DE2311239A1 - Mittel zum beschleunigen des abbindevorganges und aushaertens von tonerdezement - Google Patents

Mittel zum beschleunigen des abbindevorganges und aushaertens von tonerdezement

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DE2311239A1
DE2311239A1 DE19732311239 DE2311239A DE2311239A1 DE 2311239 A1 DE2311239 A1 DE 2311239A1 DE 19732311239 DE19732311239 DE 19732311239 DE 2311239 A DE2311239 A DE 2311239A DE 2311239 A1 DE2311239 A1 DE 2311239A1
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Pierre Allemand
Christian Hovasse
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Description

Mittel zum Besoh]enuigen cies Abbindevorp;an^es und Aushärten"von Tonerciezei\eηt
Die Erfindung betrifft ein neues Mittel zum Beschleunigen des Abbinde- xxnd Aushärtvorganges von Tonerdezement sowie die Anwendung dieses Mittels für Mörtel und Betone, die Tonerdezement als hydraulisches Bindemittel enthalten.
Hauptbestandteil von Tonerdezement ist Monocalciuraaluminat, eine langsam abbindende Verbindung. Zwar besitzen die Tonerdezementmassen eine bemerkenswert gute Fließfähigkeit und die aus ihnen hergestellten Mörtel und Betone besitzen nach dem Aushärten sehr gute mechanischeEigenschaften, sie binden aber für bestimmte Verwendungszwecke zu langsam ab.
Es ist daher häufig notwendig, ein schnelles Abbinden durch Zugabe eines Hilfsmittels zu begünstigen, welches gleichzeitig das Erhärten beschleunigt.
Es sind zahlreiche Stoffe als Abbindebeschleuniger bekannt. Von besonderer Bedeutung sind Li-
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231 I 239
thiumhydroxid oder die wasserlöslichen Lithiumsalze gemäß DT-PS 648 851 oder FE-PS 1 574 213; nachteilig an ihnen ist jedoch, daß sie unmittelbar die Nortel und Betone versteifen, denen sie beim Anmachen des Zementes zugesetzt worden sind. Die Fließfähigkeit der Zementmasse nimmt sehr schnell ab und die praktische Anwendungsmöglichkeit derartiger Gemische wird praktisch Null. Außerdem werden nach kurzer Zeit Spalten und Risse beobachtet.
Es hat sich nun gezeigt, daß man diesen bekannten Nachteil dadurch beheben kann, daß man das Lithiumhydroxid oder die wasserlöslichen Lithiumsalze mit einer Oxycarbonsäure, deren Salz oder Ester kombiniei"t und zwar in einem Kengenverhältnis, bezogen auf den Zement, von 0,005 bis 1 % Lithiumhydroxid oder Lithiumsalz und 0,001 bis 1 % Oxycarbonsäure; die bevorzugte Menge beträgt für jede der beiden Komponenten 0,01 bis 0,05 %· Diese Kombination stellt einen guten Abbindebeschleuniger für Tonerdezement und die daraus hergestellten Mörtel und Betone dar.
Als Lithiumsalze kommen alle wasserlöslichen anorganischen oder organischen Lithiumsalze in Frage, beispielsweise das Chlorid, Bromid, Jodid, das Bichromat, Perchlorat, Sulfat, Nitrat, Formiat, Acetat, Benzoat oder Oxalat.
Als Oxycarbonsäuren werden vorzugsweise Weinsäure, Zitronensäure, Gluconsäure, Äpfelsäure, Milchsäure oder Salicylsäure eingesetzt; die Salze dieser Säuren sind vorzugsweise Alkalisalze und bei den Estern dieser Säuren sind die Säuregruppen oder Alkoholgruppen ganz oder teilweise verestert.
In der Praxis v/ird die Kombination aus Lithiumhydroxid oder Lithiumsalz und Oxycarbonsäure oder deren Salz oder Ester unmittelbar dem Tonerdezement oder der Zementmasse für die
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Herstellung von Mörtel und Betone zugesetzt oder im Anmachwasser gelöst.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert. Die Beispiele betreffen zunächst beschleunigt abbindende und aushärtende Zementmassen für Mörtel und Betone und dann die Abbinde- und Aushärtbeschleunigung eines dünnflüssigen Zementes bzw. einer Ausfugmasse, der (die) sich leicht injizieren läßt.
