AT362711B - Bindemittel bzw. aus diesem bindemittel hergestellter moertel oder beton und ver- fahren zur herstellung derselben - Google Patents

Description

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   Es ist bekannt, dass bei der Betonherstellung in den letzten Jahrzehnten auch der Zusatz von Kunststoffen Anwendung gefunden hat. Dieser Zusatz führte jedoch zu einer Herabsetzung der
Anfangsfestigkeiten und zur Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Betons, sofern
Kunststoffe dem Frischbeton zugesetzt und nicht erst als Nachbehandlung des schon erhärteten Be- tons angewendet wurden. Diese Mängel konnten auch durch die letzten bekannten Erfindungen und
Praxiserfahrungen bis jetzt nicht beseitigt werden. 



   So beschreibt die DE-OS 1646905 ein Verfahren zur Verbesserung von Zementen u. dgl., bei dem ein schnell abbindendes hydraulisches Bindemittel zusammen mit der wässerigen Lösung eines
Reaktionssystems aus monomerem Acrylamid und Formaldehyd und einem bekannten Katalysatorsystem zur Polymerisation der Reaktionspartner zum Einsatz gelangt. Die Bindemittel sind dort nicht näher charakterisiert. Bei dem dort geoffenbarten Bindemittel liegt der Kunststoff nicht in fertig auspolymerisierter Form, sondern im Monomer-Zustand zusammen mit dem Katalysatorsystem vor. 



  Bei der Herstellung des Bindemittels laufen bei Einsatz der in der Deutschen Offenlegungsschrift beschriebenen Komponenten die Zement zu Beton-Reaktionen und die Monomeren zu Polymer-Reaktion parallel zueinander ab. Solche Parallel-Reaktionen, von denen mindestens eine organischer Natur ist, führen zu gegenseitigen Beeinflussungen, die sich letztlich in Einbussen der Qualität des Endproduktes auswirken. 



   Was hinsichtlich des Zusatzes von Monomeren zu Bindemitteln eben ausgeführt wurde, gilt im wesentlichen auch für das in der DE-AS 2116372 geoffenbarte Verfahren zur Herstellung von hochfestem Zement, dem ein makromolekulares Material zusammen mit einem Monomeren zugemischt wird. Die letzten Endes vorgesehene umständliche und kostenaufwendige   Wärme- bzw.   Dampfhärtung bringt dann noch weitere Störfaktoren in den Gesamt-Erhärtungsprozess. 



   Auch in der DE-OS 2525327 ist die Zugabe von Gemischen von Monomeren   u. zw.   in Latex-, also Emulsionsform, zu Portlandzementen und nachheriger Wärmehärtung beschrieben. Auch hier gelangen nur übliche Portlandzemente zum Einsatz und eben auch wieder nur Monomeren mit ihren Nachteilen. 



   Die Nachteile der Wärme-Härtung weist auch das Verfahren der DD-PS Nr. 114390 auf, gemäss der wässerige bzw. wässerig-alkoholische Lösungen von Aceton-Formaldehydharzen mit üblichen Zementen und Zuschlägen zu Formteilen verarbeitet werden, welche dann bei Temperaturen bis zu 2000C ausgehärtet werden. 



   Eine Zugabe von Monomeren   u. zw.   in Form von Salzen von polymerisierbaren, mehrwertigen Metallsalzen der (Meth) acrylsäure zu Portlandzement oder Tonerdezementen ist weiters auch der GB-PS   Nr. l, 014, 795   zu entnehmen. Es kommt daher auch dort zu den bei gleichzeitiger Anwesenheit von Monomeren bei der Zementerhärtung auftretenden, schon oben erörterten Nachteilen. 



   In diese erste Gruppe von Druckschriften, gemäss welcher eine Bindemittelmischung auf Basis von Zement und Kunststoff-Monomeren, die erst parallel zur Zementerhärtung zu einem fertigen Kunststoff polymerisiert werden, ist schliesslich auch die US-PS Nr. 3, 864, 290 zu zählen, gemäss der niedrigmolekulare, wasserlösliche Addukte von Triazinen und Aldehyden mit Portlandzement und andern Zusätzen ein Bindemittel bilden. Es treten auch hier die oben genannten Nachteile auf. 



   Eine weitere Gruppe von Druckschriften behandelt Zusätze von fertigen Kunstharzen zu Zementen. Gemäss allen diesen Druckschriften werden die Kunstharze zu mit üblicher Geschwindigkeit erhärtenden Zementen oder derartigen Zementen, denen eigens Abbindebeschleuniger zugesetzt sind, zugegeben. 



