DE3006551A1

DE3006551A1 - Fuer das torkret-verfahren geeigneter einkomponenten-kaliumsilicat-zement

Info

Publication number: DE3006551A1
Application number: DE19803006551
Authority: DE
Inventors: George R Leah; Robert R Pierce
Original assignee: Pennwalt Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1979-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1980-09-04
Also published as: US4227932A; IT8047918A0; GB2045226A; MX153203A; GB2045226B; IT1144078B; FR2449661B1; JPS55113653A; FR2449661A1

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ

DR. DIETER F. MORF ' S'

DIPL.-PHYS. M, GRITSCHNEDER Patentanwälte

Münchnu,

21. Februar 1980

Poiitanschriit / Postal Address Postfach 86O1O9. BOOO München 8Θ

Fionzonauoretraße 28

Telefon ΘΒ3223

Telegramme: Choralndus München Telex: (O) 523993

IR 2428

PENNWALT CORPORATION

Three Parkway, Philadelphia, Pa. 19102,

V.St.A.

Für das Torkret-Verfahren geeigneter Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zement

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Beschreibung

Silicatmörtel und -zemente sind seit'nahezu hundert Jahren als geeignete Materialien zur Konstruktion von Mauerwerk und monolithischen Auskleidungen,, die gegenüber allen Säuren, ausgenommen, Fluorwasserstoffsäure, beständig sind, bekannt. Ursprünglich bestanden sie lediglich aus Mischungen von Natriumwasserglaslösungen und geeigneten Füllstoffen wie Sand, Kies, Ton und anderen Mineralien. Die Abbindung bzw. Härtung war abhängig von dem Kohlendioxidgehalt der Luft und erfolgte sehr langsam. Sie nahm Wochen und Monate in Anspruch. Eine wesentliche Verbesserung wurde dadurch erzielt, dass man Säure freisetzende Härterverbindungen zu den Mörteln hinzufügte, wodurch die Härtung in Tagen anstatt in Wochen erreicht werden konnte. Es wurde eine Vielzahl von anorganischen und organischen Härtern auf ihre Tauglichkeit untersucht, und einige von ihnen werden noch heute verwendet. Als die geeignetsten erwiesen sich die Fluorsilicate, insbesondere die Natrium- und Kaliumfluorsilicate.

Späterhin zeigte sich, dass die Kaliumwasserglasmörtel, obgleich teurer, gewisse Vorteile gegenüber Natriumwasserglasmörtel haben, insbesondere in Schwefelsäurebetrieben. Die Natriumverbindungen können Salze mit einem hohen Kristallwassergehalt bilden, was zu einer Zerstörung des Mörtels führt. Kaliumsilicate neigen sehr viel weniger zur Bildung dieser sogenannten "Wachstumssalze" ("growth salts"), und sie sind gegenüber Säuren beständiger, wenn sie zum Bau von chemisch resistentem Mauerwerk verwendet werden.

Es besteht ein täglich wachsendes Bedürfnis für korrosionsbeständige, feuerfeste Auskleidungen für Müllverbrennungsofen und Kamine, durch welche Gase von schwefelhaltigen Brennstoffen freigesetzt werden können, die unter Bildung von Schwefelsäure kondensieren können. Seit vielen Jahren werden in gros-

sem Umfange chemisch resistente Mauerwerkauskleidungen für

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diese Hochtemperatur-Säure-Atmosphären verwendet. Jedoch führten die Schwierigkeiten,unregelmässige Konturen und obenliegende Oberflächen mit Mauerwerk zu verkleiden und/oder zu reparieren und die damit verbundenen Kosten zu der Entwicklung von säurebeständigen Zementen, die durch pneumatisches Versprühen unter Bildung von monolithischen Auskleidungen aufgetragen werden können. Gespritzte, monolithische Auskleidungen haben den Vorteil, dass gekrümmte bzw. gebogene oder unregelmässig geformte Oberflächen gleichförmig überzogen bzw. beschichtet werden können, wobei die Auskleidungen gut an Stahl oder bereits vorhandenen Auskleidungen haften, und dass diese Auskleidungen dicht und homogen sind und eine geringe Durchlässigkeit aufweisen. Die monolithischen Auskleidungen können in jeder gewünschten Dicke grosser als 1,27 cm (1/2") auf horizontale, geneigte, vertikale und obenliegende Oberflächen aufgebracht werden. Dickere Schichten als 2,54 cm (1") können mittels geeigneter Verankerungssysteme aufgebracht werden. Gespritzte Auskleidungen haben darüber hinaus den Vorteil geringerer Arbeits-Installations-Kosten, sie können leichter und schneller aufgetragen werden, und sie sind schliesslich unschätzbar bei Reparaturarbeiten von im Betrieb befindlichen Vorrichtungen.

Eine der ersten Entwicklungen beim Spritzen bzw. Torkretieren von säurebeständigen Mörteln war die Verwendung von nassen Spritzzementen. Bei der Nasspritzanwendung wird der Zement mit Wasser vorgemischt und dann durch einen Schlauch zu einer Düse gepumpt, die mit einer Druckluftquelle verbunden war.

Die Anwendung des Nasspritzverfahrens führt nicht zu säurefesten, monolithischen Produkten; das aufgetragene Material weist eine niedrige Dichte und eine geringere Festigkeit auf. Die zum Pumpen des Zements erforderliche übermässige Menge an Wasser führt zu einer Verschlechterung der gewünschten physikalischen Eigenschaften des fertigen Zements, und die immer wieder auftretenden Verstopfungen in den Zuleitungsschläuchen verursachen viele Probleme bei der Anwendung.

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Das beste Verfahren ist das Trockenspritzverfahren bzw. Torkret-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird das trockene Zementpulver unter hohem Druck zu einer Düse geführt, wo das flüssige Bindemittel am Austrittsort in das Pulver gesprüht wird und auf die Oberfläche aufprallt. Dadurch erhält man eine optimale, hochdichte Auskleidung, die für korrosionsbeständige Zwecke benötigt wird.

Auf dem Gebiet der säurebeständigen Mauerwerkauskleidungen war die Einführung von Natriumsilicatkomponenten-Zementen eine der wichtigsten Entwicklungen. Der in der US-PS 3 813 beschriebene Zement ist ein typischer Einkomponenten-Natriumsilicat-Zementmörtel. Der Ausdruck "Einkomponenten-Zement" bedeutet, dass zu dem Zementpulver lediglich noch Wasser hinzugefügt werden muss, um den gewünschten Zement zu erhalten. Versuche, die Einkomponenten-Natriumsilicat-Zemente beim Spritzverfahren bzw. Torkret-Verfahren einzusetzen, waren weniger als zufriedenstellend. Der im Zusammenhang mit Natriumsilicat-Mörteln oben erwähnte Nachteil von Wachstumssalzen tritt auch bei Natriumsilicat-Spritzzementen auf.

