NO752608L

NO752608L -

Info

Publication number: NO752608L
Application number: NO752608A
Authority: NO
Inventors: R J Schutz
Original assignee: Sika Finanz Ag
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1976-02-03
Also published as: CH618411A5; IT1041455B; SE7508537L; FR2280600B1; DE2534099A1; GB1522502A; NO820021L; CA1071244A; SE7812261L; DE2534099C2; ES439888A1; GB1522501A; FR2280600A1

Description

Tilsatsstoffer og fremgangsmåte for å fremskynde størkningen av portland-sementblandinger. Additives and method for accelerating the solidification of portland cement mixtures.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fremskynde størkningstiden for sementer, mørtler og likn-ende, blandinger som inneholder portland-sement (d.v.s. "portland-sementblandinger") og til bruken av akseleratorer av visse a-hydroksy-karbonylforbindelser hovedsakelig hydroksyeddik (glykol) syre, melkesyre og visse salter av hydroksyeddiksyre, melkesyre, 2-metyleddiksyre og dl-mandelsyre i konsentrasjoner som tilsvarer sementen innenfor nærmere bestemt områder. The present invention relates to a method for accelerating the setting time of cements, mortars and the like, mixtures containing portland cement (i.e. "portland cement mixtures") and to the use of accelerators of certain α-hydroxy-carbonyl compounds, mainly hydroxyacetic (glycol) acid , lactic acid and certain salts of hydroxyacetic acid, lactic acid, 2-methylacetic acid and dl-mandelic acid in concentrations that correspond to the cement within specific areas.

Tilsatsstoffer for å påvirke størkningstiden ogAdditives to influence the setting time and

andre egenskaper i portland-sementblandinger har vært kjent siden begynnelsen av sement-teknologien i 1870-årene. Sement selv som er en blanding av (1) et materiale som inneholder kalk såsom kalksten, skjellsand eller kritt og (2) en leire eller en leirkilde såsom skifer eller leirskifer, hurtigstørkner i løpet av noen sekunder eller minutter når den blandes med vann og dette gir praktisk talt ingen tid for tilstrekkelig blanding , spredning eller andre nødvendige operasjoner. For å gjøre sement kommersielt anvendelig, er det derfor essensielt at den inneholder noen prosent gips som utsetter størkningen med noen timer. For å forkorte eller forlenge størkningstiden for spesielle for-mål anvendes tilsatsstoffer for å fremskynde eller å utsette størkningstiden. Slike tilsatsstoffer er definert i ASTM-publi-kasjon C 494-71 som også definerer "vannreduserende" tilsatsstoffer som de tilsatsstoffer som reduserer den vannmengde som er nødvendig for å fremstille sement med en gitt konsistens. Både tilsatsstoffer som fremskynder og som utsetter størknings-tiden og som også forårsaker vannreduksjon er kjent. other properties of portland cement mixtures have been known since the beginning of cement technology in the 1870s. Cement itself, which is a mixture of (1) a material containing lime such as limestone, shale, or chalk and (2) a clay or a clay source such as shale or shale, sets rapidly within a few seconds or minutes when mixed with water and this leaving virtually no time for adequate mixing, spreading or other necessary operations. In order to make cement commercially usable, it is therefore essential that it contains a few percent of gypsum, which delays solidification by a few hours. In order to shorten or extend the solidification time for special purposes, additives are used to accelerate or delay the solidification time. Such additives are defined in ASTM publication C 494-71 which also defines "water reducing" additives as those additives which reduce the amount of water necessary to produce cement of a given consistency. Both additives which speed up and delay the setting time and which also cause water reduction are known.

Størkningstiden for kommersielt tilgjengelige sementer varierer over et ganske vidt område, men en typisk verdi er 3 timer bestemt ved den endelige størkningstid etter Vicat nål- metoden (ASTM C 191). Størkningstiden for mørtel fremstilt av slike sementer må ved den opprinnelige størkningstid med Proctor-nåleprøven (ASTM C 403) være ca. 7 timer. (Det er alminnelig kjent innenfor denne teknologien, at både Vicat-nåleprøven og Proctor-nåleprøven kan anvendes for å bestemme størkningstiden for forskjellige portland-sementblandinger med forskjellige blandingsforhold d.v.s. forskjellige forhold mellom vann/sement og at disse prøver ikke er begrenset til de spesielle blandinger og forhold mellom de inngående bestanddeler som er gjengitt i ASTM C 191 og ASTM C 403. Uttrykkene "Vicat-nåleprøve" og"Proctor-nåleprøve" vil i det etterfølgende bety at man utfører de frem-gangsmåter som er gjengitt i ASTM-referansene på en spesiell prøve av den portland-sementblanding som er av interesse).Disse størkningstider må reduseres vesentlig f.eks. når det skal fremstilles støpte betongprodukter såsom betongblokker for fremstill-ing av veidekker og brooverflater og i oppføringen av betongbyg-ninger. Ved en rekke anledninger vil behovet for å redusere størkningstiden i alle fall delvis ligge i de høye omkostninger ved overtidsarbeide. The setting time for commercially available cements varies over a fairly wide range, but a typical value is 3 hours determined by the final setting time according to the Vicat needle method (ASTM C 191). The setting time for mortar made from such cements must be approx. 7 hours. (It is common knowledge within this technology that both the Vicat needle test and the Proctor needle test can be used to determine the setting time for different portland cement mixtures with different mixing ratios, i.e. different ratios between water/cement and that these tests are not limited to the particular mixtures and ratios between the constituents that are reproduced in ASTM C 191 and ASTM C 403. The expressions "Vicat needle test" and "Proctor needle test" will mean in the following that the procedures that are reproduced in the ASTM references are carried out on a particular sample of the portland cement mixture that is of interest).These setting times must be significantly reduced e.g. when cast concrete products such as concrete blocks are to be produced for the production of road surfaces and bridge surfaces and in the construction of concrete buildings. On a number of occasions, the need to reduce the setting time will in any case partly lie in the high costs of overtime work.

En anvendelse som på grunn av sin natur krever meget korte størkningstider er sprøytestøping, en fremgangsmåte for å sprøyte mørtei på en understøttet overflate for å tilveiebringe både strukturell styrke og ønskede overflateegenskaper. Sprøyte-støpning anvendes f.eks. ved konstruksjon av tunneler og sementen må få en høy del av sin endelige styrke etter at den er sprøy-tet på i en kortere periode enn relakseringstiden for fjeldet for å hindre at tunnelen raser sammen. One application that by its nature requires very short setting times is injection molding, a method of spraying mortar onto a supported surface to provide both structural strength and desired surface properties. Injection molding is used e.g. in the construction of tunnels and the cement must gain a high proportion of its final strength after it has been sprayed on for a shorter period than the relaxation time for the rock to prevent the tunnel from collapsing.

Der finnes både såkalt tørre og våte sprøytestøpnings-prosesser. I den våte prosessen vil sementblandingen som omfatter vann lages ferdig på forhånd og deretter sprøytes på tunnel-veggen eller på andre overflater fra en dyse. I den tørre prosessen blandes alle tørre ingredienser og mates til dysen og vannet tilsettes ved dysen. Legg merke til at en større fremskyndelse av størketiden kan tilveiebringes med den tørre prosessen siden det ikke er noen risiko for at blandingen størker i ut-styret før påsprøytningen. I begge prosessene må den påsprøyt-ede sement herdne i mindre enn 15 minutter som målt ved Proctor- nålprøven for den endelige størkningstid hvis man skal få en anvendelig tykkelse på den påsprøytede betong uten at den skaller av. There are both so-called dry and wet injection molding processes. In the wet process, the cement mixture comprising water will be prepared in advance and then sprayed onto the tunnel wall or onto other surfaces from a nozzle. In the dry process, all dry ingredients are mixed and fed to the nozzle and the water is added at the nozzle. Note that a greater acceleration of the setting time can be provided with the dry process since there is no risk of the mixture solidifying in the outboard prior to spraying. In both processes, the sprayed-on cement must harden in less than 15 minutes as measured by the Proctor pin test for the final setting time if a usable thickness of the sprayed-on concrete is to be obtained without spalling.

