DE29825081U1 - Quick setting hydraulic binder composition used e.g. in the production of spray concrete contains a binder component free from a sulfate carrier and a fluxing agent free from sulfonate groups - Google Patents
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Abstract
Description
Schnellsterstarrende hydraulische Bindemittelzusammensetzungen, welche in der Literatur auch als "Löffelbinder" bezeichnet werden, sind Bindemittel oder Bindemittelzusammensetzungen, die schon während des Anrührens mit Wasser unter deutlich spürbarer Wärmeentwicklung erstarren. Diese Löffelbinder erhärten schon in wenigen Minuten oder gar Sekunden, so daß eine Verfestigung schon während des Anrührens des Mörtels eintritt, wobei ein nochmaliges Durchmischen des Mörtels, bzw. Betons nicht möglich ist.Fastest Starr end hydraulic binder compositions described in the literature also known as "spoon ties" are binders or binder compositions that are already in the Anrührens with water under clearly noticeable heat generation solidify. These spoonbins hardening in just a few minutes or even seconds, so that a solidification already during the Anrührens of the mortar occurs, with repeated mixing of the mortar or Concrete not possible is.
Löffelbinder werden unter anderem aus nicht normgemäßen Zementen ausgebildet, welche lediglich durch die Mahlung von Klinker ohne die Zumahlung von Verzögerern wie Gips oder Anhydrit hergestellt werden. Wird Portlandzementklinker ohne jegliche Zusätze vermahlen, so erhält man besonders dann einen schnellbindenden Zement, wenn es sich um einen tonerdereichen Klinker handelt, da für das frühe Erstarren die sehr schnelle Hydratation der Calciumaluminate insbesondere des Tricalciumaluminats (C3A) verantwortlich ist. Das sich durch Hydratation des Tricalciumsilikats (C3S) rasch bildende Calciumhydroxid reagiert in derartigen sulfatträgerfreien Systemen mit dem C3A und Wasser zu Calciumaluminathydraten, welche sehr schnell sehr große tafelige Kristalle ausbilden, die sich miteinander verzahnen und so das rasche Abbinden verursachen.Spoonbinders are made from non-standard cements, among other things, which are only produced by grinding clinker without the addition of retarders such as gypsum or anhydrite. If Portland cement clinker is ground without any additives, you will get a fast-setting cement, especially if it is a high-clinker clinker, because the very fast hydration of the calcium aluminates, especially the tricalcium aluminate (C 3 A), is responsible for the early setting. The calcium hydroxide that forms quickly through hydration of the tricalcium silicate (C 3 S) reacts in such sulfate-free systems with the C 3 A and water to form calcium aluminate hydrates, which very quickly form very large tabular crystals which interlock with one another and thus cause the rapid setting.
Darüberhinaus wurde herausgefunden (Kühl, H.: Der Baustoff Zement, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1963), daß die Portlandzemente besonders dann zum Raschbinden neigen, wenn der Klinker nicht ganz scharf gebrannt war oder wenn er größere Mengen an Leichtbrand enthielt. Die Klinkerkörner, die hierbei entstehen, haben ein weniger dichtes Gefüge und besitzen dank ihrer Porosität eine größere Oberfläche. Auch die Geschwindigkeit des Abkühlens des Klinkers kann ein rasches Abbinden bewirken (Bogue, R.H.: The Chemistry of Portland Cement, Reinhold Publishing Corporation, New York 1955), auch diese, aus langsam abgekühlten Klinker hergestellten Zemente zeigen ein entsprechend rasches Abbinden, welches von einer spürbaren Wärmeentwicklung begleitet ist.Furthermore was found (cooling, H .: The building material cement, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1963), that the Portland cement especially when the clinker is not completely tended to rapid binding was burned sharply or if there was large amounts of light fire contained. The clinker grains, that arise here have a less dense structure and possess thanks to their porosity one larger surface. Also the rate of cooling of the clinker can cause rapid setting (Bogue, R.H .: The Chemistry of Portland Cement, Reinhold Publishing Corporation, New York 1955), also this one, made from slowly cooled clinker Cements show a correspondingly quick setting, which of a noticeable heat generation is accompanied.
