DE2708808A1 - Verfahren zur beschleunigung der aushaertung von portlandzementmassen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Beschleunigung der Aushärtung von Mörtel und Beton durch Anwendung bestimmter Zusätze. Zement ist ein Gemisch eines kalkhaltigen Materials wie Kalkstein, Muschelkalk oder KaIk₁ und Ton oder einem Tonmaterial wie Schieferton und Schiefer. Diese härten in Sekunden oder Minuten beim Mischen mit Wasser, sodaß keine ausreichende Zeit für Mischen und Verarbeiten der Zementmasse zur Verfügung steht. Um die Verarbeitbarkeit zu ermöglichen, enthalten im wesentlichen alle handelsüblichen Zemente bereits wenige Prozent Gips, der das Aushärten auf einige Stunden verlängern kann. Um im Hinblick auf die speziellen Anwendungsgebiete die Aushärtezeit zu verkürzen oder zu verlängern, werden Beschleuniger oder Verzögerer angewandt (ASTM C 494-71). Auch sind wasserverringernde "Gemische" beschrieben, d.h. Gemische,die die erforderliche Wassermenge für Beton einer gegebenen Konsistenz herabsetzen. Die Beziehung zwischen Beschleuniger urü Verzögerer enthaltenden Gemischen und der benötigten Wassermenge ist bekannt.

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Die Aushärtezeiten für handelsübliche Zemente können sehr weit schwanken, liegen jedoch normalerweise in der Größenordnung von 3 Stunden, wobei die Härtezeit bestimmt wird nach dem Verfahren nach Gillmore-oder Vicat-NadelprUfmethode (ASTM C 266 oder C 191). Die anfängliche Aushärtezeit derartiger Zementmassen, nach dem "Proctor Nadel Test" (ASTM C 403) beträgt etwa 7 Stunden. Diese Aushärtezeiten müssen wesentlich herabgesetzt werden z.B. zur Herstellung von Betonformkörpern wie Betonblocks₍für die Herstellung von Straßen- und Brückenpflastern und für Betonkonstruktionen im Hochbau. Bei zahllosen Anmeldungen ist der Anstoß für die Verkürzung der Aushärtezelt zumindest teilweise die hohen Kosten für zusätzlichen Arbeitsaufwand. Es wird allgemein anerkannt, daß man zur Bestimmung der Härtezeiten von Portlandzementmassen verschiedener Mischungsverhältnisse den Gillmore Nadeltest, den Vicat Nadeltest und den Proctor Nadeltest heranzjaien kann. Diese Untersuchungen sind nicht beschränkt auf bestimmte Mischungsverhältnisse oder Anteile von Bestandteilen wie das Wasser-Zement-Verhältnis (ASTM C 266, C 191, C 403). Die Hinweise auf Gillmore-Nadeltest, Vicat-Nadeltest und Proctor-Nadeltest bedeuten, daß die allgemeinen Maßnahmen nach ASTM anhand einer bestimmten Probe der Portlandzementmasse angewandt werden.

Ein Anwendungsgebiet, welches sehr kurze Aushärtungszeiten erforderlich macht, ist das Betonspritzen, also ein Verfahren zum'Aufspritzen eines Mörtels auf eine tragende Fläche, um dieser sowohl Festigkeit als auch entsprechende Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Das Betonspritzen wird beispielsweise beim Tunnelbau angewandt. Der Beton muß nach dem Aufspritzen einen hohen Anteil der Endfestigkeit in einer kürzeren Zeit erreichen als die Relaxationszeit des Gesteins beträgt, um ein Einstürzen des Tunnels zu verhindern.

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• ν.