Ein weiterer Nachteil, der bei der Auftragung von monolithischen Auskleidungen unter Verwendung von Einkomponenten-Zementen auf der Basis von 100 % Natriumsilicat auftritt, ist die langsame Benetzung des trockenen Natriumsilicats. Dieses Phänomen führt zu einem Abfallen bzw. Abtropfen des gespritzten Produkts von dem Substrat, wenn geringe, überschüssige Mengen an Wasser an der Düse zugeführt werden, während der Zement aufgetragen wird. Wenn andererseits zu wenig Wasser zugefügt wird, können die chemischen Reaktionen nicht vollständig ablaufen, und man erhält ein gehärtetes Produkt mit schlechteren Eigenschaften. Dieser enge Bereich für die richtige Menge Wasser ist äusserst kritisch und liegt vollständig in der Verantwortlichkeit des die Düse bedienenden Personals.

Durch die langsame Benetzung der Natriumsilicat-Zemente kann der Zement nur in einer Dicke von 1,3 bis 1,9 cm (1/2-3/4")

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auf vertikale oder obenliegende Oberflächen aufgetragen werden, da der Zement durch das Gewicht von dickeren /Auskleidungen von der Oberfläche abfällt, bevor die Abbindung erfolgen kann= Um dieses Problem zu lösen, wurden auf Kosten einer optimalen chemischen Beständigkeit bestimmte Prozentsätze an hydraulisch abbindenden Zementbindern, wie beispielsweise Portland-Zement und CaIciumaluminat-Zement zugesetzt, die jedoch keine säurebeständigen Materialien darstellen.

Die Nachteile des bekannten Einkomoonenten-Natriuitisilicat-Zements, der zur Erzielung einer schnellen Abbindung streckende bzw. verfälschende Mengen an hydraulisch abbindenden Materialien wie Portland-Zement und Calciumaluminat enthalten, werden durch die vorliegende Erfindung behoben. Es wurde gefunden, dass die Verwendung eines besonderen hydratisierten Kaliumsilicatpulvers als Basis bei der Formulierung eines Einkomponenten-Silicatzements zu einem Zementprodukt führt, welches beim Trockenspritzverfahren bzw. Torkret-Verfahren ohne die peinliche Kontrollierung der Wasserzugabe an der Spritzdüse verwendet werden kann, und welches das Trockenspritzen bzw. Torkretieren auf vertikale und obenliegende Oberflächen erlaubt, ohne dass ein Abtropfen bzw. Abfallen, selbst bei Schichten einer Dicke von mehreren Zentimetern, erfolgt, und welches schliesslich erhalten wird, ohne dass die chemische Beständigkeit durch die Anwesenheit von schnell abbindenden Fälschungs- bzw. Streckmitteln geopfert werden muss. Darüber hinaus hat der gehärtete Zement auf der Basis dieses speziellen hydratisierten Kaliumsilicatpulvers überraschend überlegene chemische und physikalische Eigenschaften und ist bis zu Temperaturen von 982°C (1800⁰F) beständig=

Der grundlegende Bestandteil in dem neuen säurebeständigen Einkomponenten-Zement ist ein hydratisiertes Kaliumsilicatwasserglaspulver. Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Kaliumsilicat muss ein SiO„ zu Κ-0-VerhSltnis innerhalb eines Bereiches von etwa 1,8 bis 2,5 Gewichtsteilen SiO« zu einem Gewichtsteil K_?O aufweisen.

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Ein weiteres Erfordernis des Kaliumsilicatpulvers besteht in einem Hydratwassergehalt von 10 bis 25 Gewichtsprozent. Ein bevorzugter Hydratwassergehalt liegt in einem Bereich von 12 bis 20 Gew.-%„

Das hydratisierte Kaliumsilicat kann durch Hydratisierung von wasserfreiem Kaliumsilicat oder durch Trocknen von wässrigen Lösungen von Kaliumsilicat hergestellt werden= Eine bevorzugte Quelle zur Herstellung von im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignetem hydratisiertem Kaliumsilicat besteht im Sprühtrocknen einer wässrigen Kaliumsilicatlosung.,

Das hydratisierte Kaliumsilicat muss ein pulverförmiges Material sein, um eine schnelle Benetzung durch das Wasser und schnelle Reaktion mit dem die Säure zur Verfügung stellenden Mittel für die Zementierungsreaktion gewährleisten. Der in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete Ausdruck "pulverförmig" bedeutet, dass sowohl das Kaliumsilicat als auch alle anderen festen Materialien, die in dem erfindungsgemässen, säurebeständigen Einkomponenten-Zement verwendet werden, in pulverförmiger Form oder in Granulatform vorliegen müssen. Die Erfahrungen, die mit Spritzzementen gesammelt worden sind, ergeben, dass Teilchen mit einem grösseren Durchmesser als 4,75 mm ungeeignet sind, da sie von der zu überziehenden Oberfläche zurückprallen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignetes hydratisiertes Kaliumsilicat hat ein SiO„ zu K~O-Verhältnis von 2 zu 1, einen Hydratwassergehalt von 16 Gew»-% und eine Teilchengrösse von -20 mesh, 98 bis 100 %; -140 mesh, 50 bis 60 %; und -270 mesh _t 10 bis 20 %. Ein anderes, in dem erfindungsgemässen monolithischen Einkomponenten-Zement verwendbares hydratisiertes Kaliumsilicat hat ein SiO- zu K»O-Verhältnis von 1,84 zu 1, einen Hydratwassergehalt von 14,7 Gew.-% und eine Teilchengrösse von +100 mesh, 1,3 %? -100+150 mesh, 4,3 %j -150 +200 mesh, 20,0 %? -200 +270 mesh, 25,2 %? -270 +325 mesh, 11,3 %; und -325 mesh, 37,8 %.

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Das oben erläuterte hydratisierte Kaliumsilicatpulver wird in dem erfindungsgemässen Einkomponenten-Zement in einer Konzentration von etwa 8 bis 24 Gew.-% verwendet.

Der nächste wichtige Bestandteil des erfindungsgemässen Finkomponenten-Zements ist ein Säure-freisetzender Härter, der bei Berührung mit Wasser Säure freisetzt. Der Zweck der freigesetzten Säure besteht darin, dass sie mit der alkalischen Silicatlösung umgesetzt wird, was zu einer Erniedrigung des pH-Werts führt und dadurch eine Ausflockung eines unlöslichen Silicagels aus der Lösung verursacht. Diese Ausflockung und die fortschreitende Verfestigung des Silicagels durch den Verlust an Wasser bildet die Basis für den chemischen Härtungsprozess.