Es
ist bekannt, zur Beeinflussung der Frisch- und Festeigenschaften
von Betonen oder Mörteln Zusatzmittel,
insbesondere organische Zusatzmittel den Zusammensetzungen zuzufügen. Einige
dieser Zusatzmittel haben neben ihrer Hauptwirkung auch gewisse
Nebenwirkungen. So zeigen Verflüssiger
auf Ligninsulfonatbasis bisweilen auch eine verzögernde Wirkung in Zementzubereitungen.
Dies führte
dazu, daß diese
Ligninsulfonate bzw. Verflüssiger
auf Ligninsulfonatbasis auch als Substituenten für den in Normzementen enthaltenen
Gips zur Regelung des Erstarrens von Portlandzementklinkermehlen
getestet wurden. So ist es bekannt (Lukjanova, O.I; Segalova, E.E.;
Rebinder, P.A.: The Effect of hydrophilic Plasticizers Additions
on the Properties of concentrated cement Suspension, Kolloidnyj
zhurnal XIX, No. 1, 1957) daß Bindemittelleime
aus gemahlenem Portlandzementklinker, welche ohne Gips hergestellt werden
bei Zugabe von Ligninsulfonat ausreichende Festigkeiten ergeben,
wobei diese Leime aufgrund der verflüssigenden Wirkung des Ligninsulfonats
mit sehr niedrigen Wasserzementwert hergestellt werden können. Erscheinungen,
wie das falsche Erstarren werden nicht beobachtet. Die Ligninsulfonate bzw.
Verflüssiger
auf Ligninsulfonatbasis können
teilweise oder vollkommen durch andere verflüssigend wirkende Zusatzmittel,
wie z.B. Kondensationsprodukte sulfonierter Phenole und Formaldehyde
oder Salze der Naphtalinsulfonsäuren
ersetzt werden. Darüberhinaus
ist es bekannt, daß Natriumligninsulfonate
und Natriumcarbonat gemeinsam einen Einfluß auf die Hydratation von Portlandzementklinker haben
(Odler, I., Duckstein, U.; Becker, Th.: On the Effect of Water solubles
Lignosulfonates and Carbonates on Portland cement and Clinker Pastes,
1. Physical Properties, Cement and Concrete Research, Vol. 8, pp.
469–480,
1978). Der beobachtete Verflüssigungseffekt
der Zusätze
hängt offenbar
mit deren Fähigkeit,
die Klinkerpartikel in einer wässrigen
Suspension effektiv zu dispergieren zusammen. Aus der
Zwar
wird durch die Zugabe von sulfonathaltigen Zusatzmitteln zu den
aus gipsfreien Portlandzementklinker hergestellten Bindemitteln
die Verarbeitbarkeit verbessert, nachteilig ist jedoch der schlecht
beherrschbare Übergang
von der angemessenen Zugabemenge mit guter Verarbeitbarkeit zu nicht
mehr beherrschbaren und daher nicht verarbeitbaren Systemen. Eine Überdosierung
der sulfonathaltigen Zusatzmittel in diesen Systemen mit dem Ziel
der Hydratationsverzögerung
kann zu einem starken Abfall der Früh- und Endfestigkeit führen. Der Festigkeitsverlust
wird offenbar durch die irreversible Adsorption des Ligninsulfonats
und der sulfonhaltigen Fließmitteln
(beispielsweise Melaminformaldehyd) am Tricalciumsilikat (C3S) verursacht. Dieser Adsorbtionsprozeß blockiert
die weitere Hydratation. Hierdurch kann das ordnungsgemäße Ansteifen
und Erstarren eines Spritzzements gemäß der
Darüberhinaus ist es bekannt (Klingelhöfer, P.; Kistenmacher, K. und Büchner, H.: Polycarboxylate als neue Verflüssigergeneration, ConChem-Journal, 5. Jahrgang, 4/97, S. 146–148) bei Massenbetonen im Baubereich Polycarboxylate zu verwenden. Diese Verflüssiger werden auch als "Advanced Superplasticizers" bezeichnet. Ihre verflüssigende Wirkung liegt über der der Ligninsulfonate. Diese Polycarboxylate werden in größerem Umfang bisher in Japan eingesetzt, wo sie bereits 1987 eingeführt wurden. Diese Polycarboxylate erbringen höhere Verflüssigungsleistungen für hochfeste Zemente ohne eine Erstarrungsverzögerung. Das Wirkprinzip der Polycarboxylate beruht auf zwei Vorgängen, zum einen der elektrischen Abstoßung aufgrund der negativen Ladung der Polycarboxylate (enthalpischer Effekt) sowie der sterischen Abstoßung durch Haupt- und/oder Seitenketten (entropischer Effekt). Die