Es gibt sowohl Naß- als auch Trockenverfahren zum Betonspritzen· Beim Naßverfahren wird eine Mischung von Zement

mit

mit Wasser vollständig allen Zusätzen auf die Tunnelwand oder auf eine andere Fläche mit Hilfe einer Düse aufgespritzt. Beim Trockenverfahren werden die Bestandteile trocken gemischt einer Düse zugeführt welcher ebenfalls Wasser zugeleitet wird. Eine größere Beschleunigung der Aushärtung wird im allgemeinen mit dem Trockenverfahren erreicht, da keine Gefahr besteht, daß die angemachte Masse in der Spritzeinrichtung bereits auszuhärten beginnt. Auf jeden Fall muß jedoch die Masse in weniger als 15 min aushärten (Proctor-Nadeltest Endaushärtungszeit), um eine ausreichende Schichtstärke an Beton ohne der Gefahr des Ablaufens auf die Oberfläche aufbringen zu können.

Für das Betonspritzen verwendet man im allgemeinen Gemische von Natriumcarbonat und Natriumaluminat. Während sie annehmbare Festigkeit in relativ kurzer Zeit erreichen gegenüber einem normalen Mörtel 1st die Endfestigkeit des Mörtels im allgemeinen um mehr als die Hälfte verringert, sodaß dickere Mörtelschichten aufgetragen werden müssen gegenüber der Anwesenheit von Mörtelmassen ohne Beschleuniger für die gleiche Festigkeit. Darüberhinaus sind diese Massen stark alkalisch, sodaß sie sorgfältig gehandhabt werden müssen. Nur eine beschränkte Beschleunigung erreicht man mit Natriumcarbonat und Natriumaluminat als Beschleuniger ohne Verringerung der Endfestigkeit des gespritzten Betons auf untragbar geringe Werte. Es gibt jedoch Anwendungsgebiete, wo geringerere Aushärtezeiten und das schnellere Erreichen von Festigkeit erforderlich ist, für die bisher keine zufriedenstellenden Gemische bzw. Zusätze zur Verfügung stehen.

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Ein weiteres Anwendungsgebiet, welches eine sehr schnelle Aushärtung erforderlich macht·sind Dichtungs- oder Stopfmassen auf der Basis von Portlandzement. Abdichtungsmassen bestehen aus Portlandzement, feinen Zuschlagsstoffen (mason's sand) und einem Beschleuniger und dienen zum Ausbessern von abgebrochenem oder gerissenem Beton, wenn Wasser durch die Risse dringt. Derartige Reparaturmassen müssen eine Endaushärtezelt nach dem Vicat>-Nadeltest von weniger als 15 min habenfum sicherzustellen, daß die Aushärtung stattgefunden hat bevor die Masse ausgespült ist.

Portlandzementmassen zum Ausbessern von beschädigten Betonbauteilen und Konstruktionen müssen so schnell härten, daß kurze Reparaturzeiten genügen. Schnell aushärtende Mörtel bestehen im allgemeinen aus Portlandzement, feinen Zuschlagestoffen und Beschleuniger und dienen zum Ausbessern von gebrochenem oder gerissenem Beton und anderen kleinen Ausbesserungsarbeiten. Sie benötigen Endaushärtungszeiten von 30 min oder darunter nach der Vicat-Nadelmethode. Betonflickmassen enthalten Zement, grobe und feine Zuschlagsstoffe und Beschleuniger und werden im allgemeinen angewandt fUr größere Reparaturen und zum Ausbessern von Schlaglöchern in Betonstraßen. Solche Massen benötigen Endaushärtungszeiten von maximal 1 h nach der Vicat-Nadelmethode. Diese Aushärtungszeiten sind etwas länger als für schnell härtende Mörtel, weil für das Mischen und Aufbringen größerer Mengen eine längere Zeit erforderlich ist. Der Nadeltest kann direkt an den Mörtelproben durchgeführt werden. Bei Beton wird der Vicattest an der Mörtelprobe durchgeführt, welche nach Absieben der groben Zuschlagsstoffe erhalten wird (ASTM C 403).