Tilsatsstoffer for å fremskynde størkningstiden ved sprøytestøpning som er i kommersiell anvendelse idag, er blandinger av natriumkarbonat og natriumaluminat. Mens disse gir en akseptabel tidlig styrke i forhold til vanlig mørtel, reduserer de vanligvis den endelige styrkning i mørtelen i mer enn halv-parten, noe som gjør det nødvendig å anvende tykkere lag for å få den sammen strukturelle styrke enn hvis man ikke bruker akseleratorer. Disse tilsatsstoffene er dessuten meget kaustiske og man må være meget forsiktig ved behandlingen av den. Bare en begrenset grad akselerering kan tilveiebringes med natriumkarbonat-natriumaluminat akseleratorer uten å redusere den endelige styrke i sprøytebetongen til et uakseptabelt nivå. Der finnes anvendelser som krever kortere størkningstider og Additives to speed up the solidification time in injection molding that are in commercial use today are mixtures of sodium carbonate and sodium aluminate. While these provide an acceptable early strength compared to ordinary mortar, they usually reduce the final strength of the mortar by more than half, making it necessary to use thicker layers to gain the same structural strength than if no accelerators were used . These additives are also very caustic and one must be very careful when handling it. Only a limited degree of acceleration can be provided with sodium carbonate-sodium aluminate accelerators without reducing the ultimate strength of the shotcrete to an unacceptable level. There are applications that require shorter solidification times and

en rask styrkeutvikling og for dette har ingen tilfredsstillen-de akselererende tilsatsstoffer vært tilgjengelig. a rapid development of strength and for this no satisfactory accelerating additives have been available.

En annen anvendelse som krever meget rask styrknings-tid er anvendelsen av portlandsement-tetningsblandinger. Tetningsblandinger består av portlandsement, en fin masse med f.eks. murersand og en akselerator og blandingen anvendes for å reparere bmtt eller sprukket betong når det lekker vann gjennom bruddet. Tetningsblandinger må ha en endelig størkningstid målt med Vicat-nåleprøven på mindre enn 15 minutter for å forsikre at forbindelsen vil herdne og stoppe lekkasjen før den vaskes bort. Another application that requires a very fast setting time is the use of portland cement sealing compounds. Sealing compounds consist of portland cement, a fine mass with e.g. masonry sand and an accelerator and the mixture is used to repair bmtt or cracked concrete when water leaks through the fracture. Sealing compounds must have a final setting time as measured by the Vicat pin test of less than 15 minutes to ensure that the compound will cure and stop the leak before it is washed away.

Portland-sementblandinger anvendt for å reparere skadede betonggjenstander og strukturer må herdne raskt, slik at reparasjonstiden vil bli kort. Hurtigstyrknende mørtelbland-inger består vanligvis av portlandsement, en fin masse og en akselerator som anvendes for å reparere betong som er sprukket eller hvor kantene er slått av og andre små arbeider. Disse blandingene må ha en endelig størkningstid på 30 minutter eller mindre, målt med Vicat-nåleprøven. Blandinger for å lappe betong inneholder sement, fin eller.grov masse og en akselerator og disse blandingene anvendes for større reparasjonsarbeider så som å fylle hull i veidekker av betong. Blandinger for å lappe betong må ha en endelig størkningstid på en time eller-mindre målt med Vicat-prøven, størkningstidene er vanligvis noe lengre enn størkningstidene for hurtigstørkende blandinger siden det kreves lengre tid for å blande og tilføre de større mengdene som trenges ved lapping av betong. Vicat-nåleprøven kan utføres direkte på prøver av mørtel. Når det gjelder betong, utføres Vicat-prøven på en mørtelprøve som kan fraskilles fra den grove massen ved hjelp av en sikt som beskrevet i ASTM C 403. Portland cement mixtures used to repair damaged concrete objects and structures must harden quickly, so that the repair time will be short. Rapid setting mortar mixes usually consist of portland cement, a fine mass and an accelerator used to repair concrete that is cracked or chipped and other small jobs. These mixes must have a final setting time of 30 minutes or less, as measured by the Vicat pin test. Concrete patching mixes contain cement, fine or coarse aggregate and an accelerator and these mixes are used for major repair work such as filling holes in concrete road surfaces. Admixtures for patching concrete must have a final setting time of one hour or less as measured by the Vicat test, setting times are usually somewhat longer than those for rapid setting mixes since more time is required to mix and add the larger quantities needed for patching concrete. The Vicat needle test can be performed directly on samples of mortar. In the case of concrete, the Vicat test is performed on a mortar sample that can be separated from the coarse mass using a sieve as described in ASTM C 403.

Kanskje den mest anvendte akselerator for betong er kalciumklorid. Selv om denne ikke fremskynder størkningstiden tilstrekkelig til å anvendes i sprøytestøpning, brukes den ved de fleste andre anvendelser og den har den fordel at den er meget billig. Kalciumklorid har imidlertid en begrenset bruk fordi kloridionen er meget kor rosi v-', i kontakt med jernmetall og kloridet frembringer også en elektrokjemisk reaksjon mellom forskjellige metaller. Kalciumklorid kan således vanligvis ikke anvendes som en akselerator for forsterket betong eller, andre anvendelser som omfatter grenseflater mellom betong og metall. Perhaps the most widely used accelerator for concrete is calcium chloride. Although this does not speed up the solidification time sufficiently to be used in injection moulding, it is used in most other applications and it has the advantage of being very cheap. However, calcium chloride has a limited use because the chloride ion is highly corrosive in contact with iron metal and the chloride also produces an electrochemical reaction between different metals. Calcium chloride therefore cannot usually be used as an accelerator for reinforced concrete or other applications that include interfaces between concrete and metal.

Siden slutten av 30-årene har man vist at forskjellige organiske hydroksykarbonylforbindelser kan påvirke størk-ningstiden for portlandsement, men på en måte som ér direkte motsatt den som er beskrevet i den foreliggende oppfinnelse. Ifølge tidligere teknikk vil disse hydroksykarbonylforbindelser og deriblant noen av de a-hydroksy-karbonylforbindelser som inn-går i foreliggende oppfinnelse utsette ( retardere) størknings-tiden for portlandsement snarere enn å påskynde (akselerere) den. Den tidligere teknikk nevner eller antyder ikke akseleratorene ifølge foreliggende oppfinnelse, men peker i virkeligheten.bort fra den foreliggende oppfinnelse. Til tross for de meget vel-kjente ulemper ved de akseleratorer som er i bruk idag, hår det ikke vært forstått at a-hydroksykarbonylforbindelser ifølge foreliggende oppfinnelse virker som passende akseleratorer for de anvendelser som er nevnt, selv om enkelte av disse forbindelser er nevnt i tidligere arbeider som tilsatsstoffer for portland-sement. Since the end of the 1930s, it has been shown that various organic hydroxycarbonyl compounds can affect the setting time of portland cement, but in a way that is directly opposite to that described in the present invention. According to prior art, these hydroxycarbonyl compounds and among them some of the α-hydroxycarbonyl compounds included in the present invention will postpone (retard) the solidification time for portland cement rather than speed up (accelerate) it. The prior art does not mention or suggest the accelerators of the present invention, but actually points away from the present invention. Despite the very well-known disadvantages of the accelerators in use today, it has not been understood that α-hydroxycarbonyl compounds according to the present invention act as suitable accelerators for the applications mentioned, even though some of these compounds are mentioned in previously working as additives for portland cement.