   So beschreibt die DE-OS 2027719 Zemente und Betonmassen mit abbindebeschleunigenden Zusätzen, die durch wasserlösliche ionogene hochpolymere organische Verbindungen, also im wesentlichen durch Salze von Polymeren gebildet sind. Die gemäss dieser Deutschen Offenlegungsschrift eingesetzten Zemente weisen vollkommen übliche Erhärtungsgeschwindigkeiten auf. Durch das Vorhandensein von Fremdionen aus den dort vorgesehenen Polymer-Salzen im Anmachwasser besteht die Gefahr, dass es zu unerwünschten Einflüssen bzw. Störungen bei der Erhärtung kommt. 



   In der GB-PS Nr. 369, 561 werden als Zusatzmittel zu Zementen Latices von natürlichen oder synthetischen Gummis beschrieben. Die dort eingesetzten Zemente haben ebenfalls übliche Abbindeeigenschaften, sind also keine schnell erhärtenden Zemente. 



   Gemäss der FR-PS Nr. 1. 525. 035 ist der Zusatz einer wässerigen Emulsion eines Polymeren oder 

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   Das erfindungsgemässe Bindemittel eignet sich hervorragend zur Herstellung von schnell ab- bindendem Mörtel oder Beton, der nach seiner Bereitung rasch,   d. h.   nach wenigen, vorzugsweise nach 2 bis 4 h, benützbar, insbesondere befahrbar oder begehbar ist und bzw. oder ein den jewei- ligen Erfordernissen entsprechendes, insbesondere elastisches, Verhalten aufweist. 



   Die erfindungsgemässen Bindemittel-Mischungen ergeben im Gegensatz zu den bisherigen Er- fahrungen nicht nur eine ausgezeichnete Frühfestigkeit, sondern führen auch zu einer deutlichen
Erhöhung der Druckfestigkeit und gegebenenfalls der Biegezugsfestigkeiten der daraus hergestellten
Betone oder Mörtel zu den früheren Terminen. 



   Entsprechend den hohen Werten der Anfangsfestigkeit sind auch die Festigkeiten zu späteren
Terminen, wie   z. B.   die 28 Tage-Festigkeit im Vergleich zu Betonen üblicher Zusammensetzung sehr hoch. 



   Diese vorstehend beschriebenen Mischungen weisen neben der raschen Benützbarkeit noch wei- tere Vorteile auf, wobei hier in erster Linie das elastische Verhalten hervorzuheben ist, wodurch diese Mischungen besonders für die Regeneration elastoplastischer Beläge, wie z. B. Asphaltdecken, geeignet sind. Die Verformbarkeit bei hohen Festigkeiten ist bei aus den erfindungsgemässen Binde- mitteln hergestellten Belägen voll erhalten und durch die ermöglichte Umgehung der Sprödigkeit ist auch die Haltbarkeit dieser Beläge gegenüber den bisher üblichen wesentlich verbessert worden. 



   Darüber hinaus zeichnen sich die erfindungsgemässen Bindemittel bzw. die daraus herge- stellten Betone durch eine ausgezeichnete Haftfestigkeit auf Beton und bituminösen Unterlagen aus, so dass ihr Einsatz für Sanierungsarbeiten besonders hervorzuheben ist, weil neben dem günstigen
Verhalten des fertigen Belags auch die rasche Benützbarkeit gegeben ist. Diese Beläge eignen sich auch hervorragend für Estriche und auch hier ist ihr Anwendungsgebiet sehr aussichtsreich. 



   Andere Einsatzgebiete des erfindungsgemässen Bindemittels bzw. der damit hergestellten Betone sind im Tief- und Hochbau hervorzuheben, wo ihre hohe chemische Resistenz gegen Angriffe von aggressiven Wässern und Lösungen, aber auch gegen mineralische Ölderivate und gasförmige Stoffe, wie   SO : ;   usw., gegeben ist. 



   Als im Hinblick auf die oben beschriebenen Einsatzgebiete bevorzugte Kunststoffe haben sich Polyacrylat und/oder Styrol-Butadien bzw. deren jeweilige Copolymerisate erwiesen. Gerade bei Mengen der genannten Kunststoffe im Bereich bis 30   Gew.-%,   bezogen auf die Gesamtbindemittelmenge, entfalten die neuen Bindemittel ihre oben beschriebene Wirkung am besten. 



