates to the chemical fastening of anchoring elements by means of an inorganic chemical fastening system based on finely ground blast furnace slag in a multi-component cementitious mortar system.
  • Composite mortars for fastening anchoring elements in mineral substrates in the construction industry and fastening technology are known. These composite mortars are based almost exclusively on organic epoxy-containing resin / hardener systems. However, it is well known that such systems are polluting, expensive, potentially dangerous and / or toxic to the environment and the person who operates them, and they often require special labeling. In addition, organic systems often have a greatly reduced stability when exposed to strong sunlight or otherwise elevated temperatures, which reduces their mechanical performance in the chemical fastening of anchoring elements.
  • a ready-to-use multicomponent cementitious mortar system preferably a two-component cementitious mortar system
  • a two-component cementitious mortar system which matches the prior art systems in terms of environmental aspects, health and safety, handling, storage time and good balance is superior between setting and curing.
  • a cementitious multi-component mortar system is desirable that is characterized by excellent load values.
  • a cementitious system in particular a cementitious multi-component mortar system, in particular a cementitious two-component mortar system, which overcomes the disadvantages of the prior art systems.
  • a ready-to-use cementitious multicomponent mortar system that is easy to handle and environmentally friendly, that can be stored stably for a certain period of time before use and that has a good balance between setting and hardening, and also under the influence of elevated temperatures has excellent mechanical performance in the chemical fastening of anchoring elements in mineral substrates.
  • the present invention relates to a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, which is for use as an inorganic chemical Fastening system for anchoring elements in mineral substrates is ideally suited to achieve high load values.
  • the present invention relates to a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground blast furnace slag with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica dust, which is ideally suited for use as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates, in order to handle high load values to reach.
  • the present invention also relates to the use of such a multi-component cementitious mortar system for the chemical fastening of anchoring means, preferably metal elements, in mineral substrates, such as structures made of masonry, natural stone, concrete, permeable concrete or the like.
  • the present invention also relates to the use of finely ground slag sand with a fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g in a cementitious mortar system as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates to increase the load values.
  • binder or “binder component” relates in the context of the present invention to the cementitious component and optional components such as fillers of the multi-component mortar system. In particular, this is also referred to as the A component.
  • initiator or also “initiator component” relates in the context of the present invention to the aqueous alkali silicate-based component that is a Stiffening, solidifying and hardening triggers as a subsequent reaction. In particular, this is also referred to as the B component.
  • a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground slag sand with a fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g, is ideally suited for use as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates in order to withstand high load values achieve, in particular a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground blast furnace slag with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica dust.
  • such a system in particular the cementitious multi-component mortar system, is characterized by positive advantages in terms of environmental aspects, health and safety, handling, storage time and a good balance between setting and hardening, without affecting the handling, properties and mechanical performance of the adversely affect the chemical fastening system.
  • the present invention therefore relates to a cementitious multicomponent mortar system comprising finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, for use as an inorganic chemical Fastening system for anchoring elements in mineral substrates.
  • the present invention relates to a cementitious multicomponent mortar system comprising finely ground blast furnace slag with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica dust, for use as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates.
  • the multi-component cementitious mortar system preferably comprises a binder component and an initiator component. It is preferred that the finely ground slag sand is present in the binder component. It is particularly preferred that the cementitious multi-component mortar system is a two-component mortar system and comprises a powdery cementitious binder component and an aqueous, alkaline initiator component.
  • Further characteristic values of the slag sand are iron oxide (Fe 2 0s), sodium oxide (Na 2 0), potassium oxide (K2O), chloride, sulfur trioxide (SO3) and manganese oxide (Mn2Ü3), which preferably make up less than 5% of the slag sand.
  • the cementitious multicomponent mortar system of the present invention comprises finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, preferably in a range from 6000 to 15000 cm 2 / g, most preferably in a range from 8000 to 13000 cm 2 / g.
  • the finely ground slag sand has a fineness in the range from 9,000 to 12,000 cm 2 / g.
  • the multicomponent cementitious mortar system of the present invention preferably comprises the finely ground blast furnace slag in a range from 1% by weight to 60% by weight, more preferably from 10% by weight to 50% by weight, most preferably in one Range from 20% by weight to 40% by weight based on the total weight of the binder component.
  • the multi-component cementitious mortar system preferably further comprises silica fume.
  • the silica fume is preferably present in the binder component.
  • the silica fume of the multi-component cementitious mortar system is in a range from 1% by weight to 10% by weight, preferably from 2% by weight to 8% by weight, most preferably in a range of 4% by weight up to 6% by weight, based on the total weight of the binder component.
  • the silica fume preferably has an average particle size of 0.4 ⁇ m and a surface area of 180,000 to 220,000 cm 2 / g or 18-22 m 2 / g.
  • the silica fume can also be replaced by pozzolan materials or by materials with pozzolan properties or by other fine inert fillers. These are, for example, corundum, calcite, dolomite, brick flour, rice husk ash, phonolite, calcined clay and metakaolin.
  • the silica fume is present in a range from 3% by weight to 7% by weight, based on the total weight of the binder component.
  • At least one filler or filler mixture can be present in the binder component.
  • These are preferably selected from the group consisting of quartz, sand, quartz powder, clay, fly ash, blast furnace slag, pigments, titanium oxides, light fillers, limestone fillers, corundum, dolomite, alkali-resistant glass, crushed stones, gravel, pebbles and mixtures thereof.
  • the at least one filler of the multi-component cementitious mortar system is preferably in a range from 20% by weight to 80% by weight, more preferably from 30% by weight to 70% by weight, most preferably in a range from 40% by weight .-% to 60% by weight, based on the total weight of the binder component.
  • the filler is sand and is present in a range from 45 to 55% by weight, based on the total weight of the binder component.
  • the filler is a mixture of sand and quartz powder.
  • the sand is preferably in a range from 45% by weight to 55% by weight and the quartz powder in a range from 5% by weight to 10% by weight, based on the total weight of the binder component.
  • the binding agent component can contain other cements, such as calcium aluminate-based cement.
  • the binder component can contain fibers such as mineral fibers, chemical fibers, natural fibers, synthetic fibers, fibers made from natural or synthetic polymers, fibers made from inorganic materials, in particular carbon fibers or glass fibers.
  • the initiator component of the multicomponent mortar system comprises an alkali silicate-based component, in particular an alkali metal silicate-based component, the alkali metal silicate being selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, modifications thereof, mixtures thereof and aqueous solutions thereof.
  • component B as used in the present invention comprises an alkali- or earth alkali hydroxide or -carbonate, such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate or potassium carbonates, mixtures thereof or aqueous solutions thereof.
  • alkali- or earth alkali hydroxide or -carbonate such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate or potassium carbonates, mixtures thereof or aqueous solutions thereof.
  • the alkali silicate-based constituent used in the initiator component is an aqueous solution of potassium silicate and potassium hydroxide.
  • the initiator component is an aqueous solution of 10 mol / l KOH and 1.72 mol / l potassium silicate (Betol® K 35 T, Woellner, Germany).
  • the alkali silicate-based initiator component comprises 1 to 50% by weight of silicate, preferably 10 to 40% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, based on the total weight of the aqueous alkali silicate .