Der am weitesten angewandte Beschleuniger für die meisten Anwendungsgebiete von Beton ist Calciumchlorid. Obwohl dieses

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nicht ausreichend beschleunigt für Betonspritzverfahren, wird es für viele Zwecke angewandt und hat den Vorteil, daß es billig ist. Nachteilig daran ist Jedoch die hohe Korrosivität in Verbindung mit Eisenwerkstoffen und daß esdie elektrochemische Reaktion zwischen unähnlichen Metallen darüberhinaus auch noch begünstigt. Deshalb kann man im allgemeinen Calciumchlorid nicht als Beschleuniger für bewehrten Beton oder andere Anwendungsbereiche wo Zwischenflächen Beton-Metall vorliegen, verwenden

Einen Überblick über den Stand der Technik betreffend Beschleuniger im allgemeinen und Hydroxycarbonyl-Verzögerer zeigt, daß es schwierig ist, allgemeine Vorhersagen über den Einfluß von breiten Verbindungsklassen auf die Aushärtungszeiten von Portlandzement zu machen. So ist beispielsweise das im wesentlichen ionische Calciumchlorid dn wirksamer Beschleuniger, Natriumchlorid und Kaliumchlorid sind ebenso ionische Chloride und sind doch wesentlich weniger wirksam. Allein die Tatsache, daß eine bestimmte Verbindung als Beschleuniger wirken kann, reicht noch nicht aus, wenn die Konzentrationen, die für die Verkürzung der Aushärtungszeiten erforderli di sind, unzweckmässig für den Anwendungs-

sind

bereich z.B. für Betonspritzen oder für Reparaturmassen besonders kurze Aushärtungszeiten erforderlichmmachen. So wird beispielsweise Calciumchlorid für die verschiedensten Portlandzementmassen als Beschleuniger angewandt, jedooh vermag es nicht die Aushärtezeiten ausreichend herabzusetzen, um damit spritzfähige Massen herzustellen.

Das Problem der Zusätze für Portlandzementmassen wird größer, wenn diese mehr als einen Zusatz enthalten, der individuell

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einen unterschiedlichen Effekt auf die Aushärtungszelt hat als eine andere Komponente. Es 1st im allgemeinen nicht vorhersehbar, ob ein bestimmtes Gemisch eines Beschleunigers und eines Verzögerers nun die Portlandzementmasse beschleunigen oder verzögern wird.

Schwierigkeiten bei der Vorhersage des Einflusses oder der Wirksamkeit von Verbindungen oder Gemischen von Verbindungen auf Härtungszeiten von Portlandzementmassen beruhen auf der Tatsache, daß die Änderung der Aushärtungszeiten ein katalytischer Effekt ist. In manchen Gebieten der Chemie wird anerkannt, daß der Mechanismus der Katalyse relativ wenig verständlich ist. Die ZementIndustrie ist da auch keine Ausnahme. Da die Grundreaktionen bei der Aushärtung von Portlandzement noch immer nicht vollständig aufgeklärt sind, so ist die Wirkung einer gegebenen Mischung hinsichtlich der Katalyse der Reaktionen, also der Beschleunigung oder Verzögerung der Aushärtung.wohl kaum erfolgreich vorherzusagen· Im allgemeinen ist man auf empirische Messungen angewiesen.

Seit Ende der Dreissigerjahre ist bekannt, daß organische Hydroxycarbonylverbindungen.die Aushärtung von Portlandzement zu beeinflussen vermögen. Aus dem Stand der Technik geht hervor, daß bestimmte Hydroxycarbonylverbindungen einschließlich einiger^-HydroxycarbonylverbIndungen, wie sie nach der Erfindung als Beschleuniger angewandt werden sollen, das Aushärten von Portlandzement verzögern und nicht beschleunigen. Aus der Literatur ist zu entnehmen, daß diese Verbindungen als Beschleuniger nicht wirksam sein könnten.