En oversikt over den tidligere teknikk når det gjelder akseleratorer i sin alminnelighet og hydroksy-karbonylforsink- ere viser at det er vanskelig å generalisere om effekten av store klasseforbindelser på størkningstidene for portlandsement. Selv om det hovedsakelig ioniske salt kalciumklorid f.eks. er An overview of the prior art in terms of accelerators in general and hydroxy-carbonyl retarders shows that it is difficult to generalize about the effect of large class compounds on the setting times for portland cement. Although the mainly ionic salt calcium chloride e.g. is

en effektiv akselerator, er natriumklorid og kaliumklorid som også er ioniske klorider meget mindre effektive akseleratorer. Og selv om en spesiell forbindelse virker som en akselerator betyr ikke dette at der er konsentrasjoner ved hvilke den vil redusere størkningstiden tilstrekkelig til å være nyttig i anvendelser så som sprøytestøpning og tetningsblandinger som krever spesielt korte størkningstider. Som bemerket ovenfor, an effective accelerator, sodium chloride and potassium chloride which are also ionic chlorides are much less effective accelerators. And even if a particular compound acts as an accelerator, this does not mean that there are concentrations at which it will reduce setting time sufficiently to be useful in applications such as injection molding and sealing compounds that require particularly short setting times. As noted above,

er f.eks. kalciumklorid en vidt anvendt akselerator for portland-sement, men <5en reduserer ikke størkningstiden tilstrekkelig til å anvendes i sprøytestøpning. is e.g. calcium chloride a widely used accelerator for portland cement, but <5en does not reduce the setting time sufficiently to be used in injection molding.

En referanse hevder generelt at o-hydroksykarbonylgruppen One reference generally states that the o-hydroxycarbonyl group

er meget aktiv når det gjelder å utsette (retardere) hydreringen av portlandsement, graden av hydrering er et mål for størknings-graden. I denne referansen, Proceedings of the International Symposium on the Chemistry of Cement, Washington, 1960, side 924-925, klassifiserer J.H. Taplin hydroksyeddiksyre som et sterkt retarderende middel på grunnlag av data tilveiebragt fra sementveldingsprøver med et vann-sementforhold på 0,30 som inneholdt 1 vekt-% tilsatsstoff. Melkesyre som klassifiseres med en neglisjerbar retarderende effekt, benevnes eksepsjonelt fordi den inneholder o-hydroksykarbonylgruppen selv om den ikke retard-erer. Denne observasjonen av Taplin antyder vanskeligheten med å gjøre generaliseringen når det gjelder effekten av klasseforbindelser på størkningstidene for portlandsement. Taplin konklu-derer ikke desto mindre med "det synes å være en generell regel, at hvis en organisk forbindelse skal retardere sement må den ha minst to oksygenatomer hver bundet til et enkelt men forskjellig karbonatom på en slik måte at oksygenatomene kan nærme seg hverandre" . Taplin-referansen inneholder ingen påvisning eller antydning om at hydroksyeddik eller melkesyre kan være anvendelige is very active when it comes to postponing (retarding) the hydration of portland cement, the degree of hydration is a measure of the degree of solidification. In this reference, Proceedings of the International Symposium on the Chemistry of Cement, Washington, 1960, pages 924-925, J.H. classifies Taplin hydroxyacetic acid as a strong retarder based on data obtained from cement slurries with a water-cement ratio of 0.30 containing 1% by weight of additive. Lactic acid, which is classified as having a negligible retarding effect, is called exceptional because it contains the o-hydroxycarbonyl group even though it is not retarding. This observation by Taplin suggests the difficulty in making the generalization regarding the effect of grade compounds on the setting times of portland cement. Taplin nevertheless concludes with "it seems to be a general rule that if an organic compound is to retard cement it must have at least two oxygen atoms each bound to a single but different carbon atom in such a way that the oxygen atoms can approach each other" . The Taplin reference contains no indication or suggestion that hydroxyacetic or lactic acid may be applicable

som akseleratorer for portlandsement-blandinger og konklusjon-ene leder bort fra foreliggende oppfinnelse. as accelerators for portland cement mixtures and the conclusions lead away from the present invention.

En annen referanse som på tilsvarende måte lederAnother reference that similarly leads

bort fra foreliggende oppfinnelse er U.S.patent nr. 3.144.347apart from the present invention is U.S. Patent No. 3,144,347

av 11.8.1974 til E.I. du Pont de Nemours&Company. 3.144.347-patentet beskriver anvendelsen av hydroksyeddiksyre, melkesyre og deres natrium, kalcium, kalium og aminsalter som retarderende tilsatsstoffer i konsentrasjoner som ligger i området fra 0,001 til 3,5 vekt-%, beregnet på grunnlag av sementen. Patentet sier videre -spalte 1, linje 33-35) at "som regel vil mindre enn 0,8 vekt-% bli brukt og spesielt fordelaktige resultater tilveiebringes i det smale området på 0,01 til 0,1 vekt-%" og alle de spesifikke eksempler som finnes i spaltene 3 og 4 i patentet beskriver anvendelsen av mindre enn 0,8 vekt-% av de forutgående retarderende tilsatsstoffer i betong. Annet avsnitt i patentet definerer omfanget av oppfinnelsen som vedrørende "en liten klas-se monohydroksy-organiske forbindelser ..... som ikke bare tjener som utmerkede vannreduserende retarderende midler, men som på samme tid forårsaker en vesentlig økning i trykkfastheten i betongen". Den eneste påstand i '347 patentet er således at de nevnte forbindelser er anvendelige som retarderingsmidler og sammen med dette som midler for å øke styrken. of 11.8.1974 to E.I. du Pont de Nemours&Company. The 3,144,347 patent describes the use of hydroxyacetic acid, lactic acid and their sodium, calcium, potassium and amine salts as retarding additives in concentrations ranging from 0.001 to 3.5% by weight, calculated on the basis of the cement. The patent further states -column 1, lines 33-35) that "as a rule less than 0.8% by weight will be used and particularly advantageous results are provided in the narrow range of 0.01 to 0.1% by weight" and all the specific examples found in columns 3 and 4 of the patent describe the use of less than 0.8% by weight of the preceding retarding additives in concrete. Another section of the patent defines the scope of the invention as relating to "a small class of monohydroxy-organic compounds ... which not only serve as excellent water-reducing retarding agents, but which at the same time cause a substantial increase in the compressive strength of concrete". Thus, the only claim in the '347 patent is that the compounds mentioned are useful as retarders and together with this as agents for increasing strength.

