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Patent Searching and Data


Title:
RAPID-HARDENING MINERAL BINDER MIXTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/148309
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rapid-hardening mineral binder mixture containing an accelerator on the basis of titanium (IV), cement containing one or more components selected from the compounds 3 CaO * Al2O3, 12CaO * 7Al2O3, CaO * Al2O3, CaO * 2Al2O3, CaO * 6Al2O3 and/or 4CaO * 3Al2O3 * SO3, 5-80% by weight of a sulphate carrier, optionally one or more alkaline components, and optionally one or more additives.

Inventors:
HETCHE OLAF (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/050860
Publication Date:
July 23, 2020
Filing Date:
January 15, 2020
Export Citation:
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Assignee:
VENATOR GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
C04B28/04; C04B28/06; C04B40/00
Domestic Patent References:
WO2017155517A12017-09-14
Foreign References:
JP2002249352A2002-09-06
JP2002249351A2002-09-06
EP0579063A11994-01-19
EP0858981A11998-08-19
EP2774902A12014-09-10
EP3260258A12017-12-27
Attorney, Agent or Firm:
THOT, Norman B. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung enthaltend:

einen Beschleuniger auf Titan(IV) Basis;

Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den

Verbindungen

*

einen Sulfatträger in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%;

optional ein oder mehrere alkalische Komponente; und

optional ein oder mehrere Additive,

wobei,

das Gew.-% sich auf die schnell härtende mineralische

Bindemittelmischung bezieht.

2. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Titanylsulfat (TiO(S04)), Titan(IV)-Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCl2) als Beschleuniger auf Titan(IV) Basis verwendet wird.

3. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass,

Titanylsulfat (TiO(S04)) in einem Anteil von 0,01 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-%, und/oder

Titan(IV)-Oxy chlorid (TiOCl2) in einem Anteil von 0,01 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-%,

jeweils bezogen auf das Gewicht der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung, verwendet wird. 4. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Titan(IV)-Beschleuniger, als Feststoff,

als wässrig-basierte Suspension, als Lösung, und/oder

auf einem Träger absorbiert,

der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung zugemischt wird. 5. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zement ein

Tonerdezement und/oder Portlandzement ist.

6. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Molarverhältnis

Beschleuniger auf Titan(IV) Basis zu der Verbindung CaO in den Verbindungen (mmol Beschleuniger auf Titan(IV) Basis : mol Verbindung CaO in den

Verbindungen) von 0,1 bis 300, bevorzugt 2 bis 100, besonders bevorzugt 3 bis 50, ist.

7. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Calciumsulfat,

Magnesiumsulfat, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Eisensulfat, Mangansulfat, Kobaltsulfat, Nickelsulfat und/oder Kaliumperoxomonosulfat, bevorzugt

Calciumsulfat und/oder Magnesiumsulfat, als Sulfatträger verwendet wird.

8. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalischer Aktivator Portlandzement, Alkalioxide, Erdalkalioxide, Alkalihydroxide, und/oder

Erdalkalihydroxide und deren Gemische verwendet werden.

9. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Additiv

Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger, dispergierbare Kunststoffpulver, Entschäumer, Hydrophobierungsmittel, Luftporenmittel, Verflüssiger,

Stabilisatoren, Wasserretentionsmittel, und/oder Rheologie der Baustoffmischung beeinflussende Additive verwendet werden.

10. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralische

Bindemittelmischung umfasst:

Zement in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%;

Beschleuniger auf Titan(IV) Basis in einem Anteil von 0,001 bis 15 Gew.- %, bevorzugt 0,1 bis 6 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 1 Gew.-%;

Sulfatträger in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%;

alkalische Komponente in einem Anteil von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,5 bis 6 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 2 bis 3 Gew.-%; und

Additiv in einem Anteil von 0 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 9 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 7 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 3 bis 6 Gew.-%, wobei,

die Gew.-% sich jeweils auf 100 Gew.-% addieren, und

die Gew.-% sich jeweils auf die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung beziehen.

11. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung zusätzlich Lithiumsalze enthält. 12. Verwendung von Titanylsulfat (TiO(S04)), Titan(IV)-Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCl2) als Beschleuniger für eine schnell härtende mineralische Bindemittelmischung.

13. Verwendung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung gemäß Anspruch 12 in einem Baustoff.

14. Verwendung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff Mörtel, Fugenmörtel, Putze, Estriche, Fließestriche, Fertigteile, Wandspachtelmasse, Bodenspachtelmasse, Pflastersteine, Terrassensteine, Bauplatten, Reparaturmörtel, Einpressmörtel, zementäre Bauklebstoffe wie Fliesenkleber, Natursteinkleber, WDV-Kleber, Ankermörtel, flexible mineralische Dichtschlämme und/oder Betone umfasst.

15. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte:

Bereitstellung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 als Feststoff;

Mischung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung mit Füllstoffen und/oder Leichtfüllstoffen, um ein Trockenbaustoff zu erhalten; und

Mischung des Trockenbaustoffs mit Wasser, um einen verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

16. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte:

Mischen von Titanylsulfat Titan(IV)- Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder mit Wasser, um eine erste Mischung zu

erhalten; und

Mischen der ersten Mischung mit einer Bindemittelmischung enthaltend:

• Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen

• einen Sulfatträger,

• Füllstoffe und/oder Leichtfüllstoffe,

• optional ein oder mehrere alkalische Komponente, und

• optional ein oder mehrere Additive,

um den verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

17. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte: Mischen von Titanylsulfat , Titan(IV)- Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid mit Wasser, um eine erste Mischung zu erhalten;

Mischen von Wasser mit einer Bindemittelmischung enthaltend:

• Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen

2

• einen Sulfatträger,

• Füllstoffe und/oder Leichtfüllstoffe,

• optional mindestens eine alkalische Komponente, und

• optional mindestens ein Additiv,

um eine zweite Mischung zu erhalten; und

Mischen der ersten Mischung mit der zweiten Mischung, um den verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

18. Verwendung des verarbeitungsfähigen Baustoffs gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17 im Tunnelbau oder in einem 3D Betondrucker.

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

beim Internationalen Büro eingegangen am 16. April 2020 (16.04.2020)

1 Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung enthaltend:

einen Beschleuniger auf Titan(IV) Basis;

Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen

einen Sulfatträger in einem Anteil von 15 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%;

optional ein oder mehrere alkalische Komponente; und

optional ein oder mehrere Additive,

wobei,

das Gew.-% sich auf die schnell härtende mineralische

Bindemittelmischung bezieht.

2 Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Titanylsulfat (TiO(S04)), Titan(IV)-Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCl2) als Beschleuniger auf Titan(IV) Basis verwendet wird.

3 Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass,

Titanylsulfat (TiO(S04)) in einem Anteil von 0,01 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-%, und/oder

Titan(IV)-Oxy chlorid (TiOCl2) in einem Anteil von 0,01 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-%,

jeweils bezogen auf das Gewicht der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung, verwendet wird. 4 Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Titan(IV)-Beschleuniger, als Feststoff,

als wässrig-basierte Suspension,

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) als Lösung, und/oder

auf einem Träger absorbiert,

der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung zugemischt wird. 5. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zement ein

Tonerdezement und/oder Portlandzement ist.

6. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Molarverhältnis

Beschleuniger auf Titan(IV) Basis zu der Verbindung CaO in den Verbindungen (mmol Beschleuniger auf Titan(IV) Basis : mol Verbindung CaO in den

Verbindungen) von 0,1 bis 300, bevorzugt 2 bis 100, besonders bevorzugt 3 bis 50, ist.

7. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Calciumsulfat,

Magnesiumsulfat, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Eisensulfat, Mangansulfat, Kobaltsulfat, Nickelsulfat und/oder Kaliumperoxomonosulfat, bevorzugt

Calciumsulfat und/oder Magnesiumsulfat, als Sulfatträger verwendet wird.

8. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalischer Aktivator Portlandzement, Alkalioxide, Erdalkalioxide, Alkalihydroxide, und/oder

Erdalkalihydroxide und deren Gemische verwendet werden.

9. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Additiv

Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger, dispergierbare Kunststoffpulver, Entschäumer, Hydrophobierungsmittel, Luftporenmittel, Verflüssiger,

Stabilisatoren, Wasserretentionsmittel, und/oder Rheologie der Baustoffmischung beeinflussende Additive verwendet werden.

10. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralische

Bindemittelmischung umfasst:

Zement in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%;

Beschleuniger auf Titan(IV) Basis in einem Anteil von 0,001 bis 15 Gew.- %, bevorzugt 0,1 bis 6 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 1 Gew.-%;

Sulfatträger in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%;

alkalische Komponente in einem Anteil von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,5 bis 6 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 2 bis 3 Gew.-%; und

Additiv in einem Anteil von 0 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 9 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 7 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 3 bis 6 Gew.-%, wobei,

die Gew.-% sich jeweils auf 100 Gew.-% addieren, und

die Gew.-% sich jeweils auf die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung beziehen.

11. Schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung zusätzlich Lithiumsalze enthält. 12. Verwendung von Titanylsulfat (TiO(S04)), Titan(IV)-Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid als Beschleuniger für eine schnell härtende mineralische Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11. 13. Verwendung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 in einem Baustoff.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

14. Verwendung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff Mörtel, Fugenmörtel, Putze, Estriche, Fließestriche, Fertigteile, Wandspachtelmasse,

Bodenspachtelmasse, Pflastersteine, Terrassensteine, Bauplatten, Reparaturmörtel, Einpressmörtel, zementäre Bauklebstoffe wie Fliesenkleber, Natursteinkleber,

WDV-Kleber, Ankermörtel, flexible mineralische Dichtschlämme und/oder Betone umfasst.

15. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte:

Bereitstellung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 als Feststoff;

Mischung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung mit Füllstoffen und/oder Leichtfüllstoffen, um ein Trockenbaustoff zu erhalten; und Mischung des Trockenbaustoffs mit Wasser, um einen verarbeitungsfähigen

Baustoff zu erhalten.

16. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte:

Mischen von Titanylsulfat Titan(IV)- Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder mit Wasser, um eine erste Mischung zu erhalten; und

Mischen der ersten Mischung mit einer Bindemittelmischung enthaltend:

• Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen

• einen Sulfatträger in einem Anteil von 15 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%,

• Füllstoffe und/oder Leichtfüllstoffe,

• optional ein oder mehrere alkalische Komponente, und

• optional ein oder mehrere Additive,

um den verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

17. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte:

Mischen von Titanylsulfat - Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCh) mit Wasser, um eine erste Mischung zu erhalten;

Mischen von Wasser mit einer Bindemittelmischung enthaltend:

• Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen 3 , ,

· einen Sulfatträger in einem Anteil von 15 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%,

• Füllstoffe und/oder Leichtfüllstoffe,

• optional mindestens eine alkalische Komponente, und

• optional mindestens ein Additiv,

um eine zweite Mischung zu erhalten; und

Mischen der ersten Mischung mit der zweiten Mischung, um den verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

18. Verwendung eines nach den Ansprüchen 15-17 definierten Verfahrens hergestellten verarbeitungsfähigen Baustoffs im Tunnelbau oder in einem 3D Betondrucker.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
SCHNELL HARTENDE MINERALISCHE BINDEMITTELMISCHUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schnell härtende mineralische Bindemittelmischung und deren Verwendung.

In Bau- und Bauhilfsstoffen werden als Bindemittel hauptsächlich Portlandzemente,

Calciumsulfate mit unterschiedlichen Kristallwassergehalten, Kalk, Tonerdezemente oder deren Gemische verwendet. Während portlandzementgebundene Baustoffe sich besonders in Witterung sbelasteten Bereichen eignen, in denen eine hohe Frost/Tau-Wechselbeständigkeit sowie hohe Beständigkeit gegenüber atmosphärischen Einflüssen erforderlich ist, werden

Calciumsulfat und Tonerdezement enthaltende Bauprodukte, bedingt durch deren mangelnde Witterungsbeständigkeit, hauptsächlich im Innenbereich von Gebäuden eingesetzt. Solche Produkte, deren Bindemittel auf Mischungen aus Tonerdezement, Calciumsulfaten, Kalk und/oder Portlandzement beruhen, zeichnen sich aber durch einen besonders hohen

Frühfestigkeitsaufbau sowie in geeigneten Formulierungen durch ein hohes

Was serbindung svermögen und somit einen hohen Selbsttrocknungseffekt aus.

Die Bauindustrie und insbesondere die bauchemische Industrie verwenden schnell erhärtende Produkte, denen eine schnell härtende mineralische Bindemittelmischung zu Grunde liegt. Für die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung werden verschiedene Zusammensetzungen herangezogen. Dabei wird mindestens ein Zement auf Basis von Tonerdezement, auch Calcium- Aluminat-Zement mit variablem Ca0:Al 2 0 3 Verhältnis genannt, und/oder Calciumsulfoaluminat ggfs auch im Gemisch mit

Calciumsulfat-Hydrat Modifikationen wie CaS0 4 , CaS0 4 x 0,5 H2O und/oder CaS0 4 x 2 H2O und/oder weiteren hydraulisch erhärtenden Bindemitteln auf Zementbasis gemäß EN 197-1 verwendet. Diese mineralische Bindemittelmischungen können weiterhin CaO oder Ca(OH)2 enthalten.

Diese Bindemittelmischungen können vorteilhaft zur Herstellung einer Baustoffmischung, enthaltend weiterhin -dem Fachmann bekannte- Füllstoffe und Feichtfüllstoffe,

Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger, dispergierbare Kunststoffpulver, Entschäumer, und/ oder Fuftporenmittel, Verflüssiger, Stabilisatoren, Wasserretentionsmittel sowie die Rheologie der Baustoffmischung beeinflussende Additive sowie ggf. weitere Additive, wie sie dem Fachmann bekannt sind, verwendet werden.