Es ist bekannt, daß 06-Hydroxycarbonylgruppen

H
O

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sehr wirksam 1st im Hinblick auf die Verzögerung der Hydratation von Portlandzement. Das Ausmaß der Hydratation ist ein Maß für die Aushärtung("Proceedings of the International Symposium on the Chemistry of Cement," Washington, C.C.I96O, S.924 - 925, J.H.Taplin).Nach diesem Stand der Technik wird Hydroxyessigsäure als starker Verzögerer bezeichnet aufgrund des Verhaltens einer angemachten Zementpaste mit einem Verhältnis Vasser:Zement (W/Z) von 0,3 bei 1 Gew.-# Zusatz. Milchsäure hat danach einen vernachlässigbaren verzögernd Effekt und wird nur aufgezählt, da sie eine p(/-Hydroxycarbonylgrupplerung enthält, ohne jedoch wirksam zu sein als Verzögerer. In dieser Literaturstelle wird jedoch der Schluß gezogen, daß es als allgemeine Regel angesehen werden muß, daß organische Substanzen, welche Zementaushärtung verzögern sollen, zumindest 2 Sauerstoffatome an unterschiedlichen

haben Kohlenstoffatomen hängen sollen, sodaß sie sich nähern können.

Der Literaturstelle ist nichts zu entnehmen, daß auf eine Verwendbarkeit von Hydroxyessigsäure oder Milchsäure als Beschleuniger für Zementmassen allein oder gegebenenfalls zusammen mit anderen Zusätzen für beschleunigte Zemente hindeuten könnte .

Auch die US-PS 3 144 347 führt von der Erfindung weg, denn dort wird Hydroxyessigsäure, Milchsäure oder deren Natrium-, Kalium-, Calcium- oder Aminsalze als Verzögerer in Konzentrationer von etwa 0,001 bis 3,5 Gew.-#, bezogen auf Zement.erwähnt. Nach dieser Vorveröffentlichung sollen oft weniger als etwa 0,8 Gew.-Ji angewandt werden, wobei man besondere Vorteile erreicht innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 1 Gew.-96. In den Beispielen wird immer nur weniger als 0,8 Gew.-96 der Verzögerer in den Zementmassen angewandt. Ausdrücklich ist dieser Patentschrift zu entntunen, daß eine kleine Gruppe von Monohydroxy-Verbindungen nicht nur hervorragend hinsichtlich der Verringerung des Wasserbedarfs wirksam sind, sondern als Ver-

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zögerungsmittel eine nennenswerte Steigerung der Druckfestigkeit des Betons ergeben. Der Stand der Technik bringt also nichts als die Anwendbarkeit als Verzögerungsmittel und zur Verbesserung der Betonfestigkeit.

Der einzige Hinweis in der Literatur auf spezielle dU-Hydroxycarbonylverbindungen, die als Beschleuniger dtenen können, ist der JA-AS 13 680 aus 1972 zu entnehmen. Obwohl diese Literatur reichlich unklar ist, kann man ihr entnehmen, daß Calciummono- und -diglykolat zu einer begrenzten Verringerung der Anfangshärtezeit von Portlandzement fuhren kann und es besonders bevorzugt ist, Portlandzement und gemischten Gipspiaster zu verwenden. Calciumdiglykolat wäre jedoch das Salz der Diglykolsäure und damit keine ot-Hydroxycarbonylverbindung. Die zuzusetzende Menge liegt zwischen 0,05 und 0,15 Gew.-?6 bezogen auf Zement und die kürzesten Endhärtezeiten in dieser Literaturstelle sind 1 h und 45 min. Diese soll für Calciummonoglykolat 1 h und 50 min betragen (gemessen nach dem Vicat-Nadeltest).

Aus den oben angegebenen Gründen ist es nicht möglich zu Extrapolieren hinsichtlich des Einflusses höherer Konzen-* trationen. Dieser Literatur kann man also auch nichts entnehmen, was zu einer so weitgehenden Verringerung der Aushärtezeiten führen kann, daß diese Zementmassen für Betonspritzen, Reparaturmassen und schnell härtende Mörtel angewandt werden können. Dies gilt auch hinsichtlich einer eventuell angewandten Kombination mit weiteren Zusätzen.