  • the initiator component comprises at least about 0.01% by weight, preferably at least 0.02% by weight, particularly preferably at least about 0.05% by weight, particularly preferably at least 1% by weight, of about 0, 01% by weight to about 40% by weight, preferably from about 0.02% by weight to about 35% by weight, more preferably from about 0.05% by weight to about 30% by weight , particularly preferably from about 1% by weight to about 25% by weight of the alkali silicate-based component, based on the total weight of initiator component.
  • the initiator component of the multi-component mortar system optionally includes a flow agent.
  • the optional flow agent is in a range from 1% by weight to 30% by weight, preferably from 5% by weight to 25% by weight, most preferably in a range from 10% by weight to 20% by weight. -%, based on the total weight of the initiator component, before.
  • the optional superplasticizer is selected from the group consisting of polyacrylic acid polymers with low molecular weight (LMW), super plasticizers from the family of polyphosphonate polyox and polycarbonate polyox, polycondensates, e.g. naphthalene-sulfonic acid-formaldehyde polycondensate or melamine-sulfonic acid-formaldehyde polycondensate,
  • Suitable flow agents are commercially available products.
  • the proportion of water is 30% by weight to 50% by weight and the absolute proportion of superplasticizer is 5% by weight to 10% by weight, based on the total weight of the initiator component.
  • At least one filler or filler mixture can be present in the initiator component.
  • These are preferably selected from the group consisting of quartz, sand, quartz powder, pigments, titanium oxides, light fillers, limestone fillers, corundum, dolomite, alkali-resistant glass, crushed stones, gravel, pebbles and mixtures thereof.
  • the initiator component can additionally comprise a thickener.
  • the thickener can be selected from the group consisting of bentonite, Silicic acid, acrylate-based thickeners such as alkali-soluble or alkali-swellable emulsions, fumed silica, clay and titanate chelating agents.
  • polyvinyl alcohol PVA
  • hydrophobically modified alkali-soluble emulsions HASE
  • hydrophobically modified ethyleneoxy durethane polymers which are known in the art as HEUR
  • cellulose thickeners such as hydroxymethyl cellulose (HMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose (HMHEC), sodium carboxymethyl cellulose (SCMC), sodium carboxymethyl-2-hydroxyethyl cellulose, 2-hydroxypropylmethyl cellulose, 2-hydroxyethylmethyl cellulose, 2-hydroxybutylmethyl cellulose, 2-hydroxyethyl-ethyl cellulose, 2-hydroxypropyl cellulose, and mixtures thereof, attapulg.
  • Suitable thickeners are commercially available products such as Optigel WX (BYK-Chemie GmbH, Germany), Rheolate 1 (Elementis GmbH, Germany) and Acrysol ASE-60 (The Dow Chemical Company).
  • the A component or binder component which comprises the finely ground blast furnace slag with a fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and the silica fume, is in solid form, preferably in the form of a powder or dust.
  • the B component or initiator component is in aqueous form, optionally in the form of a slurry or paste.
  • the weight ratio between the A component and the B component is preferably between 10/1 and 1/3, and is preferably 8/1-4/1.
  • the multi-component cementitious mortar system preferably comprises up to 80% by weight of the A component and up to 40% by weight of the B component.
  • the cementitious multi-component mortar system is a two-component mortar system, preferably a cementitious two-component capsule system.
  • the system preferably comprises two or more foil bags for separating the curable binder component and the initiator component.
  • the contents of the chambers, glass capsules or pouches, such as foil pouches, are underneath mechanical action, preferably by introducing an anchoring element, are mixed with one another, are preferably already in a borehole.
  • the arrangement in multi-chamber cartridges or buckets or sets of buckets is also possible.
  • the cementitious multi-component mortar system of the present invention can be used for chemical fastening of anchoring elements, preferably metal elements, such as anchor rods, in particular threaded rods, bolts, steel reinforcing rods or the like, in mineral surfaces such as structures made of masonry, concrete, permeable concrete or natural stone .
  • anchoring elements preferably metal elements, such as anchor rods, in particular threaded rods, bolts, steel reinforcing rods or the like, in mineral surfaces such as structures made of masonry, concrete, permeable concrete or natural stone .
  • the multi-component cementitious mortar system of the present invention can be used for chemical fastening of anchoring elements, such as metal elements, in boreholes. It can be used for anchoring purposes that include increasing load capacity and / or increasing bond strength when cured.
  • the multi-component cementitious mortar system of the present invention can be used for the application of fibers, scrims, knitted fabrics or composites, in particular fibers with a high modulus, preferably carbon fibers, in particular for reinforcing building structures, for example walls or ceilings or floors, and also for Assembly components, such as plates or blocks, for example made of stone, glass or plastic, can be used on buildings or structural elements.
  • finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g is used in a multi-component cementitious mortar system in order to increase the load values.
  • finely ground blast furnace slag with a fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica fume are used in a cementitious two-component mortar system in order to increase the load values.
  • composition of the blast furnace slag Table 1 Chemical composition of the blast furnace slag meal, determined by means of
  • the powdery binder component (A component) and the liquid initiator component (B component) of Comparative Examples 1, 7, 9 and 11 and Examples 2-6, 8, 10 and 12 according to the invention are first produced by mixing the The constituents given in Tables 2 and 3, respectively, with the proportions given in Table 4, which are given in% by weight.
  • Table 2 Composition of component A based on finely ground blast furnace slag (% by weight).
  • silica fume fineness of grind in cm 2 / g (Blaine) 18,000-22,000; Size distribution (pm) 0.1-1.
  • Table 3 Composition of component B (% by weight).
  • Table 4 Mixing ratio of component A to component B.
  • the powdery binder component A and the initiator component B are mixed with a mixer. All samples are 1 Mixed for one minute. The mixtures are poured into a stainless steel sleeve drill hole with a diameter of 12 mm, an anchorage depth of 32 mm and ground undercuts of 0.33 mm. Immediately after filling, an M8 threaded rod with a length of 100 mm is inserted into the borehole.
  • the load values of the hardened mortar compositions are determined after 24 hours using a "Zwick Roell Z050" material testing device (Zwick GmbH & Co. KG, Ulm, Germany).
  • the stainless steel sleeve is attached to a plate, while the threaded rod is attached to the force measuring device with a nut.
  • the breaking load becomes central

Abstract

The invention relates to a cement-based multicomponent mortar system comprising finely ground granulated blast-furnace slag having a fineness of grind in the range of 5000 to 15000 cm2/g, for use as an inorganic chemical fixing system for anchoring elements in mineral substrates.

Description

FEIN AUFGEMAHLENER HÜTTENSAND IN EINEM ZEMENTÄREN MEHRKOMPONENTEN-MÖRTELSYSTEM FÜR DEN EINSATZ ALS ANORGANISCHES CHEMISCHES BEFESTIGUNGSSYSTEM FINE GRINDED BOTTOM SAND IN A CEMENTARY MULTI-COMPONENT MORTAR SYSTEM FOR USE AS AN INORGANIC CHEMICAL FASTENING SYSTEM
Gebiet der Erfindung Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der chemischen Befestigung von Verankerungselementen in mineralischen Untergründen im Bereich der Bauindustrie und Befestigungstechnik, und betrifft insbesondere die chemische Befestigung von Verankerungselementen mittels eines anorganischen chemischen Befestigungssystems basierend auf fein aufgemahlenen Hüttensand in einem zementären Mehrkomponenten- Mörtelsystem. FIELD OF THE INVENTION The invention is in the field of chemical fastening of anchoring elements in mineral substrates in the field of the construction industry and fastening technology, and in particular relates to the chemical fastening of anchoring elements by means of an inorganic chemical fastening system based on finely ground blast furnace slag in a multi-component cementitious mortar system.