In mineralischen hydraulischen Bindemittelmischungen können Abbindebeschleuniger- und/oder -verzögerer durch Zumischen im trockenen wie auch gelöstem Zustand als

Einzelkomponenten sowie als Mischungen der Einzelkomponenten eingesetzt werden. Als Erstarrungs- und Abbindebeschleuniger werden Einzelkomponenten oder Mischungen von Einzelkomponenten dem Fachmann gut bekannte Alkali und/oder Erdalkalisalze eingesetzt. Diese Gruppe beinhaltet auch organische Salzverbindungen wie Carbonsäure-, Hydoxycarbonsäuresalze, Cyanate, usw.

Insbesondere für schnell erhärtende Bindemittelmischungen enthaltend Calciumaluminat in wechselndem Verhältnis, sowie Calciumsulfoaluminat und/oder Mischungen derselben enthaltende Bindemittelmischungen werden Beschleunigeradditive enthaltend Lithiumsalze wie Lithiumcarbonat, Lithiumhydroxid, Lithiumsulfat usw. sowie

Mischungen derselben, ggf. gemeinsam mit weiteren Beschleunigern oder Verzögerern, zugesetzt, um die gewünschten Eigenschaften der Bindemittelmischung, wie

Verarbeitungszeit, Erhärtungsdauer, Erstarrungszeiten, Festigkeitsentwicklung und schnelle Trocknung z.B. durch mineralogische Wasserbindung zu gewährleisten.

Durch die Verwendung von Lithiumsalzen für die Herstellung von Batterien für mobile Elektronik und Fahrzeuge nimmt der Bedarf an Lithiumsalzen für Nicht-Bauanwendungen stetig zu, sodass Preise und Verfügbarkeiten für die Herstellung von Baustoffen zunehmend kritisch werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Alternative zu den bisher verwendeten Lithiumverbindungen als Beschleunigerzumischung und die Verwendung derselben für schnell erhärtende Bindemittelmischungen bereitzustellen. Diese Aufgabe wurde gelöst durch eine schnell härtende mineralische

Bindemittelmischung enthaltend einen Beschleuniger auf Titan(IV) Basis, Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen 3 CaO * und/oder

, einen Sulfatträger in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt

15 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 50 Gew.-%, optional ein oder mehrere alkalische Komponente, und optional ein oder mehrere Additive. Bevorzugt verwendet das schnell härtende mineralische Bindemittelmischung Titanylsulfat (TiO(S0 4 )), Titan(IV)- Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCh), auch als deren Hydrate und/oder Schwefelsäure Addukte, als Beschleuniger auf Titan(IV) Basis. TiOCh wird z.B. als TiOCh HCl-Lösung verwendet. Überraschenderweise zeigt die Zugabe eines Beschleunigers auf Titan(IV) Basis wie z.B. Titanylsulfat in geringen Dosierungen einen mit, dem Fachmann bekannten Mengen, Lithiumsalzen vergleichbaren beschleunigenden Effekt. Dies ist insbesondere

überraschend, da in der Literatur Titanylsulfat bisher genau der gegenteilige technische Effekt zugesprochen wurde. Die WO 2017/155517 offenbart zum Beispiel die

Verwendung von Titanylsulfat als Verzörgerer („set retarder“). Nirgendwo wurde der einfache Austausch/Ersatz von Lithiumsalzen durch Titanylsulfat beschrieben.

Bevorzugt verwendet das schnell härtende mineralische Bindemittelmischung Titanylsulfat (TiO/SOO) in einem Anteil von 0,01 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-%, und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCh) in einem Anteil von 0,01 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der schnell härtenden mineralischen B indemittelmischung . Bevorzugt wird der Titan(IV)-Beschleuniger als Feststoff, als wässrig-basierte Suspension, als Lösung, und/oder auf einem Träger absorbiert und/oder adsorbiert, der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung zugemischt. Bevorzugt werden die Träger z.B. aus Siliciumdioxid (S1O2), Aluminiumoxid (AI2O3) und/oder Titandioxid (T1O2) ausgewählt. Bevorzugt werden weitere Feststoffe oder Beschleuniger oder Verzögerer zugegeben. Eine besonders schnell härtende mineralische Bindemittelmischung wird erzielt, wenn der erfindungsgemäßer Beschleuniger auf Titan(IV) Basis in die

erfindungsmäßige schnell härtende mineralische Bindemittelmischung als wässrige Lösung oder als Dispersion verwendet wird. Dies kann im Öl- und Gas-Bereich von Vorteil sein, z.B. um Bohrlöcher in situ schnell zu stopfen, oder im Straßenbau, besonders im

Tunnelbau, wo eine schnell härtende mineralische Bindemittelmischung an/auf die Wände eines Tunnels gespritzt bzw. aufgetragen wird.

