WO2014108434A1 - Wasserbeständiges bindemittel auf basis von alpha-calciumsulfat-hemihydrat - Google Patents

Wasserbeständiges bindemittel auf basis von alpha-calciumsulfat-hemihydrat Download PDF

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WO2014108434A1
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alpha
water
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PCT/EP2014/050212
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Stephan Auer
Eugeniusz Osowski
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Henkel Ag & Co. Kgaa
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    • C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete

Definitions

  • the invention relates to water-resistant binders and construction chemicals.
  • the invention particularly relates to such binders containing alpha-calcium sulfate hemihydrate, Portland cement and zeolite.
  • Calcium sulfate-containing binder compositions are known in the art.
  • European Patent Application EP 0 849 237 A1 describes compositions based on calcium sulfate hemihydrate, Portland cement and metakaolin.
  • DD 287 473 A5 discloses alkali-controlled, high-strength Portland composite cement and process for the production of high-strength, durable concrete.
  • the Portland composite cement is based on an alkaline, calcium hydroxide releasing component, for example
  • Portland cement and a sulfatic component, for example, calcium sulfate hemihydrate and / or anhydrite, and at least two in the alkaline medium different fast reacting pozzolan and / or latent hydraulic components.
  • the sulfatic component is used in significant excess to the cement component.
  • gypsum-containing building materials are described, the gypsum, one or more cements, one or more pozzolans and optionally various supplements and / or additives, in particular certain polymers. All known plaster types and modifications are described as suitable and also a variety of cements and pozzolans can be used. The proportions of the individual components can vary within wide limits, so that both building materials are included, containing gypsum as the main binder, as well as those in which cement is the main binder.
  • the object of the present invention was to provide other gypsum component based water resistant binders.
  • This object is solved by the subject matter of the invention.
  • This is a binder composition, in particular pulverulent composition comprising
  • alpha-calcium sulfate hemihydrate is contained in an amount of> 50 parts by weight based on a total amount of 100 parts by weight formed from the three
  • This binder composition is advantageously characterized by the fact that it hardens after addition of the necessary Anmachwassers under water uptake in air and is water-resistant after curing and leads to a highly water-resistant building material.
  • Make-up water also called make-up water refers to the water that must be added to mix and condition the binder composition to make it workable and initiate the setting process.
  • the total amount of water in the mix is made up of the amount that enters the mix with the optional aggregate (preferably sand, gravel) and the make-up water. Adding water is added only in the amount that is needed for processing
  • the amount of the addition water can be determined by a person skilled in the art easily by a few hand tests. In the case of factory-made construction mixed dry mortar, the quantity of mixing water is specified by the manufacturer on the respective accompanying technical documents.
  • the water resistance manifests itself in that the physical strength properties of the cured binder are maintained in contact with water.
  • the long-term use characteristics are not affected by contact with water.
  • the binder composition according to the invention can thus also be used readily in the exterior and withstands the effects of the weather. Even the standardized ones
  • compositions are met. For example, at the
  • tile adhesives according to the invention resulting in the standardized requirements according to DIN EN 12004: 2007 on the adhesion tensile strength values after dry storage (measured according to test method EN 1348: 2007, 8.2), after water storage (measured according to test method EN 1348: 2007, 8.3), after hot storage (measured according to test method EN 1348: 2007, 8.4) and after freeze-thaw storage (measured according to test method EN 1348: 2007, 8.5).
  • tile adhesives containing as binder exclusively gypsum or a gypsum / cement mixture with a gypsum content of 50 wt .-% or more after water storage and after freeze-thaw storage insufficient adhesive tensile strengths. If only gypsum is used, the corresponding adhesive tensile strengths are close to 0 N / mm 2 .
  • zeolite In contrast to metakaolin, the use of zeolite is also environmentally advantageous because zeolite is available and usable as a natural mineral. It does not have to be calcined just like the metakaolin at very high temperatures to be in the
  • inventive binder composition can be used successfully. It has surprisingly been found that it is precisely the combination of alpha-calcium sulfate hemihydrate with Portland cement and zeolite, preferably natural zeolite, advantageously selected from zeolites, preferably zeolites Heulandit group, especially clinoptilolite, leads to particularly good results, which is application - and material properties.
  • composition according to the invention cures very rapidly with water absorption and exhibits a high early strength.
  • tile adhesives can be obtained which are already passable after a drying time of 3 hours and have an adhesive tensile strength (measured according to
  • the resulting building materials show excellent long-term stability. Another advantage is that the composition according to the invention cures very quickly under water absorption even at low temperatures. The cure time at 5 ° C is surprisingly at most twice as long compared to the cure time at 23 ° C.
  • the resulting waterproof building material shows at most a very low shrinkage, which is about 5 to 10 times lower than that of building materials based on pure Portland cement.
  • composition of the invention is much brighter in color impression than ordinary gray Portland cement. Should a darker color impression be sought, the e.g. easy to achieve by adding carbon black.
  • compositions according to the invention and the construction-chemical products containing them show excellent processability after mixing with the mixing water.
  • products based on the binder composition of the present invention have significantly reduced dusting compared with the conventional products.
  • construction-chemical products are understood to mean compositions which, in addition to a binder composition, contain at least 10 parts by weight, preferably at least 35 parts by weight, in each case based on the total weight of the construction-chemical product, of at least one additive. Suitable additives are mentioned below.
  • compositions according to the invention can be excellently used as binders in construction-chemical products, such as e.g. Tile adhesive, grout, anchor mortar, plaster and masonry mortar, adhesive and reinforcing mortar for external thermal insulation composite systems (“ETICS”), screeds and self-leveling mortar
  • construction-chemical products such as e.g. Tile adhesive, grout, anchor mortar, plaster and masonry mortar, adhesive and reinforcing mortar for external thermal insulation composite systems (“ETICS”), screeds and self-leveling mortar
  • construction-chemical products according to the invention are free from hydrophobicizing agents.
  • the binder composition according to the invention comprises as compelling constituents alpha-calcium sulfate hemihydrate, Portland cement and zeolite, in particular natural zeolite; it is especially in dry, powdered form.
  • Alpha-calcium sulfate hemihydrate ( ⁇ -CaSCyO. ⁇ H 2 O) is known per se to the person skilled in the art and is commercially available. Various methods are available in the prior art which lead to alpha-calcium sulfate hemihydrate. These processes can be divided into dry and wet processes. The wet processes are based essentially on the production of alpha-calcium sulfate hemihydrate from an aqueous suspension.
  • alpha-calcium sulfate hemihydrate can be prepared by dehydrating gypsum in water at elevated temperatures, eg, 100 to 150 ° C, and under elevated pressure or by conversion in an atmosphere of saturated steam under elevated pressure in a pressure vessel such as an autoclave become.
  • German Patent DE 3634204 C1 describes a process for the production of alpha-calcium sulfate hemihydrate.
  • Corresponding dry processes are also known from the literature.
  • the alpha-calcium sulfate hemihydrate is used in particular in powder form.
  • the average particle size d50 is preferably less than 100 ⁇ m, advantageously less than 60 ⁇ m, and in particular more than 0.5 ⁇ m and less than 50 ⁇ m, e.g. in the range of 5 ⁇ to 45 ⁇ , in particular in the range 15-40 ⁇ .
  • the measuring device Crystalsizer, which operates on the particle flow according to the principle of analysis of the diffraction of incoherent light, and sold by Retsch Technology.
  • the values d10 and d90 indicate a particle size at which 10% by mass
  • the particle size d10 of the alpha-calcium sulfate hemihydrate is preferably below 20 ⁇ , it is advantageously 0.5 ⁇ to 15 ⁇ and in particular 0.5 ⁇ to 10 ⁇ , for example 2 to 8 ⁇ .
  • the particle size d90 of the alpha-calcium sulfate hemihydrate is preferably below 100 ⁇ , it is advantageously 20 ⁇ to 90 ⁇ and in particular 30 ⁇ to 85 ⁇ , eg 40 to 80 ⁇ .
  • alpha-calcium sulfate hemihydrate of the type described above leads to particularly good application and material properties, in particular with regard to water resistance, early strength, processability and the lowest possible shrinkage.
  • the term "Portland cement” generally stands for a cement which cures underwater absorption, Such a cement can be produced in particular in a conventional manner by heating a sludge of clay and calcium carbonate
  • DIN EN 197-1: 201 1 distinguishes the following types of cement CEM I to CEM V, namely
  • cement CEM I to CEM V of the standard DIN EN 197-1: 201 1 are encompassed by the term "Portland cement.”
  • the cement types that can be used each include Portland cement clinker Slate, limestone and other secondary constituents
  • the constituents of the cement types result from the standard DIN EN 197-1: 201 1.
  • the cement type CEM I has 95-100% by mass Portland cement clinker CEM I to CEM V with a Portland cement clinker content of> 40% by mass.
  • Particularly preferred are the types CEM I and CEM II.
  • the grinding fineness of the usable Portland cement is preferably> 2500 cm 2 / g.
  • the Blaine value is a standardized measure of the degree of fine grinding of cement, preferably determinable according to EN 196-6. It is reported as a laboratory specific Blaine device specific surface area (cm 2 / g). The determination of the Blaine value is known in the art and described in detail in the literature, eg "The testing of the fineness of the Blaine device", Volume 7 of series of the cement industry, author: Fritz Gille, Bauverlag 1951.
  • the Portland cement is used in particular in powder form. The middle
  • Particle size d50 is preferably less than 50 ⁇ m, advantageously less than 30 ⁇ m and in particular between 0.5 ⁇ m and ⁇ 25 ⁇ m.
