DE102005054190B3 - Erhärtungs- und Erstarrungsbeschleuniger und dessen Verwendung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleuniger für zementhaltige Bindemittel, insbesondere für Spritzbeton, umfassend eine Suspension mit folgenden Bestandteilen: Aluminiumoxid 12 bis 25 Gew.-% Sulfat 15 bis 31 Gew.-% Carbonsäure und/oder deren Salz(e) 2 bis 30 Gew.-% Stabilisierer 0,0001 bis 3 Gew.-%. Die Zusammensetzung der Bestandteile in einer Suspension ermöglicht hohe Sulfat- und Aluminiumoxidwerte und damit gute Festigkeitseigenschaften.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erhärtungs- und Erstarrungsbeschleuniger für zementhaltige Bindemittel, insbesondere Spritzbeton.
- Es ist seit langem bekannt, Abbindebeschleuniger für zementhaltige Bindemittel einzusetzen, wobei früher Wasserglas verwendet wurde. Aufgrund seiner Alkalihaltigkeit führte dies zu sehr hohen pH-Werten, was in der Handhabung zu vielen Unfällen durch Verätzungen bei der Vortriebsmannschaft und Auswaschung von Alkalien führte, was wiederum zu Verstopfungen in Drainageleitungen führte. Mit derartigen Beschleunigern abgebundene Zemente können überdies beträchtliche Festigkeitsverluste aufweisen.
- Die spätere Verwendung von Alkalialuminaten haben den Nachteil des Festigkeitsverlustes weitgehend behoben, die anderen Nachteile der Verbindung von Wasserglas bleiben jedoch auch bei diesen Beschleunigern bestehen.
- Die ersten alkalifreien Beschleuniger z.B. in der Form von Aluminiumsulfatlösungen hatten bei einem pH-Wert von 2,4 eine hohe Arbeitshygiene, jedoch Probleme eine gewünschte Frühfestigkeit des Spritzbetons zu realisieren, da der Aluminiumgehalt bei etwa 8% (Alle %-Angaben in dieser Anmeldung in Gew.-% zu niedrig war. Es folgten Beschleuniger als Aluminiumsulfat, amorphen Aluminiumhydroxid und organischer Säure, die in einer Lösung angeboten wurden, wie es z.B. in dem
EP 946 451 B1 - Die
DE 102 38 789 zeigt einen Abbinde- oder Erhärtungsbeschleuniger, der Aluminiumsulfat in Form einer Lösung enthält, die mehr als 8 Gew.-% Al2O3 und dispergierten Bentonit in Mengen von 1–7 Gew.-% enthält. Nachteilhaft ist hier, dass der Al2O3-Gehalt begrenzt ist, und die Festigkeitsentwicklung, insbesondere die Frühfestigkeit, verbesserungswürdig ist. - Die WO 2005/075381 A1 zeigt einen Beschleuniger für hydraulische Bindemittel, der aus Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxid, Ameisensäure oder Essigsäure und einen Stabilisierer besteht, wobei für den Stabilisierer Silicasol angegeben ist.
- Die
DE 600 02 918 T2 zeigt einen Beschleuniger, der neben Auluminiumsulfat und Aluminiumhydroxid einen Stabilisator in Form von Hydrocarbon- oder Phosphorsäuren umfasst. - Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Abbinde- und Erhärtungsbeschleuniger für zementhaltige Bindemittel zu schaffen, die eine hohe Frühfestigkeit aufweisen, einen geringen Festigkeitsverlust haben, zu einer schnellen Beschleunigung führen und in der Anwendung und Lagerung sehr beständig ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein mit einem derartigen Abbinde- und Erhärtungsbeschleuniger abgebundener Spritzbeton ist Gegenstand des Anspruchs 4.
