DE69118723T2

DE69118723T2 - Zementzusammensetzung und die Herstellung von Beton daraus

Info

Publication number: DE69118723T2
Application number: DE69118723T
Authority: DE
Inventors: Gavin Cramond Gartshore; Norman Edward Holme
Original assignee: ALH Systems Ltd; Blue Circle Industries PLC
Current assignee: ALH Systems Ltd; Blue Circle Industries PLC
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2011-01-26
Also published as: EP0439372B1; DK0439372T3; EP0439372A2; ATE136875T1; EP0439372A3; DE69118723D1; GB9001799D0; SG64853A1; US5114487A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zementhaltige Zusammensetzung, die sich für Anwendungen eignet, wo hohe Schlagfestigkeit und eine außerordentlich rasche Ausbildung des Abbindens und der Festigkeit erforderlich sind, wie des Betonierens in Gezeiten Zonen, wo die Beständigkeit gegenüber z.B. Schiffaufprall erforderlich ist oder die Beschichtung von Schweißbereichen zwischen verbundenen Längen von Stahlrohr, die unter Wasser gelegt werden sollen, sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines verstärkten Betons aus solch einer zementhaltigen Zusammensetzung.

Hintergrund der Erfindung

Unter Wasser verlegte Stahlrohre, insbesondere in der See, werden derzeit zur Leitung von Öl verwendet, das aus im Meer gelegenen Ölquellen erhalten ist oder zur Leitung von anderen Flüssigkeiten und Gasen. Diese Rohre, die im typischen Fall Außendurchmesser von 12 Zoll (30,5 cm) bis 48 Zoll (121,9 cm) haben, werden in Abschnitten hergestellt im allgemeinen 40 Fuß lang (12,2 m) und werden im allgemeinen mit einer verstärkenden Betonbeschichtung versehen. Die Wirkung der vorgeformten Betonbeschichtung auf die Stahlrohre ist nicht so sehr ihre Schutz vor Korrosion (da die Stahlrohre mit ihrem eigenen Korrosionsschutz versehen sind) als die Rohre so zu belasten, daß sie auf dem Meeresboden aufliegen und die Rohre gegen Stoßschäden zu schützen, wie sie durch eine kollidierende Trawlerbordwand bewirkt werden könnten. Es wurde geschätzt, daß eine Rohrverbindung im Durchschnitt 5 solche Stöße während der erwarteten Lebenszeit des Rohres erhalten könnte.
Die Abschnitte von Rohren werden, um eine Rohrleitung zu bilden, auf einem sogenannten "Rohrlegeschiff" zusammengeschweißt und der unbeschichtete Bereich wird entweder durch Aufbringen eines Seemastixasphalts oder einer Zusammensetzung auf Harzbasis geschützt. Im allgemeinen umfaßt die Arbeitsweise auf dem Rohrlegeschiff die Stufen des Zusammenschweißens von zwei Längen an Rohr; die Durchführung einer Röntgenstrahluntersuchung der Schweißung; das Anbringen der Form um die geschweißte Verbindung; das Füllen der Form mit dem Schutzmaterial, falls zweckmäßig, das Wegnehmen der Form; und das Leiten des geschweißten Rohrs über das "Stinger" (eine Vorrichtung, die Rollen enthält, die am Heck des Schiffs liegen) und in das Meer umfaßt.
Die bisher zum Schutz der Schweißbereiche verwendteten Materialien haben gewisse Nachteile. So muß Seemastixasphalt erhitzt werden, was nicht nur die Kosten des Betriebs erhöht sondern im allgemeinen auch erfordert, daß die Form an Ort und Stelle in das Meer geht, da der Mastix nicht ausreichend innerhalb der Zeitspanne herunterkühlt, um das Entformen zu gestatten. Die Formen können auf dem Meeresboden gefährlich sein, da sie Fischleinen oder dergleichen behindern können. Die auf Kunstharz beruhenden Systeme können in wiederverwend bare Formen eingebracht werden, die etwa 10 Minuten nach dem Füllen entfernt werden können, geben jedoch Anlaß zu Umweltnachteilen: insbesondere enthält eine der Ausgangsmaterialien lsocyanat und sein Überbordgehen kann nicht zugelassen werden. Außerdem muß die Mischungs- und Ausbringungseinrichtung, die mit den Systemen auf Kunstharzbasis verwendet wird, mit Lösungsmitteln nach jeder Formoperation gespült werden, was Anlaß zu zusätzlichen Umwelt- und Explosionsgefahren bildet sowie zu Unbequemlichkeiten beim Betrieb.
Um die Betriebswirksamkeit zu verbessern und die Gefahren zu vermindern, die mit dem Stand der Technik verbunden sind wäre es erwünscht, ein Schutzmaterial zu verwenden, daß die folgenden Erfordernisse erfüllt, nämlich ein Material, das kein Erhitzen auf erhöhte Temperaturen erfordert; das nicht die Verwendung großer Mengen von toxischen Harzen oder entflammbaren Lösungsmitteln zur Folge hat; das leicht in eine Form eingebracht werden kann und das es gestattet, daß die Form innerhalb einer Zeitspanne von etwa 6 Minuten abgenommen werden kann; das ausreichende Biege- und Druckfestigkeit innerhalb etwa 10 Minuten nach dem Füllen der Form hat, um über das Stinger gelassen zu werden und das eine ausreichende Festigkeit erreicht, um einer Schlagprüfung, wie sie vom Corrosion and Protection Centre Industrial Service (CAPCIS) an der Universität von Manchester, Institute of Science and Technology (UMIST) verwendet wird, zu erreichen, wobei dieser Test einen Schlag mit einem geschwungenen 2,68 t-Gewicht mit Meißelende bei 7 Knoten (13 km/- Std.) umfaßt. Das derzeitige Maximalgewicht eines Trawlergates ist 2,68 t und 7 Knoten ist die maximale Geschwindigkeit, mit welcher es derzeit gestattet ist zu fahren.
Es wird angenommen, daß bisher keine bekannten hydraulischen Zusammensetzungen auf Zementbasis die erforderliche rasche Ausbildung des Abbindens und der Festigkeit, die erforderliche Schlagfestigkeit und die Fähigkeit haben, die anderen Erfordernisse der oben beschriebenen Verwendung zu erfüllen. Somit würde die Zementmischung benötigen, daß sie anfänglich hinreichen fließfähig ist, um das zufriedenstellende Füllen der Form zu gestatten, die um die Rohrverbindung angeordnet ist. Der Beton müßte auch den schweren thermischen Beanspruchungen widerstehen müssen auf Grund der Anordnung um eine Rohrverbindung, die noch heiß ist (im typischen Fall 110 º bis 120 ºC) von der Schweißoperation, gefolgt vom kurzeitig nachfolgenden Eintauchen in kaltes Seewasser (im typischen Fall 5 ºC): bei herkömmlichem Beton, der einem solchen thermischen Schock unterworfen würde, wäre zu erwarten, daß er vielfache Rißbildung erfährt und schnell seinen Zusammenhalt verliert.