  • Particle size is determined by the above method.
  • Zeolites are also known per se to the person skilled in the art. These are crystalline aluminosilicates. Currently more than 150 natural and synthetic zeolites are known.
  • Natural zeolites are preferred. These can be classified according to their crystal lattices into fiber zeolites (in particular comprising natrolite, laumontite, mordenite, thomsonite),
  • Foliage zeolites in particular comprising heulandite, stilbite, phillipsite, harmotome, yugawaralite
  • cube zeolites in particular comprising faujasite, gmelinite, chabazite, offretite, levyn.
  • foliar zeolites of the heulandite group in particular clinoptilolite, are particularly preferred.
  • the zeolite is used in particular in powder form.
  • the average particle size d50 of the zeolite is preferably below 100 ⁇ m, advantageously below 50 ⁇ m and in particular above 0.5 ⁇ m and below 15 ⁇ m.
  • the average particle size is determined by the above-mentioned method ,
  • the zeolite thus comprises natural zeolite, preferably selected from zeolite zeolites, advantageously zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite, the mean particle size d50 of the zeolite being preferably below 100 ⁇ m, advantageously below 50 ⁇ m and in particular above 0.5 ⁇ and less than 15 ⁇ .
  • This embodiment also leads to particularly good application and material properties, in particular with regard to water resistance, early strength, processability and the lowest possible shrinkage.
  • alpha-calcium sulfate hemihydrate in the binder composition according to the invention in an amount of 60 to 98 parts by weight, preferably in an amount of 60 to 90 parts by weight, in particular in an amount of 60 to 80 parts by weight, especially preferably in an amount of 70 to 80 parts by weight and most preferably in an amount of 70 to 79 parts by weight, based on a total amount of 100 parts by weight, formed from the three components (a) alpha -Calcium sulfate hemihydrate (o CaSCyO.5 H 2 O), (b) Portland cement, (c) zeolite, preferably natural zeolite,
  • zeolite zeolites preferably zeolites of Heulandit group, in particular clinoptilolite, so is a preferred embodiment of the invention.
  • Total amount of 1 to 45 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight, in particular 8 to 20 parts by weight, particularly preferably 10 to 20 parts by weight and most preferably 1 1 to 20 parts by weight is, based on a total amount of 100 parts by weight, formed from the three components (a) alpha-calcium sulfate hemihydrate (a-CaSCyO.5 H 2 O), (b) Portland cement, (c) zeolite, preferably natural zeolite , advantageously selected from zeolite zeolites, preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite.
  • zeolite preferably natural zeolite
  • the zeolite According to another preferred embodiment of the invention, the zeolite,
  • zeolite zeolites preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite, in the
  • binder composition according to the invention in a total amount of 1 to 30 parts by weight, preferably 5 to 25 parts by weight, in particular 8 to 20 parts by weight and particularly preferably 10 to 20 parts by weight, based on a total amount of 100 wt .- parts, formed by the three components (a) alpha-calcium sulfate hemihydrate (a-CaSCyO.5 H 2 O), (b) Portland cement, (c) zeolite.
  • a binder composition corresponds
  • zeolite preferably natural zeolite, advantageously selected from foliar zeolites, preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite, in an amount of from 1 to 30 parts by weight, each based on a total amount of 100 parts by weight, formed by the three
  • Such an embodiment allows particularly good application and material properties, in particular with regard to water resistance, early strength, processability and the lowest possible shrinkage.
  • the binder composition of the invention can exclusively from the 3
  • alpha-calcium sulfate hemihydrate (a-CaSCyO.5 H 2 O)
  • Portland cement (b) Portland cement, (c) zeolite, preferably natural zeolite, advantageously selected from zeolite zeolites, preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite , But it can also include additives.
  • Metakaolin is a product that results from the burning of kaolin and kaolinite clay.
  • the pozzolanic activity is preferably such that the reactivity of the metakaolin with calcium hydroxide is> 500 mg, preferably> 700 mg and in particular> 1000 mg calcium hydroxide per g.
  • the metakaolin may preferably be prepared by firing a kaolinite clay at a temperature of 450 to 900 ° C.
  • the reactivity of a metakaolin with calcium hydroxide can be determined in particular by a method which is referred to in the field of concrete technology and in the literature as "chapelle test.”
  • chapelle test a method which is referred to in the field of concrete technology and in the literature as "chapelle test.”
  • metakaolin is included in the composition of the invention, preferably in an amount of from 1 to 30 parts by weight, based on a total of 100 parts by weight, formed from the four
  • alpha-calcium sulfate hemihydrate ⁇ -CaSCyO.5 H 2 O
  • Portland cement a) alpha-calcium sulfate hemihydrate ( ⁇ -CaSCyO.5 H 2 O)
  • zeolite preferably natural zeolite, advantageously selected from foliar zeolites, preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite
  • d Metakaolin.
  • the metakaolin is used in particular in powder form.
  • Particle size d50 is preferably below 20 ⁇ m, advantageously below 10 ⁇ m and in particular above 0.5 ⁇ m and below 5 ⁇ m.
  • the average particle size is determined by the above-mentioned method .
  • the present invention thus also makes possible the use of mixtures of metakaolin and zeolite, preferably natural zeolite, advantageously selected from zeolite zeolites, preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite, for example in US Pat
  • Mass ratio metakaolin to zeolite 10: 1 to 1:10 or for example 5: 1 to 1: 5 or for example 2: 1 to 1: 2. If mixtures of metakaolin and zeolite are used, it is preferred that the mass ratio of metakaolin to zeolite is less than 1.
  • a preferred composition according to the invention thus comprises at least 4
  • zeolite preferably natural zeolite, advantageously selected from foliage zeolites, preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite, and (d) metakaolin.
  • This embodiment may also comprise further additives. However, it is also possible that it consists exclusively of the said 4 components (a) to (d).
  • a binder composition corresponds
  • zeolite preferably natural zeolite, advantageously selected from foliar zeolites, preferably zeolites of the heulandite group, in particular clinoptilolite, in an amount of from 1 to 30 parts by weight,
  • the content of metakaolin 0, 1 to 15 parts by weight, preferably ⁇ 10 parts by weight or ⁇ 5 parts by weight or ⁇ 1 parts by weight, based to a total of 100 parts by weight formed from the four components (a) alpha-calcium sulfate hemihydrate (a-CaSO 4 .5H 2 O), (b) Portland cement, (c) zeolite, (d) metakaolin.
  • a-CaSO 4 .5H 2 O alpha-calcium sulfate hemihydrate
  • Portland cement a-CaSO 4 .5H 2 O
  • zeolite zeolite
  • the articles may be any known articles, e.g. Bricks, blocks, mosaics, slabs, insulation boards, natural stones, tiles, tiles and the like. Also anchorages of pipes and metal elements are possible.
  • the binder composition according to the invention can in principle be used in all conventional construction chemical dry mortar products, such as e.g.
  • the binder composition of the invention can also be used for the purpose of providing a water-resistant outer surface on an article.
  • a mixture of the composition according to the invention and water is first provided.
  • the initially plastic mixture solidifies in the sequence to a
  • composition of the invention which is added to water and which gives a hydrated building material composition which is water resistant after curing constitutes a preferred embodiment of the invention.
  • a further subject of the invention is a hydrated building material composition comprising water and the mixture of components (a), (b) and (c) or water and the mixture of components (a), (b), (c) and (d) .
  • This hydrated building material may also contain one or more additives that can be used in the preparation of cementitious compositions.
  • Additives may be added as part of the dry binder composition or building chemical composition or separately. Suitable, optionally usable additives are mentioned below.
  • Another object of the present invention is a construction chemical product, preferably selected from tile adhesive, grout, plaster, masonry mortar, screed mortar, repair mortar, anchor mortar, self-leveling floor leveling compound, adhesive and reinforcing mortar for external thermal insulation composite systems ("etics"), wall and floor leveling compounds, sealing slurries, comprising 1 to 90 wt .-%, preferably 10-70 wt .-%, in particular 20-55 wt .-% of a binder composition according to the invention.
  • Another object of the invention is a method for using a composition of the invention or a construction chemical product as described above as
  • a binder between at least two articles comprising applying and hardening the waterborne composition or the waterborne bulk chemical product to form a water-resistant bond between the articles.
  • Another object of the invention is a method for using a composition according to the invention or a construction chemical product as described above, comprising applying and hardening the water-tipped composition or the tapped water-mixed product to form a water-resistant outer surface.
  • Suitable construction chemical products are particularly suitable as fine powders, which are then applied on site or at the specific site with water.
  • Construction chemical products according to the invention contain, in addition to the abovementioned
  • inventive binder at least one aggregate, in particular selected from quartz sand, limestone, limestone, thickener, z. B. based on
  • Dispersion powder eg. B. EVA powder
  • hardening accelerator z.
  • alkali carbonates e.g. B. EVA powder
  • Alkali metal sulphates e.g. Alkali metal sulphates
  • calcium sulphate dihydrate and alumina cements e.g. B. EVA powder
  • retarders e.g. B. condensers and
  • Construction chemical products according to the invention may also contain lightweight aggregates.
  • These lightweight aggregates typically have densities of less than 2000 kg / m 3 , preferably less than 1500 kg / m 3 , very particularly preferably less than 1200 kg / m 3 or even less than 1000 kg / m 3 .