Kombination dieser Vorgänge begründet die gute Dispergierwirkung der Polycarboxylate.Furthermore it is known (Klingelhöfer, P .; Kistenmacher, K. and Büchner, H .: Polycarboxylates as a new generation of condensers, ConChem Journal, 5th year, 4/97, pp. 146–148) to use polycarboxylates in bulk concretes in construction. These become liquefiers also called "Advanced Superplasticizers ". Your liquefying Effect is beyond that of lignin sulfonates. These polycarboxylates are used on a larger scale previously used in Japan, where they were introduced in 1987. These polycarboxylates provide higher liquefaction capacities for high-strength ones Cements without a delay in setting. The principle of action of the polycarboxylates is based on two processes, on the one hand the electrical repulsion due to the negative Charging of the polycarboxylates (enthalpic effect) and the steric rejection through main and / or side chains (entropic effect). The combination of these operations justified the good dispersing effect of the polycarboxylates.
Aus
der
Aus
der
Aus "Über Rohstoffe und Wirkungsweise von Betonverflüssigern", Dr. W. Heinrich und W. Bonder, Beton- und Stahlbetonbau 8/1983, ist es bekannt, Hydroxycarbonsäuren und ihre Salze beispielsweise Milch-, Wein-, Salicyl- und Gluconsäure als Verflüssiger in Beton zu verwenden, wobei ebenfalls Ligninsulfonate, Naphthalinsulfonsäurekondensate und Melaminharze erwähnt werden.From "About raw materials and mode of action of concrete plasticizers ", Dr. W. Heinrich and W. Bonder, Beton- und Stahlbetonbau 8/1983, it is known to hydroxycarboxylic acids and their salts, for example lactic, wine, salicylic and gluconic acid as condenser to be used in concrete, also ligninsulfonates, naphthalenesulfonic acid condensates and melamine resins mentioned become.
Um das Erstarrungsverhalten von Zementzubereitungen einzustellen, insbesondere um diese Zemente als Spritzzemente oder Spritzbetone verwenden zu können, ist es auch bekannt sehr geringe Sulfatträgermengen zugegeben. Hierbei ist jedoch nachteilig, daß diese Sulfatträger bezüglich der gewünschten Verzögerung schwierig zu dosieren sind. Mit diesen Sulfatträgern sind Verzögerungen bis maximal 1 Minute möglich. Hierbei ist nachteilig, daß es bei der Verwendung derartiger Bindemittel als Spritzbindemittel schon beim Auftragen des Spritzbindemittels derart zu Abbindereaktionen kommt, daß das aufgetragene Bindemittel keine nachhaltige Festigkeit mehr entwickeln kann und eine bröckelige Masse ausbildet.Around stop the setting behavior of cement preparations, in particular to use these cements as shot cements or shotcrete can, it is also known to add very small amounts of sulfate carrier. in this connection is disadvantageous that this sulphate carrier in terms of the desired one delay are difficult to dose. With these sulfate carriers there are delays possible up to 1 minute. The disadvantage here is that it the use of such binders as spray binders when applying the spray binder to set reactions comes that the applied Binder can no longer develop sustainable strength and a crumbly one Mass trains.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine schnellsterstarrende, hydraulische Bindemittelzusammensetzung zu schaffen, die eine verlängerte, steuerbare offene Verarbeitungszeit bei hoher Frühfestigkeit aufweist. task The invention is a fast-setting hydraulic binder composition to create an elongated, controllable open processing time with high early strength.
Die Aufgabe wird mit einer Bindemittelzusammensetzung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task with a binder composition with the characteristics of claim 1 solved, Advantageous further developments are characterized in the subclaims.