Als Säure-freisetzender Härter kann irgendeiner oder auch mehrere einer grossen Anzahl von pulverförmigen, Säure-freisetzenden Pulvern verwendet werden, insbesondere organische und anorganische Säure-freisetzende Pulver. Typische organische Säure-freisetzende Härter können ausgewählt werden aus der Klasse bestehend aus Formamid, Glyoxal, Maleinsäureanhydrid, Methylacetat und Phthalsäureanhydrid. Typische anorganische Säure-freisetzende Härter können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Natriumfluorsilicat, Kaliumfluorsilicat, Ammoniumfluorsilicat, Magnesiumfluorsilicat, Calciumfluorsilicat, Natriumbifluorid, Kaliumbifluorid, Ammoniumbifluorid und kondensierten Alumxniumphosphatpulvern.

Die Säure-freisetzenden Härter sollten vorzugsweise pulverförmiger Natur sein, so dass sie gründlich mit den anderen Zementbestandteilen vermischt werden können.

Als Säure-freisetzender Härter wird vorzugsweise kondensiertes Aluminiumphosphat verwendet, da es keinen Beitrag zum Natrium-, Calcium- oder Halogengehalt des fertigen Zements leistet. Wenn der Härter mit dem Kaliumsilicat reagiert, werden sekundäre

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Reaktionsprodukte neben dem primären Silicagel gebildet. In Abhängigkeit von dem speziell verwendeten Härter entstehen

verschiedene sekundäre Produkte mit verschiedenen Effekten auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften des gehärteten Zements. Wenn die sekundären Produkte beispielsweise wasserlöslich sind, erhöht sich die Porosität des Zements. Wenn in einem Zement, der konzentrierter Schwefelsäure ausgesetzt ist, ein Silicofluoridhärter verwendet wird, besteht die Gefahr, dass Fluorwasserstoffsäure freigesetzt wird, die den Zement selbst oder mit ihm in Berührung stehenden Stahl oder keramisches Material zerstören kann. Demzufolge bietet die Verwendung von kondensiertem Aluminiumphosphathärter viele Vorteile und wird deshalb vorgezogen. Mit dem in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten kondensierten Aluminiumphosphathärter ist die Aluminiumphosphatzusammensetzung gemeint, die in der US-PS 3 445 257 offenbart ist, deren gesamte Offenbarung hier mit umfasst sein soll. Das Verfahren zur Herstellung dieses kondensierten Aluminiumphosphats ist in Spalte 2, Zeilen 29 bis 68 dieser Patentschrift beschrieben, und eine kurzgefasste Beschreibung der Aluminiumphosphathärter erfolgt in Anspruch 1 dieser Patentschrift.

Der Säure-freisetzende Härter muss in Abhängigkeit von den anwesenden Mengen an Kaliumsilicat, mit welchem er reagiert, innerhalb bestimmter Mengenverhältnisse eingesetzt werden. Im Falle des bevorzugten Säure-freisetzenden Härters, das heisst kondensiertem Aluminiumphosphat, beträgt die Obergrenze für das Gewichtsverhältnis von kondensiertem Aluminiumphosphat zu Kaliumsilicat 1 zu 2,5, während die üntergrenze für das Gewichtsverhältnis von kondensiertem Aluminiumphosphat und freisetzendem Härter zu dem Kaliumsilicat 1 zu 6 beträgt. Ein bevorzugtes Verhältnis liegt bei 1 zu 4.

Sofern andere Säure-freisetzende Härter verwendet werden, hängt die erforderliche Menge von der Acidität ab, die von dem speziellen Säure-freisetzenden Härter in Gegenwart von Wasser

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erzeugt wird. Es wurde gefunden, dass für Natrium- und Kaliumfluosilicat ein Gewichtsverhältnis von Fluosilicat zu Kaliumsilicat von etwa 1 zu 3 geeignet ist. Im allgemeinen beträgt die in den erfindungsgemässen Zusammensetzungen erforderliche Menge an Säure-freisetzendem· Härter etwa 1,3 bis 10 Gew.-% der gesamten Zementzusammensetzung.

Die dritte wesentliche Komponente des erfindungsgemässen Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zements sind ein oder mehrere anorganische Füllstoffe, wobei inerte, anorganische Füllstoffe bevorzugt werden. Der Ausdruck "inert" bedeutet, dass der anorganische Füllstoff säurefest sein soll, wenn der Zement in einer Säureatmosphäre verwendet werden soll. Dieser inerte, anorganische Füllstoff muss pulverförmig sein. Beispielsweise können ein oder mehrere der folgenden Materialien verwendet werden: Siliciumdioxidsande, geschmolzener Quarz, Ton, expandierter Schiefer (haydite), Kohlenstoff, Stein, Koks, Tita- niumdioxid, feuerfeste Aluminium — oxid-Siliciumdioxid-Aggregate und Feldspat. Der bevorzugte Füllstoff hinsichtlich einer maximalen Beständigkeit gegenüber Schwefelsäure und anderen Säuren, ausgenommen Fluorwasserstoffsäure, ist Siliciumdioxidsand. Siliciumdioxidsande weisen im allgemeinen einen Siliciumdioxidgehalt von 90 % oder mehr auf. Die in dem erfindungsgemässen Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zement anwesende Menge an inertem, anorganischen Füllstoff beträgt etwa 66 bis 90 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt dessen Menge etwa 70 bis 80 Gew.-%.

Bevorzugte Arten von Siliciumdioxidsanden sind solche mit einer eckigen Struktur, die sich von den eher rundförmigen Flussbett- oder Ozeansanden unterscheiden. Die eckigen Sande werden durch Zerstossen hergestellt. Typische Siliciumdioxidsande sind Virginia Glassil 40, 2Q- und 4Q-Sand, Mond'siliciumdioxidsande und Sidley-Sande. Virginia Glassil 40 weist typischerweise die folgenden Teilchengrössen auf: Zurückgehalten werden auf einem Sieb mit 20 mesh: 0 %, mit 30 mesh: 0,1 %,

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mit 40 mesh: 2,0 %, mit 50 mesh: 18,8 %, mit 70 mesh: 46,9 %, mit 100 mesh: 27,4 %, mit 140 mesh: 3,6 %, und einem feineren Sieb: 1,2 %. Der 4Q-Sand weist typischerweise die folgenden Teilchengrössen auf: Es werden zurückgehalten auf einem Sieb mit 16 mesh: 59,6 %, mit 20 mesh: 33,8 %, mit 30 mesh: 4,7 %, mit 40 mesh: 1,1 %, mit 50 mesh: 0,6 %, und mit einem feineren Sieb: 0,2 %. Ein feuerfestes Aggregat, welches in dem erfindungsgemässen Einkomponenten-Zement als Füllstoff verwendet wurde, wies die folgenden Teilchengrössen auf: +16 mesh, 43 %; -16 + 50 mesh, 20 %; -50 +100 mesh, 12 %, -100 +200 mesh, 16 %; und -200 mesh, 7 %.