  • Suitable for this purpose for example, hollow microspheres made of glass, ceramic or
  • Construction chemical products according to the invention in particular in the form of pulverulent
  • compositions may contain, for example, the following constituents, the following quantities being based in each case on the construction chemical products:
  • Binder according to the invention from 10 to 80% by weight, preferably from 15 to 65% by weight, preferably from 20 to 55% by weight;
  • fillers such as quartz sand and / or limestone: 0 to 70% by weight, preferably 1 to 65% by weight, in particular 20 to 55% by weight,
  • fine fillers such as limestone flour: 0 to 75% by weight, preferably 1 to 65% by weight, in particular 10 to 60% by weight,
  • thickening agents such as inorganic thickeners (e.g., silica, phyllosilicates), organic thickeners (e.g., starch ethers), modified natural products (e.g.
  • Vegetable fibers organic fully synthetic thickeners (for example polyvinyl alcohols, polyacrylamides): 0 to 3% by weight, in particular 0.2 to 1% by weight,
  • water retention agents such as methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g., methylcellulose (e.g.
  • dispersion powder 0 to 15% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, in particular 0.5 to 6% by weight,
  • (hardening) accelerator such as, for example, potassium sulfate, aluminum sulfate, iron (II) sulfate, sodium carbonate, calcium sulfate dihydrate, calcium oxide: 0 to 5% by weight, in particular 0.1 to 3% by weight,
  • Optionally lightweight aggregates 0 to 50% by weight, preferably 2 to 45% by weight, in particular 3 to 40% by weight, If appropriate, alumina cement: 0 to 20% by weight, preferably 0 to 1 to 10% by weight, in particular 1 to 5% by weight,
  • retarders such as citric acid, tartaric acid, sodium gluconate:
  • fibers made of, for example, natural cellulose, glass and / or thermoplastic
  • Materials are: 0 to 7% by weight, preferably 0, 1 to 5 wt .-%,
  • dyes for example pigments, such as iron oxides; e.g. 0.001 to 5% by weight,
  • inorganic particulate materials having pozzolanic properties such as fine siliceous materials, fly ash, blast furnace slag,
  • Diatomaceous earth 0 to 30% by weight, preferably 2 to 20% by weight, in particular 5 to 15% by weight,
  • flow-promoting agents for example carboxylate-based polymers, polyacrylic acids and their salts, lignosulphonate salts and sulphonated melamine or
  • Naphthalene formaldehyde 0 to 2% by weight, in particular 0.01 to 1% by weight
  • paraffin oils white oil: 0 to 5% by weight, preferably 0.01 to 2% by weight.
  • a preferred tile adhesive comprises:
  • Quartz sand 40 to 70% by weight
  • Redispersible polymer powder in particular vinyl acetate-ethylene copolymer-based: 0, 1 to 3% by weight
  • Retarder 0.01 to 0.5% by weight.
  • a preferred grout comprises:
  • Quartz sand 40 to 70% by weight
  • Redispersible polymer powder in particular vinyl acetate-ethylene copolymer-based: 0, 1 to 3% by weight
  • a preferred plaster and masonry mortar comprises:
  • Quartz sand 50 to 85% by weight
  • Water retention agent 0.01 to 0.5% by weight
  • Retarder 0.01 to 0.5% by weight.
  • Such a plaster and masonry mortar is suitable for indoor and outdoor use, is water and weather resistant and meets the minimum requirements of EN 998-1 (plaster mortar) and 998-2 (masonry mortar).
  • a preferred adhesive and reinforcing mortar for thermal insulation composite systems comprises:
  • Quartz sand 40 to 70% by weight
  • Limestone flour (d50 preferably 5 to 15 ⁇ ): 2 to 10 wt .-%,
  • Water-retaining agent 0.1 to 1% by weight
  • Fibers 0 to 0.5% by weight
  • Redispersible polymer powder in particular vinyl acetate-ethylene copolymer-based: 0, 1 to 3% by weight
  • Hydrophobing agent 0 to 1% by weight
  • Retarder 0 to 0.8% by weight.
  • a preferred screed mortar particularly applicable to areas subject to moisture (e.g., bathrooms, basements), comprises:
  • Alpha-CaSO 4 .5H 2 O 10 to 20% by weight
  • Clinoptilolite 1 to 7% by weight
  • Quartz sand 10 to 30% by weight
  • Coarse quartz sand / gravel (grain size preferably 0.2-4 mm): 45 to 75% by weight
  • Retarder 0 to 0.4% by weight.
  • a screed binder which is obtained by omitting the coarse quartz sand / gravel.
  • the Sand / gravel then directly on the construction site, or, in the case of screeds from the
  • a preferred self-leveling floor leveling compound comprises:
  • Quartz sand 30 to 70% by weight
  • Redispersible polymer powder in particular vinyl acetate-ethylene copolymer-based: 0, 1 to 5% by weight
  • Water retention agent in particular hydroxyethyl cellulose: 0.02 to 0.5% by weight
  • Retarder 0 to 1% by weight.
  • the building chemical products according to the invention tile adhesives, joint mortar, plaster and masonry mortar, adhesive and reinforcing mortar, screed, self-leveling
  • Adhesive and reinforcing mortar meets the required adhesive tensile strength to the substrate and insulation material, even after water storage in accordance with ETAG 004, EN 13499,
  • Comparative Compositions V1 to V3 and Compositions B1 to B6 of the invention were prepared.
  • the binder compositions were added to mortar compositions (see B) below) and
  • compositions B1 to B6 were each mixed in a weight ratio of 1: 2 with quartz sand H33. This resulted in the comparison mortar masses VM1 to VM3 and the
  • Mortar compositions according to the invention BM1 to BM6.
  • Flexural tensile strength and compressive strength after water storage was performed according to EN 196-1.
  • the prisms were stored directly after demolding under water and bending tensile strength and compressive strength in each case after 6 days, 27 days and 55 days of storage in water, ie after a total storage time of 7 days, 28 days or 56 days determined.
  • flexural strength and compressive strength after dry storage (7 days, 28 days and 56 days storage at 23 ° C and 50% relative humidity (RH)) were determined, measurements being performed according to EN 196-1. The results are summarized in Table 2, where all values are given in N / mm 2 .
  • mortar compositions based on binder compositions according to the invention have significantly higher flexural tensile strengths and compressive strengths after dry storage for 28 days (28d) and 56 days (56d) than mortar compositions whose binder is pure on calcium sulfate hemihydrate or a calcium sulfate hemihydrate / portland cement mixture based. After water storage, this effect is even more pronounced and occurs already after storage for 7 days (7d).
  • the mortar compositions according to the invention are therefore characterized by an increased long-term stability even when stored under water.
  • the comparative compositions V1 and V3 and the compositions B1 to B6 according to the invention were further processed into tile adhesives.
  • a binder composition with 51.9% by weight of quartz sand of a grain size of 0.1-1.5 mm, 0.5% by weight of methylcellulose, 1.5% by weight of a redispersible polymer powder were applied Vinyl acetate / ethylene base and 0, 1 wt .-% retarder (Ca salt of an N-polyoxymethylene amino acid) mixed together.
  • Adhesive tensile strength values were determined according to test methods EN 1348: 2007, 8.2
  • Dry storage (measured after 28 days and 56 days), and according to test methods EN 1348: 2007, 8.3 after storage in water (measured after 28 days and 56 days, storage being initially for 7 days at 23 ° C and 50% RH and then for 21 resp 49 days under water).
  • tile adhesives based on a calcium sulfate hemihydrate / Portland cement mixture without addition of zeolite are clearly superior in terms of stability under moisture stress on the basis of the binder compositions according to the invention.

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Abstract

Es wird eine Bindemittelzusammensetzung beschrieben, umfassend (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (α-CaSO4·0.5 H2O), (b) Portlandzement und (c) Zeolith, wobei das alpha-Calciumsulfat–Hemihydrat in einer Menge von ≥ 50 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, die gebildet ist von den drei Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat–Hemihydrat (α-CaSO4·0.5 H2O), (b) Portlandzement und (c) Zeolith, sowie bauchemische Produkte, die die Bindemittelzusammensetzung enthalten und Verfahren zum Einsatz der Bindemittelzusammensetzungen und bauchemischen Produkte.

Description

Wasserbeständiges Bindemittel auf Basis von alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat
Die Erfindung betrifft wasserbeständige Bindemittel und bauchemische Erzeugnisse. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Bindemittel, die alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat, Portlandzement sowie Zeolith enthalten.
Aus dem Stand der Technik sind Calciumsulfat-haltige Bindemittelzusammensetzungen bekannt. So beschreibt die europäische Patentanmeldung EP 0 849 237 A1 Zusammensetzungen auf Basis von Calciumsulfat-Hemihydrat, Portlandzement und Metakaolin.
Bei den in EP 0 849 237 A1 beschriebenen Zusammensetzungen ist allerdings nachteilig, dass das eingesetzte Metakaolin bei sehr hohen Temperaturen, nämlich bis zu 900°C kalziniert werden muss. Ein solch energieintensiver Prozess ist aus ökologischen Gründen, insbesondere mit Blick auf den so genannten C02-Fußabdruck, nicht erstrebenswert, aber für die in EP 0 849 237 A1 genannte Technologie unumgänglich.
Aus der DE 33 39 197 A1 sind selbstverfließende glättende Estrichmassen und Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Diese enthalten als zwingende Komponenten Zement, Sand und/oder Kalksteinmehl, Kasein, Natriumfluorid und schließlich einen Bestandteil ausgewählt aus Gips, Kieselerde, Bentonit oder deren Gemischen. Es handelt sich um zementbasierte Systeme, die Gips allenfalls in untergeordneter Menge enthalten. Nachteilig an zementbasierten Systemen ist wiederum der hohe Energiebedarf bei der Herstellung der Zemente.