Stand der Technik State of the art
Verbundmörtel zum Befestigen von Verankerungselementen in mineralischen Untergründen im Bereich der Bauindustrie und Befestigungstechnik sind bekannt. Diese Verbundmörtel basieren fast ausschließlich auf organischen epoxid-haltigen Harz/Härtersystemen. Es ist jedoch allgemein bekannt, dass solche Systeme umweltschädlich, teuer, potenziell gefährlich und/oder giftig für die Umwelt und die Person sind, die sie handhabt, und sie müssen häufig speziell gekennzeichnet werden. Darüber hinaus weisen organische Systeme häufig eine stark verringerte Stabilität auf, wenn sie starkem Sonnenlicht oder auf andere Weise erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden, wodurch ihre mechanische Leistung bei der chemischen Befestigung von Verankerungselementen verringert wird. Es besteht daher ein Bedarf an einem gebrauchsfertigen zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystem, vorzugsweise einem zementären Zweikomponenten- Mörtelsystem, das den Systemen des Standes der Technik in Bezug auf Umweltaspekte, Gesundheit und Sicherheit, Handhabung, Lagerzeit und einem guten Gleichgewicht zwischen Abbinden und Aushärten überlegen ist. Darüber hinaus ist es von Interesse, ein System bereitzustellen, das zur chemischen Befestigung von Verankerungselementen in mineralischen Untergründen verwendet werden kann, ohne die Handhabung, Eigenschaften und die mechanische Leistung des chemischen Befestigungssystems nachteilig zu beeinflussen. Insbesondere ist ein zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem wünschenswert, dass sich durch hervorragende Lastwerte auszeichnet. Composite mortars for fastening anchoring elements in mineral substrates in the construction industry and fastening technology are known. These composite mortars are based almost exclusively on organic epoxy-containing resin / hardener systems. However, it is well known that such systems are polluting, expensive, potentially dangerous and / or toxic to the environment and the person who operates them, and they often require special labeling. In addition, organic systems often have a greatly reduced stability when exposed to strong sunlight or otherwise elevated temperatures, which reduces their mechanical performance in the chemical fastening of anchoring elements. There is therefore a need for a ready-to-use multicomponent cementitious mortar system, preferably a two-component cementitious mortar system, which matches the prior art systems in terms of environmental aspects, health and safety, handling, storage time and good balance is superior between setting and curing. In addition, it is of interest to provide a system which can be used for the chemical fastening of anchoring elements in mineral substrates without adversely affecting the handling, properties and mechanical performance of the chemical fastening system. In particular, a cementitious multi-component mortar system is desirable that is characterized by excellent load values.
In Anbetracht des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zementäres System, insbesondere ein zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem, im speziellen ein zementäres Zweikomponenten-Mörtelsystem, bereitzustellen, das die Nachteile der Systeme des Standes der Technik überwindet. Insbesondere ist es eine Aufgabe ein gebrauchsfertiges zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem bereitzustellen, das einfach zu handhaben und umweltfreundlich ist, das vor Gebrauch über einen bestimmten Zeitraum stabil gelagert werden kann und ein gutes Gleichgewicht zwischen Abbinden und Aushärten aufweist, und auch unter dem Einfluss erhöhter Temperaturen eine hervorragende mechanische Leistung bei der chemischen Befestigung von Verankerungselementen in mineralischen Untergründen aufweist. In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a cementitious system, in particular a cementitious multi-component mortar system, in particular a cementitious two-component mortar system, which overcomes the disadvantages of the prior art systems. In particular, it is an object to provide a ready-to-use cementitious multicomponent mortar system that is easy to handle and environmentally friendly, that can be stored stably for a certain period of time before use and that has a good balance between setting and hardening, and also under the influence of elevated temperatures has excellent mechanical performance in the chemical fastening of anchoring elements in mineral substrates.
Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem bereitzustellen, das zur chemischen Befestigung von Verankerungsmitteln, vorzugsweise von Metallelementen, in mineralischen Untergründen, wie Bauwerken aus Mauerwerk, Naturstein, Beton, Durchlässigkeitsbeton oder dergleichen verwendet werden kann. In addition, it is an object of the present invention to provide a cementitious multi-component mortar system that can be used for the chemical fastening of anchors, preferably metal elements, in mineral substrates such as structures made of masonry, natural stone, concrete, permeable concrete or the like.
Diese und weitere Aufgaben, die aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich sind, werden durch die vorliegende Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben ist, gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen. These and other objects, which will become apparent from the following description of the invention, are achieved by the present invention as described in the independent claims. The dependent claims relate to preferred embodiments.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem umfassend fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, das für den Einsatz als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen bestens geeignet ist, um hohe Lastwerte zu erreichen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem umfassend feinaufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, und Silikastaub, das für den Einsatz als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen bestens geeignet ist, um hohe Lastwerte zu erreichen. The present invention relates to a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, which is for use as an inorganic chemical Fastening system for anchoring elements in mineral substrates is ideally suited to achieve high load values. In particular, the present invention relates to a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground blast furnace slag with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica dust, which is ideally suited for use as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates, in order to handle high load values to reach.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines solchen zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystems zur chemischen Befestigung von Verankerungsmitteln, vorzugsweise von Metallelementen, in mineralischen Untergründen, wie Bauwerken aus Mauerwerk, Naturstein, Beton, Durchlässigkeitsbeton oder dergleichen. Noch weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von fein aufgemahlenem Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g in einem zementären Mörtelsystem als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen, zur Erhöhung der Lastwerte. Andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung sind zum Teil offensichtlich und werden zum Teil im Folgenden erläutert. Insbesondere wird der Gegenstand der vorliegenden Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele beschrieben. The present invention also relates to the use of such a multi-component cementitious mortar system for the chemical fastening of anchoring means, preferably metal elements, in mineral substrates, such as structures made of masonry, natural stone, concrete, permeable concrete or the like. The present invention also relates to the use of finely ground slag sand with a fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g in a cementitious mortar system as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates to increase the load values. Other objects and features of this invention will, in part, be apparent and will in part be elucidated below. In particular, the subject matter of the present invention is described in detail by the exemplary embodiments.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die folgenden Begriffe werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet: The following terms are used in the context of the present invention:
Der Begriff „Bindemittel“ oder auch „Bindemittel-Komponente“ bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den zementären Bestandteil sowie optionaler Komponenten wie beispielsweise Füllstoffe, des Mehrkomponenten-Mörtelsystems. Insbesondere wird dieser auch als A-Komponente bezeichnet. The term “binder” or “binder component” relates in the context of the present invention to the cementitious component and optional components such as fillers of the multi-component mortar system. In particular, this is also referred to as the A component.
