Metaphosphat – modifizierte Silikatbinder als Basis säurebeständiger Beschichtungsmaterialien

Zellmann, Hans-Dieter

Mörtel basierend auf erhärtetem Wasserglas als Binder weisen eine ausgesprochen gute Beständigkeit im Kontakt mit stark sauren Medien auf; unzureichend hingegen ist die che-mische Beständigkeit im Kontakt mit alkalischen bis schwachsauren Medien. Ziel der Un-tersuchungen ist eine Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Natriumsilikatbindern durch gezielte chemische Modifikation mit verschiedenen Metaphosphaten. Durch eine systematische Charakterisierung der Zusammensetzung und des strukturellen Aufbaus der Binder werden dabei die Ursachen der bindertypischen Eigenschaften aufgeklärt. Eine Modifikation der Natriumsilikatlösung mit Natriumtrimetaphosphat hat eine Erhöhung des Kondensationsgrades und eine verbesserte mechanische Beständigkeit des verfestig-ten Natriumsilikatbinders zur Folge. Durch die reaktive Bindung der Basizität der Natriumsi-likatlösung beim Abbau der Metaphosphatstruktur wird die Wasserbeständigkeit mit Natri-umtrimetaphosphat modifizierter Natriumsilikatmörtel erhöht. Die gute Beständigkeit im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefelsäure bleibt nahezu unverändert erhalten. Eine Modifikation der Natriumsilikatlösung mit Aluminiumtetrametaphosphat führt durch Reaktion beider Komponenten miteinander zur Bildung eines alumosilikatischen Netzwer-kes. Das alumosilikatische Netzwerk des mit Aluminiumtetrametaphosphat modifizierten Natriumsilikatbinders ist auch in einer stark alkalischen Natriumhydroxidlösung beständig. Die gute Beständigkeit des Binders im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefelsäure bleibt trotz des Aluminates im Bindernetzwerk erhalten.

Mortars based on hardened water glass as binding agent present a very good resistance in contact with strongly acid fluids. Insufficient, however, is the chemical resistance in contact with alkaline to weakly acid fluids. Aim of the investigations is an improvement of the water resistance of sodium silicate binders by specific chemical modifications through various metaphosphates. Thereby the causes of the binder specific properties are defined by a systematic characterization of the composition and of the structure of the binders. A modification of the sodium silicate solution by sodium trimetaphosphate produces an in-crease of the condensation degree and an improved mechanical resistance of the solidified sodium silicate binder. The water resistance of sodium silicate mortars modified by sodium trimetaphosphate is increased by the reactive binding of the basicity of the sodium silicate solution during the reduction of the metaphosphate structure. The good resistance in con-tact with highly concentrated sulphuric acid is kept nearly unchanged. A modification of the sodium silicate solution by aluminium tetrametaphosphate produces due to the reaction of both components the formation of an aluminosilicate network. The aluminosilicate network of the sodium silicate binder modified by aluminium tetrameta-phosphate also remains resistant in a strongly alkaline sodium hydroxide solution. The good resistance of the binder in contact with highly concentrated sulphuric acid is main-tained despite the aluminate in the binder network.

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Zellmann, Hans-Dieter: Metaphosphat – modifizierte Silikatbinder als Basis säurebeständiger Beschichtungsmaterialien. 2008.

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