Der Beton sollte Schrumpfeigenschaften zeigen, die mit denen des frisch geschweißten Stahlrohres verträglich sind, das nach Eintritt in die See schnell abkühlt; weiterhin sollte der Beton dimensionsstabil sein, trotz des Eintauchens in Seewasser.
US-A-4,377,977 (Wurster) zeigt ein formbares einheitliches Gemisch, das 120 bis 190 Gewichtsteile Siliciumoxidsandzuschlag, 40 bis 65 Teile Metallfaser, insbesondere Stahlfaser, 80 bis 175 Teile eines blähbaren Zements, der einen Portlandzement und eine Blähkomponente enthält und 30 bis 75 Teile Wasser aufweist, wobei dieses Gemisch ein Setzen von etwa 5,5 bis etwa 6,5 Zoll (140 bis 165 mm) aufweist. Der nach Härten dieses Gemisches erhaltene Beton kann einem Angriff mit einem Acetylenbrenner ohne Abschuppen, Abbröckeln oder Explodieren widerstehen und ist auch beständig gegen Angriff mit einem Hammer, Meißel, Bohrer oder einer Schneidvorrichtung, so daß sich dieser Beton daher für das Einbeziehen in eine Safe- oder Tresorstruktur eignet. Andere Materialien, wie Granitbruchstücke oder eine Kombination von Latexbinder und Glasfaser können ebenfalls einbezogen werden, um die Schlagfestigkeit zu verbessern. Die Blähkomponente muß in einer Menge vorhanden sein, daß sie wenigstens ausreicht, um das Schrumpfen des Portlandzements auszugleichen und dem Portlandzement blähende und Selbstspannungseigenschaften zu verleihen, wenn diese Komponente beim Härten hydratisiert wird. Vorzugsweise enthält der blähbare Zement 90 bis 70 % an Portlandzement und 10 bis 30 % an Blähkomponente, die größtenteils aus Kalziumsulfoaluminat (C&sub4;A&sub3; ) in Form eines ternären Systems mit extrahierbarem begleitendem Kalk (CaO) und extrahierbarem begleitendem wasserfreiem Kalziumsulfat (CaSO&sub4;) besteht. Dieses US-Patent zeigt, daß ein bevorzugter blähbarer das Schrumpfen ausgleichender Zement der ist, der in US-A-3,155,526 und US-A-3,251,701 gezeigt ist.
Die Merkmale, welche die von Wurster gezeigten Betongemische zeigen, machen sie ungeeignet für die bevorzugte Verwendung der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. So müssen die Wurster'schen Zusammensetzungen die angegebenen Setzwerte haben, um zu gewährleisten, daß die formbare Mischung in verschiedene Höhlungen und Zwischenräume der Safe-Höhlung eingerüttelt werden kann (US-A-4,377,977, Spalte 7, Zeilen 7 bis 10 und 18 bis 33), solche Merkmale wären ungeeignet zur Beschichtung der Schweißbereiche eines Stahlrohrs, das in der See verlegt werden soll, wenn die Entformung innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne erfolgen muß. Überdies erleiden die
Wurster'schen Zusammensetzungen eine Blähreaktion in den ersten wenigen Tagen der Betonhärtung (US-A-4,377,977, Spalte 6, Zeilen 47 bis 48); eine solche Ausdehnung bei der Beschichtung einer Rohrschweißung würde das Trennen des Betons vom Stahlrohr bewirken (das sich nach dem Abkühlen zusammengezogen hat) und dadurch die ganze Struktur beträchtlich schwächen und die Korrosionsbeständigkeit vermindern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung liefert eine zementhaltige Zusammensetzung, welche enthält (a) einen gemahlenen sulfoaluminiumhaltigen Zementklinker; (b) 1 bis 5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) eines gemahlenen Portlandzementklinkers mit einer Feinheit äquivalent einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 400 m²/kg; (c) 0,25 bis 0,5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an Kalziumsulfat; (d) 1 bis 4 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an feinem Zuschlag und 4 bis 8 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an grobem Zuschlag; und (e) Eisenmetallfaser in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung auf Trockengewichtsbasis. Gewöhnlich enthält die Zusammensetzung auch (f) einen Weichmacher und/oder (g) einen Abbinde- und/oder Härtungsbeschleuniger für die zementhaltigen Komponenten und/oder (h) ein die Abbindung steuerndes Mittel.
Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Betons, das darin besteht, die zementhaltige Zusammensetzung mit Wasser zu mischen und das erhaltene Gemisch abbinden zu lassen. Bei gewissen bevorzugten Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzüberzugs um den Schweißbereich zwischen geschweißten Längen von Stahlrohr geliefert, wobei das Verfahren darin besteht, diesen Schweißbereich in eine Form einzubringe, den verbleibenden Formraum mit einer zementhaltigen Zusammensetzung gemäß der Erfindung zu füllen, die mit Wasser angemacht ist und die Form zu entfernen, wenn diese Zusammensetzung ausreichend abgebunden hat, daß sie zusammenhängend bleibt.
Zusätzlich zur Bereitstellung von Zusammensetzungen, welche die oben erwähnten Erfordernisse trotz Off-Shore-Arbeitsbedingungen erfüllen können, gestattet die vorliegende Erfindung auch die Verwendung von Seewasser für die Anmachzwecke.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Unter "sulfoaluminiumhaltigem Zementklinker" im Zusammenhang mit der Komponente (a) ist jeder Mineraklinker gemeint, der die Phase 4CaO.3Al&sub2;O&sub3;.SO&sub3; hat, die als Klein'sche Verbindung bekannt ist und die auch durch 3CaO.3Al&sub2;O&sub3;.CaSO&sub4; oder C&sub4;A&sub3; dargestellt werden kann. Gewisse Klinker, welche die Klein'sche Verbindung enthalten, ihre Herstellung und ihre Verwendung als Blähmittel im Portlandzement-Zusammensetzungen sind bekannt: siehe US-A-3,155,526 (Klein), US-A-3,251,701 (Klein), US-A-3,857,714 (Mehta) und US-A-4,419,136 (Rice), wobei die Lehre dieser US-Patente durch die Bezugnahme hier einbezogen ist.