Der Begriff „Initiator“ oder auch „Initiator-Komponente“ bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den wässrigen Alkalisilicat-basierten Bestandteil, der ein Ansteifen, Erstarren und Erhärten als Folgereaktion auslöst. Insbesondere wird dieser auch als B-Komponente bezeichnet. The term “initiator” or also “initiator component” relates in the context of the present invention to the aqueous alkali silicate-based component that is a Stiffening, solidifying and hardening triggers as a subsequent reaction. In particular, this is also referred to as the B component.
Die Begriffe „aufweisen“, „mit“ und „haben“ sollen einschließend sein und bedeuten, dass auch andere als die genannten Elemente gemeint sein können. The terms “have”, “with” and “have” are intended to be inclusive and mean that elements other than those mentioned may also be meant.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet, schließen die Singularformen „ein“, „eine“ und „einer“ auch die entsprechenden Pluralformen ein, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig auf etwas anderes schließen lässt. Somit soll zum Beispiel der Begriff „ein“ „ein oder mehrere“ oder „zumindest ein“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben. As used in the context of the present invention, the singular forms “a”, “an” and “an” also include the corresponding plural forms, unless the context clearly indicates otherwise. Thus, for example, the term “a” is intended to mean “one or more” or “at least one” unless otherwise stated.
Verschiedene Zementarten, deren Zusammensetzung und deren Anwendungsbereiche sind aus dem Stand der Technik bekannt, jedoch ist deren Einsatz als anorganisches chemisches Befestigungssystem weithingehend noch unbekannt. Insbesondere der Einsatz eines zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystems auf Basis von fein aufgemahlenem Hüttensand. Various types of cement, their composition and their areas of application are known from the prior art, but their use as an inorganic chemical fastening system is still largely unknown. In particular, the use of a cementitious multi-component mortar system based on finely ground blast furnace slag.
Es ist nun herausgefunden worden, dass ein zementäres Mehrkomponenten- Mörtelsystem umfassend fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, für den Einsatz als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen bestens geeignet ist, um hohe Lastwerte zu erreichen, insbesondere ein zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem umfassend fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, und Silikastaub. It has now been found that a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground slag sand with a fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g, is ideally suited for use as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates in order to withstand high load values achieve, in particular a cementitious multi-component mortar system comprising finely ground blast furnace slag with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica dust.
Darüber hinaus zeichnet sich ein solches System, insbesondere das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem, durch positive Vorteile in Bezug auf Umweltaspekte, Gesundheit und Sicherheit, Handhabung, Lagerzeit und einem guten Gleichgewicht zwischen Abbinden und Aushärten aus, ohne die Handhabung, Eigenschaften und die mechanische Leistung des chemischen Befestigungssystems nachteilig zu beeinflussen. In addition, such a system, in particular the cementitious multi-component mortar system, is characterized by positive advantages in terms of environmental aspects, health and safety, handling, storage time and a good balance between setting and hardening, without affecting the handling, properties and mechanical performance of the adversely affect the chemical fastening system.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung ein zementäres Mehrkomponenten- Mörtelsystem umfassend fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, für den Einsatz als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein zementäres Mehrkomponenten- Mörtelsystem umfassend fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, und Silikastaub, für den Einsatz als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen. The present invention therefore relates to a cementitious multicomponent mortar system comprising finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, for use as an inorganic chemical Fastening system for anchoring elements in mineral substrates. In particular, the present invention relates to a cementitious multicomponent mortar system comprising finely ground blast furnace slag with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica dust, for use as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates.
Das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem umfasst vorzugsweise eine Bindemittel-Komponente und eine Initiator-Komponente. Es ist bevorzugt, dass der fein aufgemahlene Hüttensand in der Bindemittel-Komponente vorliegt. Besonders bevorzugt ist, dass das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem ein Zweikomponenten-Mörtelsystem ist und eine pulverförmige zementäre Bindemittel- Komponente und eine wässrige, alkalische Initiator-Komponente umfasst. The multi-component cementitious mortar system preferably comprises a binder component and an initiator component. It is preferred that the finely ground slag sand is present in the binder component. It is particularly preferred that the cementitious multi-component mortar system is a two-component mortar system and comprises a powdery cementitious binder component and an aqueous, alkaline initiator component.
Der Hüttensand, der Hauptbestandteil von sogenannten Portlandhütten- und Hochofenzementen ist, des zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystems umfasst von 30 bis 45 % Calciumoxid (CaO), von 30 bis 45 % Siliciumdioxid (S1O2), von 1 bis 15 % Aluminiumoxid (AI2O3) und von 4 bis 17 % Magnesiumoxid (MgO), und 0,5 bis 1 % Schwefel (S). Weitere Kennwerte des Hüttensandes sind Eisenoxid (Fe20s), Natriumoxid (Na20), Kaliumoxid (K2O), Chlorid, Schwefeltrioxid (SO3) und Manganoxid (Mn2Ü3), die vorzugweise weniger als 5 % des Hüttensandes ausmachen. The slag sand, the main component of so-called Portland slag and blast furnace cements, of the cementitious multi-component mortar system comprises from 30 to 45% calcium oxide (CaO), from 30 to 45% silicon dioxide (S1O2), from 1 to 15% aluminum oxide (AI2O3) and from 4 to 17% magnesium oxide (MgO), and 0.5 to 1% sulfur (S). Further characteristic values of the slag sand are iron oxide (Fe 2 0s), sodium oxide (Na 2 0), potassium oxide (K2O), chloride, sulfur trioxide (SO3) and manganese oxide (Mn2Ü3), which preferably make up less than 5% of the slag sand.
Das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem der vorliegenden Erfindung umfasst fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, bevorzugt in einem Bereich von 6000 bis 15000 cm2/g, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 8000 bis 13000 cm2/g. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystems weist der fein aufgemahlene Hüttensand eine Mahlfeinheit im Bereich von 9000 bis 12000 cm2/g auf. The cementitious multicomponent mortar system of the present invention comprises finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, preferably in a range from 6000 to 15000 cm 2 / g, most preferably in a range from 8000 to 13000 cm 2 / g. In a particularly preferred embodiment of the multi-component cementitious mortar system, the finely ground slag sand has a fineness in the range from 9,000 to 12,000 cm 2 / g.
Das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise den fein aufgemahlenen Hüttensand in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 60 Gew.-%, mehr bevorzugt von 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des der Bindemittel-Komponente. Vorzugsweise umfasst das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem ferner Silikastaub. Bevorzugt liegt der Silikastaub in der Bindemittel-Komponente vor. The multicomponent cementitious mortar system of the present invention preferably comprises the finely ground blast furnace slag in a range from 1% by weight to 60% by weight, more preferably from 10% by weight to 50% by weight, most preferably in one Range from 20% by weight to 40% by weight based on the total weight of the binder component. The multi-component cementitious mortar system preferably further comprises silica fume. The silica fume is preferably present in the binder component.
Der Silikastaub des zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystem liegt in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 2 Gew.-% bis 8 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 4 Gew.-% bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittel-Komponente, vor. Vorzugsweise hat der Silikastaub eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,4 pm und eine Oberfläche von 180.000 bis 220.000 cm2/g bzw. 18-22 m2/g. The silica fume of the multi-component cementitious mortar system is in a range from 1% by weight to 10% by weight, preferably from 2% by weight to 8% by weight, most preferably in a range of 4% by weight up to 6% by weight, based on the total weight of the binder component. The silica fume preferably has an average particle size of 0.4 μm and a surface area of 180,000 to 220,000 cm 2 / g or 18-22 m 2 / g.