Hinsichtlich der.Nortel wurden die Versuche ausgehend von folgendem Gemisch durchgeführt:
Gebräuchlicher Sand gemäß Norm RF-P-I5403 1350 g Tonerdezeinent 450 g
Die Mörtelmasse wurde gemäß der Norm NF-P-15403 hergestellt. Das Gew.-Verhältnis E/C, d.h. Wasser/Zernent, welches nach dieser Norm 0,45 betragen soll, verleiht der Mörtelmasse eine zu starke Fließfähigkeit. Es muß in diesem Falle die Wassermenge um 10 % verringert werden, d.h. mit einem Gew.-Verhältnis E/C = 0, 5 gearbeitet werden, um die übliche Fließfähigkeit für Mörtelmassen zu erzielen.
In der nachfolgenden Tabelle I wird die Fließfähigkeit des Mörtels durch die Ausbreitung angegeben. Diese Ausbreitung wird an einem kegelstumpfartigen Volumen gemessen, welches mit 15 aufeinanderfolgenden Stößen gerüttelt wird (Methode Flow Test). Die Ausbreitung wird angegeben als Differenz in cm zwischen dem Durchmesser des ausgebreiteten Mörtels und dem Durchmesser der Basis des Kegelstumpfes, der 8 cm beträgt. Eine Mörtelmasse für Vergleiche oder Kontrolle ohne Zusatz zeigt allgemein ein Ausbreiten von 5,5 bis 6,5 cm.
Das Abbinden der Mörtelmasse wurde mit der Vicat-Nadel gemäß der Horm NF-P-15431 gemessen. Bei dieser Prüfung wird
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die Nadel mit 1000 g Mehrla st auf der Oberfläche einer Mörtelprobe in einem Kegelstumpf mit oberem Durchmesser 7 cm, unterem Durchmesser 8 cm und Höhe 4 cm senkrecht justiert und ohne Anfangsgeschwindigkeit eindringen gelassen. Gemessen wird die Zeitspanne zwischen Anrühren des Mörtels und Steckenbleiben der Nadel in einem Abstand * 2,5 mm von dem Boden der Form.
Die Druckfestigkeit wurde an 4 χ 4 χ 16 cur großen prismatischen Prüfkörpern entsprechend der Norm NF-P-15401 bestimmt.
Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Mengen sind in Gew.-%, bezogen auf den Tonerdezement, angegeben.
Tabelle 1
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TABELLE 1
Mörtel hergestellt mit konstantem E/C = 0,45
Lithiumverbindung
Gew.-%
Oxycarbonsäure oder ihr Derivat
Gew.-%
Ausbrei'
tung
cm
Abbinden Beginn Ende
Blindversuch ohne Zusatz
Lithium hydroxid 0,01
0,03 5 h 50'
2,4 1 h 25'
kein Aus-
b reiten
50'
4 h 10'
1 h 50' 55'
Lithiumchlorid
0,005
Na- und K-Tartrat 0,005 5 h 10'
5 h 20'
Lithiumformiat
0,005
Citronensäure 0,001 6,2
5 h
5 h 20'
Lithiumchlorid Äthyllactat 0,02 0,02
0,1 0,5 1
Lithiumhydroxid
0,005 0,02 0,1 0,5
Lithiumhydroxid 0,02
0,1
0,5 1
Jiatriumgluconat
0,001
0,02
0,1
0,5 1
Gluconsäure 0,02
6 1 h 05' 1 h 25'
6,5 50' 45'
7,2 40' 55'
8,2 55' 1 h 05'
6,2 5 h 50' 5 h 50'
6,4 40' 1 h 30'
6,7 1 h 50' 2 h
6,1 2 h 2 h 10'
7,5 5' . 45'
5,7
1 h 20'
1 h 50'
I _
= miv:
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Tabelle 1 (Forts et zunr;)
Oxycarbonsäu-
re oder ihr
Derivat
Gew.-%		 Ausbrei
tung
cm		 Abbinden
Beginn		 Ende
Lithiumver
bindung
Gew.-% 		Na- und Κ
ι art rat
0,02		 6,2 20* 30'
Lithium
hydroxid
0,02		 Weinsäure
0,02		 6,9 40' 55'
Lithium
hydroxid
0,02		 Milchsäure
0,02		 6,5 15' 25'
Lithium
hydroxid
0,02 		Citronensäure
0,02		 4,7 50· 1 h
Lithium
hydroxid
0,02		 Salicylsäure
0,02		 5,4 15' 20'
Lithium
hydroxid
0,02
Lithiumnitrat Natriumgluconat
0,05 0,1 6,8
50·
1 h 05'
Lithiumsulfat Äthyltartrate
0,08 0,15 5,5
h 101 1 h 30'
Lithium benzoat Gluconsäure
0,08 0,08
5'
1 h 10'
Lithiumacetat Salicylsäure
0,2 0,002
50'
1 h 15'
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Die durchgeführten Versuche zeigen, daß bezogen auf die im Blindversuch verwendete Mörtelmasse, durch Zugabe von Lithiumverbindungen alleine zwar der Abbindevorgang beschleunigt wird, die Masse aber sofort steif wird; es wird keinerlei Ausbreiten mehr beobachtet, sobald der Lithiumhydroxidgehalt 0,03 i> beträgt.