Die Expansions- und das Schrumpfen-ausgleichende Eigenschaften der in den oben erwähnten US-Patenten beschriebenen sulfoaluminiumhaltigen Klinker beruhen auf überschüssigem freien Kalk und freiem Kalziumsulfat. Jedoch sind solche Eigenschaften in Beschichtungen für geschweißte Rohrverbindungen nicht erwünscht; tatsächlich scheint es wünschenswert, daß eine gesteuerte Schrumpfung eintritt, um sie an die Kontraktion des Stahlrohrs, wenn es nach dem Schweißen abkühlt anzupassen. Demgemäß sind die bevorzugten sulfoaluminiumhaltigen Klinker zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung diejenigen, die wenigstens 15 Gew.-% C&sub4;A&sub3; , 0 bis 6 Gew.-% freiem Kalk, 0 bis 25 Gew.-% CaO.2Al&sub2;O&sub3; (CA&sub2;), 0 bis 10 Gew.-% 12CaO.7Al&sub2;O&sub3;(C&sub1;&sub2;A&sub7;), 0 bis 5 Gew.-% CaO.TiO&sub2; (CT), 0 bis 10 Gew.-% Ferrit-Phase (von der annähernden Zusammensetzung 4CaO.Al&sub2;O&sub3;.Fe&sub2;O&sub3; oder C&sub4;AF), 0 bis 60 Gew.-% CaO.Al&sub2;O&sub3; (CA) und 0 bis 30 Gew.-% einer CaSO&sub4; (C )-Phase enthalten. Im Prinzip könnte Siliciumoxid, SiO&sub2;, vom Mineraklinker abwesend sein, jedoch in der Praxis wird es auf Grund von Verunreinigungen in den Rohmaterialien, aus welchem der Klinker hergestellt wird, etwas vorliegen. Jedes SiO&sub2; im Klinker sollte vorzugsweise kombiniert sein, um 2CaO.Al&sub2;O&sub3;.SiO&sub2; (C&sub2;AS) und/oder 2CaO.SiO&sub2; (C&sub2;S) zu bilden. Vorzugsweise enthält der Klinker weniger als 10 Gew.-% SiO&sub2; (entsprechend einem Gehalt von weniger als 45,6 Gew.-% von C&sub2;AS), noch bevorzugter weniger als 5 Gew.-% SiO&sub2;. Um maximale Steuerung bezüglich des freien Kalks und des Kalziumsulfats zu erhalten wird es bevorzugt, sulfoaluminiumhaltige Klinker und ein Verfahren für ihre Herstellung anzuwenden wie es in EP-A-0 181 739 beschrieben ist, wobei die Lehre dieser europäischen Patentschrift durch Bezugnahme hier einbezogen ist.
Die bevorzugten sulfoaluminiumhaltigen Klinker enthalten wenigstens 25 Gew.-%, jedoch gewöhnlich nicht mehr als 85 Gew.-% an C&sub4;A&sub3; . Die besonders bevorzugten Mengen dieser Phase liegen im Bereich von 35 bis 68 Gew.-% des sulfoaluminiumhaltigen Klinkers.
Es ist auch bevorzugt, daß der sulfoaluminiumhaltige Klinker weniger als 20 Gew.-% CA enthalten soll, weniger als 1 %, noch bevorzugter weniger als 0,5 % und insbesondere weniger als 0,2 Gew.-% an freiem Kalk, weniger als 5 Gew.-% C&sub1;&sub2;A&sub7; und weniger als 4,1 %, insbesondere weniger als 1 Gew.-% einer CaSO&sub4;-Phase. Es ist auch bevorzugt, daß im sulfoaluminiumhaltigen Klinker der Gehalt an CA&sub2; geringer als 5 Gew.-% und der Gehalt an C&sub4;AF nicht über 5 % sein sollte.
Es ist selbstverständlich zu verstehen, daß der sulfoaluminiumhaltige Klinker auch eine kleine Menge an anderen Komponenten enthalten kann, z.B. Mn&sub2;O&sub3;, P&sub2;O&sub5;, MgO, K&sub2;O, Na&sub2;O sowie Glühverlust.
Vorzugsweise ist der sulfoaluminiumhaltige Zementklinker auf eine Feinheit vermahlen, die äquivalent ist einer spezifischen Oberfläche von wneigstens 350 m²/kg, vorzugsweise wenigstens 450 m²/kg. Dies steht im Gegensatz zur herkömmlichen expansiven oder das Schrumpfen kompensierenden Zementen, welche C&sub4;A&sub3; enthalten, die normalerweise mit einer Feinheit von 250 bis 270 m²/kg auf den Markt gebracht werden. Die gröbere Mahlung kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wenn ein ausreichend feingemahlener Portlandzement vorliegt.
Ein geeigneter sulfoaluminiumhaltiger Klinker ist im Handel in einer gemahlenen Form von Messrs. Blue Circle Industries Plc. unter der Handebezeichnung "Rock-fast" erhältlich (früher erhältlich unter der Handelsbezeichnung "Calumex").
Bei Abwesenheit von Kalk und Kalziumsulfat wurde gezeigt, daß C&sub4;A&sub3; nur sehr schwach hydraulisch ist. In Gegenwart von Kalk und Kalziumsulfat jedoch reagiert C&sub4;A&sub3; rasch unter Bildung von Ettringit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Portlandzementklinker (b) als Quelle von Kalk (CaO) und zur Erzeugung der wesentlichen Kalziumsilikathydrate zur Bildung der dauerhaften Betonstruktur, die für diese Erfindung notwendig ist, verwendet, wobei der Portlandzementklinker auf eine Feinheit äquivalent einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 400 m²/kg vermahlen ist. Noch bevorzugter hat der gemahlene Portlandzementklinker eine Feinheit äquivalent einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 450 m²/kg bis zu 550 m²/kg oder sogar höher. Somit werden Zementklinker, wie diejenigen, die unter der Handelsbezeichnung "Microcem" bekannt sind und die eine Feinheit äquivalent zu einer spezifischen Oberfläche von 450 ± 25 m²/kg bis zu 1.000 m²/kg haben, in Betracht zu ziehen sein (obwohl es bei den höheren Graden der Feinheit schwierig sein kann, technische Mengen in wirtschaftlicher Weise zu erzeugen).
Bevorzugte Portlandzementklinker zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung erfüllen das Erfordernis für Portlandzement gemäß britischem Standard BS12: Teil 2: 1971, haben jedoch im allgemeinen eine Feinheit, die ausgeprägt größer ist als das in diesem Standard angegebene Minimum. Rasch härtender Portlandzement wie in diesem Standard definiert, wird gewöhnlich in Betracht gezogen.
Die vorliegenden zementhaltigen Zusammensetzungen enthalten 1 bis 5 Gewichtsteile der Komponente (b) zu 1 Gewichtsteil der Komponente (a).
Im Handel erhältlicher Kalziumsulfoaluminatklinker kann Kalziumsulfat in Form einer Anhydritphase oder einer Kalziumlangbeinitphase enthalten (es ist für solche Phasen möglich, daß sie in den Klinker "eingebrannt" werden) und dieser kann als Quelle von wenigstens einigem und möglicherweise allem des Kalziumsulfats (c) benutzt werden, obwohl es nicht die bevorzugte Maßnahme ist, dieses Material einzubringen. Es wird bevorzugt, daß wenigstens 50 Gew.-% und insbesondere vorzugsweise alles des Kalziumsulfats in Form von Anhydrit sein sollte, insbesondere β-Anhydrit; der Rest, wenn er zugesetzt wird, kann in Form von Gips, löslichem Anhydrit oder Plaster sein. Vorzugsweise ist das Kalziumsulfat auf eine Teilchengröße von weniger als 250 µm gemahlen.
Im Handel erhältliche Portlandzemente können Kalziumlangbeinit und/oder einen Zusatz von Gips enthalten, und auch diese können als Quelle für wenigstens einen Teil des Kalziumsulfats verwendet werden.
Die vorliegenden zementhaltigen Zusammensetzungen enthalten 0,25 bis 0,5 Gewichtsteile der Komponente (c) auf ein Gewichtsteil der Komponente (a), wobei natürlich jedes Kalziumsulfat im sulfoaluminiumhaltigen Klinker berücksichtigt wird.