Wie bereits darauf hingewiesen, wurde für das Betonspritzen als beschleunigter Zusatz schon Natriumcarbonat angewandt, (Lea und Desch "The Chemistry of Cement and Concrete", Verl. Edward Arnold 1956^ wo auf Seite 252 darauf hingewiesen wird, daß Alkalicarbonate eine sehr starke Beschleunigung der Aus-

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härtung ergeben und die Zugabe von 1 bis 2 % die Zeit für anfängliches Aushärten auf wenige Minuten verringert.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Beschleunigen der Aushärtung von Portlandzementmassen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Zusätze ein wasserlösliches Carbonat und eine e£-Hydroxycarbonylverbirdung in Form von Hydroxyessigsäure (Glykolsäure), Milchsäure, 2-Methylmilchsäure oder dl-Mandelsäure bzw. deren wasserlösliche Salze anwendet. Besonders bevorzugt werden erfindungsgemSß Natriumcarbonat und Natriumhydroxyacetat (Natriumglykolat).

Aus der DT-OS 25 34 099 ist bekannt, daß bestimmte ώ-Hydroxycarbonylverbindungen, die man seit langem als Verzögerer für die Aushärtung von Portlandzementmassen ansah, auch als Beschleuniger wirksam sein können. Einzelne dieser Beschleuniger können die Aushärtung von Portlandzement ausreichend beschleunigen, daß derartige Massen zum Betonspritzen dienen können. Wie erwähnt, muß für diesen Zweck die Ehdaushärtungszeit weniger als 15 min betragen (Proctor Nadeltest). Einige dieser oiz-Hydroxycarbonylbeschleuniger können die Aushärtezeiten auch unter 5 min senken.

Für viele Anwendungsgebiete, außer den Betonspritzen, sind

jedoch derartige extrem kurze Härtezeiten unzweckmässig, weil nicht ausreichend Zeit für das Mischen und Aufbringen der Masse bleibt. So benötigt man beispielsweise 30 min für Mischen, Aufbringen und Glätten einer Zementmasse zur Ausbesserung von Schlaglöchern in Straßen. Für diese Anwendung eignen sich also höher beschleunigte Zementmassen mit kürzeren Härtezeiten nicht mehr.

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Während es Im allgemeinen möglich ist, längere Härtungszeiten als die extrem kurze Aushärtungszeit für Betonspritzen durch sorgfiltiges Auswählen der Konzentration eines oO-Hydroxycarbonylbeschleunigers zu erreichen, is> in der Praxis dies nicht immer möglich, da die Aushärtungszeit ungebührlich abhängen kann von der Beschleunigerkonzentration. FUr Aushärtezeiten eines Mörtels von über einigen Minuten kann beispielsweise die Aushärtezeit sofweitgehend abhängen von der Natriumhydroxyacetatkonzentration, sodaß man keine ausreichend gleichmässigen Aushärtungszeiten bei Produktionsmengen erreicht. Solche Aushärtungszeiten sind darUberhinaus auch noch außerordentlich abhängig von dem W/Z-Verhältnis und ähnlichen Parametern, wodurch die Einstellung und Kontrolle weiter kompliziert wird.

Nach der Erfindung wurde nun festgestellt, daß die Kombination eines <36-Hydroxycarbonylbeschleunigers mit einem wasserlöslichen Carbonat die Aushärtungszeiten wieder wesentlich verlängert, die man sonst mit deno6-Hydroxycarbonylbeschleuniger alleine erhalten würde, jedoch bleiben diese Zeiten noch immer wesentlich unter den Zeiten für nicht-beschleunigten Portlandzement. DarUberhinaus beobachtet man auch eine viel schnelles Erreichung von Festigkeit als bei nicht-beschleunigten Zementmassen.