Geeigneterweise werden klassifizierte Füllstoffe verwendet, das heisst eine Mischung von Füllstoffen verschiedener Teilchengrösse, welche im Hinblick auf die Verwendung beim Spritzverfahren bzw. Torkret-Verfahren formuliert worden ist. Beim Torkret-Verfahren bzw. Spritzverfahren ist es wünschenswert, dass ein prozentualer Anteil an Füllstoffmaterialien mit grossem Teilchendurchmesser, bis zu 4,75 mm, anwesend ist, die beim Verdichten des Zements auf der zu beschichtenden Oberfläche eine Art Hammerwirkung ausüben. Weiterhin ist auch ein prozentualer Anteil an sehr feinen Teilchen erforderlich, und zwar für die Festigkeit und die Schrumpfungsbeständigkeit beim Abbinden bzw. Härten. Ein zu hoher Gehalt an feinen Teilchen führt jedoch zu einer übermässigen Schrumpfung. Der richtige Bereich für die Füllstoffteilchengrössen kann leicht unter Zuhilfenahme der Fig. 81, S.-P. 14, in "Grading Envelopes for Gunite Sands", veröffentlicht in "Shotcreting", 1966, America Concrete Institute of Detroit, Michigan, ermittelt werden. Die dort beschriebenen Klassifxzierungsbereiche bzw. -grenzen sollen hier mit eingeschlossen sein.

Glassil 40, 2Q- und 4Q-Sande eignen sich sehr gut bei der Auftragung von gespritzten Auskleidungen in Kesseln und Schornsteinen. Vorzugsweise umfasst der anorganische, inerte Füllstoff etwa 2 bis 10 Gew.-% Ton, wo immer ein thixotropes Mittel

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erwünscht ist. Tone bestehen in erster Linie aus Aluminiumoxidsilicaten. In den erfindungsgemässen Zementen vorzugsweise verwendete Tone sind Kaoline.

Es ist wünschenswert, dass der erfindungsgemässe Einkomj. onenten-Kaliump_licat-Zement eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Mittels enthält, um die Benetzung des Kaliumsilicats und des inerten, anorganischen Füllstoffes durch das Wasser zu erleichtern. Als oberflächenaktives Mittel kann irgendeines der zahlreichen, erhältlichen, nichtionischen, anionischen oder kationischen Materialien verwendet werden. Das oberflächenaktive Mittel kann in Konzentrationen von 0,05 bis 2 Gew.-% vorliegen. Ohne einen zusätzlichen Vorteil zu erzielen, können auch höhere Konzentrationen verwendet werden.

Es ist weiterhin wünschenswert, dass in den erfindungsgemässen Einkomponenten-Zementen entweder die Kaliumsxlicatteilchen oder die Säure—freisetzenden Härterteilchen mit einem oder mehreren Beschichtungs- bzw. Überzugsölen beschichtet sind. Das Beschichtungsöl dient dazu, die Feuchtigkeit von dem verpackten Zement fernzuhalten, so dass keine Säure freigesetzt wird und keine Reaktion zwischen dem Kaliumsilicat und dem Härter in den Schiffscontainern erfolgt. Für kürzerer Zeiträume, etwa bis zu einem Monat, ist die Verwendung eines Öls nicht notwendig. Bei längeren Lagerungszeiten sollte das öl jedoch verwendet werden. Das Beschichtungs- bzw. überzugsöl wird in Konzentrationen von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Zementzusammensetzung, verwendet. Eine bevorzugte Menge liegt bei etwa 0,3 Gew.-%. Die Beschichtung mit dem öl erfolgt durch Zugabe des Öls zu Kaliumsilicat oder Härter in einem Mischer und durch 15- bis 30-minütiges Rühren. Es ist sehr wichtig, dass entweder das Kaliumsilicat oder der Säure freisetzende Härter mit dem öl behandelt worden sind, bevor beide in dem Mischer miteinander in Berührung kommen.

Als Beschichtungsöl kann eines oder mehrere der folgenden öle verwendet werden: Petroleumöle, synthetische öle, Siliconöle,

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pflanzliche oder tierische öle. Die öle müssen gegenüber dem Kaliumsilicat und dem Säure-freisetzenden Härter inert sein. Vorzugsweise wird Mineralöl verwendet.

Der oben beschriebene, erfindungsgemässe, säurebeständige Einkomponenten-Zement wird zur Anwendung in einer Trockenspritzmaschine bzw. Betonkanone, wie beispielsweise einer Allentown- oder Reed-Trockenspritzmaschine formuliert. Als Spritzbeton wird ein Zement bezeichnet, der durch einen Schlauch befördert und pneumatisch mit hoher Geschwindigkeit durch eine Spritzdüse auf eine Oberfläche gespritzt wird. An der Düse wird Wasser hinzugefügt. Die Kraft, mit der die Zementteilchen herausgeschleudert werden, verdichtet das Material auf der zu überziehenden Oberfläche. Der aufgespritzte Zement fällt normalerweise nicht ab und ist selbsttragend, ohne dass .ein Absacken oder eine Ablösung beobachtet werden kann.

Die erfindungsgemässe Zementzusammensetzung ist zur Anwendung für das Trockenspritzverfahren bzw. Torkret-Verfahren formuliert, welches allgemein angewendet wird. Bei dem Trockensprit ζ verfahren bzw. Torkret-Verfahren wird der pulverförmige Zement zunächst in eine spezielle, unter Druckluft stehende, mechanische Beschickungsvorrichtung, die als Spritzmaschine bzw. Kanone J .bezeichnet wird, gefüllt. Der pulverförmige Zement wird dann in abgemessenen Mengen mittels einer Vorschubscheibe oder eines Verteilers, welche bzw. welcher in der Spritzmaschine angeordnet ist, in einen Zuleitungsschlauch gebracht und .pneumatisch durch den Schlauch zu der Spritzdüse befördert. Die Düse ist in ihrem Inneren mit einer Vielzahl von Perforationen ausgestattet, durch welche das Wasser unter Druck zugeführt und gründlich mit dem pulverförmigen Zementstrom vermischt wird. Die Mischung aus den Zementteilchen und Wasser wird dann auf die Oberfläche aufgespritzt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Kaliumsilicat-Zements gegenüber dem bekannten Silicat-Zement besteht darin,

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dass ein sehr viel grösserer Spielraum für das Bedienungspersonal hinsichtlich der zuzufügenden Menge an Wasser besteht, wenn der erfindungsgemässe Zement verwendet wird. Wenn zusammen mit Natriumsilicat nur ein geringer Überschuss an Wasser verwendet wird, fällt der Zement in 5 bis 10 Minuten nach der Auftragung von vertikalen Oberflächen ab. Bei Verwendung des erfindungsgemässen Kaliumsilicat-Zements bindet der aufgespritzte Zement jedoch schnell ab und härtet auch schnell, ohne dass ein Abfallen bzw. Abtropfen beobachtet werden kann. Im allgemeinen binden die erfindungsgemässen Zemente in etwa 10 Minuten ab. Nach einer 24-stündigen Aushärtung bei Zimmertemperatur erreichen die erfindungsgemässen Zemente etwa 90 % ihrer endgültigen Druckfestigkeit. Dies stellt einen überraschenden und unerwarteten Vorteil dar, der bei anderen Spritzzementen nicht beobachtet werden kann.