Die Zusammensetzungen dieser Erfindung enthalten als Komponente (d) sowohl einen feinen Zuschlag als auch einen groben Zuschlag. Ein geeigneter feiner Zuschlag ist siliciumdioxidhaltiger Sand, wie er herkömmlicherweise in Betonmassen verwendet wird. Der grobe Zuschlag muß ausreichende Härte haben, um den Erfordernissen der Schlagfestigkeit zu genügen, und teilchenförmiger siliciumdioxidhaltiger Zuschlag hat sich als besonders geeignet erwiesen, insbesondere Granit und Andesit. Die Größenabstufung von beiden, den feinen und groben Aggregaten sind vorzugsweise so ausgewählt, daß sich maximale Teilchenpakkung ergibt. Im typischen Fall liegt das feine Aggregat im Größenbereich 90 bis 1.000 Mikron (0,09 bis 1,0 mm) und das grobe Aggregat 1 bis 10 mm. Diese Art von Aggregat gibt einen Beton mit einer typischen Schüttdichte von 2.300 kg/m³. Für untertauchbare Rohrleitungen kann das Erfordernis für eine Ausfüllung höherer Dichte bestehen. In diesem Fall hat sich inerter Eisenoxidzuschlag im Größenbereich 1 bis 6 mm als geeignet erwiesen, um einen Beton mit einer typischen Schüttdichte von 2.600 kg/m³ zu erzielen. Auch Banumsulfat kann als grober Zuschlag für hohe Dichte in Betracht gezogen werden. Diese hochdichten Zuschläge können natürlich in Verbindung mit Granit und dergleichen verwendet werden.
Als Leitfaden hat der grobe Zuschlag, wenn er nicht Granit ist, vorzugsweise ein spezifisches Gewicht, das wenigstens dem von Granit vergleichbar ist, z.B. 2,55 bis 2,65 oder höher. In entsprechender Weise hat der grobe Zuschlag, wenn er nicht Eisenoxid ist, vorzugsweise eine Moh'sche Härte, die wenigstens vergleichbar der von von natürlichem Eisenoxidmineral ist, z.B. 5 bis 6,5 oder höher.
Im typischen Fall enthalten die vorliegenden Zusammensetzungen 1 bis 4 Gewichtsteile feinen Zuschlag und 4 bis 8 Gewichtsteile groben Zuschlag pro Teil der Komponente (a).
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind faserverstärkt. Die Eisenmetallfaser (e) muß ausreichende Festigkeit haben, um den Anforderungen der Schlagfestigkeit zu genügen und darf nicht anfällig für übermäßige Korrosion während der normalen Lebensdauer der Rohrleitung sein, wenn sie in eine Mischung gemäß der Erfindung eingebettet ist. Als Eisenmetalfasern haben sich rostfreie Stähle und kohlenstoffarme Stähle als besonders geeignet erwiesen. Vorzugsweise ist die durchschnittliche Länge der Metallfaser größer als die maximale Teilchengröße des Zuschlags; typische Faserlängen von 15 bis 45 mm können verwendet werden, und eine Länge von 25 mm hat sich als besonders geeignet erwiesen. Das Höhen-/Breitenverhältnis der Fasern und tatsächlich ihre Form können in weitem Umfang variiert werden. So werden z.B. gerade, mit Haken versehene oder gekräuselte Fasern in Betracht gezogen. Der Bereich der Fasermenge in der Mischung kann innerhalb des Bereichs von 1,0 bis 5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung auf Trockenbasis) variiert werden, und ein Bereich von 1,5 bis 3,5 % hat sich als besonders geeignet erwiesen. Stahlfasern für die Einbeziehung in Beton sind in Steel Fiber Concrete: gemeinsames Seminar US-Schweden, Stockholm 1985, herausgegeben von S.P. Shah und A. Skarendahl (Elsevier) beschrieben, dessen Lehre hier unter Bezugnahme einbezogen ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Fasern beschränkt, die in dieser Literatur diskutiert werden.
Es wurde gefunden, daß die Einbeziehung eines Weichmachers (f) um eine Verminderung des benötigten Wassers zu erzielen und dadurch Zementzusammensetzungen von höheren Festigkeiten zu erzielen wesentlich ist, wo ein außerordentlich rasches Abbinden und Härten erforderlich ist, und er wird vorzugsweise bei anderen Anwendungen dieser Erfindung einbezogen. Weichmacher gestatten durch Verringerung des benötigten Wassers auch die Erzeugung von Beton mit erhöhter Dichte und erhöhter Beständigkeit gegen Korrosion. Jeder auf diesem Fachgebiet bekannte Weichmacher kann zur Verwendung in der Erfindung in Betracht gezogen werden, jedoch sind Superweichmacher besonders bevorzugt, z.B. diejenigen, die ausgewählt sind aus sulfonierten Melamiin-Formaldehydkondensaten,sulfoniertenNaphthalin-Formaldehydkondensaten, modifizierten Lignosulfonaten, sulfonierten Säureestern und sulfoniertem Polystyrol. Der Weichmacher wird gewöhnlich in einer Menge von 0,25 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung (Trockenbasis), verwendet.
Bevorzugte Härtungs- und/oder Abbindebeschleuniger (g) sind die Salze, z.B. die Carbonate, der Alkalimetalle, insbesondere Natrium, Kalium und besonders Lithium. Ähnlich wie Kalziumsulfat könnene diese Salze in den Kalziumsulfoaluminatklinker in einer Menge bis zu 5 % und am meisten bevorzugt bis zu 2 % (bezogen auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung auf Trockenbasis) eingebrannt werden, was das Erfordernis einer getrennten Zugabe vermeidet. Es wird jedoch normalerweise bevorzugt, diese Materialien der Mischung während des Mischens zuzugeben, um eine maximale Steuerung der Abbinde- und Härtungsprozesse zu haben. Diese Materialien haben die brauchbare Eigenschaft, daß sie während der ersten einigen Minuten nach dem Mischen inaktiv bleiben und so gestatten, daß die das Abbinden steuernden und die Weichmachungsmittel ihre gewünschte Wirkung ausüben und dann diese Effekte übertreffen, wenn einmal die Abbinde- und Härtungsprozesse beginnen.
Die Zusammensetzungen dieser Erfindung enthalten vorzugsweise ein die Abbindung steuerndes Mittel (h), vorzugsweise eine Hydroxycarbonsäure und am meisten bevorzugt Zitronensäure, um das sofortige Abbinden der Zusammensetzung zu vermeiden, wenn sie zusammengemischt wird, jedoch nicht die gewünschten Abbinde- und Härtungsprozesse des zementhaltigen Materials und der Härtungs- und/oder Abbindemittel zu stören. Der bevorzugte Bereich der Zugabe dieses Materials liegt zwischen 0,01 bis 0,02 % (bezogen auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung auf Trockenbasis).
Selbstverständlich kann jede der Komponenten (a) bis (h) aus einem Gemisch von Materialien der geeigneten Beschreibung zusammengesetzt sein.