Wird hingegen eine Lithiumverbindung zusammen mit einer Oxycarbonsäure oder ihrem Derivat verwendet, so tritt zwar der Abbindebeginn nicht ganz so schnell ein, die Masse breitet sich aber zufriedenstellend aus, um in der Praxis gut gehandhabt werden zu können.
Die Bedeutung der erfindungsgemäßen Kombination wurde auch durch die Entwicklung der mechanischen Eigenschaften mit der Zeit nachgewiesen.
Die Druckfestigkeit des zum Vergleich im Blindversuch verwendeten Mörtels stieg von 25 Bar nach 5 h auf 833 Bar nach 24 h, 938 Bar nach 7 Tagen und auf 965 Bar nach 28 Tagen an.
Bei einem Mörtel mit 0,02 % Lithiumhydroxid und 0,02$ Natriumgluconat stieg die Druckfestigkeit von 84 Bar nach 3 h, auf 288 Bar nach 5 h, 625 Bar nach 24 h, 669 Bar nach 7 Tagen und auf 730 Bar nach 28 Tagen an.
Bei einem Mörtel mit 0,005 % Lithiumchlorid und 0,005 % Natriumkaliumtartrat wurde ein Anstieg der Druckfestigkeit von 92 Bar nach 5 h, 646 Bar nach 24 h, 824 Bar nach 7 Tagen und 950 Bar nach 28 Tagen beobachtet.
Diese wenigen Ziffern zeigen, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Kombination die mechanische Leistung des Mörtels kurzfristig beträchtlich verbessert; langfristig werden diene
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mechanischen Leistungen geringfügig vermindert, verglichen mit der Mörtelmasse ohne Zusätze; sie bleiben jedoch noch sehr zufriedenstellend und in der gleichen GrossenOrdnung wie beim Mörtel ohne Zusätze.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Kombination wird mit Erfolg für schnell abbindende Mörtel, gebräuchliche Hochleistung^ betone wie armierter Beton, Straßenbetone und vorfabrizierte oder Transportbetone.
Für den Nachweis der besonders guten Brauchbarkeit der leicht injizierbaren dünnflüssigen Zementmassen wurden die Versuche, ausgehend von folgendem Gemisch,durchgeführt:
Sand aus Fontainebleau: 400 g
Tonerdezement: 1600 g.
Für den Vergleichsversuch und die Versuche nach der Erfindung wurde ein Gew.-Verhältnis E/C = 0,28 eingehalten, um eine einer leichten Injizierbarkeit entsprechende Viskosität der Zementmasse zu erreichen. Der Versuch mit lediglich Lithiumoxid als Zusatz wurde mit einem Gew.-Verhältnis E/C = ö|,35 durchgeführt, um die gleiche Viskosität und leichte Injizierbarkeit zu bewirken. Es stieg aber in diesem Falle die Viskosität der Zementmasse sehr schnell an. 5 min nach dem Anrühren zeigte sich eine thixotrope Form der Mörtelmasse; die InJektionszeit war daher sehr begrenzt.