Alternativ kann der Silikastaub auch durch Puzzolane-Materialien bzw. durch Materialien mit Puzzolanen-Eigenschaften oder durch andere feine inerte Füllstoffe ersetzt werden. Dies sind zum Beispiel Korund, Calcit, Dolomit, Ziegelmehl, Reisschalenasche, Phonolith, calcinierter Ton und Metakaolin. Alternatively, the silica fume can also be replaced by pozzolan materials or by materials with pozzolan properties or by other fine inert fillers. These are, for example, corundum, calcite, dolomite, brick flour, rice husk ash, phonolite, calcined clay and metakaolin.
In einer bevorzugten Ausführungsform des zementären Mehrkomponenten- Mörtelsystem liegt der Silikastaub in einem Bereich von 3 Gew.-% bis 7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittel-Komponente, vor. In a preferred embodiment of the multi-component cementitious mortar system, the silica fume is present in a range from 3% by weight to 7% by weight, based on the total weight of the binder component.
Des Weiteren kann mindestens ein Füllstoff oder Füllstoff-Mischungen in der Bindemittel-Komponente vorhanden sein. Diese sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Sand, Quarzmehl, Ton, Flugasche, Hüttensand, Pigmente, Titanoxide, leichte Füllstoffe, Kalksteinfüllstoffen, Korund, Dolomit, alkalibeständigem Glas, zerkleinerten Steinen, Kiesen, Kieseln und Mischungen davon. Furthermore, at least one filler or filler mixture can be present in the binder component. These are preferably selected from the group consisting of quartz, sand, quartz powder, clay, fly ash, blast furnace slag, pigments, titanium oxides, light fillers, limestone fillers, corundum, dolomite, alkali-resistant glass, crushed stones, gravel, pebbles and mixtures thereof.
Der mindestens eine Füllstoff des zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystems liegt vorzugsweise in einem Bereich von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugter von 30 Gew.-% bis 70 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 40 Gew.-% bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittel-Komponente vor. The at least one filler of the multi-component cementitious mortar system is preferably in a range from 20% by weight to 80% by weight, more preferably from 30% by weight to 70% by weight, most preferably in a range from 40% by weight .-% to 60% by weight, based on the total weight of the binder component.
In einer bevorzugten Ausführungsform des zementären Mehrkomponenten- Mörtelsystem ist der Füllstoff Sand und liegt in einem Bereich von 45 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittel-Komponente, vor. ln einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Füllstoff eine Mischung aus Sand und Quarzmehl. Vorzugsweise liegt der Sand in einem Bereich von 45 Gew.-% bis 55 Gew.-% und das Quarzmehl in einem Bereich von 5 Gew.- % bis 10 Gew.-% bezogen, auf das Gesamtgewicht der Bindemittel-Komponente, vor. In a preferred embodiment of the multi-component cementitious mortar system, the filler is sand and is present in a range from 45 to 55% by weight, based on the total weight of the binder component. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the filler is a mixture of sand and quartz powder. The sand is preferably in a range from 45% by weight to 55% by weight and the quartz powder in a range from 5% by weight to 10% by weight, based on the total weight of the binder component.
Des Weiteren kann die Bindemittel-Komponente weitere Zemente enthalten, wie beispielsweise calciumaluminat-basierter Zement. Des Weiteren kann die Bindemittel- Komponente Fasern enthalten, wie beispielsweise Mineralfasern, Chemiefasern, Naturfasern, Kunstfasern, Fasern aus natürlichen oder synthetischen Polymeren, Fasern aus anorganischen Stoffen, insbesondere Carbonfasern oder Glasfasern. Furthermore, the binding agent component can contain other cements, such as calcium aluminate-based cement. Furthermore, the binder component can contain fibers such as mineral fibers, chemical fibers, natural fibers, synthetic fibers, fibers made from natural or synthetic polymers, fibers made from inorganic materials, in particular carbon fibers or glass fibers.
Die Initiator-Komponente des Mehrkomponenten-Mörtelsystems umfasst einen Alkalisilicat-basierten Bestandteil, insbesondere ein Alkalimetallsilicat-basierten Bestandteil, wobei das Alkalimetallsilicat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumsilicat, Kaliumsilicat, Lithiumsilicat, Modifikationen davon, Mischungen davon und wässrigen Lösungen davon. The initiator component of the multicomponent mortar system comprises an alkali silicate-based component, in particular an alkali metal silicate-based component, the alkali metal silicate being selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, modifications thereof, mixtures thereof and aqueous solutions thereof.
It is also possible, that component B as used in the present invention comprises an alkali- or earth alkali hydroxide or -carbonate, such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate or potassium carbonate, mixtures thereof or aqueous Solutions thereof. It is also possible, that component B as used in the present invention comprises an alkali- or earth alkali hydroxide or -carbonate, such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate or potassium carbonates, mixtures thereof or aqueous solutions thereof.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der in der Initiator-Komponente verwendete Alkalisilicat-basierte Bestandteil eine wässrige Lösung von Kaliumsilikat und Kaliumhydroxid. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Initiator- Komponente eine wässrige Lösung von 10 mol/l KOH und 1 ,72 mol/l Kaliumsilicat (Betol® K 35 T, woellner, Deutschland). In a preferred embodiment, the alkali silicate-based constituent used in the initiator component is an aqueous solution of potassium silicate and potassium hydroxide. In a particularly preferred embodiment, the initiator component is an aqueous solution of 10 mol / l KOH and 1.72 mol / l potassium silicate (Betol® K 35 T, Woellner, Germany).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Alkalisilicat-basierte Initiator-Komponente 1 bis 50 Gew.-% Silikat, vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Alkalisilikats. Die Initiator-Komponente umfasst mindestens etwa 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,02 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens etwa 0,05 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, von etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 40 Gew.- %, vorzugsweise von etwa 0,02 Gew.-% bis etwa 35 Gew.-%, mehr vorzugsweise von etwa 0,05 Gew.-% bis ca. 30 Gew.-%, besonders bevorzugt von etwa 1 Gew.-% bis ca. 25 Gew.-% des Alkalisilicat-basierten Bestandteils, bezogen auf das Gesamtgewicht von Initiator-Komponente. In a preferred embodiment of the present invention, the alkali silicate-based initiator component comprises 1 to 50% by weight of silicate, preferably 10 to 40% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight, based on the total weight of the aqueous alkali silicate . The initiator component comprises at least about 0.01% by weight, preferably at least 0.02% by weight, particularly preferably at least about 0.05% by weight, particularly preferably at least 1% by weight, of about 0, 01% by weight to about 40% by weight, preferably from about 0.02% by weight to about 35% by weight, more preferably from about 0.05% by weight to about 30% by weight , particularly preferably from about 1% by weight to about 25% by weight of the alkali silicate-based component, based on the total weight of initiator component.
