DE60115642T2

DE60115642T2 - Baumaterial

Info

Publication number: DE60115642T2
Application number: DE60115642T
Authority: DE
Inventors: Peter Greenwood; Hans Bergqvist; Ulf Skarp
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: CN1437567A; AR028745A1; ZA200209962B; ZA200209961B; CA2412949A1; BR0111774A; AU4298801A; DE60115642D1; KR20030036221A; AR035033A1; MXPA02012245A; EP1292547A1; JP2003535808A; EP1292547B1; KR100498784B1; KR100502205B1; ES2254381T3; KR20030011090A; ATE312062T1; CN1195698C

Description

Die Erfindung betrifft ein Baumaterial, das für Bauten, wie Straßen, Brücken, Tunnel und Gebäude, geeignet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials und die Verwendung davon.
Hintergrund der Erfindung
Baumaterialien und Verfahren zur Herstellung solcher Materialien, die Betonzusammensetzungen zum Bau von Brücken, Straßen, Tunnel, Gebäuden, Seebauten umfassen, sind aus US 5,932,000 , in dem ein Verfahren zur Herstellung von Beton aus einem Gemisch eines hydraulischen Bindemittels, Aggregaten, Wasser und kolloidalem Siliciumdioxid offenbart ist, auf dem Fachgebiet bekannt.
US 5,149,370 offenbart eine Zementaufschlämmung, umfassend eine wässrige kolloidale Kieselsäuresuspension, die für Anwendungen bei Ölbohrlöchern geeignet ist.
Es war auf dem Fachgebiet erwünscht, neue Zusammensetzungen bereitzustellen, die für Baumaterialien geeignet sind, die noch stärkere Baumaterialien als die bis jetzt hergestellten ergeben. Es war auch erwünscht, Baumaterialien bereitzustellen, die geringere Mengen an Zusätzen enthalten, was zu verringerten Herstellungskosten führen kann. Außerdem war erwünscht, z.B. Betongemische herzustellert, die ihre hohe Verarbeitbarkeit während des Zeitraums, der dem Aushärten des Betongemisches vorangeht, beibehalten können.
Die vorliegende Erfindung soll die vorstehend beschriebenen Probleme lösen.
Die Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Baumaterial, umfassend ein hydraulisches Bindemittel, Wasser und ein Aluminium-modifiziertes kolloidales Siliciumdioxid.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass ein Baumaterial, das diese Bestandteile umfasst, die frühe Festigkeit, sowie die Langzeitfestigkeit des Baumaterials erhöht. Außerdem wurde festgestellt, dass das Baumaterial, dass das Aluminium modifizierte kolloidale Siliciumdioxid umfasst, hohe und stabile Verarbeitbarkeit beibehält.
Mit dem Begriff „Baumaterial" ist ein Material, insbesondere das sich noch nicht verfestigt hat, gemeint, das zum Bau von z.B. Straßen, Tunnel, Brücken, Gebäuden, Betonrohren, das Zementieren von Schächten, unterirdische Kontruktionen und anderes zementhaltiges Vergießen und Seebauten, wie Kais, Piere und Landungsbrücken, geeignet ist.
Mit dem Begriff „Aluminium modifiziertes kolloidales Siliciumdioxid" ist Aluminium modifiziertes kolloidales Siliciumdioxid in jeder Form gemeint, wobei das kolloidale Siliciumdioxid z.B. Siliciumdioxidsol, ausgefälltes Siliciumdioxid, Siliciumdioxidgel, Quarzstaub, Kieselpuder oder Gemische davon sein kann. Auch wenn Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol die bevorzugte Form und die einzige nachstehend im Einzelnen erörterte Form ist, können andere Formen Aluminium modifizierte Siliciumdioxidsole als Zusätze im Baumaterial ersetzen oder mit ihnen gemischt werden.