Die Zusammensetzungen können andere Komponenten umfassen, vorausgesetzt, daß die Fähigkeit der Masse den oben diskutierten Anforderungen zu genügen nicht beeinträchtigt wird. Gegebenenfalls Komponenten, die in Betracht gezogen werden können, umfassen Alkalisulfate (zur Begünstigung der Bildung von Ettringit) und Streckmittel, z.B. Kieselsäureaerogel und solche hydraulischen Streckmittel, wie pulverisierte Flugasche, vermahlene granulierte Hochofenschlacke und porzellanische Materialien (wobei diese hydraulischen Streckmittel nach der anfänglichen Hydratisierung der zementhaltigen Hauptkomponenten bewirken können, durch Reaktion jeden verbliebenen freien Kalk zu entfernen. Kieselsäureaerogel hat den zusätzlichen Vorteil, daß es als Verdichtungsmittel wirkt, um bei der Verhinderung des Durchtretens von korrosiven Salzen in den Beton zu unterstützen.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden im allgemeinen als trockene Zusammensetzungen geliefert, die an der Baustelle mit Wasser gemischt werden. Die vorliegenden Zusammensetzungen sind überraschend wirksam trotz der beabsichtigten Off-Shore-Arbeitsbedingungen und ein weiterer Vorteil ist, daß Seewasser für das Anmachen benutzt werden kann. Wenn somit die anfänglich erforderliche plazierte Tonnage 75.000 t wäre, würde man 7.000 t davon als Wasser an der Baustelle zuführen können, da das Anmachwasser nicht verschifft werden muß. Überdies kann Seewasser benutzt werden, um die Misch- und Plazierungsausrüstung zu spülen. Die Menge an den Zusammensetzungen zugesetztem Wasser, sollte natürlich nicht zu wenig oder zuviel sein. Jedoch sollte die Bestimmung einer geeigneten Menge gut innerhalb der Kompetenz eines Fachmannes sein und wie noch gezeigt wird, sind die vorliegenden Zusammensetzungen überraschend tolerant bezüglich Abweichungen vom optimalen Grad der Zugabe von Wasser. Bei der Verwendung der Zusammensetzung der vorliegendne Erfindung zur Beschichtung von Rohrschweißungen ist es möglich, 0,7 t pro Verbindung innerhalb von 2 Minuten ohne übermäßige Unbequemlichkeit zu plazieren, wobei eine solche Menge als wichtig für den wirksamen Betrieb betrachtet wird.
Bei Rohrschweißungen wird im allgemeinen der Korrosionsschutz bald nach dem Schweißen aufgebracht und dann wird die Beschichtung der vorliegenden Erfindung aufgebracht, normalerweise während die Rohrverbindung noch bei hoher Temperatur, im typischen Falle 110 bis 120 ºC ist. Es ist überraschend, daß die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung erfolgreich unter solchen Umständen benutzt werden können, insbesondere wenn man sich erinnert, daß die Hydratisierung des Zements auch Hitze erzeugt und je schneller und rascher die Hydratisierung erfolgt und daher die Ausbildung von Festigkeit, desto größer ist die Wärmeabgabe. Die Verwendung eines rasch abbindenden Zements, der solche Hitze erzeugt und der auf ein heißes Rohr aufgebracht wird und dann innerhalb einer kurzen Zeitspanne in sehr kaltes Wasser eingebracht wird, ist eines der schlimmsten Beispiele von thermischem Schock, dem man in der Praxis begegnen kann. Die vorliegende Methode kann jedoch auch erfolgreich angewandt werden, wenn die Rohre abgekühlt sind, wie dies erfolgen kann, wenn die Arbeit unterbrochen wird. Es kann als vorteilhaft gefunden werden, das Anmachwasser auf etwa 20 bis 35 ºC aufzuheizen, bevor es mit der trockenen Zusammensetzung gemischt wird.
Es ist überraschend, daß eine zementhaltige Zusammensetzung benutzt werden kann, um die Erfordernisse dieser Erfindung zu erfüllen, einschließlich der Erzeugung einer glatten und festen Form mit herkömmlicher Ausrüstung. Die Herstellung einer glatten Form ist erwünscht, um die Verletzung von Fischerleinen oder dergleichen zu verhindern, und die ungestörte Passage eines Sensorwagens entlang der Oberfläche der Rohrleitung zu gestatten. Das Vorliegen der Fasern hat sich nicht als Anlaß zu einem Problem von Oberflächenunregelmäßigkeiten erwiesen. Ein zusätzlicher Vorteil über andere Verbindungsmaterialien ist, daß ein zementhaltiges System die Herstellung einer monolytischen Bindung mit dem bestehenden Betonüberzug erleichtert; tatasächlich zeigte eine 30 Minuten nach dem Entformen durchgeführte Prüfung, daß die Beschichtung vorzugsweise eher an der existierenden Beschichtung statt an der Verbindung brach.
Die vorliegende Zusammensetzungen binden so rasch ab, daß es nicht möglich ist, den Setzwert zu messen. Demgemäß ist es angemessen, das Anmachwasser mit den trockneen Zusammensetzungen so nahe wie möglich an der Form zu mischen. Spritzbeton gestattet das Mischen von Zement und Wasser im letzten Moment, jedoch ist für diese besondere Anwendung wesentlich das ungewöhnliche, jedoch bekannte Merkmal der Verwendung eines Zyklons, um die Luft von der Mischung zu beseitigen. Luft wird gewöhnlich beim Spritzbetonieren beseitigt, wenn die Mischung die offene harte Oberfläche trifft, jedoch die unübliche Anwendung von Spritzbetonieren in eine geschlossene Form erfordert dieses Merkmal. Die Erzeugung von Staub kann ein Problem beim Spritzbetonieren sein, und ein alternatives System benutzt die Zufuhr der trockenen Zusammensetzung aus einem Trichter mittels einer Schneckenaufgabevorrichtung in ein Rohr, das zum Eingangsloch der Form gerichtet ist. Bei dieser Ausführungsform und bei der Ausführungsform des Spritzbetonierens wird das Wasser vorteilhaft unter Druck durch einen Ringspalt eingeführt, der in die Abgabeleitung gerade vor der Abgabe in die Form eingepaßt ist.
Die Abmessung der Form hängt von der Größe des Rohrs, der Dicke der vorher geformten Betonbeschichtung (da die Beschichtung auf dem geschweißten Bereich im Idealfall glatt mit der vorher gebildeten Beschichtung verbunden sein soll) und der Länge des Rohrs, das für das Schweißen exponiert ist, ab. Im typischen Fall ist die Beschichtung bis zu 6 Zoll (15,25 cm) dick in radialer Richtung und die exponierte Länge, die mittels der vorliegenden Erfindung beschichtet werden soll, ist im typischen Fall etwa 3 Fuß (0,915 m).
Um Lücken im Beton zu vermeiden, die Anlaß zu Schwachstellen im Produkt geben könnten, ist es im allgemeinen wichtig sich zu versichern, daß keine Luft in der Form während des Füllens eingeschlossen ist. Dies kann durch Vibrieren bewirkt werden und so ist es geeignet, die Form zu vibrieren, wenn Schweißverbindungen wie oben beschrieben beschichtet werden, obwohl bei anderen Anwendungen der vorliegenden Zusammensetzung andere Maßnahmen, z.B. Vibrationsstäbe benutzt werden können, um die Mischung zu vibrieren.
Die vorliegende Erfindung wird nun in den folgenden Beispielen und durch sie erläutert. In diesen wurde Vibrieren angewandt, wie oben diskutiert, um das Einschließen von Luft in den Formen zu vermeiden.

