NO162903B - Flytende stivningsakselerator for betongblandinger og anvendelse derav. - Google Patents

Description

Oppfinnelsens gjenstand er en flytende stivningsakselerator for betongblandinger av alkallalumlnater, alkalihydroksyder og alkallkarbonater. Ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er anvendelsen av denne nye stivningsakselerator i hydrauliske bindemidler på basis av portlandsementer ved akselerering av binding og stivning av disse bindemidler og til opprettholdelse av trykkfastheten av de ved hjelp av disse bindemidler fremstilte produkter.

Det er f.eks. fra DE-OS 24 45 512 kjent å anvende vandige oppløsninger av natriumaluminat til akselerering av avbindin-gen av betongblandinger. Disse natriumaluminatoppløsninger har imidlertid den ulempe at de bare er anvendbare innen en bestemt konsentrasjon fordi ellers konsentrasjonsutfellinger faller ut og oppløsningene derved ikke mere er anvendbare over en sprøytedyse og da heller ikke mere har de ønskede virkninger. Den nærliggende løsning av dette problem å anvende fortynnede oppløsninger er derfor ikke anbrakt fordi ved en fortynning består faren for kvalitetsnedsettende hydrolyse av aluminatet.

For å unngå utfelling av utfellinger foreslås derfor i DE-OS 24 45 512 til den flytende akselerator å blande natriumgluko-nat som virker stabiliserende på aluminatoppløsningen. Tilsetningen av glukonater eller andre hydroksylgruppeholdige forbindelser har imidlertid den ulempen at derved forsinkes f.eks. stivnings-avbindingsakselereringen og en opptreden av utfellinger f.eks. ved konsentrerte oppløsninger kan heller ikke hindres under ekstreme temperaturbetingelser.

Det er videre kjent, til stivningsakseleratorer på basis av natriumaluminatoppløsninger å sette kaliumkarbonat til forbedring av deres egenskaper. Den tilveiebrakte oppløsning har liten lagringsstabilitet. Spesielt konsentrerte opp-løsninger gir vanskeligheter som følge av utskillelse av alkallkarbonater. En hurtig avbinding av betongblandinger har imidlertid den ulempe at slik avbundet betong i det videre herdingsforløp taper i tidligfasthet. Denne nedsettelse av trykkfastheten i løpet av 28 dager er desto større jo hurtigere botongblandingen avbinder.

Det forelå altså den oppgave å finne en stivningsakselerator for betongblandinger som foreligger i flytende form og som inneholder alkalialuininatet i mest mulig konsentrert form. Videre skal disse oppløsninger være mest mulig lagringsstabile, ikke gi utfellinger under en flereukentlig lagring idet denne lagerstabilitet skal nås mest mulig uten tilset-ning av organiske kompleksdannere. Stivningsakseleratorene skal videre påvirke betongblandingene på den måten at disse avbinder og stivner hurtig idet imidlertid etter mulighet skal det ikke inntre noen eller bare en liten reduksjon i trykkfastheten til det dannede formlegemet i løpet av tidlig herdning.

Ved oppfyllelse av denne oppgave ble det nå funnet en flytende stivningsakselerator for betongblandinger med de i krav 1 nevnte trekk som spesielt kan anvendes til akselerert herding av betongblandinger på basis av portlandsementer og i de av disse betongblandinger fremstilte produkter bevirker en nedsettelse av fallet av trykkfastheten.

De nye akseleratorer viser i og for seg kjente betong- og mørtelblandinger i mengder fra 0,5 vekt-$, referert til sement, en tidlig akselererende virkning. Vanligvis tilsettes det 1 disse blandinger i mengder mellom 2 og 6 vekt-%, referert til sementen.

Den nye stivningsakselerator inneholder i motsetning til de kjente stivningsakseleratorer bare kaliumforbindelsene av de nevnte salter. Derved må den samlede mengde av KOH innen definerte grenser stå i et bestemt forhold til mengden av kaliumaluminat. Den samlede mengde av KOH setter seg sammen av delmengdene av kaliumaluminat og kaliumkarbonat samt fritt KOH. Hensiktsmessig angis den som K20 da kaliumaluminat i idealtilfellet tilsvarer formelen K2O.AI2O3.

Oppløsningen ifølge oppfinnelsen inneholder et begrenset overskudd av K2O. Definisjonsmessig skal det med dette overskudd forstås den mengde av K2O som hverken er å tilregne aluminatet eller karbonatet støkiometrisk.

Det under punkt a) i krav 1 nevnte forhold kan også uttrykkes matematisk som differansen av den samlede molare konsentrasjon av K2O og konsentrasjonen av CO2(fra kaliumkarbonat) til oppløst AI2O3(fra aluminat). Dette lar seg uttrykke som [K20]-[C02] / [AI2O3]. Dette forhold betegnes også som kaustisk forhold. Det ligger ifølge oppfinnelsen mellom 1,1 og 1,4, fortrinnsvis mellom 1,25 og 1,37.

Innholdet av vann i oppløsningen ifølge oppfinnelsen refereres likeledes til konsentrasjonen av oppløst AI2O3(fra kaliumaluminat).

Matematisk uttrykt er det det molare forhold [H2O] / [AI2O3]. Dette forhold ligger ifølge oppfinnelsen mellom 9,5 og 20, fortrinnsvis mellom 14 og 17.

Innen de angitte grenser kan innholdet av K2CO3varieres vidt, som øvre grense skal en verdi på 3,4 mol-# CO2etter mulighet ikke overskrides mens minimalmengden skal ligge over 0,1 mol-£ C02 • De foretrukne grenser ligger mellom 2 og 3 mol-Æ.