Die Initiator-Komponente des Mehrkomponenten-Mörtelsystems umfasst optional ein Fließmittel. Das optionale Fließmittel liegt in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.- %, vorzugsweise von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einem Bereich von 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Initiator- Komponente, vor. Das optionale Fließmittel ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylsäurepolymeren mit niedrigem Molekulargewicht (LMW), Superweichmachern aus der Familie von Polyphosphonatpolyox und Polycarbonatpolyox, Polykondensaten, z.B. Naphthalin-Sulfonsäure-Formaldehyd- Polykondensat oder Melamin-Sulfonsäure-Formaldehyd-Polykondensat,The initiator component of the multi-component mortar system optionally includes a flow agent. The optional flow agent is in a range from 1% by weight to 30% by weight, preferably from 5% by weight to 25% by weight, most preferably in a range from 10% by weight to 20% by weight. -%, based on the total weight of the initiator component, before. The optional superplasticizer is selected from the group consisting of polyacrylic acid polymers with low molecular weight (LMW), super plasticizers from the family of polyphosphonate polyox and polycarbonate polyox, polycondensates, e.g. naphthalene-sulfonic acid-formaldehyde polycondensate or melamine-sulfonic acid-formaldehyde polycondensate,
Lignosulfonaten und Ethacryl-Superweichmachern aus der Polycarboxylatether-Gruppe, und Mischungen davon, zum Beispiel Ethacryl® G (Coatex, Arkema Group, Frankreich), Acumer® 1051 (Rohm und Haas, UK) oder Sika® VisoCrete®-20 HE (Sika, Deutschland). Geeignete Fließmittel sind im Handel erhältliche Produkte. Lignosulfonates and ethacrylic superplasticizers from the polycarboxylate ether group, and mixtures thereof, for example Ethacryl ® G (Coatex, Arkema Group, France), Acumer ® 1051 (Rohm and Haas, UK) or Sika ® VisoCrete ® -20 HE (Sika, Germany). Suitable flow agents are commercially available products.
In einer ganz besonderen Ausführungsform des zementären Mehrkomponenten- Mörtelsystems beträgt der Wasseranteil 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% und der absolute Fließmittelanteil 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Initiator- Komponente. In a very special embodiment of the cementitious multicomponent mortar system, the proportion of water is 30% by weight to 50% by weight and the absolute proportion of superplasticizer is 5% by weight to 10% by weight, based on the total weight of the initiator component.
Des Weiteren kann mindestens ein Füllstoff oder Füllstoff-Mischungen in der Initiator- Komponente vorhanden sein. Diese sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Sand, Quarzmehl, Pigmente, Titanoxide, leichte Füllstoffe, Kalksteinfüllstoffen, Korund, Dolomit, alkalibeständigem Glas, zerkleinerten Steinen, Kiesen, Kieseln und Mischungen davon. Furthermore, at least one filler or filler mixture can be present in the initiator component. These are preferably selected from the group consisting of quartz, sand, quartz powder, pigments, titanium oxides, light fillers, limestone fillers, corundum, dolomite, alkali-resistant glass, crushed stones, gravel, pebbles and mixtures thereof.
Die Initiator-Komponente kann zusätzlich ein Verdickungsmittel umfassen. Das Verdickungsmittel, kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Bentonit, Kieselsäure, Verdickungsmitteln auf der Basis von Acrylat, wie alkalilöslichen oder alkaliquellbaren Emulsionen, Quarzstaub, Ton und Titanat-Chelierungsmitteln. Angeführte Beispiele sind Polyvinylalkohol (PVA), hydrophob modifizierte alkalilösliche Emulsionen (HASE), hydrophob modifizierte Ethylenoxi-durethan-Polymere, die im Stand der Technik als HEUR bekannt sind, und Cellulose-Verdickungsmittel, wie Hydroxymethylcellulose (HMC), Hydroxyethylcellulose (HEC), hydrophob modifizierte Hydroxyethylcellulose (HMHEC), Natriumcarboxymethylcellulose (SCMC), Natriumcarboxymethyl-2-hydroxyethylcellulose, 2-Hydroxypropylmethylcellulose, 2- Hydroxyethylmethylcellulose, 2-Hydroxybutylmethylcellulose, 2-Hydroxyethyl- ethylcellulose, 2-Hydroxypropylcellulose, Attapulgitton und Mischungen davon. Geeignete Verdickungsmittel sind im Handel erhältliche Produkte, wie Optigel WX (BYK- Chemie GmbH, Deutschland), Rheolate 1 (Elementis GmbH, Deutschland) und Acrysol ASE-60 (The Dow Chemical Company). The initiator component can additionally comprise a thickener. The thickener can be selected from the group consisting of bentonite, Silicic acid, acrylate-based thickeners such as alkali-soluble or alkali-swellable emulsions, fumed silica, clay and titanate chelating agents. Examples given are polyvinyl alcohol (PVA), hydrophobically modified alkali-soluble emulsions (HASE), hydrophobically modified ethyleneoxy durethane polymers, which are known in the art as HEUR, and cellulose thickeners such as hydroxymethyl cellulose (HMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose (HMHEC), sodium carboxymethyl cellulose (SCMC), sodium carboxymethyl-2-hydroxyethyl cellulose, 2-hydroxypropylmethyl cellulose, 2-hydroxyethylmethyl cellulose, 2-hydroxybutylmethyl cellulose, 2-hydroxyethyl-ethyl cellulose, 2-hydroxypropyl cellulose, and mixtures thereof, attapulg. Suitable thickeners are commercially available products such as Optigel WX (BYK-Chemie GmbH, Germany), Rheolate 1 (Elementis GmbH, Germany) and Acrysol ASE-60 (The Dow Chemical Company).
Die Anwesenheit oben-genannter Bestandteile verändert die gesamte anorganische Beschaffenheit des zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystems nicht. The presence of the above-mentioned components does not change the overall inorganic nature of the multi-component cementitious mortar system.
Die A-Komponente oder Bindemittel-Komponente, die den fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, und den Silikastaub umfasst, liegt in fester Form vor, vorzugsweise in der Form eines Pulvers oder Staubes. Die B-Komponente oder Initiator-Komponente liegt in wässriger Form vor, gegebenenfalls in der Form einer Aufschlämmung oder Paste. The A component or binder component, which comprises the finely ground blast furnace slag with a fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and the silica fume, is in solid form, preferably in the form of a powder or dust. The B component or initiator component is in aqueous form, optionally in the form of a slurry or paste.
Das Gewichtsverhältnis zwischen der A-Komponente und der B-Komponente (A/B) liegt vorzugsweise zwischen 10/1 und 1/3, und beträgt vorzugsweise 8/1 - 4/1. Vorzugsweise umfasst das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem bis zu 80 Gew. % der A- Komponente und bis zu 40 Gew. % der B-Komponente. The weight ratio between the A component and the B component (A / B) is preferably between 10/1 and 1/3, and is preferably 8/1-4/1. The multi-component cementitious mortar system preferably comprises up to 80% by weight of the A component and up to 40% by weight of the B component.