Den eneste antydning overhodet i den tidligere tek-nikkart at en spesifikk a-hydroksykarbonylforbindelse kan anvendes som en akselerator finnes i japansk patent 13680 av 1972, datert 24.4.1972 til Hani Chemical Company, Ltd. av Kenji Harazawa. Hva Harazawa-patentet påstår og ikke påstår må være uklart for en som har vanlig kjennskap til dette fagområdet. Patentet hevder at kalciummonoglykolat og kalciumdiglykolat forårsaker en begrenset reduksjon i den opprinnelige styrknings-tid i portlandsement og videre at "det er spesielt foretrukket å anvende portlandsement og tilblandet "gypsum plaster"". Jeg er ikke sikker på hva "gypsum plaster" er, eller hvorfor man skulle blande det med sement. Selv om terminologien er tvetyd-ig betyr vanligvis kalciumdiglykolat kalciumsaltet av diglykol-syre som ikke er en ot-hydroksykarbonylforbindelse. Selv om all tvil skal komme Harazawa til gode, er hans foretrukne område mellom 0,05 og 0,15% tilsatsstoff med hensyn til sementen og den korteste endelige størkningstid som er oppgitt for disse blandingene er 1 time og 45 minutter og den korteste endelige størk-ningstid for kalciummonoglykolat er 1 time og 50 minutter målt med JIS R-5201, en Vicat-nåleprøve. For de grunner som er gitt ovenfor, er det ikke mulig å ekstrapolere med hensyn til effekten av høyere konsentrasjoner av tilsatsstoff og Harazawa inneholder overhodet ingen antydninger om at saltene som er nevnt av ham eller eventuelt andre forbindelser kan virke som nyttige akseleratorer for anvendelser som krever hurtige størkningstider såsom støpesprøyirtjj, tetningsblandinger og hurtigstørknende mørtel. Patentet inneholder ingen antydning om foreliggende oppfinnelse. The only suggestion whatsoever in the prior art that a specific α-hydroxycarbonyl compound can be used as an accelerator is found in Japanese Patent 13680 of 1972, dated 4/24/1972 to Hani Chemical Company, Ltd. by Kenji Harazawa. What the Harazawa patent claims and does not claim must be unclear to someone with ordinary knowledge of this field. The patent claims that calcium monoglycolate and calcium diglycolate cause a limited reduction in the original strengthening time in portland cement and further that "it is particularly preferred to use portland cement and mixed "gypsum plaster"". I'm not sure what "gypsum plaster" is, or why one would mix it with cement. Although the terminology is ambiguous, calcium diglycolate usually means the calcium salt of diglycolic acid which is not an o-hydroxycarbonyl compound. Although Harazawa should be given the benefit of the doubt, his preferred range is between 0.05 and 0.15% admixture with respect to the cement and the shortest final setting time stated for these mixes is 1 hour 45 minutes and the shortest final setting -ning time for calcium monoglycolate is 1 hour and 50 minutes as measured by JIS R-5201, a Vicat needle test. For the reasons given above, it is not possible to extrapolate as to the effect of higher concentrations of additive and Harazawa contains no suggestion whatsoever that the salts mentioned by him or possibly other compounds may act as useful accelerators for applications requiring fast setting times such as casting spray, sealing compounds and fast setting mortar. The patent contains no hint of the present invention.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at visse a-hydroksykarbonylforbindelser kan anvendes som akseleratorer fjor" portlandsementblandinger når de tilføres i visse konsentrasjoner i forhold til sementen og som sådan har en rekke anvendelser. Man har nærmere bestemt funnet at hydroksyeddiksyre og dens natrium, kalium, kalcium, litium, sink og trietanolaminsalter, eddiksyre og dens natrium, kalium og kalciumsalter, natrium-dl-mandelat og natrium-2-metyllactat virker som passende akseleratorer for mange anvendelser når de tilblandes i konsentrasjoner på 0,5 til 10 vekt-%, beregnet på grunnlag av sementen, selv om de i noen tilfeller kan virke som retarderende midler i lavere eller høyere konsentrasjoner. The present invention is based on the discovery that certain α-hydroxycarbonyl compounds can be used as accelerators in portland cement mixtures when they are added in certain concentrations in relation to the cement and as such have a number of applications. More specifically, it has been found that hydroxyacetic acid and its sodium, potassium, calcium, lithium, zinc and triethanolamine salts, acetic acid and its sodium, potassium and calcium salts, sodium dl-mandelate and sodium 2-methyl lactate act as suitable accelerators for many applications when mixed in concentrations of 0.5 to 10% by weight, calculated on the basis of the cement, although in some cases they may act as retarders in lower or higher concentrations.

Det nøyaktige området av konsentrasjoner for tilsatsen i forhold til sementen hvor tilsatsstoffene skal virke som akseleratorer i overensstemmelse med oppfinnelsen, vil variere for spesielle anvendelser avhengig av den kjemiske sammensetning av tilsatsstoffet, forhold vann/sement, arten og mengden av masse i blandingen, sammensetningen av sementen, rekkefølgen hvor stoffene i blandingen blandes og temperaturen og andre betingelser hvorunder blandingen blandes og størkner. Man fant f.eks. The exact range of concentrations of the additive in relation to the cement where the additives are to act as accelerators in accordance with the invention will vary for particular applications depending on the chemical composition of the additive, water/cement ratio, the nature and amount of pulp in the mixture, the composition of the cement, the order in which the substances in the mixture are mixed and the temperature and other conditions under which the mixture is mixed and solidifies. One found e.g.

at kaliumhydroksyacetat akselererte den endelige størkningstid i sementvelling målt med Vicat-nåleprøven når den var tilstede i konsentrasjoner større enn 0,5 vekt-% i forhold til sementen og at den utsatte (retarderte) ved konsentrasjoner mindre enn denne verdien. I mørtel fremstilt fra den samme sementen virker saltfunksjonen som en akselerator med hensyn på den opprinnelige that potassium hydroxyacetate accelerated the final setting time in cement slurry as measured by the Vicat needle test when it was present in concentrations greater than 0.5% by weight relative to the cement and that it delayed (retarded) it at concentrations less than this value. In mortar made from the same cement, the salt function acts as an accelerator with respect to the original one

størkningstid målt med Proctor-nåleprøven i konsentrasjoner større enn 1,3% og som et retarderende middel under denne verdien. Selv om konsentrasjonsområdet hvor tilsatsstoffene virker som akseleratorer er mellom 0,5 og 10% anvendes uttrykket "akselerasjonskonsentrasjon" i overensstemmelse med påstandene for mer presist å presisere området hvor hvert tilsatsstoff virker som en akselerator hvor man tar hensyn til variasjoner i de faktorer som er nevnt ovenfor. setting time measured with the Proctor needle test in concentrations greater than 1.3% and as a retarding agent below this value. Although the concentration range where the additives act as accelerators is between 0.5 and 10%, the term "acceleration concentration" is used in accordance with the claims to more precisely specify the range where each additive acts as an accelerator, taking into account variations in the factors mentioned above.