Beispiel 1

Eine Grundmischung, die für Festigkeit und Geschwindigkeit des Abbindens optimiert war, wurde hergestellt durch gründliches Zusammen mischen der folgenden Bestandteile. Gew.-% Rasch härtender Portlandzement (1) Gemahlener sulfoaluminiumhalter Klinker (2) (5) Anhydrit Sand Melment F10 Superweichmacher (3) Lithiumcarbonat Zitronensäure (4) (5)

Bemerkungen

(1): Feinheit von etwa 450 m²/kg;
(2): hergestellt gemäß der Lehre von EP-A-0 181 739;
(3) auf Basis eines Melamin-Formaldehydharzes und vertrieben von Süddeutsche Kalkstickstoff-Werke AG, ("Melment" ist ein Warenzeichen);
(4) als Abbindesteuermittel;
(5) der gemahlene sulfoaluminiumhaltige Klinker und Zitronensäure werden zusammen in Form des Produkts Rockfast 450 (Warenzeichen) zugeführt, das von Blue Circle Industries Plc. vermarktet wird.
Eine trockene zementhaltige Zusammensetzung wurde hergestellt durch gründliches Zusammenmischen der folgenden Bestandteile: Grundmischung Granitzuschlag 1 bis 5 mm 25 mm Faser aus rostfreiem Stahl
Die trockene zementhaltige Zusammensetzung der obigen Rezeptur, die eine Schüttdichte von 2.300 kg/m³ hatte, wurde mittels einer üblichen Betonspritzmaschine in einer Menge von 320 kg/min einem Mischkopf zugeführt, wo Wasser eingeführt wurde. Die Menge an Wasser, die erforderlich war, um eine annehmbare Konsistenz zu erzielen, lag im typischen Fall zwischen 9,3 Gew.-% und 11,7 Gew.-% der gesamten Feststoffe. Das erhaltene wäßrige Gemisch wurde durch ein kurzes Rohr zu einem Zyklon geführt, worin die Trägerluft von der trockenen Zufuhr entfernt wurde. Die wäßrige Zusammensetzung wurde dann einer Form zugeführt. Es wurde gefunden, daß 0,6 t der wäßrigen Zementmischung innerhalb von 1,5 Minuten wiederholt eingebracht werden konnten, wobei verhältnismäßig wenig Ausputzen erforderlich war.

Beispiel 2

Eine trockene zementhaltige Zusammensetzung wurde hergestellt durch gründliches Mischen der folgenden Komponenten:
Grundmischung (wie in Beispiel 1) 48,5 Gew.-%
Granitzuschalg (10 mm) 48,5 Gew.-%
Fasern aus rostfreiem Stahl (25 mm) 3,0 Gew.-%
Die obige Zusammensetzung wurde mit Wasser angemacht, das auf 20 ºC vorerwärmt war. Das angemachte Gemisch wurde einer hohen Scherung in einem Hobat-(Warenzeichen) Mischer für 1 Minute unterworfen und wurde dann in Formen eingebracht, die auf 50 ºC vorerhitzt waren, um die Schweißnahttemperaturen zu simulieren. Die Proben wurden entformt, nachdem 5 Minuten vergangen waren und wurden in Wasser eingetaucht, nachdem 10 Minuten vergangen waren.
Prüfungen wurden durchgeführt unter Verwendung einer Zugabe von Wasser von 11,65 Gew.-%, bezogen auf die trockene zementhaltige Zusammensetzung. Diese Zugabemenge wurde als optimal betrachtet, jedoch wurden weitere Prüfungen durchgeführt, wobei Wassermengen von entweder einem Zehntel weniger oder einem Zehntel mehr als das Optimum verwendet wurden, um die Toleranz der Zusammensetzung gegen Veränderungen in der zugesetzten Wassermenge zu untersuchen.
Es wurden zwei Versuchsreihen durchgeführt unter Verwendung von Leitungswasser bzw. einem simulierten Seewasser. Zusätzliche Versuche wurden auch durchgeführt unter Verwendungen von Formen, die nicht vorerwärmt waren. Die Ergebnisse sind später in Tabelle 1 zusammengefaßt, aus welcher zu ersehen ist, daß die optimale Mischung zufriedenstellend war hinsichtlich sowohl ihrer Toleranz gegenüber Abänderungen in der Wasserzugabe als auch der Verwendung von Seewasser.
Weitere Mengen der Mischung, welche die optimale Zugabe von Wasser enthielten wurden in Stangen der Abmessungen 1 Zoll (2,54 cm) x 1 Zoll (2,54 cm) x 11 Zoll (27,94 cm) gegossen. Die Stangen wurden feucht 24 Stunden lang gehärtet und dann 48 Stunden in Wasser gehärtet. Die Stangen wurden dann auf Schrumpfen nach Trocknen an Luft untersucht, um ein Anzeichen der Fähigkeit des erhaltenen Betons zu liefern, eine integrale Verbindung mit dem bestehenden Beton bei solchen Anwendungen, wie dem Schutz von Schweißbereichen in Beton beschichteten Stahlrohren aufrechtzuerhalten. Die Ergebnisse sind später in Tabelle 2 zusammengefaßt, aus welcher zu ersehen ist, daß ein zufriedenstellender Ausgleich für das Schrumpfen erzielt wurde.