Die Kombination einer </,-Hydroxycarbonylverbindung mit einem löslichen Carbonat führt auch noch zu einer Verringerung der Abhängigkeit der Aushärtungszeit von der Konzentration, insbesondere für Aushärtungszeiten von nur wenigen Minuten länger als die von dj-Hydroxycarbonylverbindungen alleine. Für noch längere Aushärtungszeiten sind diese im allgemeinen nicht mehr zu beherrschen und werden wieder konzentrationsabhängig und führen zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von Mörteln mit vorgegebenen Aushärtungszeiten. Die Konzentrationsabhängigkeit

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macht es besonders schwierig* große Mörtelansätze abzumischen mit ausreichender Gleichmäßigkeit, daß auch gleiche Härtungszeit gewährleistet ist.

Überraschenderweise konnte festgestellt werden, daß sowohl längere Aushärtungszeiten als auch wesentlich verringerte Konzentrationsabhängigkeit erreicht wird durch die Kombination von einer wasserlöslichen organischen Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen und einem löslichen Carbonat zusammen mit dem dO-Hydroxycarbonylbeschleuniger. Solche Verbindungen sind z.B. Natriumglukonat und Natriumeitrat, die bekanntlich für Zementmassen Verzögerer sind. Geringe Konzentrationen derartiger Substanzen ergeben einen überraschend großen synergistischen Effekt auf die Verlängerung der Aushärtungszeit und die Herabsetzung der nicht vorhersehbaren Konzentrationsabhängigkeit der Aushärtungszeiten, welche mit Carbonat undo6-Hydroxyverbindung beschleunigt sind.

Die Aushärtungszeit bestimmter erfindungsgemäßer Zusätze für bestimmte Anwendungsgebiete hängt ab von der Rezeptur und der Konzentration der Zusätze, dem W/Z-Verhältnis, Art und Menge der Zuschlagstoffe, der Zusammensetzung des Zements und der Reihenfolge der eingemischten Bestandteile sowie der Temperatur und anderer Bedingungen des Mischens und Härtens. Nach der Erfindung werden als Beschleuniger bevorzugt Natriumhydroxyacetat, Natriumcarbonat und Natriumglukonat. Werden diese Zusätze in einen Portlandzementmörtel eingebracht, so sollte das Gewichtsverhältnis Natriumhydroxyacetat : Zement vorzugsweise 6 χ 10" bis etwa 5 x 10" und das Gewichtsverhältnis von Natriumcarbonat : Zement vorzugsweise etwa 6 χ 10" bis 2 χ 10 und schließlich das Verhältnis Natriumglukonat : Zement

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vorzugsweise etwa 8 χ 10 bis 3 x 10 betragen.

Bevorzugte ^C-Hydroxycarbonylverbindungen nach der Erfindung

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sind Hydroxyessigsäure, Milchsäure, 2-Methylmilchsäure, dl-Mandelsäure und deren Natrium-, Kalium-, Calcium-, Lithium-, Zink- und Triäthanolaminsalze. Das bevorzugte Carbonat ist das Natrium- und Kaliumcarbonat. Die bevorzugte wasserlösliche organische Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen sind Glukonsäure, Citronensäure, Ligninsulfonsäure, Heptoglukonsäure und ihre Natrium-, Kalium- und Calciumsalze. Polysaccharide sind ebenfalls anwendbar .

Die Zusätze werden so ausgewählt, daß das Gemisch im wesentlichen neutral ist, was den pH-Wert anbelangt.und dadurch eine Handhabung ohne besonderer Vorkehrungen möglich ist.

Die erfindungsgemäßen Zusätze führen weder zu einer Reaktion mit Eisenwerkstoffen noch zu einem elektrolytischen Effekt zwischen unterschiedlichen Metallen und eignen sich daher besonders für die Anwendung in Verbindung mit bewehrten oder vorgespannten Betonen oder ganz allgemein gesagt für alle Anwendungsgebiete, wo es zu einer Zwischenfläche zwischen Metall und Mörtel oder Zement kommt.