Die für die erfindungsgemässen Einkomponenten-Zemente erforderlichen Wassermengen werden durch das Bedienungspersonal der Betonspritzmaschine bzw. Betonkanone ermittelt. Die Menge an Wasser wird so eingestellt, dass der Zement an der Oberfläche haften bleibt, mit einem minimalen Anteil an zurückprallendem Material. Dies wird üblicherweise mit einer Menge von 5,4 kg bis 9,1 kg (12 bis 20 lbs) Wasser pro 45,4 kg (100 lbs) Zementpulver erreicht. Vorzugsweise beträgt die Menge an Wasser 5,4 bis 7,3 kg (12 bis 16 lbs) pro 45,4 kg (100 lbs). Ähnliche Mengen an Wasser können verwendet werden, wenn man mit dem erfindungsgemässen Zement einen Mörtel herstellen will.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Der nachfolgend beschriebene Einkomponenten-Zement wird dadurch formuliert, dass man das Kaliumsilicat in den Mischer gibt und das Mineralöl hinzufügt. Es wird dann 15 Minuten gemischt. Anschliessend wird der Rest der Bestandteile hinzugefügt und weitere 30 Minuten gemischt bzw. gerührt.

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Beispiel 1

Silicxumdioxidsande 346,5 kg (764 lbs)

Kondensierter Aluminiumphosphat-

Härter 18,1 kg (40 lbs)

Ton 14,5 kg (32 lbs)

Oberflächenaktives Mittel

(Pluronic F68) 0,45 kg (1 Ib)

Kaliumsilicat

(SiO_/K„O-Verhältnis: 1,84,
H₂O-Gehalt: 14,7 %) ' 72,6 kg (160 lbs)

Mineralöl 1,4 kg (3 lbs)

Als Siliciumdioxidsande wurde eine Mischung aus Glassil 40-Sand: 114,3 kg (252 lbs, Unisil Corporation), 2Q-Sand: 93 kg (205 lbs) und 4Q-Sand: 139,3 kg (307 lbs, beide von Pennsylvania Glass Sand Company) verwendet. Die durchschnittliche Teilchengrösse der Sande betrug: +20 mesh, 30 %; -20 +50 mesh, 43 %; -50 +100 mesh, 23 %; -100 +200 mesh, 1 %; -200 +325 mesh, 2 %; und -300 mesh, 1 %.

Der formulierte Zement wies die folgenden Teilchengrössen auf: +16 mesh, 14 %; -16 +20 mesh, 14 %, -20 +50 mesh, 29 %; -50 +100 mesh, 17 %; -100 +200 mesh, 8 %; -200 +325 mesh, 9 %; und -325 mesh, 9 %.

Ein Teil des gemischten Einkomponenten-Zements wurde in die untere Glocke einer Allentown-Betonspritzmaschine gegeben. Die Kammer wurde dann verschlossen und mittels Druckluft unter Druck gesetzt. Eine unter Druck stehende Wasserzuleitung war mit der Spritzdüse verbunden. Der Materialzuleitungsschlauch stand unter Druck, und das Produkt wurde in abgemessenen Mengen aus der Glocke durch eine sich drehende Vorschubscheibe in den Materialschlauch befördert, und sobald das in dem Schlauch befindliche Material durch die Spritzmaschinendüse passierte, wurde es zur Benetzung mit Wasser besprüht. Der Zement wurde auf ein hölzernes Test-Füllbrett gerichtet, wel-

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ches 10,16 cm (4¹) breit und 15,24 cm (6¹) hoch war und vertikal angeordnet war. Der Zement wurde bis zu einer Nominaldicke von 1,27 cm (1/2") aufgetragen, wobei die Dicke durch Dickemessdrähte .bestimmt wurde, die zu Beginn 1,27 cm (1/2") ausserhalb der Oberfläche der Form angebracht wurden. Der Zement band innerhalb 10 Minuten nach der Auftragung ab.

Nachdem das Füllbrett bei Zimmertemperatur 24 Stunden an Luft ausgehärtet war, konnte beobachtet werden, dass sich der Spritzbeton von jeder Seite des Füllbretts 0,79 mm (1/32") zurückgezogen hatte. Es wurde festgestellt, dass nach 24-stündiger Lufthärtung eine Härtungsschrumpfung von 0,13 % aufgetreten war. Es konnte weiterhin festgestellt werden, dass an keiner Stelle des 10,16 cm χ 15,24 cm (4* χ 6¹) Füllbrettes, welches bis zu einer Dicke von 1,27 cm (1/2") mit Spritzzement versehen worden war, Risse auftraten.

Beispiel 2

Unter Verwendung des Kaliumsilicat-Zements von Beispiel 1 und unter Verwendung einer Allentown-Betonspritzmaschine bzw. Betonkanone wurde über V-förmige Anker (30,48 cm Zentren (12")), die auf einem hölzernen, verstärkten Füllbrett mit den .Abmessungen 10,16 cm χ 15,24 cm (4¹ χ 6')# welches senkrecht stand, angeordnet waren, ein Spritzauftrag mit einer Dicke von 5,08 cm (2") aufgebracht. Ein Dickemessdraht wurde unterhalb der Mitte der Form angebracht und 5,08 cm (2") hohe Haltestreifen wurden entlang des ümfanges angebracht, die ebenfalls als Messhilfe zur Bestimmung der Dicke dienten. Ein Trennmittel wurde auf das hölzerne Füllbrett aufgetragen, bevor die Torkretierung erfolgte. Die Spitzen der Verankerungsmittel waren 2,54· bis 1,9 cm (1 -3/4") von der Oberfläche der Form entfernt. Bei diesem Versuch sollte die Härtungsschrumpfung bei sehr viel dicker aufgetragenem Material ermittelt werden, und es sollte untersucht werden, ob an den Verankerungsstellen Risse auftreten oder nicht.