Das Zement in der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung ist bevorzugt ein Tonerdezement und/oder ein Portlandzement. Ein Fachmann wird dabei auch verstehen, dass Portlandzement auch den Sulfatträger enthalten kann.

Bevorzugt ist das Molarverhältnis Beschleuniger auf Titan(IV) Basis zu der Verbindung CaO in den Verbindungen (d.H., mmol Beschleuniger auf Titan(IV) Basis) : mol

Verbindung CaO in den Verbindungen) der schnell härtende mineralische

Bindemittelmischung von 0,1 bis 300, bevorzugt 2 bis 100, besonders bevorzugt 3 bis 50.

Als Sulfatträger in der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung werden bevorzugt Calciumsulfat, Magnesiumsulfat, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Eisensulfat, Mangansulfat, Kobaltsulfat, Nickelsulfat und/oder Kaliumperoxomonosulfat, verwendet. Besonders bevorzugt werden Calciumsulfat und/oder Magnesiumsulfat als Sulfatträger in der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung verwendet. Ganz besonders bevorzugt wird Calciumsulfat als Sulfatträger verwendet. Als Sulfatträger ist dabei jede Verbindung zu verstehen, die in wässrigem Medium SO4 2 Ionen zur Verfügung stellt. Sulfatträger ist z.B. ein Salz der Schwefelsäure.

Als alkalischer Aktivator in der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung werden bevorzugt Portlandzement, Alkalioxide, Erdalkalioxide, Alkalihydroxide, und/oder Erdalkalihydroxide und deren Gemische verwendet.

Als Additiv in der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung werden

Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger, dispergierbare Kunststoffpulver, Entschäumer, Hydrophobierungsmittel, Luftporenmittel, Verflüssiger, Stabilisatoren,

Wasserretentionsmittel, und/oder Rheologie der Baustoffmischung beeinflussende

Additive verwendet. Bevorzugt umfasst die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung Zement in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, Beschleuniger auf Titan(IV) Basis in einem Anteil von 0,001 bis 15 Gew.-%, Sulfatträger in einem Anteil von 5 bis 80 Gew.-%, alkalische Komponente in einem Anteil von 0 bis 10 Gew.-%, und Additiv in einem Anteil von 0 bis 15 Gew.-%, wobei, die Gew.-% sich jeweils auf 100 Gew.-% addieren, und die Gew.-% sich jeweils auf die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung beziehen.

Besonders bevorzugt umfasst die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung Zement in einem Anteil von 15 bis 70 Gew.-%, Beschleuniger auf Titan(IV) Basis in einem Anteil von 0,1 bis 6 Gew.-%, Sulfatträger in einem Anteil von 15 bis 70 Gew.-%, alkalische Komponente in einem Anteil von 1 bis 8 Gew.-%, und Additiv in einem Anteil von 1 bis 9 Gew.-%. Ganz besonders bevorzugt umfasst die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung Zement in einem Anteil von 25 bis 50 Gew.-%, Beschleuniger auf Titan(IV) Basis in einem Anteil von 0,2 bis 3 Gew.-%, Sulfatträger in einem Anteil von 25 bis 50 Gew.-%, alkalische Komponente in einem Anteil von 1,5 bis 6 Gew.-%, und Additiv in einem Anteil von 2 bis 7 Gew.-%. Ganz ganz besonders bevorzugt umfasst die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung Beschleuniger auf Titan(IV) Basis in einem Anteil von 0,3 bis 1 Gew.-%, alkalische Komponente in einem Anteil von 2 bis 3 Gew.-%, und Additiv in einem Anteil von 3 bis 6 Gew.-%.

Bevorzugt enthält die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung zusätzlich Lithiumsalze. Erfahrungen haben gezeigt, dass etwa die 3,5-fache Menge an Titanylsulfat im Vergleich zu Lithiumsalzen gute Beschleunigungsergebnisse erzielt. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es jedoch, dass die erfindungsgemäßen Beschleuniger auf Titan(IV) Basis die bisher üblichen Lithiumsalze ersetzen und stattdessen verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung keine Alkoxy silane oder Polysiloxane. Auf die Verwendung von Alkoxysilanen oder Polysiloxanen, die aufgrund der Alkoxygruppen einer

intermolekularen Polykondensation unter Bildung von -Si-O-Si- Gruppen zugänglich sind, und dadurch die mechanische Festigkeit erhöhen, kann verzichtet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von Titanylsulfat (Ti0(S0 4 )), Titan(IV)-Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOC12), auch als deren Hydrate und/oder Schwefelsäure Addukte, als Beschleuniger für eine schnell härtende mineralische Bindemittelmischung. Bevorzugt wird die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung in einem Baustoff verwendet. Der Baustoff gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst bevorzugt Mörtel, Fugenmörtel, Putze, Estriche, Fließestriche, Fertigteile, Wandspachtelmasse, Bodenspachtelmasse, Pflastersteine, Terrassensteine, Bauplatten, Reparaturmörtel, Einpressmörtel, zementäre Bauklebstoffe wie Fliesenkleber, Natursteinkleber, WDV-Kleber, Ankermörtel, flexible mineralische Dichtschlämme und/oder Betone.