überraschend ist, daß die Kombination von wasserlöslichem Carbonat, welches ein Beschleuniger ist, mit einer cc-Hydroxycarbonylverbindung, welche ebenso ein Beschleuniger ist, zu längeren Aushärtungszeiten führt, als man sie mit <xi-Hydroxycarbonylverbindung alleine erhält. Eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen liegt darin, daß Portlandzement

allgemein aufgebaut ist aus den 3 Hauptbestandteilen C,A (Tricalciumaluminat), C,S (Tricalciumsilicat) und C₂S (Dicalciumsilicat), die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit härten und unterschiedlich beeinflußt werden durch die verschiedenen Zusätze. Das Aushärten von C,A bestimmt die Aushärtungszeit der Zementmasse, da diese Substanz am schnellsten härtet. Die Entwicklung der Festigkeit andererseits beruht im wesentlichen auf dem Aushärten von C,S. Da die oO-Hydroxycarbonyl-

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verbindungen sowohl die Härtezeit herabsetzen, als auch die Ausbildung dr Festigkeit beschleunigen, so scheinen sie sowohl C^A als auch C,S zu beschleunigen. Natriumcarbonat und andere lösliche Carbonate scheinen das Härten

wahrend

von C,S zu beschleunigen, sie das Härten von C^A verzögern. Die Beschleunigung von C,S durch lösliche Carbonate reicht nicht sdesto-trotz aus zu einer insgesamten Verkürzung der Härtezeit gegenüber einem nicht-beschleunigten Zement. Durch die gemeinsame Anwendung von eC-Hydroxycarbonylverbindung und löslichem Carbonat kommt man also zu einem massigen Effekt deroL-Hydroxycarbonylverbindung auf C-,Α, nicht jedoch auf C,S. Damit wird die Aushärtezeit verlängert, jedoch die Entwicklung der Festigkeit bleibt im wesentlichen unangegriffen gegenüber Massen, in denen als Beschleuniger nur<7C-Hydroxycarbonylverbindung vorliegt.

Natriumglukonat und andere Verbindungen mit mehreren Hydroxyl gruppen scheinen einen mässigenden Einfluß auf die zwei Beschleuniger sowohl auf C^A als auch C^S zu haben, indem die Aushärtungszeit beider verlängert und die Entwicklung der Festigkeit etwas beeinflußt wird. Dies ist in Übereinstimmung mit der Beobachtung, daß wasserlösliche organische Verbindungen mit mehreren Hydroxylgruppen das Aushärten von. Portlandzement zu verzögern scheinen, indem die Zementteilchen mit einem Film überzogen werden und damit die Berührung mit Wasser vermindert wird. Unter Berücksichtigung der massigen Beeinflussung der Entwicklung der Festigkeit durch Natriumglukonat zeigen die bevorzugten erfindungsgemäßen Gemische in Mörteln wesentlich größere Anfangsfestigkeiten als die Anfangsfestigkeiten von Mörteln mit bekannten Beschleunigern.

Die Erfindung wurde an folgenden Beispielen weiter erläutert:

Beispiel 1

Es wurden folgende drei Trockenmörtel hergestellt:

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	i/t?·	B	77,8	2708808
	A	Gewichtsteile	19,9
		78,0	1,9	C
		20,0	0,4
Zement "Atlas Type I11	2,0	77,5
Feiner Sand	0,0	19,8
Natriumglykolat	1,9
Natriumcarbonat	0,8

Die Endhärtezeit dieser Mörteln wurde nach dem Vicat—Nadeltest (W/Z-Verhältnis 0,3) und die Druckfestigkeit nach 1 bzw. 5 Stunden ermittelt.

Härtezeit Druckfestigkeit (psi) kg/mm A 1« 15" (1710) 120 (5 h)

B 3¹ 30" ( 990) 69,6 (1 h)

C 17' 30" (1080) 76 (1 h)

Daraus ergibt sich, daß die Zugabe von Natriumcarbonat die Aushärtungszeit des Mörtels verlängert.