Aluminium modifizierte Siliciumdioxidsole, die manchmal auch als Aluminat oder Aluminiumoxid modifizierte Siliciumdioxidsole bezeichnet werden, können durch Zugabe einer geeigneten Menge Aluminationen, Al(OH)₄ ^–, zu einem herkömmlichen nicht modifizierten Siliciumdioxidsol unter Rühren hergestellt werden. Die Lösung von Aliuninationen ist geeigneterweise eine verdünnte Natrium- oder Kaliumaluminatlösung. Die Siliciumdioxidteilchen weisen geeigneterweise etwa 0,05 bis etwa 2, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 2 Al-Atome/nm² Oberfläche der Siliciumdioxidteilchen auf. Die Aluminium modifizierten Siliciumdioxidteilchen umfassen eingefügte oder ausgetauschte Aluminationen, wobei sie Aluminosilicatstellen mit einer fixierten negativen Oberflächenladung erzeugen. Die Aluminium modifizierten Siliciumdioxidteilchen behalten ihre hohe negative Oberflächenladung im Gegensatz zu herkömmlichen nicht modifizierten Siliciumdioxidsolen bis zu pH-Wert 3 bei, bei denen die negative Oberflächenladung abnimmt, wenn der pH-Wert abnimmt, normalerweise bis zu einem pH-Wert von etwa 2, der der Punkt von null Ladung für ein nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol ist. Die Oberflächenladung ist also für nicht modifizierte Siliciumdioxidteilchen bei einem geringeren pH-Wert als etwa 8 geringer als für ein Aluminium modifiziertes Silicumdioxidsol. Der pH-Wert des Aluminium modifizierten Siliciumdioxidsols kann vorzugsweise mit einem Ionenaustauscherharz, geeigneterweise auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 3 bis etwa 11, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 10, eingestellt werden. Das Aluminium modifizierte Siliciumdioxidsol kann danach konzentriert werden, um einen Siliciumdioxidgehalt von etwa 1 bis etwa 60 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 50 Gew.-%, zu erhalten. Die Aluminium modifizierten Siliciumdioxidteilchen weisen geeigneterweise einen Al₂O₃-Gehalt von etwa 0,05 bis etwa 3, vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 2 und am stärksten bevorzugt etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-%, auf. Der Durchmesser der Aluminium modifizierten Siliciumdioxidteilchen beträgt geeigneterweise etwa 2 bis etwa 200 nm, vorzugsweise etwa 3 nm bis etwa 100 nm. Das Verfahren zur Herstellung des Aluminium modifizierten Siliciumdioxidsols ist weiterhin z.B. in „The Chemistry of Silica", von Iler, K.Ralph, Seiten 407–409, John Wiley & Sons (1979) und in US 5,368,833 beschrieben.
In diesem Zusammenhang ist mit dem Aluminium modifizierten kolloidalen Siliciumdioxidsol auch gemeint, dass es Reaktionsprodukte von kolloidalem Siliciumdioxid umfasst, das chemisch mit einem hydraulischen Bindemittel und anderen in dem Baumaterial oder dem das Baumaterial bildenden Gemisch vorhandenen Bestandteilen, z.B. Calciumsilicat-Hydratgel, reagierte.
Die Aluminium modifizierten Siliciumdioxidteilchen werden geeigneterweise in Wasser oder anderen Lösungsmitteln, wie organischen Lösungsmitteln, z.B. Alkoholen, oder Gemischen von Wasser und organischen Lösungsmitteln dispergiert. Die Aluminium modifizierten Siliciumdioxidteilchen werden geeigneterweise durch Kationen, wie K⁺, Na⁺, Li⁺, NH₄ ⁺ oder Gemischen davon, stabilisiert.
Die spezifische Oberfläche des Aluminium modifizierten Siliciumdioxidsols beträgt geeigneterweise etwa 10 bis etwa 1200 m²/g, vorzugsweise etwa 30 bis etwa 1000 m²/g und am stärksten bevorzugt etwa 60 bis etwa 900 m²/g.