- Die Erfindung macht sich die Entdeckung zunutze, dass entgegen bisheriger Annahme, Suspensionen, die aus amorphem Aluminiumhydroxid, Aluminiumsulfat und Carbonsäure hergestellt werden, Spritzbeton genau so gut beschleunigen wie vergleichbare Lösungen. Dies hat zudem gegenüber Lösungen den Vorteil, dass durch die Suspension der für die Beschleunigung benötigte hohe Sulfatgehalt realisierbar ist, wobei die Suspension über einen geeigneten Stabilisierer aus der Gruppe der Schichtsilikate stabilisiert wird. Ferner sind mühelos Aluminium-Gehalte von über 15% realisierbar. Der Beschleuniger zeigt damit einen guten Festigkeitsverlauf und hohe Endfestigkeiten.
- Als Carbonsäure wird vorzugsweise eine Monocarbonsäure, wie z.B. eine Essigsäure, Proprionsäure oder Ameisensäure verwendet. Anstelle der Carbonsäure können auch deren Salze, insbesondere Aluminiumsalze verwendet werden, wobei in diesem Fall die Summe von Carbonsäure und deren Salzen in einem Bereich von 2 bis 30% liegen sollte.
- Für den Stabiliserer sollte aufgrund seiner hervorragenden stabiliserenden Eigenschaften Sepiolith in einer Menge von 0,4 bis 1,5% verwendet werden.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel in Vergleich mit einem Abbinde- und Erhärtungsbeschleuniger nach dem Stand der Technik beschrieben.
- Beispiel 1:
- Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Suspension eines Erstarrungsbeschleunigers zur Verwendung als Spritzbetonbeschleuniger enthält (Alle Angaben in Gew.-%):
46,5% Aluminiumsulfat 14 Hydrat
15,0% Amorphes Aluminiumhydroxid
5,0% Ameisensäure
0,7% Sepiolith als Stabilisierer - Der Al2O3-Gehalt dieses Beschleunigers beträgt 15,8%, der Sulfatgehalt 22,5%.
- Vergleichsbeispiel:
- Ein Vergleichsbeispiel eines Beschleunigers aus dem Stand der Technik liegt als Lösung vor und enthält:
39,0% Aluminiumsulfat 14 Hydrat
15,0% Amorphes Aluminiumhydroxid
5,0% Ameisensäure - Der Aluminiumoxid(=Al2O3)-Gehalt betrug 14,5%, der Sulfatgehalt 18,9%.
- Für die Beurteilung der Eigenschaften der Beschleuniger gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel wurde ein Transportbeton mit folgenden Eigenschaften verwendet:
400 kg CEM I42,5 R pro Kubikmeter Beton
Sieblinie B8
Wasser/Bindemittelwert 0,52 - Gespritzt wurde der Beton mit einer Spritzmaschine Suprema von MBT.
- Die Fördermenge betrug 11 Kubikmeter/h.
- Der Beschleunigergehalt betrug 7% bezogen auf den Zementgehalt im Beton.
- Es wurden folgende Festigkeitswerte erzielt (Angaben in N/mm2)
- Der Festigkeitsverlauf des Betons mit einem Beschleuniger des erfindungsgemäßen Beispiels 1 entspricht einem Festigkeitsverlauf der Klasse J3. Der Festigkeitsverlauf des Vergleichsbeispiels entspricht der Klasse J2 nach der Richtlinie Spritzbeton des Österreichischen Vereinigung für Beton- und Bautechnik.
Claims (3)
- Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigersuspension für zementhaltige Bindemittel, umfassend Aluminiumsulfat, amorphes Aluminiumhydroxid, Carbonsäure und/oder deren Salze und Sepiolith als Stabilisierer mit folgenden Bestandteilen: – einem als Al2O3 bestimmten Gehalt von 12 bis 25 Gew.-%, – einem als SO4 bestimmten Gehalt von 15 bis 31 Gew.-%, – einem Gehalt an Carbonsäure und/oder deren Salz(e) von 2 bis 30 Gew.-%, und – einem Gehalt an Sepiolith von 0,4 bis 1,5 Gew.-%.
- Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonsäure durch eine Monocarbonsäure, z.B. Ameisensäure, Essigsäure oder Proprionsäure gebildet ist.
- Verwendung der Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigersuspension nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Spritzbetonmischung.
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