DD 287 473 A5 offenbart alkaligesteuerten, hochfesten Portlandkompositzement und Verfahren zur Herstellung von hochfestem, dauerbeständigem Beton. Der Portlandkompositzement basiert auf einer alkalihaltigen, Calciumhydroxid freisetzenden Komponente, beispielsweise
Portlandzement, und einer sulfatischen Komponente, beispielsweise Calciumsulfat-Hemihydrat und/oder Anhydrit, sowie mindestens zwei im alkalischen Milieu unterschiedlich schnell reagierenden Puzzolankomponenten und/oder latenthydraulischen Komponenten. Die sulfatische Komponente wird dabei im deutlichen Unterschuss zur Zementkomponente eingesetzt.
In WO 2013/004621 A1 werden Gips-haltige Baustoffmassen beschrieben, die Gips, ein oder mehrere Zemente, ein oder mehrere Puzzolane und gegebenenfalls verschiedene Zuschläge und/oder Zusatzstoffe, insbesondere bestimmte Polymere enthalten. Sämtliche bekannte Gipsarten und -modifikationen werden als geeignet beschrieben und auch die verschiedensten Zemente und Puzzolane können zum Einsatz kommen. Die Mengenverhältnisse der einzelnen Komponenten können in weiten Grenzen variieren, so dass sowohl Baustoffmassen umfasst sind, die als Hauptbindemittel Gips enthalten, als auch solche, bei denen Zement das Hauptbindemittel darstellt.
Vor diesem Hintergrund bestand die an die vorliegende Erfindung gestellte Aufgabe darin, andere wasserbeständige Bindemittel auf Basis einer Gipskomponente bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird vom Gegenstand der Erfindung gelöst. Dabei handelt es sich um eine Bindemittelzusammensetzung, insbesondere pulverförmige Zusammensetzung, umfassend
(a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.ö H20),
(b) Portlandzement,
(c) Zeolith,
wobei das alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat in einer Menge von > 50 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, die gebildet ist von den drei
Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.ö H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith.
Diese Bindemittelzusammensetzung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus, dass sie nach Zugabe des notwendigen Anmachwassers unter Wasseraufnahme an Luft erhärtet und nach dem Aushärten wasserbeständig ist und zu einem überaus wasserfesten Baustoff führt. Anmachwasser (auch Zugabewasser genannt) bezeichnet das Wasser, welches bei der Mischung und Aufbereitung der Bindemittelzusammensetzung eingebracht werden muss, um diese verarbeitbar zu machen und den Abbindeprozess in Gang zu bringen. Die gesamte Wassermenge in der Mischung setzt sich zusammen aus der Menge, die mit dem optionalen Zuschlagmaterial (vorzugsweise Sand, Kies) in die Mischung gelangt und dem Zugabewasser. Zugabewasser wird jeweils nur in der Menge zugegeben, dass die zur Verarbeitung
erforderliche Konsistenz erreicht wird. Die Menge des Zugabewassers kann der Fachmann ohne weiteres jeweils durch wenige Handversuche ermitteln. Bei werkseitig gefertigten bauchemischen Werktrockenmörteln wird die Menge des Anmachwassers durch den Hersteller auf den jeweiligen technischen Begleitdokumenten angegeben.
Die Wasserbeständigkeit manifestiert sich darin, dass die physikalischen Festigkeitseigenschaften des ausgehärteten Binders bei Wasserkontakt erhalten bleiben. Auch die langfristigen Nutzungseigenschaften werden bei Wasserkontakt nicht beeinträchtigt. Die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung ist somit auch ohne weiteres im Außenbereich einsetzbar und hält Witterungseinflüssen stand. Auch die genormten
Mindestanforderungen für bauchemische Produkte, welche die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen enthalten, werden erfüllt. Beispielsweise werden bei den aus
erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzungen resultierenden Fliesenklebern die genormten Anforderungen nach DIN EN 12004:2007 an die Haftzugfestigkeitswerte nach Trockenlagerung (gemessen nach Prüfverfahren EN 1348:2007, 8.2), nach Wasserlagerung (gemessen nach Prüfverfahren EN 1348:2007, 8.3), nach Warmlagerung (gemessen nach Prüfverfahren EN 1348:2007, 8.4) und nach Frost-Tauwechsel-Lagerung (gemessen nach Prüfverfahren EN 1348:2007, 8.5) erfüllt. Im Gegensatz dazu weisen Fliesenkleber, die als Bindemittel ausschließlich Gips oder ein Gips/Zement-Gemisch mit einem Gipsanteil von 50 Gew.-% oder mehr enthalten, nach Wasserlagerung und nach Frost-Tauwechsellagerung unzureichende Haftzugfestigkeiten auf. Wird ausschließlich Gips eingesetzt, liegen die entsprechenden Haftzugfestigkeiten bei nahezu 0 N/mm2.
Außerdem bleiben die positiven Anwendungseigenschaften des Calciumsulfates, wie insbesondere gute Frühfestigkeit, einfache Verarbeitbarkeit, geringes Schwinden erhalten.
Im Gegensatz zum Metakaolin ist der Einsatz von Zeolith auch in ökologischer Hinsicht vorteilhaft, da Zeolith als natürliches Mineral verfügbar und einsetzbar ist. Es muss nicht erst wie das Metakaolin bei sehr hohen Temperaturen kalziniert werden, um in der
erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung erfolgreich eingesetzt werden zu können. Es konnte in überraschender weise gefunden werden, dass gerade die Kombination von alpha- Calciumsulfat-Hemihydrat mit Portlandzement und Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, zu besonders guten Resultaten führt, was Anwendungs- und Materialeigenschaften betrifft.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung unter Wasseraufnahme sehr schnell härtet und eine hohe Frühfestigkeit zeigt. Auf Basis dieser Zusammensetzungen lassen sich beispielsweise Fliesenkleber erhalten, die bereits nach einer Trockenzeit von 3 Stunden begehbar sind und eine Haftzugfestigkeit (gemessen nach
Prüfverfahren EN 1348:2007, 8.2) von mehr als 0,3 N/mm2 aufweisen. Die Wasserbeständigkeit des resultierenden Baustoffs ebenso wie dessen Oberflächenbeschaffenheit sowie
Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen natürlichen Witterungs- und Temperatureinflüssen sind hervorragend. Die resultierenden Baustoffe zeigen eine hervorragende Langzeitstabilität. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung Unter wasseraufnahme auch bei niedrigen Temperaturen sehr schnell härtet. Die Härtungsdauer bei 5°C ist überraschenderweise im Vergleich zur Härtungsdauer bei 23°C maximal doppelt so lang.
Noch ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der resultierende wasserfeste Baustoff allenfalls ein überaus geringes Schwinden zeigt, welches ungefähr 5- bis 10-mal niedriger als das von Baustoffen auf Basis von reinem Portlandzement ist.
Wiederum ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung vom Farbeindruck deutlich heller als gewöhnlicher grauer Portlandzement ist. Sollte ein dunklerer Farbeindruck angestrebt werden, lässt sich das z.B. einfach durch Zumischung von Ruß erreichen.
Ein anderer Vorteil liegt darin, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und diese enthaltende bauchemischen Produkte eine hervorragende Verarbeitbarkeit nach Anmischen mit dem Anmachwasser zeigen. Insbesondere haben Produkte, die auf der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung basieren, ein deutlich reduziertes Stauben verglichen mit den üblichen Produkten.
Unter bauchemischen Produkten werden erfindungsgemäß Zusammensetzungen verstanden, die neben einer Bindemittelzusammensetzung mindestens 10 Gew.-Teile, vorzugsweise mindestens 35 Gew.-Teile, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des bauchemischen Produkts, mindestens eines Zuschlagstoffs enthalten. Geeignete Zuschlagsstoffe werden unten genannt.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen lassen sich hervorragend als Bindemittel in bauchemischen Produkten wie z.B. Fliesenkleber, Fugenmörtel, Ankermörtel, Putz- und Mauermörtel, Klebe- und Armierungsmörtel für Wärmedämmverbundsysteme (external thermal insulation composite Systems :„ETICS"), Estriche und selbstverlaufenden
Fußbodenausgleichsmassen einsetzen, sowie nach Zugabe entsprechender Zuschlagstoffe, wie insbesondere Quarzsand, beim Mörteln, Verankern, Pflastern, Verputzen oder Beschichten von Innen- oder Außenflächen, z.B. von Gebäudewänden oder Decken und Reparieren von Flächen, z.B. Auffüllen von Rissen in Wänden oder Böden, sowie beim Gießen in Formen einsetzen. Ein weiterer Vorteil ist, dass auf den Einsatz von Hydrophobiermitteln, wie beispielsweise Stearate von Calcium oder Zink, die Hydrophobie verleihen, verzichtet werden kann.
Vorzugsweise sind erfindungsgemäße bauchemische Produkte frei von Hydrophobiermitteln.
Die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung umfasst als zwingende Bestandteile alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat, Portlandzement und Zeolith, insbesondere natürlicher Zeolith; sie liegt insbesondere in trockener, pulverförmiger Form vor.
Alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.ö H20) ist dem Fachmann an sich bekannt und kommerziell erhältlich. Im Stand der Technik stehen unterschiedliche Verfahren zur Verfügung, die zu alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat führen. Diese Verfahren lassen sich in Trocken- und Nassverfahren einteilen. Die Nassverfahren beruhen im Wesentlich auf der Herstellung von alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat aus einer wässrigen Suspension. So kann alpha - Calciumsulfat-Hemihydrat z.B. durch Dehydratisierung von Gips in Wasser bei erhöhten Temperaturen, z.B. 100 bis 150°C, und unter erhöhtem Druck oder durch Umwandlung in einer Atmosphäre von gesättigtem Wasserdampf unter erhöhtem Druck in einem Druckbehälter, wie einem Autoklaven, hergestellt werden. Beispielsweise wird in dem Deutschen Patent DE 3634204 C1 ein Verfahren zur Herstellung von alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat beschrieben. Entsprechende Trockenverfahren sind ebenfalls literaturbekannt.
Das alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat wird insbesondere in pulverförmiger Form eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße d50 liegt vorzugsweise unter 100 μηη, vorteilhafterweise unter 60 μηη und insbesondere über 0,5 μηη und unter 50 μηη, z.B. im Bereich von 5 μηη bis 45 μηη, insbesondere im Bereich 15 - 40 μηη. Dabei bedeutet„mittlere Teilchengröße d50 = a μηη", dass von dem betrachteten Gut 50 Masse-% der Partikel einen Durchmesser größer als a μηη und 50 Masse- % einen kleineren Durchmesser als a μηη haben. Die mittlere Teilchengröße wird
erfindungsgemäß mit dem nach dem Prinzip der Analyse der Beugung von inkohärentem Licht am Partikelstrom arbeitenden, von der Firma Retsch Technology vertriebenen Messgerät Crystalsizer bestimmt.
Die Werte d10 und der d90 geben eine Teilchengröße an, bei der 10 Masse-%,
beziehungsweise 90 Masse-% der Teilchen kleiner als der angegebene Wert sind. Auch diese Werte werden mit dem Messgerät Crystalisizer bestimmt.
Die Teilchengröße d10 des alpha-Calciumsulfat-Hemihydrats liegt vorzugsweise unter 20 μηη, sie beträgt vorteilhafterweise 0,5 μηη bis 15 μηη und insbesondere 0,5 μηη bis 10 μηη, z.B. 2 bis 8 μηη. Die Teilchengröße d90 des alpha-Calciumsulfat-Hemihydrats liegt vorzugsweise unter 100 μηη, sie beträgt vorteilhafterweise 20 μηι bis 90 μηι und insbesondere 30 μηι bis 85 μηη, z.B. 40 bis 80 μηη.
Der Einsatz von alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat der zuvor beschriebenen Art führt zu besonders guten Anwendungs- und Materialeigenschaften, insbesondere mit Blick auf die Wasserbeständigkeit, Frühfestigkeit, Verarbeitbarkeit und möglichst geringes Schwinden.
Der Begriff„Portlandzement" steht im Sinne dieser Erfindung ganz allgemein für einen Zement, der Unter wasseraufnahme härtet. Ein solcher Zement kann insbesondere auf herkömmliche Weise durch Erhitzen eines Schlammes aus Ton und Calciumcarbonat hergestellt werden. Die Norm DIN EN 197-1 :201 1 unterscheidet die nachstehenden Zementtypen CEM I bis CEM V, nämlich
CEM I Portlandzemente,
CEM II Portlandkompositzemente,
CEM III Hochofenzemente,
CEM IV Puzzolanzemente,
CEM V Kompositzemente.
Insbesondere diese 5 Zementtypen CEM I bis CEM V der Norm DIN EN 197-1 :201 1 sind erfindungsgemäß von dem Begriff„Portlandzement" umfasst. Die einsetzbaren Zementtypen umfassen jeweils Portlandzementklinker. Weitere optionale Bestandteile sind insbesondere Hüttensand, Silicastaub, Puzzolane, Flugasche, gebrannter Schiefer, Kalkstein sowie andere Nebenbestandteile. Die Bestandteile der Zementtypen ergeben sich aus der Norm DIN EN 197- 1 : 201 1. Beispielsweise weist der Zementtyp CEM I 95-100 Masse-% Portlandzementklinker auf. Besonders bevorzugte Zementtypen im Sinne der Erfindung sind die Typen CEM I bis CEM V mit einem Portlandzementklinkeranteil > 40 Masse-%. Insbesondere bevorzugt sind die Typen CEM I und CEM II.
Die Mahlfeinheit des einsetzbaren Portlandzements, ausgedrückt als Blaine-Wert, beträgt vorzugsweise > 2500 cm2/g. Der Blaine-Wert ist ein standardisiertes Maß für den Grad der Feinvermahlung von Zement, vorzugsweise bestimmbar nach EN 196-6. Er wird angegeben als labortechnisch mit dem Blaine-Gerät ermittelte spezifische Oberfläche (cm2/g). Die Bestimmung des Blaine-Wertes ist dem Fachmann bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben, z.B. „Die Prüfung der Mahlfeinheit mit dem Gerät von Blaine", Band 7 von Schriftenreihe der Zementindustrie, Autor: Fritz Gille, Bauverlag 1951. Der Portlandzement wird insbesondere in pulverförmiger Form eingesetzt. Die mittlere
Teilchengröße d50 liegt vorzugsweise unter 50 μηη, vorteilhafterweise unter 30 μηη und insbesondere zwischen 0,5 μηη und < 25 μηη. Dabei bedeutet„mittlere Teilchengröße d50 = a μηη", dass von dem betrachteten Gut 50 Masse-% der Partikel einen Durchmesser größer als a μηη und 50 Masse-% einen kleineren Durchmesser als a μηη haben. Die mittlere
Teilchengröße wird nach der oben genannten Methode bestimmt.
Der Einsatz von Portlandzement der zuvor beschriebenen Art, insbesondere mit Blick auf Teilchengröße d50 und Blaine-Wert führt wiederum zu besonders guten Anwendungs- und Materialeigenschaften, vor allem mit Blick auf die Wasserbeständigkeit und Frühfestigkeit, Verarbeitbarkeit und geringstmögliches Schwinden.
Auch Zeolithe sind dem Fachmann an sich bekannt. Es handelt sich dabei um kristalline Alumosilicate. Derzeit sind über 150 natürliche und synthetische Zeolithe bekannt.
Erfindungsgemäß können sowohl natürliche als auch synthetische Zeolithe eingesetzt werden. Dabei sind natürliche Zeolithe bevorzugt. Diese lassen sich nach ihren Kristallgittern einteilen in Faserzeolithe (insbesondere umfassend Natrolith, Laumontit, Mordenit, Thomsonit),
Blätterzeolithe (insbesondere umfassend Heulandit, Stilbit, Phillipsit, Harmotom, Yugawaralith) und Würfelzeolithe (insbesondere umfassend Faujasit, Gmelinit, Chabasit, Offretit, Levyn). Besonders bevorzugt im Sinne der Erfindung sind Blätterzeolithe der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith.
Der Zeolith wird insbesondere in pulverförmiger Form eingesetzt. Die mittlere Teilchengröße d50 des Zeoliths liegt vorzugsweise unter 100 μηη, vorteilhafterweise unter 50 μηη und insbesondere über 0,5 μηη und unter 15 μηη. Dabei bedeutet„mittlere Teilchengröße d50 = a μηη", dass von dem betrachteten Gut 50 Masse-% der Partikel einen Durchmesser größer als a μηη und 50 Masse-% einen kleineren Durchmesser als a μηη haben. Die mittlere Teilchengröße wird nach der o.g. Methode bestimmt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist als Zeolith also natürlicher Zeolith enthalten, vorzugsweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, vorteilhafterweise Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, wobei die mittlere Teilchengröße d50 des Zeoliths vorzugsweise unter 100 μηη, vorteilhafterweise unter 50 μηη und insbesondere über 0,5 μηη und unter 15 μηη liegt. Auch diese Ausführungsform führt zu besonders guten Anwendungsund Materialeigenschaften, insbesondere mit Blick auf die Wasserbeständigkeit, Frühfestigkeit, Verarbeitbarkeit und geringstmögliches Schwinden. Wenn das alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat in der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung in einer Menge von 60 bis 98 Gew.- Teilen, vorzugsweise in einer Menge von 60 bis 90 Gew.- Teilen, insbesondere in einer Menge von 60 bis 80 Gew.- Teilen, besonders bevorzugt in einer Menge von 70 bis 80 Gew.- Teilen und ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 70 bis 79 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den drei Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (o CaSCyO.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith,
vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, so liegt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor.
Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht es, wenn der
Portlandzement in der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung in einer
Gesamtmenge von 1 bis 45 Gew.- Teilen, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.- Teilen, insbesondere 8 bis 20 Gew.- Teilen, besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew.- Teilen und ganz besonders bevorzugt 1 1 bis 20 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den drei Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Zeolith,
vorzugsweise als natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, in der
erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung in einer Gesamtmenge von 1 bis 30 Gew.- Teilen, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.- Teilen, insbesondere 8 bis 20 Gew.- Teilen und besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew.- Teilen enthalten, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den drei Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith.
Dementsprechend entspricht eine Bindemittelzusammensetzung,
umfassend
(a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20) in einer Menge von > 50 Gew.- Teilen,
(b) Portlandzement in einer Menge von 1 bis 45 Gew.- Teilen,
(c) Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, in einer Menge von 1 bis 30 Gew.- Teilen, jeweils bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den drei
Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Eine solche Ausführungsform ermöglicht besonders gute Anwendungs- und Materialeigenschaften, insbesondere mit Blick auf die Wasserbeständigkeit, Frühfestigkeit, Verarbeitbarkeit und geringstmögliches Schwinden.