Mit der erfindungsmäßigen schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung können sämtliche hydraulisch schnell erhärtende und/oder schnell trocknende zementgebundene Baustoffe wie Mörtel, Putze, Estriche, Fließestriche, Fertigteile, Pflaster- und

Terrassensteine, Bauplatten, Reparatur- und Einpressmörtel, zementäre Bauklebstoffe wie Fliesen-, Naturstein- oder WDV -Kleber, Ankermörtel und Betone formuliert werden. Die erfindungsgemäße schnell härtende mineralische Bindemittelmischung wird bevorzugt für die Herstellung von z.B. mineralischen schnell- härtenden Bauklebstoffen verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines

verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte Bereitstellung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung (wie oben beschrieben) als Feststoff, Mischung der schnell härtenden mineralischen Bindemittelmischung mit Füllstoffen und/oder Feichtfüllstoffen, um ein Trockenbaustoff zu erhalten, und Mischung des Trockenbaustoffs mit Wasser, um einen verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

Füllstoffe und/oder Feichtfüllstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind z.B. Sand, Kies, Hohlkugeln, Glasfasern, synthetische Fasern, natürliche Fasern, organische Fasern, anorganische Fasern, Polystyrolkugeln, expandiertes Polystyrol, geblähtes Vulkangestein und/oder Bimsgranulat.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines

verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte Mischen von Titanylsulfat (Ti0(S0 4 )), Titan(IV)-Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCh) mit Wasser, um eine erste Mischung zu erhalten, und Mischen der ersten Mischung mit einer Bindemittelmischung enthaltend:

• Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen

und/oder

• einen Sulfatträger,

• Füllstoffe und/oder Leichtfüllstoffe,

• optional ein oder mehrere alkalische Komponente, und

· optional ein oder mehrere Additive,

um den verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines

verarbeitungsfähigen Baustoffs, umfassend die Schritte Mischen von Titanylsulfat (Ti0(S0 4 )), Titan(IV)-Sulfat, Titan(IV)Phosphat und/oder Titan(IV)-Oxychlorid (TiOCh) mit Wasser, um eine erste Mischung zu erhalten, Mischen von Wasser mit einer

Bindemittelmischung enthaltend:

• Zement enthaltend eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen

und/oder

• einen Sulfatträger,

• Füllstoffe und/oder Leichtfüllstoffe,

• optional mindestens eine alkalische Komponente, und

• optional mindestens ein Additiv,

um eine zweite Mischung zu erhalten, und Mischen der ersten Mischung mit der zweiten Mischung, um den verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten.

Bevorzugt wird die erste Mischung in einer ersten Leitung bzw. Sprühdüse unter Druck bereitgestellt werden. Bevorzugt wird die zweite Mischung in einer zweiten Leitung bzw. Sprühdüse unter Druck bereitgestellt werden. Die erste Mischung in der ersten Leitung bzw. Sprühdüse und die zweite Mischung in der zweiten Leitung bzw. Sprühdüse können dann bevorzugt in eine dritte Leitung zusammengeführt werden oder gesprüht zusammengeführt werden, um die Mischung der ersten Mischung mit der zweiten

Mischung als verarbeitungsfähigen Baustoff zu erhalten. Bevorzugt wird der

verarbeitungsfähige Baustoff anschließend auftragen. Das Aufträgen findet bevorzugt gleichzeitig mit oder sofort nach, vorzugsweise < 20 Sekunden nach, vorzugsweise < 5 Sekunden nach der Zusammenführung der ersten Mischung mit der zweiten Mischung statt.

Bevorzugt wird der verarbeitungsfähige Baustoff im Tunnelbau oder in einem 3D

Betondrucker verwendet.

Die erfindungsgemäße schnell härtende mineralische Bindemittelmischung weist die Eigenschaft auf, dass eine Penetration eines konischen Penetrometers (Konus) nach 3 Stunden bevorzugt 0 mm, besonders bevorzugt nach 2 Stunden 0 mm, ganz besonders bevorzugt nach 1 Stunde 0 mm, beträgt, jeweils gemessen nach der Vicat-Kegel-Methode gemäß DIN EN 13279-2:2014-03. Eine Penetration eines konischen Penetrometers (Konus) nach 5 min. beträgt dabei bevorzugt < 10 mm, besonders bevorzugt < 5 mm, gemessen nach der Vicat-Kegel-Methode gemäß DIN EN 13279-2:2014-03.