Oppfinnelsen kan letfeere forstås hvis man betrakter de følgende tegninger: Fig. 1 er en kurve som viser sammenhengen mellom den opprinnelige størkningstid i mørtel målt med Proctor-nåleprøven og konsentrasjonen av kaliumhydroksyacetat, Fig. 2 er en kurve som visér trykkfastheten som en funksjon av tiden for en kontrollsement og en sement som inneholder 3% kaliumhydroksyacetat, Fig. 3 er en kurve som viser prosent vannreduksjon i mørtel som en funksjon av konsentrasjonen av kaliumhydroksyacetat, Fig. 4 er en kurve som viser den endelige størknings-tid i mørtel målt med Vicat-nåleprøven som en funksjon av konsentrasjonen av kalciumhydroksyacetat. Fig. 1 er en kurve som viser den opprinnelige størk-ningstid (i timer) i en mørtel som en funksjon av konsentrasjonen av kaliumhydroksyacetat hvor den horisontale skale er logar-itmisk og angir vekt-% tilsatsstoff beregnet på grunnlag av sementen i mørtelen. Atlas type I sement ble anvendt og blandet med 2 1/2 vektdeler Federal Fine sand for hver del sement. Vekt-forholdet vann/sement var 0,5 og størkningstidene ble målt med Proctor-nåleprøven. En kontrollprøve som ikke inneholdt noe tilsatsstoff hadde en opprinnelig størkningstid på 6,8 timer og er vist på kurven med den horisontale linjen. Alle punkter over linjen antyder at tilsatsstoffet virker som et retarderende middel og alle punkter under linjen viser at tilsatsstoffer virker som en akselerator. Kurven viser at kaliumhydroksyacetat virker som en akselerator ved konsentrasjoner under 0,05 vekt-% og erver 1,3 vekt-%. Disse konsentrasjoner benevnes derfor som "krysningspunkter" og er nyttige når det gjelder å definere kon- The invention can be more easily understood if one considers the following drawings: Fig. 1 is a curve showing the relationship between the initial setting time in mortar measured with the Proctor needle test and the concentration of potassium hydroxyacetate, Fig. 2 is a curve showing the compressive strength as a function of time for a control cement and a cement containing 3% potassium hydroxyacetate, Fig. 3 is a curve showing percent water reduction in mortar as a function of the concentration of potassium hydroxyacetate, Fig. 4 is a curve showing the final setting time in mortar measured by Vicat -the needle sample as a function of the concentration of calcium hydroxyacetate. Fig. 1 is a curve showing the initial setting time (in hours) in a mortar as a function of the concentration of potassium hydroxyacetate, where the horizontal scale is logarithmic and indicates weight-% additive calculated on the basis of the cement in the mortar. Atlas type I cement was used and mixed with 2 1/2 parts by weight of Federal Fine sand for each part of cement. The water/cement weight ratio was 0.5 and the setting times were measured with the Proctor needle test. A control sample containing no additive had an initial setting time of 6.8 hours and is shown on the curve with the horizontal line. All points above the line indicate that the additive acts as a retarder and all points below the line indicate that the additive acts as an accelerator. The curve shows that potassium hydroxyacetate acts as an accelerator at concentrations below 0.05% by weight and acquires 1.3% by weight. These concentrations are therefore referred to as "crossing points" and are useful when it comes to defining con-

sentrasjonsområdet over hvilke hvert tilsatsstoff virker som en akselerator. Legg merke til at mellom krysningspunktet 1,3% og det neste punkt på kurven ved ca. 1,6% konsentrasjon er kurven nesten vertikal og at størkningstiden reduseres fra 6,8 timer til mindre enn en halv time. Ved konsentrasjoner på 5% er størkningstiden ca. 5 minutter. the concentration range over which each additive acts as an accelerator. Note that between the crossing point 1.3% and the next point on the curve at approx. 1.6% concentration, the curve is almost vertical and that the setting time is reduced from 6.8 hours to less than half an hour. At concentrations of 5%, the solidification time is approx. 5 minutes.

Tabell I viser krysningspunktene fra retardering til akselerasjon for hydroksyeddiksyre og noen av dens salter, bestemt fra kurver over opprinnelig størkningstid (Proctor nål) som en funksjon av konsentrasjonen tilsvarende til fig. 1. Tilsatsstoffer fra denne tabellen som er forskjellige fra kaliumhydroksyacetat synes å gi en mindre skarp stigning enn den man finner i fig. 1 omkring krysningspunktet. Tilsatsstoffene i konsentrasjoner større enn verdiene ved krysningspunktet forårsaker akselerasjon. Mørtelprøvene er de samme som ble anvendt for å få frem resultatene i fig. 1. Table I shows the crossing points from deceleration to acceleration for hydroxyacetic acid and some of its salts, determined from curves over initial solidification time (Proctor needle) as a function of concentration corresponding to fig. 1. Additives from this table that are different from potassium hydroxyacetate seem to give a less sharp rise than that found in fig. 1 around the crossing point. The additives in concentrations greater than the values at the crossing point cause acceleration. The mortar samples are the same as those used to obtain the results in fig. 1.

Kurver over størkningstiden som en funksjon av konsentrasjonen for forskjellige tilsatsstoffer ifølge foreliggende oppfinnelse likner ikke på fig. 1 i ethvert tilfelle siden formen på kurven avhenger av en rekke faktorer såsom type tilsatsstoff, forholdet vann/sement og temperaturen i blandingen som påvirker herdningshastigheten i portlandsement generelt. Alle akseleratorer innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse virker således ikke som retarderende midler i konsentrasjonen som ligger utenfor rammen av oppfinnelsen såvidt man vet. Curves over the solidification time as a function of concentration for various additives according to the present invention do not resemble fig. 1 in any case since the shape of the curve depends on a number of factors such as the type of admixture, the water/cement ratio and the temperature of the mix which affect the rate of hardening in portland cement in general. All accelerators within the scope of the present invention thus do not act as retarding agents in the concentration that lies outside the scope of the invention as far as is known.

Som man kan se av fig. 4, virker kalciumhydroksyacetat som er fremstilt ved å nøytralisere en 70% oppløsning av hydroksyeddiksyre med kalciumhydroksyd som en akselerator under visse betingelser over hele konsentrasjonsområdet fra 0,05 til 6 vekt-% målt med Vicat-nåleprøven med hensyn på endelig størk- ningstid. Mørtelen for disse prøvene var fremstilt av 2,5 kg" Federal Fine sand pr. kg Atlas sement med et vann/sementforhold på 0,30. Den endelige størkningstid for en kontrollbland-ing som ikke inneholdt noe tilsatsstoff 3,5 time. Kurven viser et skarpt brudd mellom 0,83 og 1,5 vekt-%, men tilsatsstoffet virker som en akselerator på hver side av bruddet. Som det fremgår av figuren, passer kalciumhydroksyacetat under disse betingelser for sprøytestøpning, tetningsblandinger, hurtig-størkehde mørtelblandinger og andre anvendelser som krever meget kort størkningstid bare i konsentrasjoner på mer enn 1,5 vekt-% i forhold til sementen. Under de betingelser som ble anvendt for å få krysningspunktet for kalciumhydroksyacetat som er stilt opp i tabell I, likner kurven for opprinnelig størk-ningstid, målt med Proctor nåleprøven, som en funksjon av konsentrasjonen i dette tilfellet i større grad på fig. 1 enn fig. 4, idet størkningstiden er retardert over en del av det utprøv-ede konsentrasjonsområde. Man får derfor et krysningspunkt mellom retardering og akselerasjon. As can be seen from fig. 4, calcium hydroxyacetate which is prepared by neutralizing a 70% solution of hydroxyacetic acid with calcium hydroxide acts as an accelerator under certain conditions over the entire concentration range from 0.05 to 6% by weight as measured by the Vicat needle test with regard to final setting time. The mortar for these samples was prepared from 2.5 kg" of Federal Fine sand per kg of Atlas cement with a water/cement ratio of 0.30. The final setting time for a control mixture containing no additive 3.5 hours. The curve shows a sharp fracture between 0.83 and 1.5% by weight, but the additive acts as an accelerator on either side of the fracture.As can be seen from the figure, calcium hydroxyacetate under these conditions is suitable for injection molding, sealing compounds, rapid setting mortar compounds and other applications which requires a very short setting time only in concentrations of more than 1.5% by weight relative to the cement Under the conditions used to obtain the crossing point for calcium hydroxyacetate listed in Table I, the initial setting time curve resembles, measured with the Proctor needle test, as a function of the concentration in this case to a greater extent in Fig. 1 than in Fig. 4, as the solidification time is retarded over part of the tested concentration range. M an therefore gets a crossing point between deceleration and acceleration.