Die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung kann ausschließlich aus den 3
Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, bestehen. Sie kann aber auch noch Additive umfassen.
Ein bevorzugt einsetzbares Additiv ist Metakaolin. Metakaolin ist ein Produkt, das beim Brennen von Kaolin und Kaolinitton entsteht. Dabei ist die Puzzolanaktivität vorzugsweise derart, dass die Reaktivität des Metakaolins mit Calciumhydroxid > 500 mg, vorzugsweise > 700 mg und insbesondere > 1000 mg Calciumhydroxid pro g beträgt. Das Metakaolin kann vorzugsweise durch Brennen eines Kaolinittons bei einer Temperatur von 450 bis 900°C hergestellt werden. Die Reaktivität eines Metakaolins mit Calciumhydroxid kann insbesondere durch ein Verfahren bestimmt werden, das auf dem Gebiet der Betontechnik und in der Literatur als„Chapelle-Test" bezeichnet wird. Diesbezüglich und zur Auswahl besonders geeigneter Metakaoline wird auf die bereits genannte EP 0 849 237 A1 und auch auf die darin genannten Literaturstellen zur Puzzolan-Reaktivität eines Metakaolins verwiesen.
Es entspricht wiederum einer bevorzugten Ausführungsform, wenn in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung Metakaolin enthalten ist, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 30 Gew.- Teilen, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.-Teilen, gebildet von den vier
Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, (d) Metakaolin.
Das Metakaolin wird insbesondere in pulverförmiger Form eingesetzt. Die mittlere
Teilchengröße d50 liegt vorzugsweise unter 20 μηη, vorteilhafterweise unter 10 μηη und insbesondere über 0,5 μηη und unter 5 μηη. Dabei bedeutet„mittlere Teilchengröße d50 = a μηη", dass von dem betrachteten Gut 50 Masse-% der Partikel einen Durchmesser größer als a μηη und 50 Masse-% einen kleineren Durchmesser als a μηη haben. Die mittlere Teilchengröße wird nach der o.g. Methode bestimmt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit auch den Einsatz von Mischungen aus Metakaolin und Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätter- zeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, z.B. im
Massenverhältnis Metakaolin zu Zeolith von 10:1 bis 1 :10 oder beispielsweise 5:1 bis 1 :5 oder beispielsweise 2:1 bis 1 :2. Sofern Mischungen aus Metakaolin und Zeolith zum Einsatz gelangen, ist es aber bevorzugt, dass das Massenverhältnis von Metakaolin zu Zeolith kleiner als 1 ist.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst somit wenigstens 4
Komponenten, nämlich a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20), (b)
Portlandzement, (c) Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, und (d) Metakaolin. Auch diese Ausführungsform kann noch weitere Additive umfassen. Es ist jedoch auch möglich, dass sie ausschließlich aus den genannten 4 Komponenten (a) bis (d) besteht.
Dementsprechend entspricht eine Bindemittelzusammensetzung,
umfassend
(a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20) in einer Menge von > 50 Gew.- Teilen,
(b) Portlandzement in einer Menge von 1 bis 45 Gew.- Teilen,
(c) Zeolith, vorzugsweise natürlicher Zeolith, vorteilhafterweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, bevorzugt Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, in einer Menge von 1 bis 30 Gew.- Teilen,
(d) Metakaolin in einer Menge von 1 bis 30 Gew.- Teilen,
jeweils bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den vier
Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith, und (d) Metakaolin,
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Dabei kann es im Rahmen einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft sein, dass der Gehalt an Metakaolin 0, 1 bis 15 Gew.- Teile beträgt, vorzugsweise < 10 Gew.- Teile oder < 5 Gew.- Teile oder < 1 Gew.- Teile, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den vier Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith, (d) Metakaolin.
Da die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung nach Zugabe von Wasser
(„Anmachen", hierbei bilden sich zunächst plastische Gemische) an Luft steinartig erhärtet und nach dem Aushärten wasserbeständig ist, kann es als Bindemittel in beliebigen bauchemischen Produkten, enthaltend übliche Zuschlagsstoffe, wie insbesondere Quarzsand und/oder Kalksteinsand, eingesetzt werden, insbesondere zu dem Zweck, zwei Gegenstände
miteinander zu verbinden. Somit kann eine wasserfeste Bindung zwischen den Gegenständen erhalten werden. Die Gegenstände können beliebige bekannte Gegenstände sein, so z.B. Ziegelsteine, Blocksteine, Mosaike, Platten, Dämmstoffplatten, Natursteine, Fliesen, Kacheln und dergleichen. Auch Verankerungen von Rohren und Metallelementen sind möglich.
Die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung kann grundsätzlich in allen üblichen bauchemischen Werktrockenmörtelprodukten eingesetzt werden, wie z.B.
Fliesenkleberzusammensetzungen, Fugenmörtelzusammensetzungen,
Reparaturmörtelzusammensetzungen.
Die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung kann auch zu dem Zweck eingesetzt werden, auf einem Gegenstand eine wasserbeständige Außenoberfläche zu schaffen. Dazu wird zunächst ein Gemisch aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und Wasser bereitgestellt. Das zunächst plastische Gemisch erstarrt in der Folge zu einem
wasserbeständigen, harten Baustoff, in dem Wasser sowohl chemisch als adsorptiv gebunden ist.
Auf diese Weise kann z.B. auch ein Gegenstand wie eine Gipskartonplatte oder ein
Gegenstand mit vorgetäuschtem Steineffekt hergestellt werden.
Somit stellt eine erfindungsgemäße Zusammensetzung, die zu Wasser zugesetzt wird und die eine hydratisierte Baustoffzusammensetzung ergibt, die nach dem Aushärten wasserbeständig ist, eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine hydratisierte Baustoffzusammensetzung, umfassend Wasser und das Gemisch der Komponenten (a), (b) und (c) oder Wasser und das Gemisch der Komponenten (a), (b), (c) und (d),
vorzugsweise
(i) Wasser und
(ii) das Gemisch der Komponenten (a), (b) und (c)
oder
das Gemisch der Komponenten (a), (b), (c) und (d) im Masseverhältnis (i) zu (ii) von 0,2 :1 bis 1 :1 , insbesondere 0,35:1 bis 0,7:1. Dieser hydratisierte Baustoff kann ebenfalls ein oder mehrere Additive enthalten, die sich bei der Herstellung zementartiger Zusammensetzungen verwenden lassen.
Additive können als Teil der trockenen Bindemittelzusammensetzung oder bauchemischen Zusammensetzung oder gesondert zugegeben werden. Geeignete, optional einsetzbare Additive werden weiter unten genannt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein bauchemisches Produkt, vorzugsweise ausgewählt aus Fliesenkleber, Fugenmörtel, Putz, Mauermörtel, Estrichmörtel, Reparaturmörtel, Ankermörtel, selbstverlaufende Fußbodenausgleichsmasse, Klebe- und Armierungsmörtel für Wärmedämmverbundsysteme (external thermal insulation composite Systems:„etics"), Wand- und Bodenspachtelmassen, Dichtschlämme, umfassend 1 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 10-70 Gew.-%, insbesondere 20-55 Gew.-% einer erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Einsatz einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung oder eines bauchemischen Produktes wie zuvor beschrieben als
Bindemasse zwischen mindestens zwei Gegenständen, umfassend das Auftragen und Erhärten lassen der mit Wasser angemachten Zusammensetzung oder des mit Wasser angemachten bauchemischen Produkts, unter Bildung einer wasserbeständigen Bindung zwischen den Gegenständen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Einsatz einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung oder eines bauchemischen Produktes wie zuvor beschrieben, umfassend das Auftragen und Erhärten lassen der mit Wasser angemachten Zusammensetzung oder des mit Wasser angemachten bauchemischen Produkts, zur Ausbildung einer wasserbeständigen Außenoberfläche.
Geeignete bauchemische Produkte kommen insbesondere als feine Pulver in Betracht, welche dann vor Ort bzw. an der konkreten Baustelle mit Wasser angesetzt werden.
Erfindungsgemäße bauchemische Produkte enthalten neben dem vorgenannten
erfindungsgemäßen Bindemittel mindestens einen Zuschlagsstoff, insbesondere ausgewählt aus Quarzsand, Kalksteinsand, Kalksteinmehl, Verdickungsmittel, z. B. auf Basis von
Schichtsilicaten oder Stärkeethern, Wasserrückhaltemittel, z.B. Celluloseether,
Dispersionspulver, z. B. EVA-Pulver, Erhärtungsbeschleuniger, z. B. Alkalicarbonate, Alkalisulfate, Cacliumsulfatdihydrat und Tonerdezemente, Verzögerer, Verflüssiger und
Entschäumer.
Erfindungsgemäße bauchemische Produkte können auch Leichtzuschlagstoffe enthalten. Diese Leichtzuschlagstoffe weisen typischerweise Rohdichten von weniger als 2000 kg/ m3, bevorzugt weniger als 1500 kg/m3, ganz besonders bevorzugt weniger als 1200 kg/m3 oder gar weniger als 1000 kg/m3 auf. Hierfür geeignet sind z.B. Mikrohohlkugeln aus Glas, Keramik oder
Kunststoff, Blähglas, Blähglimmer, Blähperlite, Blähschiefer, Blähton, Steinkohlenflugasche, Ziegelsplitt, Naturbims, Tuff, Lava Hüttensandbims und Kesselsand. Es können dabei auch zwei oder mehr dieser unterschiedlichen Leichtzuschlagstoffe miteinander kombiniert werden. Der Einsatz dieser Leichtzuschlagstoffe ist vorteilhaft, da hierdurch das spezifische Gewicht der Gesamtrezeptur gesenkt werden kann.