Die erfindungsgemäße schnell härtende mineralische Bindemittelmischung weist die Eigenschaft auf, dass eine Fliese mit der Abmessung 50 mm x 50 mm x 5 mm 20 min. nach dem Aufkämmen noch eingelegt werden kann, gemessen nach EN 1348:2007.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von mehreren Beispielen und darstellenden Figuren näher erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Hierbei gehen aus den Figuren und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Fig. 1. zeigt ein typisches Vicat-Gerät mit Nadel und Freigabemechanismus

Fig. 2. zeigt einen Vergleich der VICAT Messung von Beispiel 1 (A, B und Cc).

Fig. 3. zeigt einen Vergleich des Temperaturverlaufs von Beispiel 1 (A, B und Cc). Fig. 4. zeigt einen Vergleich der VICAT Messung von Beispiel 2 (A, B und C).

Fig. 5. zeigt einen Vergleich des Temperaturverlaufs von Beispiel 2 (A, B und C). Fig. 6. zeigt einen Vergleich der VICAT Messung von Beispiel 3 (A, B und C).

Fig. 7. zeigt einen Vergleich des Temperaturverlaufs von Beispiel 3 (A, B und C).

Die Methoden zur Messung der oben beschriebenen Eigenschaften sind in den Beispielen angegeben.

Beispiele

Folgende Versuchsmischungen wurden vorbereitet. Dabei wurde jeweils für 30 Sekunden Eingestreut und anschließend 45 Sekunden gemischt.

• Als Tonerdezement (Calcium Aluminat Zement) wurde Caro White der Firma Almatis GmbH oder LaJage Fondue CAC 40 verwendet.

• Als Sulfatträger wurde ein Calciumsulfat Halbhydrat der Firma Remondis SE & Co.

KG verwendet.

• Als Zement wurde ein Portlandzement der Firma Spenner GmbH & Co. KG

verwendet.

• Als Füller wurde ein handelsüblicher Quarzsand der Type H 31 der Firma Quarzwerke GmbH verwendet.

· Als dispergierbares Kunststoffpulver wurde Vinnapas ® 5010N der Firma Wacker

Chemie AG verwendet.

• Als Zelluloseether wurde die Type Culminal™ C 9133 der Firma Ashland Industries Inc. verwendet.

• Als Lithium Carbonat wurde die Type Lithium Carbonat Technisch von Galaxy

Lithium Ltd. verwendet.

• Als erfindungsgemäßer Beschleuniger auf Titan(IV)-Basis wurde Titanylsulfat- Dihydrat exemplarisch verwendet.

Zur Bestimmung der Aushärtung und Beurteilung der Versuchsmischungen wurde die Methode nach VICAT (“Vicat-Kegel-Methode” oder“Vicant Cone Method”)

herangezogen, wie in DIN EN 13279-2:2014-03 näher beschrieben. Die Vicat-Kegel-Methode ist die Standardmethode für alle vorgemischten Gipsputze, die Additive und Verzögerer enthalten. Die Vicat-Kegel-Methode verwendet die Eindringtiefe eines konischen Penetrators (Konus) in eine Gips/Wasserpaste im Verlauf des Erhärtens. Dieses Prinzip wird verwendet, um die anfängliche Einstellzeit zu bestimmen.

Es werden folgende Geräte verwendet: a) Vicat-Gerät (siehe Fig. 1);

b) konischer Penetrator (Konus);

c) Glasplatte: etwa 150 mm lang und 150 mm breit;

d) Vicat-Ring;

e) eine gerade Kante von 140 mm Länge;

f) ein Chronometer; sowie

g) ein Mischer und Paddel.

Fig. 1 zeigt ein typisches Vicat-Gerät mit Nadel und Freigabemechanismus. Die

Bezugsnummern haben dabei folgende Bedeutung:

1) Führungsschiene;

2) Freigabemechanismus;

3) Federplatte;

4) konischer Penetrometer (Konus);

5) Vicat-Ring;

6) Glasplatte; sowie

7) Sockel.

Der Vicat-Ring wird auf die Glasplatte gelegt, wobei die größere Öffnung in Kontakt mit der Glasplatte steht. Der Gipsputz wird mit der ermittelten Wassermenge gemischt. Die Zeit, zu der der Gips zuerst dem Wasser zugegeben wird, wird notiert (tö). Ein Übermaß an Gips wird auf den Ring übertragen. Mit einer Sägebewegung wird mit der senkrecht gehaltenen geraden Kante das überschüssige Material abgetragen. Der Konus wird mit einem Federteller des Auslösemechanismus auf die Putzoberfläche abgesenkt.