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.30·

Nach 24-stündiger Lufthärtung zeigte sich, dass sich der Spritzbeton von jeder Seite des Füllbretts 0,79 mm (1/32") zurückgezogen hatte. Es konnte dabei festgestellt werden, dass die Härtungsschrumpfung der dickeren Materialplatte 24 Stunden nach dem Auftrag ebenfalls 0,13 % betrug. Es konnte weiterhin festgestellt werden, dass an keiner Stelle des Füllbretts Risse auftraten, auch nicht an den Spitzen der Verankerungsmittel, die feststehende Punkte auf der hölzernen Form darstellten.

Beispiel 3

Eine 1,27 cm. (1/2") dicke Spanplatte wurde in einer obenliegenden Stellung angebracht mit einem Winkel von 30 % zur Horizontalen. Unter Verwendung der oben erwähnten Betonspritzmaschine wurde der in Beispiel 1 beschriebene Zement auf diese'oben und schräg angeordnete Platte gespritzt, ohne dass er von der Oberfläche abfiel. Bei diesem Versuch wurden kein Trennmittel und keine Verankerungsmxttel verwendet.

Es zeigte sich, dass der Zement in einer Dicke von 8,89 cm (3 1/2") in eine solche obenliegende Stellung aufgespritzt werden konnte, ohne geringste Anzeichen eines Abfallens oder Abtropfens. Der Anteil an zurückprallendem Material war höher als beim Torkretieren einer vertikal angeordneten Oberfläche, jedoch war dies zu erwarten und lag auch innerhalb annehmbarer Grenzen für die normale Praxis. Trotz der Tatsache, dass keine Verankerungsmittel auf dem Füllbrett angebracht waren, war das Haftvermögen an der Spanplatte in einem Bereich von 7,62 cm χ 7,62 cm χ 3,81 cm Dicke (3¹ χ 3¹ χ 1 1/2") vollständig ausreichend, dass das Produkt während der Auftragung und während des Härtungsprozesses haften blieb. Es war tatsächlich nicht möglich, das Material nach 24 Stunden mit einem 4,5 kg (10 lbs)-Hammer von dem Füllbrett abzuschlagen.

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Beispiel 4

Bei einem weiteren Versuch wurde eine Reed-Betonspritzmaschine bzw. Betonkanone verwendet. Die Druckluft wurde von einem 600 CFM-Kompressor erhalten, und das Wasser wurde mit normalem Leitungsdruck zugeführt und dann mittels einer in der Leitung angebrachten Pumpe auf einen höheren Druck gebracht. Der Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zement hatte die gleiche Zusammensetzung wie derjenige von Beispiel 1. Der Zement wurde auf 5,08 cm χ 5,08 cm (2¹ χ 2¹) dicke, hölzerne Füllbretter mit 5,08 cm (2") Haltestreifen auf drei Seiten der Füllbretter und auf 5,08 cm χ 5,08 cm (2¹ χ 2¹) dicke Stahlplatten bzw. -paneele mit 10,16 cm (4") Haltestreifen auf drei Seiten der Platten gespritzt. Während der Auftragung des Zements befanden sich die Platten bzw. Füllbretter in einer bezüglich des Bodens nahezu vertikalen Stellung. Nahezu 272 kg (600 lbs) Zement wurden auf die Platten bzw. Füllbretter gespritzt, und anschliessend erfolgte eine 24-stündige Härtung an Luft bei Zimmertemperatur.

Nach der 24-stündigen Härtung wurden Teile der 5,08 cm (2") und 10,16 cm (4") dicken Zemente von den Formen entfernt und mittels einer Trockensteinsäge in 2,54 cm χ 2,54 cm χ 2,54 cm (1" χ 1" χ 1") Würfel geschnitten. Die Würfel wurden dann Bewertungstests unterzogen. Der übrige Teil des Zements wurde weitere 6 Tage an der Luft gehärtet, aus den Formen entnommen und ebenfalls zur Untersuchung und Bewertung ihrer Eigenschaften in Würfel geschnitten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 5

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt, abgesehen davon, dass die Siliciumdioxidsande in der Kaliumsilicat-Zementzusammensetzung durch ein feuerfestes Aluminiumsilicat-Aggregat ersetzt wurden. Der Zement hatte die folgende Zusammensetzung,

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. otS·

angegeben in Gew.-%:

Kaliumsilicat
(SiO₂/K₂O-Verhältnis: 2,0,
Hydratwasser: 16 %) 21,6 %

Kondensierter Aluminiumphosphat-Härter " 5,4 %

Feuerfestes Aluminiumsilicat-

Aggregat 73,0 %

Das feuerfeste Aggregat hatte die folgende Teilchengrössenverteilung: +16 mesh, 43,0 %; -16 +50 mesh, 20,0 %; -50 +100 mesh, 12,0 %; -100 +200 mesh, 16,0 %; und -200 mesh, 7,0 %. Die durchschnittliche Teilchengrösse des Kaliumsilicats war wie folgt: -20 mesh ,98 bis 100 %; -140 mesh, 50 bis 60 %; und -270 mesh, 10 bis 20 %. Dieses Material wurde durch Sprühtrocknen einer wässrigen Kaliumsilicatlösung hergestellt. Der fertig formulierte Zement hatte die folgende Teilchengrössenverteilung: +16 mesh, 43 %; -16 +20 mesh, 13 %; -20 +50 mesh, 8 %; -50 +100 mesh, 6 %; -100 +200 mesh, 13 %; -200 +325 mesh, 11 %; und -325 mesh, 16 %.

Die Prüfkörper wurden wie in Beispiel 4 hergestellt. Die Bewertungsergebnisse der Prüfkörper der Beispiele 4 und 5 sind nachfolgend in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1
Eigenschaften des Kaliumsilicat-Zements

Beispiel 4 Beispiel 5

Durchschnittliche Druckfestigkeit nach 28 Tagen: parallel zur Spritzrichtung kg/cm (psi) senkrecht zur Spritzrichtung kg/cm (psi)

Massedichte des gehärteten Produkts kg/m (Ibs/cf) Frühe Wasserbeständigkeit

Gewichtsverlust in Prozent, 3 Tage fließendem Wasser

ausgesetzt

Bindung an Stahl kg/cm (psi) Bindung an angesäuertes Mauerwerk kg/cm (psi) Toluolabsorption in Gew.-%

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132,3(1882)	144.5 (2055)
135,6 (1929)	143,4 (2039)
1913,2(118,5)	1939.0 (120,1)
-9,16%	-10.35%
11.1(157,9)	12.5 (177.3)
5.2 (74)	4,15 (59)
4,29	3,83

• OC J ·

Beispiel 6

Aus den nachstehend angegebenen Materialien wurde ein Einkomponenten-Natriumsilicat-Zement hergestellt (angegeben in Gew.-%):

Natriumsilicat
(Si0₉/Na_0-Verhältnis: 2,0,

WassergeRalt: 18,5 %)	12,7
Mineralöl	0,3
Oberflächenaktives Mittel	0,1
Kondensierter Aluminium
phosphat-Härter	4,0
ASP 900 Ton	3,2
Feiner, trockener Sand	19,7
2Q-Sand	20,0
4Q-Sand	20,0
Sidley-Sand	20,0

Vor dem Torkretieren dieses Zements wurde er mit 4 Gew.-% Wasser in einem Mischer angefeuchtet, und der angefeuchtete Zement wurde dann unter Verwendung einer Allentown-Betonspritzmaschine auf ein hölzernes Füllbrett gespritzt, wobei das Wasser an der Düse unter einem Druck von etwa 2,46 kg/cm² (35'psi) zugefügt wurde.