Erfindungsgemäß weist die Bindemittelzusammensetzung zumindest eine sulfatträgerfreie Bindemittelkomponente sowie ein sulfonatgruppenfreies Fließmittel in Form eines Polycarboxylats auf. Es wurde herausgefunden, daß merkwürdigerweise Polycarboxylate, innerhalb einer kurzen Zeitspanne, beispielsweise 2 bis 10 Minuten auch verzögernd bezüglich der Früherstarrung der sulfatfreien Bindemittelkomponente wirken. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die Polycarboxylate offenbar kurzfristig unerwünschtes Kristallwachstum behindern.According to the invention the binder composition contains at least one sulfate carrier-free binder component and a flow agent free of sulfonate groups in the form of a polycarboxylate on. Strangely, it was found that polycarboxylates, within a short period of time, for example 2 to 10 minutes also delayed in terms of the early freeze the sulfate-free binder component act. This is going on attributed that the polycarboxylates apparently undesirable in the short term Hinder crystal growth.
Als Bindemittelkomponente können alle geeigneten, schnellsterstarrenden hydraulischen Bindemittel verwendet werden. Dies sind insbesondere Portlandzementklinkermehle, aber auch andere schnellsterstarrende hydraulische Bindemittel. Unter Portlandzementklinker wird das ofenfallende Gut verstanden. Portlandzementklinkermehl wird durch Mahlung des Portlandzementklinkers erzeugt, wobei, im Gegensatz zu Portlandzement kein Sulfatträger wie Gips oder Anhydrit beim oder vor dem Mahlen zugesetzt und mit dem Klinker vermahlen wird. Insbesondere können auch Kombinationen aus Portlandzementklinkermehlen und/oder latenthydraulischen Stoffen wie Hüttensandmehlen und/oder puzzolanischen Stoffen, wie Traß, Mikrosilika, Metakaolinit, unbehandelte oder getemperte Zeolithe, und/oder inerte, feingemahlene Gesteinsmehle, wie Kalksteinmehl und/oder hydraulische Kalke und/oder Calciumsilikate und/oder Calciumaluminate oder jede Kombination aus diesen Bestandteilen verwendet werden, sofern das Bindemittel bzw. die Bindemittelzusammensetzung aus diesen Komponenten schnellsterhärtend ist. Die Feinheit der verwendeten Klinkermehle bzw. der verwendeten Bindemittelbestandteile reicht von normaler Zementfeinheit bis zu höchsten Feinheiten. Zur Regelung der Frühfestigkeit, des Erstarrungsverlaufs und der Endfestigkeit kann die Bindemittelkomponente auch aus Fraktionen unterschiedlicher Feinheit zusammengesetzt sein. Darüberhinaus können auch die aufgezählten Einzelbestandteile der Bindemittelkomponente je unterschiedliche Feinheiten aufweisen.All suitable, fastest-setting hydraulic binders can be used as the binder component. These are Portland cement clinker flours in particular, but also other fast-setting hydraulic binders. Portland cement clinker is understood to mean the kiln falling. Portland cement clinker flour is produced by grinding the Portland cement clinker, whereby, in contrast to Portland cement, no sulfate carrier such as gypsum or anhydrite is added during or before grinding and ground with the clinker. In particular, combinations of Portland cement clinker powders and / or latent hydraulic substances such as blastfurnace slag powders and / or pozzolanic substances such as tress, microsilica, metakaolinite, untreated or tempered zeolites, and / or inert, finely ground rock powders such as limestone powder and / or hydraulic limes and / or Calcium silicates and / or calcium aluminates or any combination of these components can be used, provided that the binder or the binder composition comprising these components is quick-setting. The fineness of the clinker flours or the binder components used ranges from normal cement fineness to the highest fineness. To regulate the early strength, the solidification process and the final strength, the binder component can also be composed of fractions of different fineness. In addition, the individual components of the binder component listed can also have different finenesses.