Nach der getrennten Herstellung werden die A-Komponente und die B-Komponente in getrennte Behälter eingebracht, aus denen sie durch mechanisches Einwirken gemischt werden können. Insbesondere ist das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystems ein Zweikomponenten-Mörtelsystem, vorzugsweise ein zementäres Zweikomponenten- Kapsel-System. Das System umfasst vorzugsweise zwei oder mehr Folienbeutel zum Trennen der härtbaren Bindemittel-Komponente und der Initiator-Komponente. Die Inhalte der Kammern, Glaskapseln oder Beuteln, wie Folienbeutel, die unter mechanischer Einwirkung, vorzugsweise durch Einbringen eines Verankerungselementes, miteinander gemischt werden, liegen vorzugsweise schon in einem Bohrloch vor. Die Anordnung in Mehrkammer-Kartuschen oder Eimern oder Sätzen von Kübeln ist auch möglich. After the separate production, the A component and the B component are placed in separate containers from which they can be mixed by mechanical action. In particular, the cementitious multi-component mortar system is a two-component mortar system, preferably a cementitious two-component capsule system. The system preferably comprises two or more foil bags for separating the curable binder component and the initiator component. The contents of the chambers, glass capsules or pouches, such as foil pouches, are underneath mechanical action, preferably by introducing an anchoring element, are mixed with one another, are preferably already in a borehole. The arrangement in multi-chamber cartridges or buckets or sets of buckets is also possible.
Das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem der vorliegenden Erfindung kann für eine chemische Befestigung von Verankerungselementen, vorzugsweise Metallelementen, wie Ankerstäben, insbesondere Gewindestäben, Bolzen, Stahlverstärkungsstangen oder dgl. , in mineralischen Flächen, wie Strukturen aus Mauerwerk, Beton, durchlässigem Beton oder Naturstein, verwendet werden. Insbesondere kann das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem der vorliegenden Erfindung für eine chemische Befestigung von Verankerungselementen, wie Metallelementen, in Bohrlöchern verwendet werden. Es kann für Verankerungszwecke verwendet werden, die eine Erhöhung der Lastkapazität und/oder eine Erhöhung der Bindefestigkeit im gehärteten Zustand umfassen. The cementitious multi-component mortar system of the present invention can be used for chemical fastening of anchoring elements, preferably metal elements, such as anchor rods, in particular threaded rods, bolts, steel reinforcing rods or the like, in mineral surfaces such as structures made of masonry, concrete, permeable concrete or natural stone . In particular, the multi-component cementitious mortar system of the present invention can be used for chemical fastening of anchoring elements, such as metal elements, in boreholes. It can be used for anchoring purposes that include increasing load capacity and / or increasing bond strength when cured.
Außerdem kann das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem der vorliegenden Erfindung für die Anbringung von Fasern, Gelegen, Gewirken oder Verbundstoffen, insbesondere von Fasern mit hohem Modul, vorzugsweise von Kohlefasern, insbesondere zur Verstärkung von Gebäudestrukturen, zum Beispiel Wänden oder Decken oder Böden, und ferner für Montagekomponenten, wie Platten oder Blöcke, z.B. aus Stein, Glas oder Kunststoff, an Gebäuden oder Strukturelementen verwendet werden. Insbesondere wird fein aufgemahlene Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, in einem zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystem verwendet, um die Lastwerte zu erhöhen. Vorzugsweise wird fein aufgemahlener Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, und Silikastaub, in einem zementären Zweikomponenten-Mörtelsystem verwendet, um die Lastwerte zu erhöhen. In addition, the multi-component cementitious mortar system of the present invention can be used for the application of fibers, scrims, knitted fabrics or composites, in particular fibers with a high modulus, preferably carbon fibers, in particular for reinforcing building structures, for example walls or ceilings or floors, and also for Assembly components, such as plates or blocks, for example made of stone, glass or plastic, can be used on buildings or structural elements. In particular, finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g is used in a multi-component cementitious mortar system in order to increase the load values. Preferably, finely ground blast furnace slag with a fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g, and silica fume, are used in a cementitious two-component mortar system in order to increase the load values.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne sie dadurch einzuschränken. BEISPIELE The following examples illustrate the invention without thereby limiting it. EXAMPLES
1. Zusammensetzung des Hüttensandes Tabelle 1 : Chemische Zusammensetzung der Hüttensandmehle, bestimmt mittels1. Composition of the blast furnace slag Table 1: Chemical composition of the blast furnace slag meal, determined by means of
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA). n.b.: nicht bestimmt X-ray fluorescence analysis (XRF). nb: not determined
2. Herstellung von A-Komponente und B-Komponente 2. Manufacture of A component and B component
Die Herstellung der pulverförmigen Bindemittel-Komponente (A-Komponente) sowie der flüssigen Initiator-Komponente (B-Komponente) des Vergleichsbeispiels 1, 7, 9 und 11 und der erfindungsgemäßen Beispiele 2-6, 8, 10 und 12 erfolgt zunächst durch Vermischen der in den Tabellen 2 bzw. 3 angegebenen Bestandteile mit den in Tabelle 4 angegebenen Anteilen, die angegeben sind in Gew .-% ausgedrückt. Tabelle 2: Zusammensetzung der A-Komponente basierend auf feinaufgemahlenem Hüttensand (Gew.-%). The powdery binder component (A component) and the liquid initiator component (B component) of Comparative Examples 1, 7, 9 and 11 and Examples 2-6, 8, 10 and 12 according to the invention are first produced by mixing the The constituents given in Tables 2 and 3, respectively, with the proportions given in Table 4, which are given in% by weight. Table 2: Composition of component A based on finely ground blast furnace slag (% by weight).
1) Silikastaub: Mahlfeinheit in cm2/g (Blaine) 18.000-22.000; Größenverteilung (pm) 0,1-1. 1) silica fume: fineness of grind in cm 2 / g (Blaine) 18,000-22,000; Size distribution (pm) 0.1-1.
2) Sand: Größenverteilung (pm) 125-1000. 3) Quarzmehl: Größenverteilung (pm) 0,1-100. 2) Sand: size distribution (pm) 125-1000. 3 ) Quartz flour: size distribution (pm) 0.1-100.
Tabelle 3: Zusammensetzung der B-Komponente (Gew.-%). Table 4: Mischverhältnis von A-Komponente zu B-Komponente. Table 3: Composition of component B (% by weight). Table 4: Mixing ratio of component A to component B.
3. Bestimmung der mechanischen Leistung 3. Determination of mechanical performance
Nach der getrennten Herstellung werden die pulverförmige Bindemittel-Komponente A und die Initiator-Komponente B mit einem Mischer gemischt. Alle Proben werden 1 Minute lang gemischt. Die Mischungen werden in ein Edelstahlhülsenbohrloch mit einem Durchmesser von 12 mm, einer Verankerungstiefe von 32 mm und geschliffenen Hinterschnitten von 0,33 mm eingegossen. Unmittelbar nach dem Befüllen wird eine M8- Gewindestange mit einer Länge von 100 mm in das Bohrloch eingeführt. After the separate preparation, the powdery binder component A and the initiator component B are mixed with a mixer. All samples are 1 Mixed for one minute. The mixtures are poured into a stainless steel sleeve drill hole with a diameter of 12 mm, an anchorage depth of 32 mm and ground undercuts of 0.33 mm. Immediately after filling, an M8 threaded rod with a length of 100 mm is inserted into the borehole.