Oppløsninger innen de angitte grenser inneholder en større mengde salter oppløst uten at det opptrer konsentrasjonsutfellinger som sammenlignbare blandinger hvor den samme alkalikonsentrasjon består av Na20 eller en blanding av Na20 og K20.

Ved anvendelse av stlvningsakseleratoren ifølge oppfinnelsen inntrer bare et lite fall av trykkfastheten i løpet av 28 dager. Nevnte stivningsakselerator på basis av natriumaluminat/kaliumkarbonat/kaliumhydroksyd viser derimot etter stivning et fall i trykkfasthet som kan overskride 20$ av de opprinnelige verdier og dermed ikke oppfylle kravene i praksis.

Bindemidlene hvis avbinding forbedres ved akseleratoren ifølge oppfinnelsen omfatter de hydrauliske bindemidler på basis av portlandsementer. Blant disse bindemidler skal det også forstås slike som foruten en i sementen inneholdte malte klinker dessuten Inneholder uorganiske tilsetnings- eller tilmalingsstoffer som f.eks. puzzalon, metallurgisk sand eller også flyveaske. Sementholdige bindemidler som inneholder en eller flere av disse tilsetningsstoffer viser i øket grad ovennevnte fall av trykkfasthet etter 28 dager, anvendelsen av stlvningsakseleratoren ifølge oppfinnelsen er derfor spesielt gunstig ved disse bindemidler da disse fasthetsfall minskes.

Innen det angitte området av kaustisk forhold og fortynning er de flytende akseleratorer ifølge oppfinnelsen stabile og fører ikke til utfellinger. Ved grenseverdiene må det imidlertid påaktes at ved høye verdier for det kaustiske forhold velges også tilsvarende høy fortynning Innen det angitte området. Analogt gjelder for den nedre grense av det kaustiske forhold. Reaksjonsmulighetene med hensyn til kaustisk forhold og fortynning muliggjør altså en god tilpasning til kravene for stivningsakselerering med forskjellig sammensatte bindemidler. Eksempler for virksomme og stabile formuleringer er

Ved siden av de ovennevnte tilslagsstoffer inneholder de ferdige blandinger som skal avbindes dessuten sand eller andre kjente inertstoffer, hvis kornstørrelse kan svinge innen vide grenser. De blandinger som skal avbindes ved hjelp av stlvningsakseleratoren ifølge oppfinnelsen omfatter følgelig alle kjente betongblandinger, mørtler og slam, som inneholder hydraulisk bindemiddel på basis av malt klinker.

Følgende eksempler viser den akselererende virkning av formuleringen ifølge oppfinnelsen på stivning av sement og mørtel.

Eksempel 1

En handelsvanlig sement (Type Z-35 F) som prøvepasta med vann/sementforhold på 0,32 til 0,35 ble blandet med 2 vekt-# av en akselerator Ifølge oppfinnelsen hvis kaustiske forhold lå ved 1,29 og som har en fortynning på 15,08. Innholdet av C02lå ved 2,16 mol-#.

Den dannede blanding hadde ifølge DIN 1164, del 5, en stivningsbegynnelse fra 20 til 60 sekunder og en stiv-nlngsslutt fra 60 til 210 sekunder ved en prøvetemperatur på 293± 2K.

Eksempel 2

Overensstemmende med DIN 1164, del 7 ble det fremstilt mørtel av 3 deler sand, 1 del portlandsement Z 35 F og så meget vann at vann/sementforholdet lå ved 0,59 til 0,61. Til fremstil-lingsvannet var det tilsatt 3 vekt-$, referert til sementen, av en stivningsakselerator som har et kaustisk forhold på 1,37, en fortynning på 17,06 og et innhold på 2,78 mol-# C02.

Ved en prøvetemperatur på 293± 2K hadde denne mørtel stivningstider fra 30 til 45 sekunder for begynnelsen og 60 til 90 sekunder for normriktig slutt.

Eksempel 3

Stivningsakseleratorene kan også tilsettes en på forhånd fremstilt våt mørtel: en våtmørtel tilsvarende DIN 1164, del 7, ble tilberedt normriktig av 3 deler normsand og 1 del portlandsement Z 35 F med vann/sement på 0,5. Til våtmørtelen ble det deretter ved 293± 2K ti Iblandet 49é av en stivningsakselerator med kaustisk forhold på 1,37, en fortynning på 17,06 og 2,78 mol-# C02hurtig i konsentrert form. Stiv-ningstidene utgjorde 120 sekunder for begynnelsen og 210 sekunder for en normriktig slutt.

Claims (3)

1. Flytende stivningsakselerator for betongblandinger på basis av alkalialuminat-, alkalihydroksyd- og alkalikarbonat-oppløsning,karakterisertsom en vandig oppløsning av de tilsvarende kaliumsalter med den betingelse at a) det molare forhold mellom ikke til kaliumkarbonat bundet K20 og AI2O3er mellom 1,1 og 1,4 og b) innholdet av vann som oppløsningsmiddel er dimensjonert således at det molare forhold H2O : AI2O3utgjør mellom 9,5 og 20 og c) innholdet av kaliumkarbonat ligger mellom 0,1 og 3,4 mol-

2. Stivningsakselerator ifølge krav 1,karakterisert vedet molart forhold mellom ikke til kaliumkarbonat bundet K20 og AI2O3mellom 1,25 og 1,37 og et molart forhold H20 : A1203mellom 14 og 17.

3. Anvendelse av stlvningsakseleratoren ifølge krav 1 eller 2 i hydrauliske bindemidler på basis av, eventuelt modifisert, portlandsementer til nedsettelse av bindemiddelets avbindingstid og til forbedring av trykkfastheten av de med disse bindemidler fremstilte produkter.