Als
sulfonatgruppenfreies Fließmittel
werden Polycarboxylate, insbesondere modifizierte Polycarboxylate,
die beispielsweise in der
Zudem kann die schnellsterstarrende Bindemittelzusammensetzung Beschleuniger enthalten. Geeignete Beschleuniger sind beispielsweise Alkalicarbonate oder Alkalibicarbonte sowie Calciumnitrat, Alkalisilikate, Alkalihydroxide, Erdalkalihydroxide, Chloride mehrwertiger Kationen (z.B. Calciumchlorid), Alkalicyrosulfite, Aminverbindungen sowie Calciumformiat und andere bekannte Beschleuniger sowie selbstverständlich Mischungen aus den genannten Beschleunigern.moreover can accelerate the fastest-setting binder composition contain. Suitable accelerators are, for example, alkali carbonates or alkali bicarbonates and calcium nitrate, alkali silicates, alkali hydroxides, Alkaline earth hydroxides, chlorides of multivalent cations (e.g. calcium chloride), Alkali metal crosulfites, amine compounds and calcium formate and others known accelerators and of course mixtures of the above Accelerators.
Die Beschleuniger werden insbesondere eingesetzt, wenn wegen einer nötigen Verflüssigung bei niedrigem Wasserbindemittelwert viel Polycarboxylat zugesetzt wird. Mit den Beschleunigern kann die Verzögerung eingestellt werden, insbesondere, wenn diese über ein gewünschtes Maß hinausgeht.The Accelerators are used especially when due to a necessary liquefaction a lot of polycarboxylate added when the water binding agent value is low becomes. With the accelerators the deceleration can be adjusted especially if this over a desired one Measure goes beyond.
Das Polycarboxylat wird insbesondere in Mengen von 0,25 bis 2 Masse-% bezogen auf das Bindemittel zugesetzt. Hierdurch können beispielsweise Verzögerungen von 2 bis 10 Minuten erzielt werden bei einer sehr guten Verflüssigung. Durch die starke Verflüssigungswirkung kann die Menge des zugesetzten Wassers und damit die Porosität des Bindemittelleims bzw. des erhärteten Bindemittelsteins herabgesetzt werden, wodurch die Festigkeit steigt.The Polycarboxylate is used in particular in amounts of 0.25 to 2% by mass based on the binder added. This can, for example delays of 2 to 10 minutes can be achieved with a very good liquefaction. Due to the strong liquefaction effect can the amount of water added and thus the porosity of the binder glue or the hardened Binder stones are reduced, which increases the strength.
Die Komponenten der schnellsterstarrenden hydraulischen Bindemittelzusammensetzung, also die Bindemittelkomponente, der oder die sulfatfreien Verflüssiger sowie ggfs. Beschleuniger und weitere bekannte Zusatzstoffe und/oder Zusatzmittel, wie Entschäumer oder Zuschlagstoffe können, sofern sie in trockenem Zustand vorliegen vorgemischt als Werktrockenmischung vorgehalten werden, welche am Verwendungsort lediglich noch mit Wasser angemischt werden muß. Dies kann beispielsweise mit den verschiedenen in der Spritzbetontechnologie bekannten Methoden und Technologien erfolgen. Liegt der Verflüssiger in flüssiger Form oder in wässriger Suspension vor, kann dieser zunächst im Anmachwasser dispergiert werden und anschließend die Bindemittelkomponente im Wasser gelöst werden. Eventuell notwendige weitere Zusatzmittel, insbesondere Beschleuniger können anschließend oder beim Verspritzen an der Mündung der Bindemittelmischung bzw. Bindemittelsuspension zugegeben werden. Um bestimmte gewünschte Festigkeitsbereiche und/oder Erstarrungs-/Zeitverläufe bzw. Festigkeitsentwicklungen zu erhalten kann die Bindemittelkomponente in ihrer Gesamtheit in verschiedenen Kornfeinheiten (Fraktionen) vorgehalten werden, welche dann schließlich zur zu verwendenden Mischung, abgestimmt auf die Anwendung, zusammengemischt werden. Ferner ist es möglich, die Einzelbestandteile der Bindemittelkomponente wie Portlandzementklinkermehl, Hüttensandfeinstmehl sowie weitere Bestandteile in jeweils gleicher oder unterschiedlicher Kornfeinheit miteinander zu vermischen. Hierbei wird beispielsweise durch eine höhere Kornfeinheit bzw. die Erhöhung des Feinstkornanteils die Hydratationsgeschwindigkeit und die Festigkeit erhöht, wobei durch den höheren Wasseranspruch bei gleicher Wassermenge der Fließmittelanteil erhöht wird. Durch die Fließmittelzugabe kann auch eine gewünschte Verzögerung eingestellt bzw. eine zu schnelle Hydratation wieder kompensiert werden. Ferner ist es möglich, die Reaktionszeit mit der gezielten Zugabe von Beschleunigern zu verändern.The Components of the fastest-setting hydraulic binder