Sol-Gel-Zusatzmittel, z.B. für Spritzbeton-Mörtel, die beispielhaft anteilig ein Metalloxid-ZMetallhydrcxid-Sc ^"1 enthalten oder vollständig daraus bestehen, regulieren bei der Verarbeitung von Sol-Gel-Spritz- beton/-mörtel nach dem Trocken- oder Nassverfahren die Konsistenz des Spritzgutes und führen, neben einer deutlichen Verminderung der Staub¬ bildung und des Rückpralls, zu einer gleichzeitigen Beschleunigung des Abbindens und einer deutlichen Festigkeitsverbesserung. Bei der Verarbeitung des Sol-Gel-Spritzbeton/-mörtels erfolgt die Zugabe dieses Zusatzmittels vorzugsweise während des Spritzens, beispielsweise in der Spritzdüse.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Zusatzmittel auf der Basis des Sol-Gel-Verfahrens für Beton- und Mörtel-Systeme zu entwickeln, die es ermöglichen, z.B. bei der Verarbeitung von Spritzbeton/-mörtel nach dem Trocken- oder Nassverfahren neben der Minderung der Staubbildung und des Rückpralls gleichzeitig eine Steuerung der Konsistenz zu erreichen sowie die Dauerhaftigkeit (Reduktion der Permeabilität) zu verbessern (z.B. Beschleunigung des Abbindens zu ermöglichen). Uner¬ warteterweise hat es sich gezeigt, das diese Ziele mit Sol-Gel-Zusatz¬ mitteln auf der Basis von Metalloxiden/-hydroxiden erreicht werden können. Insbesondere Sol-Gel-Zusatzmittel, die Aluminiumoxide/ -hydroxide in kleinen Mengen enthalten oder vollständig daraus be ^¬ stehen, zeigen für einen breiten Bereich in anorganischen Bindemittel¬ systemen die angestrebten Produkteverbesserungen.

Aluminiumoxid/-hydroxid-Sole stellen wässerige, kolloidale Dispersio¬ nen von Aluminiummetalloxid-/-hydroxid-Verbindungen dar, in welchen Aluminiumverbindungen in Form von grösseren untereinander vor- oder unvernetzten Einzelpartikeln vorliegen. Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Sole eignen sich vor allem Hydrargillit und Böhmit. Die Aluminiummetalloxid-/-hydroxid-Sole lassen sich u.a. dadurch von Aluminiumsalzlösungen abgrenzen, als dass sie neben den charakteristi¬ schen Eigenschaften von typischen Solen bei der Elektrolytzugabe oder bei Variation des pH-Wertes sich von einem Sol in ein Gel umwandeln lassen.

Es ist bekannt (siehe EP 519 155 A2 / Sika), dass Nichtmetall-Sole (z.B. SiO -Sole) beim Spritzen von Beton zugemischt werden, um staubbindend und rückprallmindernd zu wirken. Nichtmetall-Sole können jedoch nicht oder nur unwesentlich den Abbindevorgang (Abbindeverzöge- rung/-beschleunigung) von Bindemittel-Systemen (z.B. Zement, Gips, Kalk etc.) beeinflussen.

Jetzt ist überraschenderweise gefunden worden, dass durch Zugabe von verschiedenartigen Metalloxid-/-hydroxid-Solen bei der Herstellung von Spritzbeton oder -mörtel oder anderen bindemittelhaltigen Systemen eine gezielte Steuerung der Abbindevorgänge möglich wird. Insbesondere ausgeprägt ist der Effekt dann, wenn man als Zusatzmittel ein Sol auf Aluminiumbasis verwendet. Ueberraschenderweise hat sich z.B. in diesem Falle gezeigt, dass mit Hilfe eines metalloxid-/-hydroxidhaltigen Zusatzmittels, welches teilweise ein Hydrargillit-Sol enthält oder vollständig daraus besteht, beim Spritzen von Beton, Mörteln etc. nach dem Trocken- oder Nassverfahren der Abbindevorgang des Bindemittel- Systems zeitlich (z.B. Beschleungigung, Verzögerung) und die rheo- logischen Eigenschaften gesteuert werden können. Darüber hinaus werden die Dauerhaftigkeit des Bindemittel-Systems durch die deutliche Permeabilitätsreduktion wesentlich verbessert und die mechanischen Festigkeitswerte (z.B. Frühfestigkeiten) erheblich gesteigert.

Ein wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher

Zusatzmittel auf der Basis des Sol-Gel-Verfahrens für Beton- und MörtelSysteme, die insbesondere dadurch gekennzeichnet sind, dass sie z.B. beim Spritzen von Beton und/oder Mörtel nach dem Trocken- oder Nassverfahren u.a. als Abbinde-Regulator wirken, und dass sie ein Metalloxid-/-hydroxid-Sol (hier z.B. Aluminiumoxid/-hydroxid-Sol ) enthalten oder vollständig daraus bestehen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von dauerhaftem hochfestem Beton, Putz oder Mörtel mit verbesserten Frühfestigkeiten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das erfindungsgemässe Zusatzmittel auf Metalloxid-/-hydroxid-Basis zugibt.

Es ist zwar bekannt, dass Aluminiumoxid-/-hydroxid-Sole solche Systeme darstellen, die bei Zugabe von Elektrolyten oder durch die Veränderung des pH-Wertes von einem Sol in ein Gel umgewandelt werden können. Die technologische Nutzung dieses Sol-/Gel -Effektes von Metalloxiden/ -hydroxiden in anorganischen BindemittelSystemen ist jedoch neu. Die unerwarteten und überraschenden Vorteile bei der Zugabe der erfin- dungsgemässen Zusatzmittel zu anorganischen Bi demittelSystemen (z.B. Beton, Putze und Mörtel) sind im wesentlichen auf diese Gelierung zurückzuführen.