Wird das erfindungsgemäß vorgesehene Mittel verwendet, so tritt die thixotrope Erscheinung sehr viel langsamer auf, im schlechtesten Falle nicht vor einer halben Stunde. Dies ermöglicht eine Injektionszeit, die den praktischen Erfordernissen sehr viel besser entspricht.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 susammenge-
- 9 3098A0/0805
fasst. Die Mengenanteile sind wiederum in Gew.-%, bezogen auf den Tonerdezement, angegeben.
Tabelle
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TABELLE 2
Dünnflüssige Zementmasse für Injektionen
Lithiumver- Oxycarbonsäubindung re oder ihr Derivat Injek- Abbinden Druckfestigkeit möglich- BeSinn ^ae Zfeit Bar keit
Vergleich Vergleich ohohne Zusatz ne Zusatz
Lithiumhydroxid 0,02
Lithiumhydroxid 0,02
Lithiumformiat 0,03
Natrium-
gluconat
0,02
Na- und K-tartrat 0,02 h
251
20' h 50' 5 h 2 h 0
5 h 0
8 h 375 h 622 Tage 781 Tage 945
25' 1h30' 2h3O' 50
5 h 306
8 h 390
h 500
Tapre 710
Tage 715
40' 1h 2 h 18 5 h 405
8 h 545
24 h 646
7 Tage824
T
30' 45'
2 h 55
8 h 580
h 620
Tage 805
Tage 910
= ram - 11
■ r s , '. 0 / C J C
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Lithiumver- Oxycarbonsäu- Injekbindung re oder ihr Derivat
CL O/ \ra\ +■
Abbinden Druckfestigko Ende Zeit Bar
Lithiumchlorid
0,01
Citronensäure
0,005
1 h 30' 2 h
3 h 25
8 h 560
24 h 6?0
7 Tage 830
28 Tage 950
Diese Versuche zeigen die Bedeutung des erfindungsgemäß vorgesehenen Mittels, welches innerhalb kurzer Zeit zu verbesserten mechanischen Eigenschaften der Mörtel und Betone führt, wobei sich diese bemerkenswerten Eigenschaften mit der Zeit günstig entwickeln, verglichen mit den entsprechenden Eigenschaften einer dünnflüssigen Zementmasse ohne Zusatz.
Diese dünnflüssigen Zementmassen oder Ausfugmassen werden mit Erfolg für alle Abdichtungsvorgänge eingesetzt, bei denen innerhalb einer möglichst kurzen Zeit möglichst hohe Leistungen entwickelt werden müssen. Die Massen eignen sich auch für alle Arbeiten zum Verfestigen und Abdichten von Böden durch Injektion, wenn ein zu weites Wandern des dünnflüssigen Zementes oder ein Auswaschen durch unterirdische Wasseradern vermieden werden soll.
Patentansprüche
72XXV
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Claims (4)

Patentansprüche
1. Mittel zum Beschleunigen des Abbindevorganges und Aushärten von Tonerdezement und daraus hergestellten Mörtel- und Betonmassen, gekennzeichnet durch eine Kombination aus, bezogen auf das Zementgewicht, 0,005 bis 1 %
Lithiumhydroxid oder wasserlöslichen Lithiumsalzen und 0,001 bis 1 % Oxycarbonsäure oder deren Salz oder Ester.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Lithiumsalz ein wasserlösliches anorganisches Salz wie das Chlorid, Bromid, Jodid, Bichromat, Perchlorat, Sulfat oder Nitrat oder ein wasserlösliches organisches Salz wie das Formiat, Acetat, Benzoat oder Oxalat enthält.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß es als Oxycarbonsäure Weinsäure, Citronensäure, Gluconsäure, Äpfelsäure, Milchsäure oder Salicylsäure oder deren Alkalisalz oder deren Ganz- oder Teilester enthält.
4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf das Gewicht des Tonerdezementes 0,01 bis 0,05 % Lithiumhydroxid oder wasserlösliches Lithiumsalz und 0,01 bis 0,05 % Oxycarbonsäure, deren Salz oder Ester enthält.
72XXY
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DE19732311239 1972-03-09 1973-03-07 Mittel zum beschleunigen des abbindevorganges und aushaertens von tonerdezement Pending DE2311239A1 (de)

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