Erfindungsgemäße bauchemische Produkte, insbesondere in Form von pulverförmigen
Zusammensetzungen, können beispielsweise die folgenden Bestandteile enthalten, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf die bauchemischen Produkte bezogen sind:
• erfindungsgemäßes Bindemittel: 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 65 Gew.- %, bevorzugt 20 bis 55 Gew.- %;
• ggf. Füllstoffe, wie Quarzsand und/oder Kalksteinsand: 0 bis 70 Gew.- %, vorzugsweise 1 bis 65 Gew.-%, insbesondere 20 bis 55 Gew.- %,
• ggf. feine Füllstoffe, wie Kalksteinmehl: 0 bis 75 Gew.- %, vorzugsweise 1 bis 65 Gew.-%, insbesondere 10 bis 60 Gew.- %,
• ggf. Verdickungsmittel, wie beispielsweise anorganische Verdicker (z.B. Kieselsäure, Schichtsilicate), organische Verdicker (z.B. Stärkeether), abgewandelte Naturstoffe (z.B.
Pflanzenfasern), organische vollsynthetische Verdicker (z.B. Polyvinylalkohole, Polyacrylamide): 0 bis 3 Gew.- %, insbesondere 0,2 bis 1 Gew.- %,
• ggf. Wasserrückhaltemittel, wie beispielsweise Methylcellulose (z.B.
Methylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Hydroxyethylcellulose): 0 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0, 1 bis 1 Gew.-%,
• ggf. Dispersionspulver: 0 bis 15 Gewichts-%, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 6 Gew.- %,
• ggf. (Erhärtungs-)Beschleuniger, wie beispielsweise Kaliumsulfat, Aluminiumsulfat, Eisen (II) Sulfat, Natriumcarbonat, Calciumsulfatdihydrat, Calciumoxid: 0 bis 5 Gew.- %, insbesondere 0,1 bis 3 Gew.-%,
• ggf. Entschäumer: 0 bis 2 Gew.- %, insbesondere 0, 1 bis 1 Gew.- %,
• ggf. Leichtzuschlagstoffe: 0 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 45 Gew.- %, insbesondere 3 bis 40 Gew.- %, • ggf. Tonerdezement: 0 bis 20 Gew.- %, vorzugsweise 0, 1 bis 10 Gew.- %, insbesondere 1 bis 5 Gew.- %,
• ggf. Verzögerer, wie beispielsweise Zitronensäure, Weinsäure, Natriumgluconat:
0 bis 3 Gew.- %, insbesondere 0,01 bis 0,5 Gew.- %,
• ggf. Fasern, die beispielsweise aus Naturcellulose, Glas und/oder thermoplastischen
Materialien bestehen: 0 bis 7 Gew.- %, vorzugsweise 0, 1 bis 5 Gew.-%,
• ggf. Farbstoffe, beispielsweise Pigmente, wie Eisenoxide; z.B. 0,001 bis 5 Gew.- %,
• ggf. andere anorganische teilchenformige Materialien mit Puzzolan-Eigenschaften, wie beispielsweise feine kieselsäurehaltige Materialien, Flugasche, Hochofenschlacke,
Diatomeenerde: 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%, insbesondere 5 bis 15 Gew.- %,
• ggf. verlaufsfördernde Mittel (Verflüssiger), beispielsweise Polymerisate auf Carboxylatbasis, Polyacrylsäuren und ihre Salze, Lignosulphonatsalze und sulfonierte Melamin- oder
Naphtalinformaldehyde: 0 bis 2 Gew.-% , insbesondere 0,01 bis 1 Gew.-%,
• ggf. Paraffinöle, Weißöl: 0 bis 5Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 2 Gew. %.
Ein bevorzugter Fliesenkleber umfasst:
• alpha-CaSCvO.5 H20: 20 bis 45 Gew.-%,
• Portlandzement CEM I: 2 bis 10 Gew.-%,
• Klinoptilolit: 2 bis 25 Gew.-%,
• Quarzsand: 40 bis 70 Gew.-%,
• Wasserrückhaltemittel: 0,1 bis 0,8 Gew.-%,
• redispergierbares Polymerpulver (insbesondere Vinylacetat-Ethylen-Mischpolymerisat - basiert): 0, 1 bis 3 Gew.-%,
• Verzögerer: 0,01 bis 0,5 Gew.-%.
Ein bevorzugter Fugenmörtel umfasst:
• alpha-CaSCvO.5 H20: 15 bis 40 Gew.-%,
• Portlandzement CEM I: 2 bis 10 Gew.-%,
• Klinoptilolit: 2 bis 25 Gew.-%,
• Quarzsand: 40 bis 70 Gew.-%,
• Kalksteinmehl: 0 bis 20 Gew.-%,
• Wasserrückhaltemittel: 0,01 bis 1 Gew.-%,
• redispergierbares Polymerpulver (insbesondere Vinylacetat-Ethylen-Mischpolymerisat - basiert): 0, 1 bis 3 Gew.-%,
• Verzögerer: 0,01 bis 1 Gew.-%. Ein bevorzugter Putz- und Mauermörtel umfasst:
• alpha-CaSO4-0.5 H20: 10 bis 30 Gew.-%,
• Portlandzement CEM I: 2 bis 10 Gew.-%,
• Klinoptilolit: 2 bis 18 Gew.-%,
• Quarzsand: 50 bis 85 Gew.-%,
• Wasserrückhaltemittel: 0,01 bis 0,5 Gew.-%,
• Verzögerer: 0,01 bis 0,5 Gew.-%.
Ein solcher Putz- und Mauermörtel ist für die Innen- und Außenanwendung geeignet, ist wasser- und witterungsbeständig und er erfüllt die Mindestanforderungen der EN 998-1 (Putzmörtel) und 998-2 (Mauermörtel).
Ein bevorzugter Klebe- und Armierungsmörtel für Wärmedämmverbundsysteme (ETICS) umfasst:
• alpha-CaSCvO.5 H20: 15 bis 30 Gew.-%,
• Portlandzement CEM I: 2 bis 10 Gew.-%,
• Klinoptilolit: 2 bis 15 Gew.-%,
• Quarzsand: 40 bis 70 Gew.-%,
• Kalksteinmehl (d50 vorzugsweise 5 bis 15 μηη): 2 bis 10 Gew.-%,
• Wasserrückhaltemittel: 0,1 bis 1 Gew.-%,
• Fasern: 0 bis 0,5 -Gew.-%,
• redispergierbares Polymerpulver (insbesondere Vinylacetat-Ethylen-Mischpolymerisat - basiert): 0, 1 bis 3 Gew.-%,
• Hydrophobierungsmittel: 0 bis 1 Gew.-%,
• Verzögerer: 0 bis 0,8 Gew.-%.
Ein bevorzugter Estrichmörtel, insbesondere einsetzbar für Flächen mit Feuchtigkeitsbeaufschlagung (z.B. Badezimmer, Kellerräume), umfasst:
• alpha-CaS04 .5 H20: 10 bis 20 Gew.-%,
• Portlandzement CEM I: 2 bis 5 Gew.-%,
• Klinoptilolit : 1 bis 7 Gew.-%,
• Quarzsand: 10 bis 30 Gew.-%,
• Grober Quarzsand/Kies (Körnung vorzugsweise 0,2-4 mm): 45 bis 75 Gew.-%,
• Verflüssiger: 0 bis 0,3 Gew.-%,
• Verzögerer: 0 bis 0,4 Gew.-%.
Man kann alternativ auf Basis des Estrichmörtels auch ein Estrichbindemittel formulieren, das man unter Weglassen des groben Quarzsandes/Kieses erhält. In diesem Fall wird der Sand/Kies dann unmittelbar auf der Baustelle, beziehungsweise, bei Estrichen aus dem
Fahrmischer, im Mischwerk zugegeben.
Eine bevorzugte selbstverlaufende Fußbodenausgleichsmasse umfasst:
• alpha-CaSO4-0.5 H20: 15 bis 40 Gew.-%,
• Portlandzement CEM I: 2 bis 10 Gew.-%,
• Klinoptilolit: 2 bis 10 Gew.-%,
• Kalksteinmehl: 10 bis 40 Gew.-%,
• Quarzsand : 30 bis 70 Gew.-%,
• redispergierbares Polymerpulver (insbesondere Vinylacetat-Ethylen-Mischpolymerisat - basiert): 0, 1 bis 5 Gew.-%,
• Verflüssiger: 0,01 bis 2 Gew.-%,
• Wasserrückhaltemittel (insbesondere Hydroxyethylcellulose): 0,02 bis 0,5 Gew.-%,
• Verzögerer: 0 bis 1 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen bauchemischen Produkte Fliesenkleber, Fugenmörtel, Putz- und Mauermörtel, -Klebe- und Armierungsmörtel, Estrich, selbstverlaufende
Fußbodenausgleichsmasse, erfüllen jeweils die genormten Mindestanforderungen an die jeweiligen Produkte, nämlich:
- Fliesenkleber: Klasse C1 gemäß EN 12004: 2007,
- Fugenmörtel : Klasse CG1 gemäß EN 13888: 2009,
- Mauermörtel: Festigkeitsklassen M1 bis M10 gemäß EN 998-2 : 2010,
- selbstverlaufende Fußbodenausgleichsmasse: Festigkeitsklassen > C20 F5 gemäß EN 13813: 2002,
- Klebe- und Armierungsmörtel: erfüllt erforderliche Haftzugfestigkeiten zum Untergrund und Dämmstoff, auch nach Wasserlagerung gemäß ETAG 004, EN 13499,
- Estrich: Festigkeitsklassen > C20 F4 gemäß EN13813: 2002.