Beispiel 3

Eine Anzahl von Rezepturen, wie nachfolgend beschrieben, wurde hergestellt, und sie wurden zu Probescheiben mit Abmessungen von 10 Zoll (25,4 cm) x 10 Zoll (25,4 cm) x 2 Zoll (5,08 cm) gegossen. Die Rezepturen enthielten in verschiedener Weise entweder keinen Zuschlag oder einen Zuschlag, der ausgewählt war aus Prodorite-Füllstoff (Eisenoxid), 1 bis 5 mm Granitzuschlag oder 5 mm blauer Kalkstein. Außerdem enthielten die Rezepturen verschiedentlich entweder keine Faser oder eine Faser, ausgewählt aus 25 mm Faser aus rostfreiem Stahl ("S/S") oder 12 mm Faser aus Polypropylen ("P/P"). In allen Fällen war die "Grundmischung", wie in Beispiel 1 beschrieben. Probe Grundmischung Prodorit-Füllstoff Wasser 25 mm S/S-Faser (1 bis 5 mm) Granitzuschlag Probe 3 wurde als zu naß bewertet. Probe Grundmischung (1 bis 5 mm) Granitzuschlag 25 mm S/S-Faser Wasser 5 mm blauer Kalkstein 12 mm P/P-Faser Probe 8 erwies sich als schwierig zu mischen und zu plazieren.
Diese Proben wurden dicht in Kunststoffsäcke eingebracht, bei Umgebungstemperatur gelagert und für die Schlagprüfung nach 20 bis 22 Stunden verwendet.
Die Prüfung erfolgt auf dem Yarsley-Fallgewicht-Schlagprüfungsgerät (da der CAPCIS-Test für die Prüfung im Laboratoriumsmaßstab ungeeignet ist). Jede Probe wurde anfänglich einem einzigen Schlag in der Mitte der Probe unterworfen mit den folgenden Ergebnissen:
Probe 1. Probe zeige Rißbildung und brach - sehr spröde.
Probe 2. Blieb ganz - keine Rißbildung.
Probe 3. Blieb ganz - keine Rißbildung. Hohe Biegung zeigt verhältnismäßige Weichheit, möglicherweise auf Grund der höheren Wasserzugabe, an.
Probe 4. Ganz - keine Rißbildung.
Probe 5. Ganz - keine Rißbildung.
Probe 6. Ganz - keine Rißbildung - hohe Biegung, verhältnismäßig weich.
Probe 7. Ganz - kkeine Rißbildung.
Probe 8. Ganz - hohe Biegung, verhältnismäßig weich.
Die Proben 2, 4 und 8 wurden dann vier weiteren Schlägen radial vom anfänglichen mittigen Schlag unterworfen. Probe 2 zeigte keinen Schaden, Probe 4 zeigte Haarrisse und Probe 8 zeigte einen Haarriß.
Dann wurde jede Probe weiteren Schlägen in der Mitte unterworfen. Die Probe 2 zeigte einen Querriß nach 6 Schlägen, blieb jedoch ganz auf Grund der Stahlfaserbindung. Probe 4 zeigte 3 Risse nach 6 Schlägen, blieb jedoch ganz auf Grund der Faserbindung. Probe 8 zeigte einen Riß nach 3 Schlägen und der Meißel hatte die Probe voll durchdrungen.
Es wurde geschlossen, daß die Zugabe von 3 Gew.-% Fasern aus rostfreiem Stahl die Schlagfestigkeit verbessert und gestattete, daß die Proben nach dem Versagen ganz blieben (ein wichtiges Kriterium beim Verhalten in der Praxis). Der Prodorit-(Eisenoxid) Füllstoff war dem Granit als Zuschlag überlegen. Der blaue Kalksteinzuschlag wurde als zu weich betrachtet; in entsprechender Weise ergab die Verwendung von Polypropylenfasern eine weiche Matrix.

Beispiel 4

Scheiben ähnlich den im vorhergehenden Beispiel beschriebenen wurden aus einer Mischung hergestellt, die 4 kg der in Beispiel 1 beschriebenen Grundmischung, 4 kg FLINTAG-Zuschlag (1 bis 6 mm Flint) und 0,8 kg Wasser enthielt, wobei in die Mischung eine variable Menge an Fasern aus rostfreiem Stahl (25 mm) eingebracht war.
Die Scheiben wurden der Schlagprüfung unterworfen, wobei man der Vorschrift: 1 Schlag in der Mitte, 4 radiale Schläge, gefolgt von weiteren Schlägen in der Mitte entweder bis zu einem Maximum von 5 solchen Schlägen oder bis die Scheibe durchgestoßen war, folgte.
Die Scheiben, die Fasern aus rostfreiem Stahl in einer Menge von 3 %, 2,5 %, 2,0 % oder 1,5 % (bezogen auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung auf Trockenbasis) enthielten, blieben, selbst wenn sie Risse zeigten, ganz, selbst wenn sie durchgestoßen waren. Eine Scheibe, die nur 1 % rostfreie Stahlfaser enthielt, zeigte jedoch Risse, quer über und durch die Scheibe nach dem ersten radialen Schlag, die sich bei nachfolgenden Schlägen erweiterten, wobei die Scheibe nach dem nächsten mittleren Schlag in 3 Stücke brach.

Beispiel 5

Scheiben wurden aus einem Gemisch hergestellt, das 4 kg der in Beispiel 1 beschriebenen Grundmischung, 4 kg Zuschlag und 0,8 kg Wasser enthielt, wobei in die nasse Mischung 3 % (bezogen auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung auf Trockenbasis) an Faser aus rostfreiem Stahl (25 mm) eingebracht waren. Es wurden zwei Versuchesreihen durchgeführt unter Verwendung von 6 mm Granit bzw. 10 mm Granit als Zuschlag.
Die Scheiben wurden einer Schlagprüfungvorschrift, wie im vorhergehenden Beispiel beschrieben, unterworfen. Beide Arten von Scheiben widerstanden dem ersten mittleren und den 4 radialen Schlägen. Scheiben, die 6 mm Granit enthielten zeigten einen Haarriß beim vierten nacheinander folgenden Mittelschlag und waren durchgestoßen, wobei sich nach dem fünften Schlag vier Risse zeigten, jedoch blieben sie ganz während die Scheibe, welche 10 mm Granit enthielt einen Riß nach dem dritten mittleren Schlag der auf die radialen Schläge folgte, zeigte und zeigte drei Risse nach dem vierten solchen Mittelschlag und war beim fünften Schlag durchgestoßen, blieb aber ebenfalls ganz.

Beispiel 6

Weichstahl oder kohlenstoffarmer Stahl kann auf gleicher Gewichtsbasis die Fasern aus rostfreiem Stahl in den Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung ersetzen, wie dies in jedem der folgenden Beispiele gezeigt ist und die erhaltene Zusammensetzungen verhalten sich zufriedenstellend, insbesondere hinsichtlich der Biege-, Druck- und Schlagfestigkeit. Etwas überraschend ist, daß die Verwendung von Weichstahlfasern statt Fasern aus rostfreiem Stahl auch hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit unter den beabsichtigten Verwendungsbedingungen als annehmbar betrachtet werden kann.