composition, So the binder component, the or the sulfate-free plasticizer and if necessary, accelerators and other known additives and / or additives, like defoamers or aggregates, if they are dry, premixed as a dry mix which are only available at the place of use Water must be mixed. This can be done, for example, with the various in shotcrete technology known methods and technologies. Is the condenser in liquid Form or in aqueous suspension before, this can first be dispersed in the mixing water and then the binder component dissolved in water become. Possibly additional additives, in particular Accelerators can subsequently or when spraying at the mouth be added to the binder mixture or binder suspension. To certain desired Strength ranges and / or solidification / time courses or The binder component can maintain strength developments in their entirety in different grain sizes (fractions) are kept available, which are then finally used for the mixture to be used, matched to the application to be mixed together. Furthermore is it possible the individual components of the binder component such as Portland cement clinker flour, slag sand as well as other components in the same or different grain size to mix with each other. Here, for example, by a higher Grain fineness or the increase the rate of hydration and firmness of the fine grain fraction elevated, being by the higher Water consumption with the same amount of water the superplasticizer content is increased. By the addition of superplasticizer can also be a desired one delay adjusted or too fast hydration compensated again become. It is also possible the reaction time with the targeted addition of accelerators change.
Bei der erfindungsgemäßen schnellsterhärtenden Bindemittelzusammensetzung ist von Vorteil, daß gegenüber den bekannten Bindemittelzusammensetzungen eine verlängerte, steuerbare offene Verarbeitungszeit bei hoher Frühfestigkeit erzielt wird. Zudem ist die Verarbeitungszeit leichter und beherrschbarer einstellbar, da auf die Verwendung von Sulfatträgern zur Verzögerung des Bindemittelsystems verzichtet werden kann. Zudem kann die offene Verarbeitungszeit sehr feinfühlig durch die Verwendung des sulfonatgruppenfreien Fließmittels, ggfs. unterschiedlicher Bindemittelfeinheiten und ggfs. die Verwendung von an sich bekannten Beschleunigern eingestellt werden. Hierdurch wird eine Bindemittelzusammensetzung erzielt, die optimal auf die Verwendung, insbesondere als Spritzbindemittel abgestimmt werden kann und zudem nach dem Aufbringen eine sehr hohe Festigkeit entwickelt.at the quick-curing according to the invention Binder composition is advantageous over the known binder compositions an extended, controllable open processing time with high early strength is achieved. moreover the processing time is easier and more manageable, since on the use of sulfate carriers to delay the Binder system can be dispensed with. In addition, the open processing time very sensitive through the use of the flow agent free of sulfonate groups, possibly different binder fineness and possibly the use can be set by accelerators known per se. hereby a binder composition is achieved that optimally matches the Use, especially as a spray binder can and also develops very high strength after application.
Die erfindungsgemäße schnellsterstarrende Bindemittelzusammensetzung findet Verwendung als Spritzbindemittel oder, unter Zugabe von Zuschlägen, zur Herstellung von Spritzbetonen sowie zur Herstellung von Mörteln, insbesondere Reparaturmörteln für Fahrbahnen, Rohrleitungen etc.The Fast-setting binder composition according to the invention is used as a spray binder or, with the addition of additives, for Manufacture of shotcrete and mortar, in particular repair mortars for roadways, Pipelines etc.
Claims (17)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29825081U DE29825081U1 (en) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | Quick setting hydraulic binder composition used e.g. in the production of spray concrete contains a binder component free from a sulfate carrier and a fluxing agent free from sulfonate groups |
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| DE29825081U DE29825081U1 (en) | 1998-11-25 | 1998-11-25 | Quick setting hydraulic binder composition used e.g. in the production of spray concrete contains a binder component free from a sulfate carrier and a fluxing agent free from sulfonate groups |
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