Beispiele:
A) Bindemittelzusammensetzungen
Durch Vermischen der in Tabelle 1 aufgeführten Bestandteile wurden die Vergleichszusammensetzungen V1 bis V3 und die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen B1 bis B6 hergestellt.
Tabelle 1 :
Figure imgf000018_0001
CEM I 52,5 R: Portlandzement
Die Bindemittelzusammensetzungen wurden zu Mörtelmassen (siehe B) unten) und
Fliesenklebern (siehe C) unten) weiterverarbeitet und diese bezüglich wesentlicher
Eigenschaften untersucht.
B) Mörtelmassen
Die Vergleichszusammensetzungen V1 bis V3 und die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen B1 bis B6 wurden jeweils im Gewichtsverhältnis 1 : 2 mit Quarzsand H33 vermischt. Es resultierten die Vergleichsmörtelmassen VM1 bis VM3 und die
erfindungsgemäßen Mörtelmassen BM1 bis BM6.
Diese wurden jeweils im Gewichtsverhältnis 4 : 1 mit Wasser angemacht (4 Teile
Zusammensetzung auf 1 Teil Wasser) und aus den resultierenden verarbeitungsfertigen Mörtelmassen wie in der Norm EN 196-1 beschrieben prismenförmige Prüfkörper mit den Abmessungen 4 x 4 x 16 cm hergestellt. Die Prüfkörper wurden nach 24 h entschalt und bezüglich der Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit untersucht. Zur Bestimmung von
Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit nach Wasserlagerung wurde gemäß EN 196-1 vorgegangen. Dazu wurden die Prismen direkt nach dem Entschalen unter Wasser gelagert und Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit jeweils nach 6 Tagen, 27 Tagen und 55 Tagen Lagerung in Wasser, d.h. nach einer Gesamtlagerzeit von 7 Tagen, 28 Tagen bzw. 56 Tagen bestimmt. Zudem wurden Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit nach Trockenlagerung (7 Tage, 28 Tage und 56 Tage Lagerung bei 23°C und 50 % relative Luftfeuchtigkeit (r.F.)) bestimmt, wobei die Messungen gemäß EN 196-1 durchgeführt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst, wobei sämtliche Werte in N/mm2 angegeben sind.
Tabelle 2:
Figure imgf000019_0001
BZF: Biegezugfestigkeit
DF: Druckfestigkeit
Es zeigt sich, dass Mörtelmassen auf Basis erfindungsgemäßer Bindemittelzusammensetzungen nach Trockenlagerung für 28 Tage (28d) und 56 Tage (56d) deutlich höhere Biegezugfestigkeiten und Druckfestigkeiten aufweisen, als Mörtelmassen, deren Bindemittel rein auf Calciumsulfat-Hemihydrat oder einem Calciumsulfat-Hemihydrat/Portlandzement- Gemisch basieren. Nach Wasserlagerung ist dieser Effekt noch ausgeprägter und tritt bereits nach Lagerung für 7 Tage (7d) auf. Die erfindungsgemäßen Mörtelmassen zeichnen sich demnach durch eine erhöhte Langzeitstabilität sogar bei Lagerung unter Wasser aus.
C) Fliesenkleber
Die Vergleichszusammensetzungen V1 und V3 und die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen B1 bis B6 wurden zu Fliesenklebern weiterverarbeitet. Dazu wurden jeweils 46 Gew- % einer Bindemittelzusammensetzung mit 51 ,9 Gew.-% Quarzsand einer Körnung von 0, 1 -0,5 mm, 0,5 Gew.-% Methylcellulose, 1 ,5 Gew.-% eines redispergierbaren Polymerpulvers auf Vinylacetat/Ethylen-Basis und 0, 1 Gew.-% Verzögerer (Ca-Salz einer N-Polyoxymethylen- Aminosäure) miteinander vermischt. Es resultierten die Vergleichsfliesenkleber VF1 und VF3 und die erfindungsgemäßen Fliesenkleber BF1 bis BF6.
Diese wurden jeweils im Gewichtsverhältnis 3 : 1 mit Wasser angemacht (3 Teile
Zusammensetzung auf 1 Teil Wasser) und die resultierenden verarbeitungsfertigen
Fliesenkleber bezüglich ihrer Haftzugwerte untersucht.
Die Haftzugfestigkeitswerte wurden gemäß Prüfverfahren EN 1348:2007, 8.2 nach
Trockenlagerung (gemessen nach 28 Tagen und 56 Tagen), sowie gemäß Prüfverfahren EN 1348:2007, 8.3 nach Wasserlagerung (gemessen nach 28 Tagen und 56 Tagen, wobei die Lagerung zunächst 7 Tage bei 23°C und 50 % r.F. und anschließend für 21 bzw. 49 Tage unter Wasser erfolgte) bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst, wobei sämtliche Werte in N/mm2 angegeben sind.
Tabelle 3:
Figure imgf000021_0001
Es zeigt sich, dass sich auf Basis der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzungen Fliesenkleber formulieren lassen, die Fliesenklebern auf Basis eines Calciumsulfat- Hemihydrat/Portlandzement-Gemischs ohne Zugabe von Zeolith hinsichtlich der Stabilität unter Feuchtigkeitsbeanspruchung deutlich überlegen sind.

Claims

Patentansprüche
1. Bindemittelzusammensetzung,
umfassend
(a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20),
(b) Portlandzement und
(c) Zeolith,
wobei das alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat in einer Menge von > 50 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, die gebildet ist von den drei
Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das alpha- Calciumsulfat-Hemihydrat in einer Menge von 60 bis 98 Gew.-Teilen, vorzugsweise in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-Teilen, insbesondere in einer Menge von 60 bis 80 Gew.- Teilen, ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 70 bis 79 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, die gebildet ist von den drei Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSCyO.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith.
3. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Portlandzement in einer Gesamtmenge von 1 bis 45 Gew.- Teilen, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.- Teilen, insbesondere 8 bis 20 Gew.- Teilen, weiter bevorzugt 10 bis 20 Gew.- Teilen, weiter bevorzugt 1 1 bis 20 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den drei Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (o CaSO4-0.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith.
4. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeolith in einer Gesamtmenge von 1 bis 30 Gew.- Teilen, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.- Teilen, insbesondere 8 bis 20 Gew.- Teilen, weiter bevorzugt 10 bis 20 Gew.- Teilen enthalten ist, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.- Teilen, gebildet von den drei Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaSO4-0.5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith.
5. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeolith natürlicher Zeolith enthalten ist, vorzugsweise ausgewählt aus Blätterzeolithen, vorteilhafterweise Zeolithen der Heulandit-Gruppe, insbesondere Klinoptilolith, wobei die mittlere Teilchengröße d50 des Zeoliths vorzugsweise unter 100 μηη, vorteilhafterweise unter 50 μηη und insbesondere über 0,5 μηη und unter 15 μηη liegt.
6. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin Metakaolin enthalten ist, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-Teilen, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.-Teilen, gebildet von den vier Komponenten (a) alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat (a-CaS04 .5 H20), (b) Portlandzement, (c) Zeolith, (d) Metakaolin.
7. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das alpha-Calciumsulfat-Hemihydrat in pulverförmiger Form eingesetzt wird, wobei die mittlere Teilchengröße d50 vorzugsweise unter 100 μηη, vorteilhafterweise unter 60 μηη, in weiter vorteilhafter Weise über 0,5 μηη und unter 50 μηη, noch bevorzugter im Bereich von 5 μηη bis 45 μηη, insbesondere im Bereich 15 - 40 μηη liegt.
8. Zusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner Wasser enthält.
9. Bauchemisches Produkt, umfassend 1 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 10-70 Gew.-%, insbesondere 20-55 Gew.-% einer Bindemittelzusammensetzung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Bauchemisches Produkt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
bauchemische Produkt ausgewählt ist aus Fliesenklebern, Fugenmörteln, Putzmörteln,
Mauermörteln, Estrichmörteln, Reparaturmörteln, Ankermörteln, Klebe- und Armierungsmörteln für Wärmedämmverbundsysteme, selbstverlaufenden Fußbodenausgleichsmassen, Wand- und Bodenspachtelmassen, und Dichtschlämmen.
1 1. Verfahren zum Einsatz einer mit Wasser angemachten Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines mit Wasser angemachten bauchemischen Produkts nach einem der Ansprüche 9 bis 10 als Bindemasse zwischen mindestens zwei Gegenständen, umfassend das Auftragen und Erhärten lassen der Zusammensetzung oder des bauchemischen Produkts unter Bildung einer wasserbeständigen Bindung zwischen den Gegenständen.
12. Verfahren zum Einsatz einer mit Wasser angemachten Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eines mit Wasser angemachten bauchemischen Produkts nach einem der Ansprüche 9 bis 10, umfassend das Auftragen und Erhärten lassen der mit Wasser angemachten Zusammensetzung zur Ausbildung einer wasserbeständigen Außenoberfläche.
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