Trietanolaminsaltet av hydroksyeddiksyre virker som en akselerator i sementvelling med et vann/sementforhold på 0,30 ved konsentrasjoner så lave som 0,5% og synes å virke som en akselerator ved alle høyere konsentrasjoner i det minste opp til 10%. På tilsvarende måte synes ikke natriumsaltet av dl-mandelsyre å virke som et retarderende middel. The triethanolamine salt of hydroxyacetic acid acts as an accelerator in cement slurry with a water/cement ratio of 0.30 at concentrations as low as 0.5% and appears to act as an accelerator at all higher concentrations at least up to 10%. Similarly, the sodium salt of dl-mandelic acid does not appear to act as a retarding agent.

Legg merke til at hydroksyeddiksyre, melkesyre, 2-metylmelkesyre og dl-mandelsyre likner på hverandre strukturelt ved at de alle har en hydroksygruppe og en karboksylsyregruppe og særlig ved det at hydroksygruppen er plassert i "a"-stilling i forhold til karbonylkarbonatomet. Note that hydroxyacetic acid, lactic acid, 2-methyllactic acid and dl-mandelic acid are structurally similar in that they all have a hydroxy group and a carboxylic acid group and in particular in that the hydroxy group is placed in the "a" position in relation to the carbonyl carbon atom.

Vanligvis er tilsatsstoffer ifølge foreliggende oppfinnelse mer effektive som akseleratorer hvis de tilsettes til de andre bestanddeler i sementblandingen før vannet tilsettes • til blandingen. F.eks. er en høyere konsentrasjon av tilsatsstoff nødvendig for å få en gitt grad av akselerering hvis fuktig eller våt sand er blitt blandet med sementen før akseler-atoren tilsettes. Generally, additives according to the present invention are more effective as accelerators if they are added to the other components of the cement mixture before the water is added • to the mixture. E.g. a higher concentration of additive is required to obtain a given degree of acceleration if damp or wet sand has been mixed with the cement before the accelerator is added.

Den kjemiske reaksjonen som fører til størkning av sement er ikke velkjent. Mange forskere tror at gips virker til å forlenge størkningstiden for sement ved å tilføre sulfatioher som reagerer med trikalciumaluminat som er tilstede i sementen. Sulfationene reagerer med overflaten i trikalciumaluminatpartiklene og fremstiller en forbindelse som kalles ettringitt og som dekker den ytre overflate av partiklene. Man tror likeledes at kalk fører til at partiklene utfelles. Det relativt ugjennom-trengelige lag av ettringitt og kalk hinder trikalciumaluminat fra å ta del i størkningsreaksjonene. Når alle sulfationene er blitt brukt opp, tror man at ettringitt omdannes til monosulfat som ikke kleber til overflaten av trikalciumaluminatpartiklene. Når ettringitt således omdannes" til monosulfat brytes det u-gjennomtrengelige belegg på trikalciumaluminat opp og trikalciumaluminat kan derfor ta del i størkningsreaksjonene. En mulig for-klaring på akselerasjonseffekten for tilsatsstoffene ifølge foreliggende oppfinnelse er at forbindelsene enten hindrer dann-elsen av ettringitt eller angriper og oppløser ettringitt og kalkbeleggene som senker størkningen av trikalciumaluminat. The chemical reaction that leads to the solidification of cement is not well known. Many researchers believe that gypsum acts to extend the setting time of cement by adding sulfate thios that react with tricalcium aluminate present in the cement. The sulfate ions react with the surface of the tricalcium aluminate particles and produce a compound called ettringite which covers the outer surface of the particles. It is also believed that lime causes the particles to precipitate. The relatively impermeable layer of ettringite and lime prevents tricalcium aluminate from taking part in the solidification reactions. When all the sulfate ions have been used up, it is believed that ettringite is converted to monosulfate which does not adhere to the surface of the tricalcium aluminate particles. When ettringite is thus converted to monosulphate, the impermeable coating on tricalcium aluminate is broken up and tricalcium aluminate can therefore take part in the solidification reactions. A possible explanation for the acceleration effect of the additives according to the present invention is that the compounds either prevent the formation of ettringite or attack and dissolves ettringite and the lime coatings that slow down the solidification of tricalcium aluminate.

Akselererende tilsatsstoffer i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse kan benyttes i forbindelse med alle anvendelser av portlandsementblandinger hvor en fremskynding av størkningstiden er ønskelig. I det etterfølgende vil andre virkninger av tilsatsstoffene på sementblandinger enn virkningen med hensyn til størkningstid diskuteres. Accelerating additives in accordance with the present invention can be used in connection with all applications of portland cement mixtures where an acceleration of the setting time is desirable. In what follows, other effects of the additives on cement mixtures than the effect with regard to setting time will be discussed.

Salter ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles ved å nøytralisere den utvalgte ct-hydroksykarboksylsyre med en passende base. Disse saltene har en tilnærmet nøytral pH og er således ikke kaustiske og kan anvendes og behandles uten at man tar de spesielle sikkerhetsforanstaltninger som er nødvendig i forbindelse med natriumkarbonat-natriumaluminat-akseleratorer som ellers anvendes for sprøytestøpning. Salts according to the present invention can be prepared by neutralizing the selected α-hydroxycarboxylic acid with a suitable base. These salts have an almost neutral pH and are thus not caustic and can be used and processed without taking the special safety measures necessary in connection with sodium carbonate-sodium aluminate accelerators which are otherwise used for injection moulding.

Tilsatsstoffene for akselerering ifølge oppfinnelsen forårsaker hverken reaksjon med jernmetall eller en elektrolytt-isk virkning mellom forskjellige metaller og de passer for bruk i forbindelse med armert betong og forspent betong såvel som ved andre anvendelser som omfatter sement, _ mørtel __eller betong-metallgrenseflater. The additives for acceleration according to the invention cause neither a reaction with ferrous metal nor an electrolytic effect between different metals and they are suitable for use in connection with reinforced concrete and prestressed concrete as well as in other applications that include cement, mortar or concrete-metal interfaces.

Til forskjell fra mørtel som er tilblandet natriumkarbonat-natriumaluminat i kommersielt bruk ved sprøytestøpning, vil mørtel som er akselerert i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse vanligvis ha en fremragende tidlig styrke, noe som gjør disse tilsatsstoffene spesielt anvendelige for sprøyte-støpning, siden man kan anvende tynnere lag mørtel enn det som nå kreves for mange anvendelser. Unlike mortars admixed with sodium carbonate-sodium aluminate in commercial injection molding use, mortar accelerated in accordance with the present invention will usually have excellent early strength, making these additives particularly useful for injection molding, since thinners can be used make mortar than is now required for many applications.

Tilsatsstoffer for å fremskynde størkningstiden viser seg vanligvis å redusere noe den endelige trykkfasthet i den størknede blanding sammenliknet•med styrken i kontrollblandinger som ikke inneholder noen tilsatsstoffer, mens midler som forsink-er (retarderer) størkningstiden vanligvis øker den endelige styrke. Akseleratorer ifølge foreliggende oppfinnelse virker også</>vanligvis på denne måten. Enkelte av disse akseleratorer forårsaker imidlertid en meget mindre reduksjon i den endelige styrke enn i de tidligere anvendte akseleratorer. Fig. 2 er en kurve som viser trykkfastheten (ASTM C-109) i Atlas sement som en funksjon av tiden (timer), både for sementen alene uten tilsatsstoffer og med kaliumhydroksyacetat i konsentrasjoner på 3% Additives to accelerate the setting time are usually found to slightly reduce the ultimate compressive strength of the set mixture compared to the strength of control mixes containing no additives, while agents that delay (retard) the setting time usually increase the ultimate strength. Accelerators according to the present invention also</>usually work in this way. Some of these accelerators, however, cause a much smaller reduction in the final strength than in the previously used accelerators. Fig. 2 is a curve showing the compressive strength (ASTM C-109) of Atlas cement as a function of time (hours), both for the cement alone without additives and with potassium hydroxyacetate in concentrations of 3%

med hensyn til sementen. Vann-sementforholdet var 0,35. Fig. 2 viser at tilsatsstoffer for å fremskynde tørkningen øker trykkfastheten noe ved tider opp til 15 timer og reduserer trykkfastheten noe over 15 timer, og at den akselererte sement har en trykkfasthet etter 14 dager (336 timer) som er 80% av den ubland-ede sement. with respect to the cement. The water-cement ratio was 0.35. Fig. 2 shows that additives to speed up drying increase the compressive strength somewhat at times up to 15 hours and reduce the compressive strength somewhat over 15 hours, and that the accelerated cement has a compressive strength after 14 days (336 hours) that is 80% of the unmixed ede cement.