Die erfindungsge ässen Zusatzmittel, Verfahren zur Herstellung von Spritzbeton und Mörtel und Verwendung sind in den weiter unten folgenden Patentansprüchen charakterisiert.

Durch die Sol-Gel-Transformations-Möglichkeit von speziellen Metall- oxid-/-hydroxid-Solen und die dabei resultierenden ausserordentlich grossen spezifischen Oberflächen ist z.B. ein Aluminium-hydroxid-Sol hochaktiv. Es reagiert nahezu spontan mit Salzen bzw. bei Veränderung des pH-Wertes (z.B. mit Calciumhydroxid, welches im Verlaufe der Hydratation eines typischen Portland-Zementes gebildet wird).

Spritzbeton- und -mörtel weisen einen hohen pH-Wert auf, der im

allgemeinen bei pH 12 - 13 liegt. Die Verschiebung des pH-Wertes sowie die Anwesenheit von Calciumionen in Spritzbeton- bzw. -mörtelSystemen tragen dazu bei, dass bei der Zugabe der erfindungsgemässen Zusätze sofort eine partielle oder vollständige Gelierung der Aluminiumoxid-/ -hydroxid-Verbindungen stattfindet.

Es hat sich auch gezeigt, dass beim Spritzen von Beton und Mörtel unter Zugabe der erfindungsgemässen Zusatzmittel Feinstanteile des Spritzgutes im Gelkörper gebunden werden können und sich die Rheologie des Spritzgutes und die Form sowie Art des Spritzstrahles positiv beeinflussen lassen.

Ein weiterer technologischer Vorteil, der mit dem erfindungsgsgemässen Zusatzmittel erzielt wird, ist derjenige, dass die Adhäsion (Klebrig- keit) der einzelnen versprühten Teilchen des Spritzstrahles deutlich erhöht wird. Dadurch wird es technisch möglich, dass in einem Arbeits¬ gang extrem dicke Schichten, auch ohne Zusatz typischer Alkali-halti¬ ger Abbindebeschleuniger auf Na-aluminat- oder Wasserglas-Basis, aufgetragen werden können.

Unter Zugabe der erfingungsgemässen Zusätze werden sowohl die Abbinde- als auch die Erhärtungsreaktionen von Spritzbeton- bzw. -mörtel regu¬ liert. Das ermöglicht es z.B. bereits kurze Zeit nach dem Auftragen des Spritzbetons bzw. - örtels, weitere Arbeitsschritte (wie z.B. Sprengarbeiten) in der näheren Umgebung durchzuführen.

Bekanntlich kann Spritzbeton nach dem Nass- oder Trockenverfahren aufgetragen werden. Beim Nassverfahren wird ein Füllstoff-Bindemittel- Gemisch angemacht mit Wasser (vollständig mit allen Zusätzen) auf eine Fläche mit Hilfe einer Düse aufgespritzt.

Beim Trockenverfahren werden die Bestandteile trocken vorgemischt einer Spritzdüse zugeführt, welcher ebenfalls Wasser im Nebenstrom zugeleitet wird. Eine grössere Beschleunigung der Aushärtung wird im allgemeinen mit dem Trockenverfahren erreicht.

Die erfindungsgemässen Zusatzmittel auf der Basis von Metalloxid-/ -hydroxid-Solen (u.a. der Metalle Ti , Zr, AI, Y, La, Bi , Fe, Mg) enthalten entweder vorzugsweise ein wässeriges Aluminiumoxid-/ -hydroxid-Sol oder sie bestehen überwiegend aus einem wässerigen Sol eines einzelnen Metalloxides/-hydroxides, welches nur teilweise mit AI-Verbindungen dotiert ist. Die besonders wirksamen Zusatzmittel auf Basis von Aluminiumoxid-/-hydroxid-Solen weisen im allgemeinen Gehalte von 0,01 - 99,5 Gew.-% an Aluminium-Verbindungen auf.

Beim Einsatz der erfindungsgemässen Zusatzmittel für den Teilbereich bei der Herstellung von Spritzbeton und -mörtel nach dem Trocken- oder Nassverfahren erfolgt die Zugabe des erfindungsgemässen Sol-Gel-Zu¬ satzmittels unmittelbar vor oder während des Spritzvorganges. Vorzugs¬ weise wird das Sol-Gel-Zusatzmittel in der Spritzdüse zugeführt, beispielsweise unter Verwendung einer Dosierpunpe.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemässe Sol-Gel-Zusatzmittel in einer Menge von 0,01 - 30,00 Gew.-% (BW0C)* dem Spritzbeton bzw. -mörtel zugesetzt. Alle erfindungsgemässen Zusatzmittel auf der Basis von Metalloxid-/-hydroxid-Solen können sowohl einzeln, als auch gemeinsam in verdünnter, als auch in konzentrierter Form Spritzbeton- bzw. -mörtel-Zusammensetzungen zugegeben werden, die als weitere Komponente einen oder mehrere Bestandteile aus den nachfolgenden Gruppen der Zement-/-Beton-Zusatzmittel enthalten: Betonverflüssiger, Hoch- leistungsverflüssiger, Abbindeverzögerer, Abbindebeschleuniger, Luft¬ porenbildner, Verdickungsmittel , Entschäumer, Hydrophobierungsmittel und/oder wässerige Polymerdispersionen. Die erfindungsgemässen Zusatzmittel können auch mit einem oder mehreren der oben erwähnten Bestandteile vorgemischt werden.

*BW0C = Gew.- bezogen auf Bindemittelanteil