Eine Platte gleicher Dicke wurde unter Verwendung der Kaliumsilicat-Zusammensetzung und dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 unten einander gegenübergestellt.

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Tabelle 2 Vergleich der Eigenschaften von Natrium-und Kaliumsilicat-Zement

Druckfestigkeit

Nach 8tägiger Härtung an Luft kg/cm^ (psi) nach 14tägiger Härtung an Luft " " nach 21 tägiger Härtung an Luft " " nach 28tägiger Härtung an Luft " "

Zugfestigkeit

14 Wochen nach Härtung an Luft kg/cm (psi)

Toluolabsorption

2,54 cm (1") Würfel nach 4 Wochen Härtung an Luft

Säurebeständigkeit

2,54 cm (1") Würfel nach 14 Wochen Härtung.

Die Probekörper wurden 40 Stunden bei 132,2⁰C (27O⁰F) in 65-prozentiger H₂SO₄ unter Rückflußbedingungen aufbewahrt. Die Säure wurde während der Testdauer dreimal erneuert. Gewichtsveränderung Druckfestigkeit kg/cm (psi) Kaliumsilicat

166,4(2367)
228,5 (3250)
262 (3726)
216,8 (3083)

19,3(274)

5,52 %

+4,77 %
145,6(2071)

Durchschnittliche Dichte der gehärteten Spritzprodukte 1953,6 kg/m^

(121 Ibs/cf)

Natriumsilicat

71,5(1017) 112,5(1600) 158,5(2255) 172,3(2450)

14,6(208)

14,17%

+ 7,02 % 119,4(1698)

1953,6 kg/m³ (121 Ibs/cf)

Beispiel

Es wurden Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zemente mit unterschiedlichen Mengen an kondensiertem Aluminiumphosphat-Härter zu Kaliumsilikatpulver hergestellt. Die Formulierungen sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

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IR 2428

Tabelle 3

Kaliumsilicat-Zementzusammensetzungen Gew.-%

Zusammen- Kalium- oberflächen- Härter Setzung silicat aktives Mittel

irter	A.S.P.-	Glassil 40-	4Q-Sand	2Q-Sand	Mineral	0,3
	Ton	Sand			öl	0,3
0,4	3,2	25,2	30,7	20,5	03
2,7	3,2	25,2	32,0	20,5
6,4	3,2	25,2	28,5	20,5

16	0,1
16	0,1
16	01

Die Formulierungen wurden mit einer Reed-Betonspritzmaschine auf vertikal angeordnete Oberflächen gespritzt und bei Zimmertemperatur an Luft gehärtet. Nach 28-tägiger Härtung an Luft bei Zimmertemperatur wurden mit einer Steinsäge aus jedem Zement 2,54 cm (1") Würfel ausgeschnitten, gewogen, gekennzeichnet und je dreifach getestet. Die Druckfestigkeit wurde sowohl parallel zur Spritzrichtung als auch senkrecht zur Spritzrichtung getestet. Andere Prüfkörper wurden 14 Tage in fließendes Wasser getaucht. Anschließend wurden die Prüfkörper zwei Tage in einem Ofen bei 6O⁰C getrocknet, einen Tag auf Zimmertemperatur abgekühlt und dann zur Ermittlung der Gewichtsänderung gewogen. Andere Prüfkörper wurden 2 Stunden in Toluol gekocht und anschliessend wurde die Gewichtsveränderung gemessen, um die Absorption von Toluol zu ermitteln, die ein Mass für die Porosität des Zements darstellt. Die Säurebeständigkeit wurde gemessen, indem man die zuvor gewogenen Zementprüfkörper 74 Tage bei einer Temperatur von 60⁰C in 30-prozentige und 65-prozentige Schwefelsäure tauchte. Anschliessend wurden die Proben mit Wasser gewaschen, getrocknet, nochmals gewogen und die Gewichtsveränderung ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

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IR 2428

Tabelle 4

Eigenschaften des Kaliumsilicat-Zements

Zusammen- Dichte Druckfestigkeit

Setzung kg/m (Ibs/cuft) in kg/cm (p.s.i.)

parallel senkrecht

Wasser- Toluol- Beständigkeit gegen

beständigkeit Absorption Schwefelsäure, 74-Gewichts- Gewichtsver- tägiges Eintauchen veränderg. änderung Gewichtsveränderg. (14 Tage) 30%ige 65%ige

Säure Säure

A	1711,4(106)	147.3(2095)	122,3 (1740)	-12,9%	4,3%	18,7%.	17.4%
B	1824,4(113)	166,9(2374)	174,1 (2476)	-12,1%	5,5%	17,9%	21^%
C	1743,7 (108)	125,8(1789)	133,1 (1893)	die Würfel	11,0%	16,6%	12,6%
				zerbrachen

Beispiel 8

Ein Einkomponenten-Zement unter Verwendung von Kaliumfluosilicat-Härter wurde wie folgt formuliert: Kaliumsilicat (SiO /K_O-Verhältnis =2) 16 %, oberflächenaktives Mittel 0,1 %, Ton 3,2 %, Kaliumfluosilicat 5,0 %, Glassil 40 Siliciumdioxidsande 25,5 %, 4Q-Sand 29,7 % und 2Q-Sand 20,5 %.

Dieses Material wurde mit einer Reed-Betonspritzmaschine auf ein 61 cm χ 61 cm (24ⁿ χ 24") Füllbrett gespritzt. Der Zement liess sich leicht spritzen und hatte eine Abbindezeit von 15 bis 20 Minuten, im Vergleich zu einer Abbindezeit von 5 bis 15 Minuten für einen ähnlichen Zement, in dem der kondensierte Aluminiumphosphat-Härter verwendet wurde. Die Druckfestigkeiten des Zements nach dreimonatiger Härtung bei Zimmertemperatur waren sehr gut und lagen im Schnitt bei 145,4 kg/cm² (2068 p.s.i.).