En annen anvendelse hvor den foreliggende oppfinnelse er spesielt nyttig er som tilsatsstoff i hurtigstørknede sementblandinger. Som diskutert ovenfor har hurtigstørknende mørtel-blandinger en stor anvendelse til reparasjon av beskadiget betong. Denne anvendelse krever forkortet størkningstid og i til-legg er det ønskelig at den endelige styrke i den reparerte del^_ en er så stor at reparasjonen forblir permanent. En hurtig-størkende mørtelblanding ble fremstilt under anvendelse av. kaliumhydroksyacetat og etter 28 timer hadde den en trykkfasthet på mer enn 630 kg/cm 2målt etter ASTM-prøve C-109. I mot-setning til dette hadde to kommersielt anvendelige hurtigstørk-ende mørtelblandinger som brukte natriumkarbonat-natriumaluminat som akseleratorer en trykkfasthet etter 28 dager på noe over 200 kg/cm 2. Man kan derfor fremstille hurtigstørkende mørtel-blandinger med stoffene ifølge foreliggende oppfinnelse som har ca. 3 ganger så stor trykkfasthet som tidligere anvendte hurtigstørkende mørtelblandinger. Another application where the present invention is particularly useful is as an additive in quick-setting cement mixtures. As discussed above, rapid setting mortar mixes have a large application in the repair of damaged concrete. This application requires a shortened solidification time and, in addition, it is desirable that the final strength of the repaired part is so great that the repair remains permanent. A rapid-setting mortar mixture was prepared using potassium hydroxyacetate and after 28 hours it had a compressive strength of more than 630 kg/cm 2 as measured by ASTM test C-109. In contrast to this, two commercially applicable fast-hardening mortar mixtures that used sodium carbonate-sodium aluminate as accelerators had a compressive strength after 28 days of somewhat above 200 kg/cm 2. One can therefore prepare fast-hardening mortar mixtures with the substances according to the present invention which have about. 3 times the compressive strength of previously used quick-setting mortar mixtures.

Tilsatsstoffer ifølge oppfinnelsen virker ikke bare som akseleratorer, men også som vannreduserende midler. I en serie målinger på et flytebord fant man at prosentvis vannreduksjon var en funksjon av konsentrasjonen av kaliumhydroksyacetat i mørtelen. Den prosentvise vannreduksjon som en funksjon av konsentrasjonen vist i fig. 3, og denne kurven har et minimum nær konsentrasjonen 1,5 vekt-% salt i forhold til sementen og i dette tilfellet tilsvarer dette krysningspunktet for dette salt-et. Prosent vannreduksjon ved dette minimum er ca. 2,8%. Når konsentrasjonen av tilsatsstoffet øker over dette minimum, vil også den prosentvise vannreduksjon øke noe nær lineært. Additives according to the invention not only act as accelerators, but also as water reducing agents. In a series of measurements on a floating table, it was found that percentage water reduction was a function of the concentration of potassium hydroxyacetate in the mortar. The percentage water reduction as a function of concentration shown in fig. 3, and this curve has a minimum near the concentration of 1.5% by weight salt in relation to the cement and in this case this corresponds to the crossing point for this salt. Percent water reduction at this minimum is approx. 2.8%. When the concentration of the additive increases above this minimum, the percentage water reduction will also increase somewhat almost linearly.

EksemplerExamples

De følgende spesifikke eksempler på portlandsement-blandinger og deres virkninger på størkningstiden vil gjøre det lettere å forstå oppfinnelsen. The following specific examples of portland cement mixtures and their effects on setting time will facilitate an understanding of the invention.

Eksempel 1Example 1

Den følgende mørtel ble fremstilt:The following mortar was prepared:

Konsentrasjonen av kaliumhydroksyacetat beregnet på grunnlag av sementen var 3 vekt-%. Tiden til begynnende størkning på denne mørtel målt med Proctor-nåleprøve var 11 minutter. The concentration of potassium hydroxyacetate calculated on the basis of the cement was 3% by weight. The time to initial setting of this mortar as measured by the Proctor pin test was 11 minutes.

Eksempel IIExample II

Eksempel I ble gjentatt bortsett fra at 54 g natriumhydroksyacetat som tilsvarer 3 vekt-% salt ble brukt i stedet for kaliumhydroksyacetat. Tiden til begynnende størkning med denne mørtelen målt med Proctor-nåleprøven var 5 minutter. Example I was repeated except that 54 g of sodium hydroxyacetate corresponding to 3% by weight of salt was used instead of potassium hydroxyacetate. The time to initial setting with this mortar as measured by the Proctor pin test was 5 minutes.

Eksempel IIIExample III

Eksempel I ble gjentatt bortsett fra at 54 g natrium-salt av dl-mandelsyre ble brukt i stedet for kaliumhydroksyacetat. Konsentrasjonen av salt beregnet på grunnlag av sementen var 3,0 vekt-%. Tiden til endelig størkning av mørtelen med Example I was repeated except that 54 g of sodium salt of dl-mandelic acid was used instead of potassium hydroxyacetate. The concentration of salt calculated on the basis of the cement was 3.0% by weight. The time to final solidification of the mortar including

Vicat-testen var 1,7 5 minutter. The Vicat test was 1.7 5 minutes.

Eksempel IV Example IV

Den følgende mørtel ble fremstilt: The following mortar was prepared:

Konsentrasjonen av natriumhydroksyacetat beregnet på grunnlag av sementen var 3 vekt-%. Mørtelen er spesielt brukbar til sprøyte-støpning. Tiden til endelig størkning målt med Proctor-nåleprøv-en var 0,45 minutter. The concentration of sodium hydroxyacetate calculated on the basis of the cement was 3% by weight. The mortar is particularly suitable for injection moulding. The time to final solidification measured by the Proctor pin test was 0.45 minutes.

Eksempel VExample V

Konsentrasjonen av salt beregnet på grunnlag av sementen var 2,3 vekt-%. Mørtelen er spesielt anvendelig som en hurtigstørk-ende mørtelblanding. Tiden til endelig størkning målt med Vicat-nålemetoden var 5 minutter. The concentration of salt calculated on the basis of the cement was 2.3% by weight. The mortar is particularly useful as a quick-hardening mortar mixture. The time to final solidification measured by the Vicat needle method was 5 minutes.

Eksempel VIExample VI

Følgende mørtel ble fremstilt:The following mortar was produced:

Konsentrasjonen av salt beregnet på grunnlag av sementen var The concentration of salt calculated on the basis of the cement was

2 vekt-%. Den endelige størkningstid målt med Vicat-nåleprøven var to minutter. 2% by weight. The final setting time measured by the Vicat needle test was two minutes.