Die Führungsschiene wird zum Testen mit dem Auslösemechanismus geöffnet. Die Zeit zwischen der Konuspenetration sollte nicht größer als 1/20 der anfänglichen Abbindezeit sein. Der Kegel wird zwischen jeder Penetration gereinigt und getrocknet und zwischen jeder Penetrationsmarke sollten mindestens 12 mm liegen. Die Zeit, zu der die

Eindringtiefe erreicht wurde, (22 ± 2) mm über der Glasplatte, wird notiert (tl). Dabei wurden folgende Daten bestimmt.

Ein Vergleich von Beispiel 1 A, B und Cc wird in Figs. 2 und 3 dargestellt.

Ein Vergleich von Beispiel 2 A, B und C wird in Figs. 4 und 5 dargestellt.

Ein Vergleich von Beispiel 3 A, B und C wird in Figs. 6 und 7 dargesteht.

Figs. 2 bis 7 zeigen deutlich, dass der erfindungsgemäße Beschleuniger auf Titan(IV) Basis eine Aushärtung der Versuchsmischung gegenüber einer Versuchsmischung ohne

Beschleuniger auf Titan(IV) Basis beschleunigt. Figs. 2 bis 7 zeigen auch, dass der erfindungsgemäße Beschleuniger auf Titan(IV) Basis ferner eine ähnliche Aushärtungszeit erzielt wie bekannte Beschleuniger, und insbesondere

Der erfindungsgemäße Beschleuniger auf Titan(IV) Basis kann auch vorteilhaft für die Herstellung von z.B. mineralischen schnell härtenden Bauklebstoffen verwendet werden. Um dies zu belegen wurden die Haftzugfestigkeiten einer Beispielmischung für

mineralische Bauklebstoffe nach Beispiel 4 und Beispiel 6 bestimmt. Bei jedem Versuch werden je 5 Fliesen der Abmessung 50 x 50 x 5 mm sofort und 20 Minuten nach dem Aufkämmen der Bauklebstoffmischung entsprechend EN 1348:2007 eingelegt und geprüft. EN 1348:2007 legt ein Verfahren zur Bestimmung der Haftzugfestigkeit von

zementhaltigen Mörteln für keramische Fliesen und Platten fest und gilt für alle

zementhaltigen Mörtel ohne und mit zusätzlichen Komponenten für die Verarbeitung keramischer Fliesen und Platten an Wand und Boden, für innen und außen. Der

Auszugsversuch erfolgt nach 6 Stunden. Folgende Daten wurden dabei erhalten:

Diese Versuche belegen, dass der erfindungsgemäße Beschleuniger auf Titan(IV) Basis deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik enthaltend Lithiumcarbonat aufweist. Beispiele 4-2 und 6-2 belegen, dass eine Einlage von Fließen 20 min. nach dem

Aufkämmen überhaupt nicht möglich ist. Beispiele 4-3 und 6-3 belegen im Gegenteil dazu, dass eine Fliesenbelegung mit schnell härtenden Bauklebstoffen enthaltend den

erfindungsgemäßen Beschleuniger auf Titan(IV) Basis immer noch 20 min. nach dem Aufkämmen möglich ist. Die schnell härtende mineralische Bindemittelmischung weist deshalb bevorzugt die Eigenschaft auf, dass eine Fliese mit der Abmessung 50 mm x 50 mm x 5 mm auch 20 min nach dem Aufkämmen eingelegt werden kann (gemessen nach EN 1348:2007). Schnell härtende Bauklebstoffe enthaltend den erfindungsgemäßen Beschleuniger auf Titan(IV) Basis weisen deshalb die ungewöhnliche aber gewünschte Eigenschaft auf, zwar schnell auszuhärten, aber langsam genug auszuhärten, um eine Bearbeitung, z.B. eine Fliesenbelegung nach dem Aufkämmen, zu ermöglichen. Dies erlaubt Zeit für eine bessere Verarbeitung und erzeugt weniger Abfälle ohne

Steuerungsadditive.

Der Ausdruck„enthaltend“ in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen, sowie

Variationen davon, bedeutet, dass die spezifizierten Merkmale, Schritte, Komponenten und/oder Zahlen enthalten/umfasst sind.„Enthaltend“ ist nicht so auszulegen, dass andere Merkmale, Schritte Komponenten und/oder Zahlen ausgeschlossen sind.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in der Beschreibung beschriebenen

Ausführungsformen beschränkt; es wird ausdrücklich auch auf die beigefügten Ansprüche verwiesen, die Bestandteil dieser Beschreibung sind.