Die Lastwerte der ausgehärteten Mörtelzusammensetzungen werden nach 24 Stunden mit einem Gerät zur Materialprüfung "Zwick Roell Z050" (Zwick GmbH & Co. KG, Ulm, Deutschland) bestimmt. Die Edelstahlhülse ist auf einer Platte befestigt, während die Gewindestange mit einer Mutter am Kraftmessgerät befestigt ist. Bei einer Vorlast von 500 N und einer Prüfgeschwindigkeit von 3 mm/min wird die Bruchlast durch mittigesThe load values of the hardened mortar compositions are determined after 24 hours using a "Zwick Roell Z050" material testing device (Zwick GmbH & Co. KG, Ulm, Germany). The stainless steel sleeve is attached to a plate, while the threaded rod is attached to the force measuring device with a nut. With a preload of 500 N and a test speed of 3 mm / min, the breaking load becomes central
Herausziehen der Gewindestange ermittelt. Jede Probe besteht aus einem Mittelwert von fünf Auszügen. Die Bruchlast wird als innere Festigkeit berechnet und in Tabelle 5 in N/mm2 angegeben. Tabelle 5: Innere Festigkeit in N/mm2. Pulling out the threaded rod determined. Each sample consists of an average of five extracts. The breaking load is calculated as the internal strength and given in Table 5 in N / mm 2 . Table 5: Internal strength in N / mm 2 .
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, zeigen alle messbaren erfindungsgemäßen Systeme nach 24 Stunden Aushärtung erhebliche innere Festigkeiten sowie erhöhte Lastwerte und damit verbesserte mechanische Festigkeiten im Vergleich zum Vergleichssystem ohne erhöhte Feinheit. Wie oben gezeigt wurde, sorgt die Verwendung von fein gemahlenen Bindemitteln der vorliegenden Erfindung, insbesondere mit einer Feinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, vorzugsweise einer Teilchenfeinheit von 6000 bis 12000 cm2/g für eine Erhöhung der Lastwerte und damit mechanische Festigkeit auch bei tiefen Temperaturen im Vergleich zu Systemen mit geringer Partikelfeinheit von 4000 cm2/g. As can be seen from Table 5, all measurable systems according to the invention show considerable internal strengths and increased load values and thus improved mechanical strengths compared to the comparison system without increased fineness after curing for 24 hours. As shown above, the use of finely ground binders of the present invention, in particular with a fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, preferably a particle fineness of 6000 to 12000 cm 2 / g, increases the load values and thus increases the mechanical properties Strength even at low temperatures compared to systems with low particle fineness of 4000 cm 2 / g.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem umfassend fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, für den Einsatz als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen. 1. Cement-based multi-component mortar system comprising finely ground slag sand with a grinding fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, for use as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates.
2. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend Silikastaub. 2. The multi-component cementitious mortar system of claim 1, further comprising silica fume.
3. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem n nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend mindestens einen mineralischen Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Sand, Quarzmehl, Ton, Flugasche, Hüttensand, Pigmente, Titanoxide, leichte Füllstoffe, Kalksteinfüllstoffen, Korund, Dolomit, alkalibeständigem Glas, zerkleinerten Steinen, Kiesen, Kieseln und Mischungen davon. 3. Cement-based multi-component mortar system according to claim 1 or 2, further comprising at least one mineral filler selected from the group consisting of quartz, sand, quartz powder, clay, fly ash, blast furnace slag, pigments, titanium oxides, light fillers, limestone fillers, corundum, dolomite, alkali-resistant glass, crushed stones, gravel, pebbles and mixtures thereof.
4. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zementäre Mehrkomponenten-Mörtelsystem ein Zweikomponenten-Mörtelsystem ist, vorzugsweise ein Zweikomponenten-Kapsel- Mörtelsystem. 4. Cementary multicomponent mortar system according to one of the preceding claims, wherein the cementitious multicomponent mortar system is a two-component mortar system, preferably a two-component capsule mortar system.
5. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach Anspruch 4, wobei das5. Cementitious multi-component mortar system according to claim 4, wherein the
Zweikomponenten-Kapsel-Mörtelsystem eine pulverförmige A-Komponente, umfassend den fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, und den Silikastaub, und eine wässrige B-Komponente, umfasst. Two-component capsule mortar system comprises a powdery A component, comprising the finely ground blast furnace slag with a fineness in the range from 5000 to 15000 cm 2 / g, and the silica dust, and an aqueous B component.
6. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach Anspruch 5, wobei die wässrige B-Komponente einen Alkalisilicat-basierten Bestandteil umfasst. 6. Cementitious multi-component mortar system according to claim 5, wherein the aqueous B-component comprises an alkali silicate-based component.
7. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach Anspruch 6, wobei der7. Cementitious multi-component mortar system according to claim 6, wherein the
Alkalisilicat-basierten Bestandteil ein Alkalimetallsilicat umfasst, wobei das Alkalimetallsilicat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumsilicat, Kaliumsilicat, Lithiumsilicat, Modifikationen davon, Mischungen davon und wässrigen Lösungen davon. Alkali silicate-based component comprises an alkali metal silicate, wherein the alkali metal silicate is selected from the group consisting of sodium silicate, Potassium silicate, lithium silicate, modifications thereof, mixtures thereof and aqueous solutions thereof.
8. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei die wässrige B-Komponente eine wässrige Lösung aus Kaliumhydroxid und Kaliumsilicat ist. 8. Cement-based multi-component mortar system according to claim 6 or 7, wherein the aqueous B-component is an aqueous solution of potassium hydroxide and potassium silicate.
9. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der fein aufgemahlenen Hüttensand in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittel- Komponente, vorliegt. 9. Cement-based multi-component mortar system according to one of the preceding claims, wherein the finely ground slag sand is present in a range from 1% by weight to 50% by weight, based on the total weight of the binder component.
10. Zementäres Mehrkomponenten-Mörtelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Silikastaub in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittel-Komponente, vorliegt. 10. Cementitious multi-component mortar system according to one of the preceding claims, wherein the silica fume is present in a range from 1% by weight to 10% by weight, based on the total weight of the binder component.
11. Verwendung von fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g in einem zementären Mehrkomponenten-Mörtelsystem als anorganisches chemisches Befestigungssystem für Verankerungselemente in mineralischen Untergründen, zur Erhöhung der Lastwerte. 11. Use of finely ground slag sand with a grinding fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g in a cementitious multi-component mortar system as an inorganic chemical fastening system for anchoring elements in mineral substrates to increase the load values.
12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei das zementäre Mehrkomponenten- Mörtelsystem ferner Silikastaub umfasst. 12. Use according to claim 11, wherein the multi-component cementitious mortar system further comprises silica fume.
13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei das zementäre Mehrkomponenten- Mörtelsystem ein Zweikomponenten-Mörtelsystem ist, wobei das Zweikomponenten-Mörtelsystem eine pulverförmige A-Komponente, umfassend den fein aufgemahlenen Hüttensand mit einer Mahlfeinheit im Bereich von 5000 bis 15000 cm2/g, und den Silikastaub, und eine wässrige B-Komponente mit einem Alkalisilicat-basierten Bestandteil, umfasst. 13. Use according to claim 12, wherein the cementitious multicomponent mortar system is a two-component mortar system, the two-component mortar system being a powdery A component comprising the finely ground blast furnace slag with a fineness in the range of 5000 to 15000 cm 2 / g, and the silica fume, and an aqueous B component having an alkali silicate-based ingredient.
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