Das Gemisch der Bestandteile, die das Baumaterial bilden_; kann empfindlich gegenüber dem Verhältnis Wasserhydraulisches Bindemittel sein. Wenn zu viel Wasser vorhanden ist, kann dies die Zusammensetzung instabil machen, was zu Ausschwitzung und Entmischung führt. Durch Zugabe des Aluminium modifizierten Siliciumdioxidsols ist es möglich, solche Wirkungen zu vermeiden und gleichzeitig ein Material mit hoher früher Festigkeit und Langzeitfestigkeit zu erhalten, verglichen mit den Zusammensetzungen, die nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol enthalten.
Aluminium modifizierte kolloidale Siliciumdioxidteilchen sind von Aluminium beschichteten Siliciumdioxidteilchen zu unterscheiden, in denen die Silidiumdioxidoberfläche der Teilchen mit einer Schicht aus Aluminiumoxid beschichtet (bedeckt) ist, was Teilchen ergibt, die die gleichen Eigenschaften wie Aluminiumoxidteilchen zeigen. Sowohl die Aluminiumoxidteilchen als auch die Aluminiumoxid beschichteten Siliciumdioxidteilchen weisen z.B. positive Oberflächenladung auf.
Das hydraulische Bindemittel kann z.B. ein Zement sein, wie gewöhnlicher Portlandzement (OPC) oder Gemischzemente, wie weiter in z.B US 6,008,275 beschrieben.
Die Bestandteile, die das Baumaterial bilden, d.h. das hydraulische Bindemittel, das Aluminium modifizierte kolloidale Siliciumdioxid und Wasser weisen geeigneterweise ein Gewichtsverhältnis gemäß folgendem auf hydraulisches Bindemittel (Trockengewicht) Aluminium modifiziertes kolloidales Siliciumdioxid (Trockengewicht) von etwa 1:0,0005 bis etwa 1:0,2, vorzugsweise etwa 1:0,001 bis etwa 1:0,1. Das Gewichtsverhältnis hydraulisches Bindemittel (Trockengewicht) : Wasser beträgt geeigneterweise etwa 1:0,22 bis etwa 1:4, vorzugsweise etwa 1:0,25 bis etwa 1:2,5.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können Aggregate in dem Baumaterial enthalten sein. Mit dem Begriff „Aggregate" ist ein Material, wie Stein, Kies und Sand, und anderes bevorzugtes anorganisches Material gemeint, geeigneterweise mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 100 mm, vorzugsweise etwa 0,125 bis etwa 100 mm. Aggregate sind geeigneterweise im Baumaterial in einem Verhältnis von etwa 100 bis etwa 1000 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Bindemittels, enthalten. Aggregate tragen zu einer höheren Festigkeit des Baumaterials bei und verringern die Kosten der Herstellung.
Vorzugsweise kann ein feiner Füllstoff im Baumaterial, geeigneterweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Aggregate, enthalten sein. Die Zugabe eines feinen Füllstoffs kann zu einer dichteren und stabileren Zusammensetzung beitragen.
Mit dem Begriff „feiner Füllstoff sind Teilchen mit einem maximalen Durchmesser von 125 μm gemeint. Geeignete feine Füllstoffe schließen Kalkstein, Sand, Glas, Flugasche und andere anorganische Materialien, wie Calciummagnesiumsilicat, ein. Die An des verwendeten feinen Füllstoffs hängt von der Anwendung ab. In schwedischem selbstverdichtendem Beton (SCC) wird Kalkstein häufig verwendet, während in deutschem SCC und in amerikanischem Wohnbaubeton häufig Flugasche verwendet wird, während schwedischer Beton mit hoher Festigkeit (HSC) häufig Sand als feinen Füllstoff umfasst, usw.
Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis feiner Füllstoff : Aggregate etwa 0,001:1 bis etwa 0,4:1, vorzugsweise etwa 0,015:1 bis etwa 0,3:1.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Baumaterial einen Weichmacher und/oder einen Superweichmacher, wie ein sulfoniertes Naphthalin-Formaldehyd-Kondensat, ein sulfoniertes Melamin-Formaldehyd-Kondensat, ein Polycarboxylat oder Gemische davon, vorzugsweise ein Polycarboxylat und/oder ein sulfoniertes Naphthalin-Formaldehyd-Kondensat. Sulfonierte Naphthalin-Formaldehyd-Kondensate sind insbesondere bevorzugt, wenn sie in einem Baumaterial zum Zementieren von Schächten verwendet werden, da diese Superweichmacher nicht empfindlich gegenüber den hohen Temperaturen sind, die in Schächten auftreten.
Mit dem Begriff „Polycarboxylat" ist hier gemeint, dass es eine Gruppe von Polymerverbindungen umfasst, die ein Gerüst mit daran gebundenen Carbonsäuregruppen umfassen. Das Molekulargewicht des Polycarboxylats liegt geeigneterweise im Bereich von etwa 1000 bis etwa 2000000 g/mol, vorzugsweise etwa 2000 bis etwa 1000000 g/mol. Das Gerüst kann auch andere gebundene Gruppen, wie Polyacrylsäure- oder Polyetherketten, umfassen. Das Molekulargewicht des Gerüsts beträgt geeigneterweise etwa 1000 bis etwa 100000 g/mol, vorzugsweise etwa 5000 bis etwa 20000 g/mol. Geeignete Polycarboxylate sind weiter z.B. in US 6,008,275 beschrieben.
Andere Zusätze können ebenfalls im Baumaterial enthalten sein, z.B. Verzögerungsmittel, Mittel für Lufteinschluß, Beschleuniger, Emulsionslatex, hydrophobisierende Mittel, Mittel zur Verringerung der Schrumpfung, Korrosionsinhibitoren usw. Die Dosierung dieser Zusätze liegt geeigneterweise im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% (Trockengewicht), bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Bindemittels.
Die Erfindung betrifft auch ein Baumaterial, das die Reaktionsprodukte von hydraulischem Bindemittel, Aluminium modifiziertem Siliciumdioxidsol und Wasser umfasst.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Baumaterials, umfassend Mischen eines hydraulischen Bindemittels, Wasser und eines Aluminium modifizierten kolloidalen Siliciumdioxids, vorzugsweise eines Aluminium modifizierten Siliciumdioxidsols.
Die Bestandteile können in jeder Reihenfolge zugegeben werden. Vorzugsweise wird das Aluminium modifizierte kolloidale Siliciumdioxid zugegeben, nachdem die anderen Bestandteile gemischt wurden. Die Gewichtsverhältnisse zwischen den gemischten Bestandteilen sind geeigneterweise wie vorstehend beschrieben.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung des Baumaterials wie vorstehend beschrieben beim Bau, wie Straßen, Tunnel, Brücken, Gebäude, wie Betonkonstruktionen für Wohn- und Gewerbezwecke, Betonrohre, das Zementieren von Schächten, unterirdisches Zementieren, einschließlich zementhaltiges Prepackten, Bergbauanwendungen und Seebauten.
Während die Erfindung so beschrieben wurde, ist deutlich zu erkennen, dass dieselbe auf viele Arten variiert werden kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Sinn und Bereich der Erfindung anzusehen, und alle solchen Modifikationen, die für den Fachmann leicht zu erkennen sind, sollen in den Bereich der Patentansprüche eingeschlossen sein. Die folgenden Beispiele sollen weiter ohne Einschränkung ihres Bereichs veranschaulichen, wie die beschriebene Erfindung durchgeführt werden kann.