Beispiel 7

Die in den vorhergehenden Beispielen verwendeten Stahlfasern waren von zylindrischem Querschnitt, wobei der Durchmesser etwa 0,25 mm war. Jedoch können solche Fasern zufriedenstellend durch beispielsweise Stahlfasern ersetzt werden, die eine Länge von 25 mm, eine Dicke von etwa 0,20 mm und eine Breite von etwa 3 mm mit einer Halbzwirnung haben und etwa 2 mm von jedem Ende gekräuselt sind.
Es ist zu verstehen, daß der Querschnitt und andere Geometrien der Metallfasern, die in Betracht gezogen werden können, wechseln können. Fasern von rechteckigem Querschnitt bieten den Vorteil, daß mehr Oberfläche für ein gegebenes Fasergewicht bereitgestellt wird. Als Richtschnur haben die Metalifasern üblicherweise eine Querschnittsfläche von 0,01 bis 2 mm², vorzugsweise 0,025 bis 1 mm².
Es ist selbstverständlich zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung oben rein beispielsweise beschrieben wurde und daß Abänderungen von Einzelheiten innerhalb des Bereichs der Erfindung vorgenommen werden können.
Die Abhängigkeiten der Unteransprüche sollen im folgenden keine Beschränkung bezüglich der möglichen Kombinationen der Merkmale darstellen, die in diesen Ansprüchen erwähnt sind: die gegebenenfalls - und bevorzugten Merkmale der Erfindung, die in der vorhergehenden Beschreibung und in den Ansprüchen gezeigt sind, können sowohl einzeln als auch in irgendeiner Kombination für die Durchführung der Erfindung wichtig sein. Tabelle I Leitungswasser Simuliertes Seewasser Druckfestigkeit Stunden Tage Biegefestigkeit Optimum Tabelle I - Fortsetzung Leitungswasser Simuliertes Seewasser Druckfestigkeit Stunden Tage Formen nicht erwärmt Biegefestigkeit Optimum Tabelle II Mischwasser Leitungswasser Simuliertes Seewasser Tage Mittel von 3 Stangen *Tage vom Gießen

Claims

1. Zementhaltige Zusammensetzung, enthaltend (a) gemahlenen sulfoaluminiumhaltigen Zementklinker; (b) 1 bis 5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) eines gemahlenen Portlandzementklinkers mit einer Feinheit äquivalent einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 400 m²/kg; (c) 0,25 bis 0,5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an Kalziumsulfat; (d) 1 bis 4 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an feinem Zuschlag und 4 bis 8 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an grobem Zuschlag; und (e) Eisenmetallfaser in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung auf Trockengewichtsbasis.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (a) ein Klinker ist, der wenigstens 15 Gew.-% C&sub4;A&sub3; , 0 bis 10 Gew.-% an SiO&sub2;, 0 bis 6 Gew.-% an freiem Kalk, 0 bis 25 Gew.-% an CA&sub2;, 0 bis 10 Gew.-% an C&sub1;&sub2;A&sub7;, 0 bis 5 Gew.-% an CT, 0 bis 10 Gew.- % an Ferrit-Phase, 0 bis 60 Gew.-% an CA und 0 bis 30 Gew.-% einer CaSO&sub4;-Phase enthält.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes vorhandene SiO&sub2; im Klinker in Form von C&sub2;AS und/oder C&sub2;S vorliegt.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (b) ein rasch härtender Portlandzement gemäß britischem Standard 12: Teil 2: 1971 ist.

5. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (b) eine Fein heit hat äquivalent einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 450 m²/kg.

6. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens etwas der Komponente (c) aus Kalziumsulfat in dem sulfoaluminiumhaltigen Zementklinker besteht.

7. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (c) Anhydrit ist oder es enthält.

8. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (d) beides, sowohl Sand als feinen Zuschlag als auch teilchenförmigen Granit als groben Zuschlag enthält.

9. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (e) Stahlfasern mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 15 bis 45 mm ist.

10. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch (f) einen Weichmacher und/oder (g) einen Härter und/oder Abindungsbeschleuniger und/oder (h) ein die Abbindung steuerndes Mittel enthält.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie (f) einen Weich macher in einer Menge von 0,25 bis 1 Gew.-% der gesamten Zusammensetzung auf Trockengewichtsbasis enthält.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie (f) einen Weichmacher enthält, ausgewählt aus sulfonierten Melamin-Formaldehydkondensaten,sulfoniertenNaphthalin-Formaldehydkondensaten, modifizierten Lignosulfonaten, Sulfonsäureestern und sulfoniertem Polystyrol enthält.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie (g) einen Härtungs- oder Abbindebeschleuniger in einer Menge von bis zu 5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung auf Trockengewichtsbasis, enthält.

14. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie (h) ein die Abbindung steuerndes Mittel in einer Menge von 0,01 bis 0,02 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung, auf Trockengewichtsbasis, enthält.

15. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger (g) ein Alkalicarbonat, z.B. Lithiumcarbonat enthält.

16. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie als die Abbindung steuerndes Mittel (h) eine Hydroxycarbonsäure, z.B. Zitronensäure enthält.

17. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der feine Zuschlag im Größenbereich 90 bis 1000 Mikron (µm) und der grobe Zuschlag im Größenbereich von 1 bis 10 mm liegt.

18. Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Betons, wobei man eine zementhaltige Zusammensetzung mit Wasser mischt und das erhaltene Gemisch abbinden läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die zementhaltige Zusammensetzung (a) gemahlenen sulfoaluminiumhaltigen Zementklinker; (b) 1 bis 5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) eines gemahlenen Portlandzementklinkers mit einer Feinheit äquivalent einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 400 m²/kg; (c) 0,25 bis 0,5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an Kalziumsulfat; (d) 1 bis 4 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an feinem Zuschlag und 4 bis 8 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an grobem Zuschlag; und (e) Eisenmetallfaser in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung auf Trockengewichtsbasis enthält.

19. Verfahren zur Herstellung eines Schutzüberzugs um den Schweißbereich zwischen geschweißten Längen von Stahlrohr, umfassend die Schritte, daß man den Schweißbereich in eine Form bringt, den verbleibenden Formraum mit einem Gemisch von Wasser und einer zementhaltigen Zusammensetzung füllt und die Form entfernt nachdem dieses Material ausreichend abgebunden hat, um zusammenhängend zu sein, dadurch gekennzeichnet, daß die zementhaltige Zusammensetzung (a) gemahlenen sulfoaluminiumhaltigen Zementklinker; (b) 1 bis 5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) eines gemahlenen Portlandzementklinkers mit einer Feinheit äquivalent einer spezifischen Oberfläche von wenigstens 400 m²/kg; (c) 0,25 bis 0,5 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an Kalziumsulfat; (d) 1 bis 4 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an feinem Zuschlag und 4 bis 8 Gewichtsteile, pro Gewichtsteil der Komponente (a) an grobem Zuschlag; und (e) Eisenmetallfaser in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung auf Trockengewichtsbasis enthält.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser Seewasser ist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 20, bei dem die zementhaltige Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 17 ist.