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Die in der Beschreibung und den Beispielen erwähnten "mesh"-Angaben beziehen sich auf US-Standard-Siebe.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine pulverförmige Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zementzusammensetzung, die mittels des Trockenspritzverfahrens bzw. Tqrkret-Verfahrens unter Zuführung von Wasser an der Spritzdüse auf horizontale, geneigte, vertikale und obenliegende Oberflächen unter Bildung eines dichten, kontinuierlichen, säurebeständigen, schnell abbindenden Zements aufgetragen werden kann. Die Zementzusammensetzung umfasst ein spezielles, hydratisiertes Kaliumsilicat-Wasserglaspulver, einen Säure—freisetzenden Härter und einen Füllstoff wie beispielsweise Siliciumdioxidsand. Die Zusammensetzung des Kaliumsilicats und die Eigenschaften der Bestandteile müssen zur Erzielung zufriedenstellender Zemente genau beachtet bzw. berücksichtigt werden. Der erfindungsgemässe Kaliumsilicat-Zement eröffnet eine neue Ära von monolithischen Silicatauskleidungen, die eine maximale Beständigkeit in Säureumgebungen, abgesehen von Fluorwasserstoffsäure, zeigen.

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Claims

Patentansprüche

1. Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zementzusammensetzung, geeignet für das Torkret-Verfahren durch Vermischen mit Wasser in der Düse einer Betonkanone bzw. Betonspritzmaschine zur Herstellung eines schnell abbindenden, säurebeständigen Zements, umfassend die folgenden oulverförmigen Bestandteile, angegeben in Gew.-%:

a) Kaliumsilicat mit einem SiO₂/K„O-Gewichtsverhältnis von 1,8 bis 2,5 SiO„ zu 1 K₃O und einem Wassergehalt von 10 bis 25 Prozent: 8 bis 24 %

b) wenigstens einen säurefreisetzenden

Härter: 1,3 bis 10 %

c) wenigstens einen säurebeständigen

Füllstoff: 66 bis 90 %

d) wenigstens ein oberflächenaktives

Mittel: 0,05 bis 2 %

e) wenigstens ein Beschichtungs- bzw.

Überzugsöl: 0,1 bis 2 %,

wobei die Untergrenze für das Gewichtsverhältnis von säurefreisetzendem Härter zu Kaliumsilicat 1:6 und die Obergrenze 1:2,5 beträgt.

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2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch ύ€kewrtie{cCi<*.i.l·, dass als säurefreisetzender Härter kondensiertes Aluminiumphosphat verwendet wird=

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von säurefreisetzendem Härter zu Kaliumsilicat 1:4 beträgt.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der säurebeständige, anorganische Füllstoff aus klassifizierten Siliciumdioxidsanden besteht.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der säurebeständige, anorganische Füllstoff etwa 2 bis 10 Prozent Ton enthält-

6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaliumsilicat einen Wassergehalt von 10 bis 20 Prozent aufweist.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der inerte, anorganische Füllstoff in einer Menge von 70 bis 80 Prozent anwesend ist.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungs- bzw. überzugsöl Mineralöl verwendet wird.

9. Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zementzusammensetzung, geeignet für das Torkret-Verfahren durch Vermischen mit Wasser in der Düse einer Betonkanone bzw. Betonspritzmaschine zur Herstellung eines schnell abbindenden Zements, umfassend die folgenden pulverförmigen Bestandteile, angegeben in Gewichtsprozent:

a) Kaliumsilicat mit einem SiO^/K-G—Gewichtsverhältnis von 1,8 bis 2,5 SiO- zu 1 K„0 und einem Wassergehalt

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IR 2428

von 10 bis 25 Prozent: 8 bis 24 %

b) wenigstens einen säurefreisetzenden

Härter: 1,3 bis 10 %

c) wenigstens einen anorganischen

Füllstoff: 66 Iris 90 %

d) wenigstens ein oberflächenaktives

Mittel: 0,05 bis 2 %

e) wenigstens ein Beschichtungs- bzw.

Überzugsöl: 0,1 bis 2 %,

10. Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zementzusammensetzung, geeignet für das Torkret-Verfahren durch Vermischen mit
Wasser in der Düse einer Betonkanone bzw. Betonspritzmaschine zur Herstellung eines schnell abbindenden Zements, umfassend die folgenden pulverförmigen Bestandteile, angegeben in Gewichtsprozent:

a) Kaliumsilicat mit einem SiO~/K₂O-Gewichtsverhältnis
von 1,8 bis 2,5 SiO₂ zu 1 K„O und einem Wassergehalt
von 10 bis 25 %: 8 bis 24%

b) wenigstens einen s£urefreisetzenden

Härter: 1,3 bis 10 %

c) wenigstens einen anorganischen Füllstoff: 66 bis 90 %

d) wenigstens ein oberflächenaktives Mittel: 0,05 bis 2 %,

11. Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zementzusammensetzung, geeignet für das Torkret-Verfahren durch Vermischen mit

0 30036/07 40

Wasser in der Düse einer Betonkanone bzw. Betonspritzmaschine zur Herstellung eines schnell abbindenden, säurebeständigen Zements, umfassend die folgenden pulverförmigen Bestandteile, angegeben in Gewichtsprozent:

a) Kaliumsilicat mit einem SiO„/K~O Gewichtsverhältnis von 2 und einem Wassergehalt von

etwa 16 Gew.-%: 16 %

b) kondensierter Aluminiumphosphathärter: 4 %

c) Siliciumdioxidsande: 76,4 %

d) Ton: 3,2 %

e) oberflächenaktives Mittel: 0,1 %

f) Mineralöl: 0,3 %.

12. Verfahren zum Auftragen eines säurebeständigen, schnell abbindenden Einkomponenten-Zements in einer Dicke, die über 2,54 cm betragen kann, auf horizontale, schräge bzw. geneigte, vertikale und obenliegende Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Einkomponenten-Kaliumsilicat-Zement nach Anspruch 1 in das Beschickungsabteil einer Betonkanone bzw. Betonspritzmaschine füllt, das Beschikkungsabteil mittels Druckluft unter Druck setzt, den Kaliumsilicat-Zement in abgemessenen Mengen von dem Beschickungsabteil in einen Materialzuführungsschlauch, der zu der Spritzmaschinendüse führt, überführt, Spritzwasser von einer unter Druck stehenden Wasserzuleitung in die Spritzmaschinendüse einführt, um das Wasser mit dem Zement zu mischen, die Mischung aus Kaliumsilicat-Zement und Wasser mittels eines Schlauches auf ausgewählte Oberflächen aufbringt, die horizontal, geneigt, vertikal oder obenliegend sein können, und den Zement mindestens 10 Minuten auf den Oberflächen abbinden lässt.

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