Die folgenden in den Beispielen 1–3 verwendeten Siliciumdioxidsole sind nachstehend aufgeführt. Alle Gewichtsprozentsätze der Gehalte an Siliciumdioxid (SiO₂) und Aluminiumoxid (Al₂O₃) basieren auf dem Gewicht des gesamten Siliciumdioxidsolprodukts.

Siliciumdioxidsol 1: Al modifiziertes Siliciumdioxidsol, spezifische Oberfläche 850 m²/g, SiO₂-Gehalt: 7,7 Gew:-%, Al₂O₃-Gehalt: 0,33 Gew.-%
Siliciumdioxidsol 2: Nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol, spezifische Oberfläche 900 m²/g, SiO₂-Gehalt: 10 Gew.-%
Siliciumdioxidsol 3: Nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol, spezifische Oberfläche 750 m²/g, SiO₂-Gehalt: 15 Gew.-%
Siliciumdioxidsol 4: Al modifiziertes Siliciumdioxidsol, spezifische Oberfläche 80 m²/g, SiO₂-Gehalt: 47 Gew.-%, Al₂O₃-Gehalt: 0,25 Gew.-%
Siliciumdioxidsol 5: Nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol, spezifische Oberfläche 80 m²/g, SiO₂-Gehalt: 50 Gew.-%
Siliciumdioxidsol 6: Al modifiziertes Siliciumdioxidsol, spezifische Oberfläche 220 m²/g, SiO₂-Gehalt 30 Gew.-%, Al₂O₃-Gehalt 0,2 Gew.-%
Siliciumdioxidsol 7: Nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol, spezifische Oberfläche 220 m²/g, SiO₂-Gehalt 30 Gew.-%

Die spezifischen Oberflächen der Siliciumdioxidsole wurden mit dem Sear-Verfahren bestimmt, das in „The Chemistry of Silica", ller, Ralph K. (1979), S. 203–206, 353–354 beschrieben ist.
Beispiel 1
Bei der Herstellung der nachstehenden Proben 1–6 wurden ein Aluminium modifiziertes oder ein nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol und ein Superweichmacher (Glenium 51) in den wie in Tabelle 1 dargestellten Mengen zu einem Zement der Klasse II (Bygg Cement-Skövde CEM II/A-L42.R) gegeben. 200 kg Wasser, 120 kg feiner Füllstoff (Kalkstein), Aggregate und ein Superweichmacher (Glenium 51) wurden zugegeben (vgl. Tabelle 1). Aggregate wurden so zugegeben, dass das Gesamtgewicht an Zement, Kalkstein und Aggregaten 2140 kg/m³ betrug.
Die Verarbeitbarkeit der hergestellten Proben wurde durch Messen der anfänglichen Verteilung abgeschätzt. Die anfängliche Verteilung wird durch Aufbringen einer frisch gemischten Betonzusammensetzung in einem Stürzkegel mit einem bestimmten Kegeldurchmesser, wobei der Kegel anschließend mit der Unterseite nach Oben gedreht wird, so dass die Masse nach Entfernen des Kegels herauszufließen beginnt, gemessen (gemäß Standard Testverfahren ASTM C 143). Starkes Verbreiten gibt hohe Verarbeitbarkeit an, was sicherstellt, dass die Betonmasse leicht an den Platz ausfließen kann, an dem sie härten soll. Hohe Verarbeitbarkeit stellt auch sicher, dass die Betonmasse für einen bestimmten Zeitraum ohne Verlust der anfänglichen Fluiditätseigenschaften, die sie kurz nach der Herstellung hatte, gelagert werden kann.
Tabelle 1
In Bezug auf Tabelle 1 kann geschlossen werden, dass Probe 1, die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst, höhere frühe Festigkeit (nach 24 Stunden) und Langzeitfestigkeit (nach 28 Tagen) aufweist als Probe 2, die ein nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst, obwohl der Siliciumdioxidgehalt von Probe 1 in geringem Maße niedriger als der von Probe 2 ist.