Eksempel VIIExample VII

Mørtel med følgende sammensetning ble blandet i dysen på en innretning for sprøytestøpning og sprøytet på en vertikal vegg: Mortar with the following composition was mixed in the nozzle of an injection molding device and sprayed onto a vertical wall:

Den endelige størkningstiden for mørtelen påført veggen var mindre enn 1 minutt målt med Proctor-nåleprøven. Kjerneprøver fra mørtelen utviste en trykkfasthet på 75 kg/cm<2>en time etter på-førsel, 272 kg/cm 2etter åtte timer og en endelig styrke etter 28 dager på 389 kg/cm 2. Mørtel som inneholder 3 vekt-% av en vanlig natriumaluminat-natriumkarbonat akselerator har en trykkfasthet på mindre enn 56 kg/cm<2>etter åtte timer og en endelig styrke på ca. 211 kg/cm<2>. The final setting time of the mortar applied to the wall was less than 1 minute as measured by the Proctor pin test. Core samples from the mortar showed a compressive strength of 75 kg/cm<2> one hour after application, 272 kg/cm 2 after eight hours and a final strength after 28 days of 389 kg/cm 2. Mortar containing 3% by weight of a common sodium aluminate-sodium carbonate accelerator has a compressive strength of less than 56 kg/cm<2> after eight hours and a final strength of approx. 211 kg/cm<2>.

Eksempel VIIIExample VIII

Følgende mørtel ble fremstilt:The following mortar was produced:

Konsentrasjonen av kaliumhydroksyacetat beregnet på grunnlag av sementen var to vekt-%. Den endelige størkningr;for denne mørtelen målt med Vicat-nåleprøven var 1,1 minutter. Denne mørtelen er spesielt anvendelig som en tetningsblanding. The concentration of potassium hydroxyacetate calculated on the basis of the cement was two% by weight. The final setting time for this mortar as measured by the Vicat pin test was 1.1 minutes. This mortar is particularly useful as a sealing compound.

Eksempel IXExample IX

Mørtel med følgende sammensetning ble fremstilt: Mortar with the following composition was produced:

Kalciumhydroksyacetat ble fremstilt ved å nøytralisere en 70%ig oppløsning av hydroksyeddiksyre med en vandig oppløsning av kalciumhydroksyd. Tiden til endelig størkning for denne mørtel-en målt med Vicat-nåleprøven var 2,5 minutter. Calcium hydroxyacetate was prepared by neutralizing a 70% solution of hydroxyacetic acid with an aqueous solution of calcium hydroxide. The time to final setting for this mortar as measured by the Vicat pin test was 2.5 minutes.

Eksempel XExample X

Følgende betong ble fremstilt:The following concrete was produced:

Denne betongen hadde en endelig størkningstid på 12 minutter målt méd Vicat-nåleprøven og en trykkfasthet på 75 kg/cm 2en time etter blanding. Den er spesielt anvendelig som en repara- This concrete had a final setting time of 12 minutes measured with the Vicat needle test and a compressive strength of 75 kg/cm 2 an hour after mixing. It is particularly useful as a repair

sjonsblanding for betong.sion mixture for concrete.

De som er kjent med den foreliggende teknikk vil innse at modifikasjoner av de foregående spesifikke eksempler kan gjøres uten at man fjerner seg fra omfanget og rammen for oppfinnelsen som bare er begrenset ved de etterfølgende krav. I stedet for å bruke en av ct-hydroksykarbonylforbindels-ene som er gjengitt i det foregående, kan blandinger av slike forbindelser anvendes. Hvis en blanding av a-hydroksykarbonylforbindelser anvendes, må den totale konsentrasjon av a-hydroksykarbonylforbindelser beregnet på grunnlag av sementen være en akselererende konsentrasjon. Those skilled in the art will recognize that modifications to the foregoing specific examples may be made without departing from the scope and scope of the invention which is limited only by the following claims. Instead of using one of the α-hydroxycarbonyl compounds listed above, mixtures of such compounds can be used. If a mixture of α-hydroxycarbonyl compounds is used, the total concentration of α-hydroxycarbonyl compounds calculated on the basis of the cement must be an accelerating concentration.

Claims

1. Method for accelerating the setting time of a portland cement mixture for use at a particular water-cement ratio, characterized in that an α-hydroxycarbonyl compound is added to the mixture in a sufficient concentration for the particular water-cement ratio to accelerate or accelerating the setting time where the compound is selected from the group consisting of hydroxyacetic acid and its sodium, potassium, lithium, zinc and triethanolamine salts, lactic acid and its sodium, potassium and calcium salts, sodium 2-methylactate, sodium dl-mandelate and mixtures thereof.

2. Method according to claim 1, characterized in that the concentration of the α-hydroxylcarbonyl compound calculated on the basis of the cement lies in an area where the final setting time in the mixture measured with the Vicat needle test is less than one hour.

3. Cement mixture, characterized in that it consists of a hardened portland cement mixture produced in accordance with claim 1.

4. Cement mixture according to claim 3, characterized in that the α-hydroxycarbonyl compound is sodium hydroxyacetate.

5. Cement mixture, characterized in that it contains a solidified portland cement mixture produced in accordance with the method in claim 2.

6. Portland cement mixture for the repair of concrete which is miscible with water in a specific water-cement ratio, characterized in that it contains portland cement, pulp and a ct-hydroxycarbonyl compound selected from the group consisting of hydroxyacetic acid and its sodium, potassium , lithium, zinc and triethanolamine salts, lactic acid and its sodium, potassium and calcium salts, sodium 2-methyllactate, sodium dl-mandelate and mixtures thereof where the concentration of the α-hydroxycarbonyl compound calculated on the basis of the cement is a concentration which causes acceleration or acceleration of the setting time for the specified water-cement ratio and where the final setting time of the concrete repair mixture measured by the Vicat needle test is less than one hour.

7. Portland cement mixture for quick-setting mortar miscible with water in a specific water-cement ratio, characterized in that it contains portland cement, pulp and an o-hydroxycarbonyl compound selected from the group consisting of hydroxyacetic acid and its sodium, potassium, calcium, lithium, zinc and triethanolamine salts, lactic acid and its sodium, potassium and calcium salts, sodium 2-methyllactate, sodium dl-mandelate and mixtures thereof where the concentration of the α-hydroxycarbonyl compound calculated on the basis of the cement is such as to cause an acceleration or acceleration of the setting time in the specified water-cement ratio and where the final setting time of the quick-setting mortar measured with the Vicat needle test is less than 30 minutes.

8. Portland cement mixture for sealing miscible with water in a specific water-cement ratio, characterized in that it contains portland cement, pulp and an α-hydoxycarbonyl compound selected from the group consisting of hydroxyacetic acid and its sodium, potassium, calcium . the specified water-cement ratio and where the final setting time for the sealing mixture measured with the Vicat needle test is less than 15 minutes.

9. Process for producing portland cement mixtures for injection molding, characterized in that portland cement, pulp, water and a α-hydroxycarbonyl compound are mixed with the amount of water and cement in a specific water-semirite ratio, where the α-hydroxycarbonyl compound is selected from the group that consists of hydroxyacetic acid and its sodium, potassium, calcium, lithium, zinc and triethanolamine salts, lactic acid and its sodium, potassium and calcium salts, sodium 2-methyl lactate, sodium dl-mandelate and mixtures of these where the concentration of the α-hydroxycarbonyl compound calculated on the basis of the cement causes an acceleration or acceleration of the setting at the particular water-cement ratio and where the final setting time of the portland cement mixture measured by the Proctor pin test is less than 15 minutes.

10. Method according to claim 9, characterized in that the α-hydroxycarbonyl compound is sodium hydroxyacetate.

11. Method according to claim 9, characterized in that the α-hydroxycarbonyl compound is calcium hydroxyacetate.

12. Cement mixture, characterized in that it contains solidified portland cement produced in accordance with the method according to claim 9.