Magnesia – und Phosphatbinder

Magnesiabinder. Der Magnesiabinder ist ein nicht hydraulisches Bindemittel. Er besteht aus trockenem Magnesiumoxid MgO (Magnesia) und loslichen Magnesiumsalzen. Die erstmalige Verwendung dieses Bindemittels geht auf das Jahr 1867 zurttck. Sie wurde vom Franzosen S. Sorel beschrieben, weshalb man in der Folgezeit Magnesiabinder haufig ,,So – relzement44 nannte. Diese Bezeichnung ist insofem unkorrekt, als es sich beim Magnesia­binder um ein „hydratisches44 und nicht um ein hydraulisches Bindemittel handelt.

Kaustische („atzende44) Magnesia erhalt man durch Brennen von MgC03-haltigen Rohstof – fen, z. B. Magnesit, unterhalb der Sintergrenze von 800…900°C. In fein gemahlener Form erhartet das so hergestellte MgO in Gegenwart von konzentrierten MgCl2- bzw. MgS04- Losungen nach einigen Stunden steinartig. Das Massenverhaltnis MgCl2 : MgO soil zwi – schen 1 : (2,5…3,5) liegen. Es muss eingehalten werden, da ein Uberschuss an MgCl2 auf – grund seiner Hygroskopizitat eine erhohte Durchfeuchtung des Mortels, ein Unterschuss an MgCl2 dagegen die Bildung eines porosen Mortels geringer Festigkeit bewirkt.

Die infolge Protolyse schwach sauer reagierende MgCl2-Losung (Gl. 9-37) ist in der Lage, groBere Mengen an Magnesiumoxid, das selbst mit H20 nur sehr langsam reagiert, aufzulo – sen (Gl. 9-38). Es lauft quasi eine Neutralisation ab.

Mg2+ + 2 Cl" + 4 H20 Mg(OH)2 + 2 H30+ + 2 СГ (9-37)

MgO + 2 H30+ —– ► Mg2+ + 3 H20 (9-38)

Aus der Losung fallen schwer losliche, basische Chloride der allgemeinen Formeln a) MgCl2 • 3 Mg(OH)2 • 8 H20 , b) MgCl2 • 5 Mg(OH)2 • 8 H20 (metastabile Hydratphase) und c) MgCl2 • 2 MgC03 • Mg(OH)2 aus.

Die Struktur der stabilen Hydratphase a) leitet sich von der des Mg(OH)2 ab. Die kati- onischen Doppelketten der Stochiometrie [Mg2(0H)3(H20)3]+ werden durch Chloridionen zusammengehalten. Diese Kettenverkntipfiing bewirkt die auBerordentlich hohe Festigkeit der entstehenden Hydratphase. Im Verlaufe der Erhartung des Magnesiamortels scheiden sich aus der zunachst entstehenden gallertartigen Masse nadelformige Kristalle aus. Neben den oben beschriebenen Neubildungen liegen im erharteten Mortel MgO, Magnesium – hydroxid Mg(OH)2 und freies MgCl2 als Endprodukte vor. Das Magnesiumcarbonat entsteht durch Reaktion des gebildeten Mg(OH)2 mit dem C02 der Luft. Die basischen, schwer loslichen Neubildungen weisen eine aufierordentlich hohe Festigkeit auf, sie liegen immer als Mischungen vor. Da die Chloridionen die Korrosion fordem, mtissen vor der Verarbeitung des Magnesiabinders alle mit ihm in Kontakt stehenden Metallteile geschiitzt werden, z. B. durch Bitumenanstriche.

Den Magnesiabindem konnen anorganische (Sand, Korund A1203, Bims) oder organische (Sagespane, Holzschliff, Kork, Textilfasem, Papier) Zusatz – oder Fiillstoffe beigegeben werden. Zur Einfarbung setzt man haufig Farbpigmente zu.

Magnesiabinder werden zur Herstellung von Magnesiaestrich (,,Steinholz“) und von Holz – wolle-Leichtbauplatten verwendet. Da Steinholz selbst feuchtigkeitsempfindlich ist, sollte es gegen eindringende Nasse mit Olen oder Wachsen geschiitzt werden. Die Feuchtigkeit bedingt eine erhohte elektrische Leitfahigkeit (die MgCl2-Losung leitet wie alle Salzlosungen den elektrischen Strom!), so dass im Magnesiabinder verlegte Rohre und Lei – tungen unbedingt geerdet sein miissen. Beim Auftragen von Steinholz auf Stahlbetonde – cken bzw. Beton sind MgCl2-Uberschusse unbedingt zu vermeiden. Neben der Erhohung der Korrosion des Bewehrungsstahles durch die Chloridionen kann auch der Beton selbst angegriffen werden (Кар. 9.4.2.2, Magnesiatreiben).

Die Hygroskopizitat des Magnesiaestrichs wird verringert, wenn MgS04 statt MgCl2 be – nutzt wird. Die entstehenden Erhartungsprodukte (z. B. MgS04 • 5 Mg(OH)2 • 8 H20) besit – zen allerdings eine geringere Festigkeit als die basischen Chloride.

Phosphatbinder. Phosphatbinder gehoren ebenfalls zu den nicht hydraulischen Bindemit – teln. Abbinden und Erharten erfolgt bei diesem Bindemitteltyp sowohl hydratisch (wie beim Magnesiabinder) als auch durch Neutralisation zwischen einer sauren und einer basi­schen Komponente. Phosphatbinder werden deshalb auch als Saure-Base-Binder bezeich- net. Die Produkte des Erhartungsprozesses sind Salze mit einem mehr oder weniger hohen Anteil an Kristallwasser. Als saure Komponenten kommen anorganische Sauren, ,,saure“ Salze wie Ammonium – oder Alkalimetallhydrogenphosphate, aber auch organische Kom – plexbildner in Frage. Die basischen Komponenten bestehen meist aus einem basischen bzw. amphoteren Metalloxid, z. B. MgO, CaO, A1203, ZnO, oder aus Metallhydroxiden wie z. B. Al(OH)3 und Mg(OH)2.

Aus der Vielzahl moglicher saurer und basischer Komponenten resultiert eine Vielzahl moglicher Phosphatbindersysteme. Das Reaktionsprinzip dieses Bindertyps soil am Bei – spiel des Magnesiumphosphatbinders dargestellt werden (Gl. 9-39).

MgO + (NH4)2HP04 + 5 H20 ————– ► NH4MgP04 • 6 H20 + NH3 (9-39)

Das im Resultat einer stark exothermen Reaktion gebildete schwer losliche Ammonium – magnesiumphosphat-Hexahydrat NH4MgP04 • 6 H20 (Struvit) ist das (erwtinschte) Haupt – produkt des Erhartungsprozesses. Als Nebenprodukte konnen die Verbindungen NH4MgP04 • H20 (Dittmarit), (NH4)2Mg(HP04)2 • 4 H20 (Schertelit) sowie Magnesium – phosphate entstehen. Nach ca. 1 Stunde ist das Bindemittel erhartet, innerhalb von 4 Stun – den sind mehr als 50% der Endfestigkeit erreicht. Die Abbindereaktion, die auBerordentlich schnell verlauft, каші durch Verzogerer wie Borsaure, Borax und Natriumsilicat verlang – samt werden. Anwendungsfelder: Mortel oder Betone fur schnelle Ausbesserungsarbeiten, z. B. Schlaglochreparatur auf Betonfahrbahnen.