Genauso zeigt Probe 3, die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst, höhere frühe Festigkeit als Probe 4, die ein nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst (die zwei Proben weisen im Wesentlichen den gleichen Siliciumdioxidgehalt auf). Probe 6, die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst, zeigt höhere frühe Festigkeit und Langzeitfestigkeit als Probe 5, auch wenn der Siliciumdioxidgehalt in Probe 5 geringer als in Probe 6 ist.
Beispiel 2
Bei der Herstellung der nachstehenden Proben 1–6 wurde ein Aluminium modifiziertes oder ein nicht modifiziertes Siliciumdioxidsol zu einem Zement der Klasse II (Bygg Cement-Skövde CEM II/A-L42.R) gegeben. 200 kg Wasser, 120 kg feiner Füllstoff (Kalkstein), Aggregate und ein Superweichmacher (Glenium 51) wurden zugegeben (vgl. Tabelle 2). Aggregate wurden so zugegeben, dass das Gesamtgewicht von Zement, Kalkstein und Aggregaten 2140 kg/m³ betrug. Der Superweichmacher und die Siliciumdioxidsole wurden in den in Tabelle 2 dargestellten Mengen zugegeben. Die Verarbeitbarkeit des Betons wurde durch Messen der anfänglichen Verteilung abgeschätzt (vgl. Beispiel 1). Die Verteilung wurde auch nach 90 Minuten gemessen (Stürzverteilung). Der Verlust der Verarbeitbarkeit, d.h. der Unterschied zwischen der anfänglichen Verteilung und der Verteilung nach 90 Minuten wurde ebenfalls berechnet. Je höher die Stürzverteilung, d.h. die Verteilung 90 Minuten nach der Messung der anfänglichen Verteilung, desto geringer ist der Verlust der Verarbeitbarkeit.
Tabelle 2
In Tabelle 2 ist zu erkennen, dass Probe 1, die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst, geringeren Verarbeitbarkeitsverlust als Probe 2 zeigt (Probe 1 weist einen in geringerem Maße niedrigeren Gehalt an Siliciumdioxid auf). Weiter ist zu erkennen, dass Probe 4, die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst, geringeren Verarbeitbarkeitsverlust als Probe 3 aufweist (gleicher Siliciumdioxidgehalt in den Proben 3 und 4). Es ist weiterhin zu erkennen, dass Probe 5, die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol umfasst, geringeren Verarbeitbarkeitsverlust als Probe 6 aufweist, auch wenn der Siliciumdioxidgehalt von Probe 5 in geringem Maße niedriger ist. Im Allgemeinen kann man aus den erhaltenen Ergebnissen schließen, dass der Verarbeitbarkeitsverlust für die Proben, die Aluminium modifizierte Siliciumdioxidsole enthalten, nur etwa 60 Prozent ist, im Verhältnis zu Proben, die nicht modifizierte Siliciumdioxidsole enthalten.
Beispiel 3
Zum Beurteilen der Fluidität einer Zementaufschlämmung, die entweder Aluminium modifizierte Siliciumdioxidsole oder nicht modifizierte Siliciumdioxidsole umfasst, wurden 4 Aufschlämmungen aus Zement der Klasse I (Anläggningscement Degerhamn CEM I 42,5BV/SR/LA) hergestellt. Die Aufschlämmungen wiesen ein Wasser/Zement- Gewichtsverhältnis von 0,35 auf. 2 Gew.-% eines Siliciumdioxidsols und 1 Gew.-% eines Superweichmachers (30 gew.-%ige sulfonierte Naphthalin-Formaldehyd-Kondensatlösung), bezogen auf das Zementgewicht, wurden zu den Aufschlämmungen gegeben.