Beispiel 2

D E Gewichtsteile

Zement "Atlas Type I" 77,7 75,5

Feiner Sand 19,4 18,9

Natriumlactat 2,9 2,8

Natriumcarbonat 0,0 2,8

Mit diesen Mörteln ergaben sich folgende Härtezeiten;

Härtezelt W/Z-Verhältnls D 1« 0,28

E 17' 0,29

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Die Zugabe von Natriumcarbonat zu einem mit Natrium- lactat beschleunigten Mörtel erhöht wesentlich die Aushärtungszeit.

Beispiel 3

Es wurde ein Trockenmörtel aus 600 g Zement "Atlas Type I", 400 g feinem Sand und 5 g Natriumhydroxyacetat hergestellt und von 6 Proben nach dem Gillmore-Nadeltest die Anfangshärtezeiten ermittelt.

Natriumglukonat HärtKeit

	Natriumcarbonat Gew.-%
F	0,2
G	0,5
H	0,8
I	0,2
J	0,5
K	0,8

0,0	3· 5«
0,0	4'1OM
0,0	5140"
0,02	17*15"
0,02	16*50"
0,02	3*30"

Die Gew.-?6 beziehen sich auf das Gesamtgewicht der Mörtelprobe, W/Z-Verhältnis 0,35.

Bei Ansteigen der Konzentration von Natriumcarbonat von 0,2 auf 0,5 Gew.-?6 bleibt bei den Proben I und J, welche 0,02 Gew.-96 Natriumglukonat enthalten, die Aushärtungszeit im wesentlichen konstant. Über dieser Konzentration ist die Aushärtezeit des Mörtels recht unempfindlich auf die Natriumcarbonatkonzentration.

über diesen Konzentrationsbereich hat Natriumglukonat einen verlängernden Effekt auf die Anfangshärtezeit von 3 oder 4 min auf etwa 17 min. Mit Anstieg der Natriumcarbonatkonzentration

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auf 0,8 Gew.-96 sinkt die Anfangshärtezelt auf weniger als 4 min fUr Proben, enthaltend Natrlumglukonat. Bei dieser Konzentration dominiert scheinbar der Übliche Beschleunigungseffekt des Natriumcarbonats über die verzögernde Wirkung in Kombination mit Natriumhydroxyacetat.

Beispiel 4 Es wurde folgender schnell härtender vorgemischter Mörtel

hergestellt:

Gewichtsteile

Zement "Hercules Type I"	79,270
Mason's Sand (ASTM C-144)	19,818
Natriumhydroxyacetat	0,664
Natriumcarbonat	0,198
Natriumglukonat	0,005
Steinmehl	0,045

Die Anfangshärtezelt dieses Mörtels lag zwischen 5 und min nach dem Gillmore-Nadeltest bei einem W/Z-Verhältnis von 0,3. Dies ist also ein schnell härtender Mörtel.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   11... Verfahren zur Beschleunigung der Aushärtung von Portlandzementmassen durch Zusatz einer iXz-Hydroxycarbonylverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man zusammen mit Hydroxyessigsäure, Milchsäure, 2-Methylmilchsäure, dl-Mandelsäure und deren wasserlöslichen Salze ein wasserlösliches Carbonat zusetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als wasserlösliches Carbonat Natriumcarbonat zusetzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich eine wasserlösliche organische Verbindung mit mehreren Hydroxylgruppen zusetzt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit mehreren Hydroxyl gruppen Natriumglukonat ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bezogen auf Zement etwa 6 χ 10~ bis 2 χ 10 Gew.-Teile Natriumcarbonat, etwa 6 χ 10 bis

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   5 x 10 Gew.-Teile Natriumhydroxyacetat und etwa 8 χ 10

   _2
   bis 3 x 10 Gew.-Teile Natriumglukonat zusetzt.

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   ORIGINAL INSPECTED