Die Aufschlämmungen wurden unter leichtem Rühren gemischt. Die untere Fließgrenze und die plastische Viskosität (ein Maß der Rheologie der Aufschlämmung) wurden dann mit einem ConTec Viscometer Modell 4 (BML Viscometer) nach 15, 30, 60 bzw. 90 Minuten beurteilt. Die untere Fließgrenze ist ein Maß der Kraft, die erforderlich ist, um z.B. eine Zementaufschlämmung zu bewegen.
Tabelle 3
Bei Vergleich der Proben von Tabelle 3 ist die untere Fließgrenze der Proben 1 und 4, die Aluminium modifizierte Siliciumdioxidsole umfassen, etwas geringer als die der Proben 2 und 3. Die Aufschlämmungen müssen minimale untere Fließgrenze aufweisen, um im Wesentlichen kein freies Wasser zu erhalten (keine Ausschwitzung).
Tabelle 4
Tabelle 4 zeigt große Unterschiede in der plastischen Viskosität zwischen den Proben, die Aluminiumoxid modifizierte Siliciumdioxidsole und nicht modifizierte Siliciumdioxidsole enthalten. Bei Vergleich der Proben 1 und 2, mit im Wesentlichen dem gleichen Siliciumdioxidgehalt, ist zu erkennen, dass Probe 1 (die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol enthält) geringere plastische Viskosität als Probe 2 aufweist. Es ist auch zu erkennen, dass Probe 3 (die ein Aluminium modifiziertes Siliciumdioxidsol enthält) geringere plastische Viskosität als Probe 4 aufweist (Proben 3 und 4 weisen im Wesentlichen den gleichen Siliciumdioxidgehalt auf). Eine Aufschlämmung mit guten Fließeigenschaften und im Wesentlichen keinem freien Wasser, d.h. die keinem Ausschwitzen unterliegt, ist in hohem Maße vorteilhaft, insbesondere bei Zementieren von Schächten. Geringe plastische Viskosität bedeutet gute Fließeigenschaften, gute Durchdringung und Bindungseigenschaften.

Claims

Baumaterial, umfassend ein hydraulisches Bindemittel, Wasser und ein Aluminiummodifiziertes kolloidales Siliciumdioxid.
Baumaterial gemäß Anspruch 1, wobei das kolloidale Siliciumdioxid ein Aluminiummodifiziertes Siliciumdioxidsol ist.
Baumaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem hydraulischen Bindemittel und dem Aluminium-modifizierten kolloidalen Siliciumdioxid etwa 1:0,0005 bis etwa 1:0,2 beträgt.
Baumaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem hydraulischen Bindemittel und Wasser etwa 1:0,22 bis etwa 1:4 beträgt.
Baumaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das hydraulische Bindemittel ein Zement ist.
Baumaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Baumaterial Aggregate umfasst.
Baumaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Baumaterial einen feinen Füllstoff umfasst.
Baumaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem feinen Füllstoff und den Aggregaten etwa 0,001 bis etwa 0,4 beträgt.
Baumaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das kolloidale Siliciumdioxid einen Al₂O₃-Gehalt von etwa 0,05 bis etwa 3 Gew.-% aufweist.
Baumaterial gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiterhin einen Weichmacher und/oder einen Superweichmacher umfasst.
Baumaterial gemäß Anspruch 10, wobei der Superweichmacher ein Polycarboxylat und/oder ein sulfoniertes Naphthalin-Formaldehyd-Kondensat ist.
Verfahren zur Herstellung eines Baumaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend das Mischen eines hydraulischen Bindemittels, Wasser und Aluminiummodifizierten kolloidalen Siliciumdioxids.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das kolloidale Siliciumdioxid ein Aluminiummodifiziertes Siliciumdioxidsol ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das Aluminium-modifizierte kolloidale Siliciumdioxid zugegeben wird, nachdem die anderen Komponenten vermischt wurden.
Verwendung eines Baumaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 für Straßen, Tunnel, Brücken, Gebäude, Betonrohre, das Zementieren von Schächten, unterirdisches Zementieren, Seebauten und Bergbauanwendungen.