   Je nachdem, ob ein sich heute immer mehr durchsetzendes trockengemischtes Bindemittel oder gleich ein Beton erhalten werden soll, kann bei der Herstellung des Bindemittels bzw. bei der Bereitung des Betons oder Mörtels auf folgende Arten verfahren werden :
Zur Herstellung eines trockenen Bindemittelgemisches wird vorteilhaft so vorgegangen, dass die Kunststoffe und bzw. oder die Zusätze dem Bindemittel erst bei deren Homogenisierung zugesetzt werden. 



   Wird die Herstellung eines Betons oder Mörtels angestrebt, wird man günstigerweise so vorgehen, dass man die Kunststoffe und bzw. oder die Zusätze den Zementbestandteilen bzw. dem Zement bei der Herstellung bzw. beim Mischen des Betons bzw. bei der Homogenisierung des Betons oder Mörtels auf dem Transportweg zusetzt. 



   Aus den nachstehenden Beispielen ist die Anpassung des elastischen Verhaltens an die statischen Anforderungen zu ersehen. So kann der Elastizitätsmodul der mit dem Bindemittel hergestellten Betone,   z. B.   zwischen 40000 und 400000, also um eine Zehnerpotenz je nach Belieben variiert werden, wobei in allen Fällen die rasche Benutzbarkeit, vorzugsweise die Begehbarkeit und Befahrbarkeit des Betons bereits nach 2 bis 4 h oder früher gegeben ist. 



   Beispiele 1 bis 6 : Bindemittel, die als organische Bindemittelkomponente die erfindungsgemäss einzusetzenden Kunststoffe enthalten :
Zum Mischen des Betons wurde ein 50 1-Zwangsmischer, System Eirich, verwendet. Die Dosierung aller Komponenten erfolgte gewichtsmässig. Das Bindemittel, bestehend aus Kunststoffpulver, Zementbestandteilen und chemischen Zusätzen, wurde mit den trockenen Zuschlägen 30 s vorgemischt, danach folgte die Zugabe des Anmachwassers. 



   Beim Versuch Nr. 4 wurde den Zement-Komponenten, Zusätzen und Zuschlägen der Kunststoff als wässerige Dispersion vorliegend gleichzeitig mit dem Anmachwasser beigegeben. 

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   Die Gesamtmischzeit betrug 120 s. 



   Die Verdichtung erfolgte auf einem Rütteltisch n = 2300/min mit einer Schwingungsbreite von 2 mm unter Last. 



   Anschliessend wurden die Probewürfel bei Raumtemperatur gelagert. 



   Die Ergebnisse aus diesen Versuchen sind aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich. 



   Tabelle Betonmischungen 
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<tb> 
<tb> Beispiel <SEP> Erfindungsgemässes <SEP> Bindemittel <SEP> Zuschläge/ <SEP> M/Z-Wert <SEP> Raungewicht <SEP> Druckfestigkeit <SEP> N/cm2 <SEP> Elastisches
<tb> Sieblinie <SEP> bei <SEP> gleicher <SEP> kg/m2 <SEP> Nürfle/20 <SEP> cu <SEP> Kantenl. <SEP> Verhalten
<tb> Nr.

   <SEP> Zement <SEP> Konststoffanteil <SEP> kg/m2 <SEP> Chenische <SEP> Zusätze <SEP> ÖNORM <SEP> B <SEP> 3304 <SEP> Verarbeit- <SEP> E-Modul
<tb> kg/m3 <SEP> Art <SEP> Art <SEP> kg/m2 <SEP> GK <SEP> kg/n2 <SEP> barkeit <SEP> FB <SEP> 2h <SEP> 4h <SEP> 7d <SEP> 2h <SEP> 4h <SEP> 7d <SEP> 7d <SEP> N/cm2
<tb> 1 <SEP> 402 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 4 <SEP> 1708 <SEP> 0,50 <SEP> 2311 <SEP> 2305 <SEP> 2303 <SEP> 2298 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 32,6 <SEP> 27000,0
<tb> 2 <SEP> 404 <SEP> Styrol-Butadien <SEP> 60 <SEP> Sulfit- <SEP> 1 <SEP> 4 <SEP> 1699 <SEP> 0, <SEP> 44 <SEP> 2342 <SEP> 233B <SEP> 2334 <SEP> 2310 <SEP> 16,7 <SEP> 20,8 <SEP> 40,7 <SEP> 6000,0
<tb> ablauge
<tb> 3 <SEP> 394 <SEP> Polyacrylat <SEP> 80--4 <SEP> 1727 <SEP> 0, <SEP> 44 <SEP> 2374 <SEP> 2369 <SEP> 2359 <SEP> 2335 <SEP> 19, <SEP> 2 <SEP> 21, <SEP> 8 <SEP> 71, <SEP> 6 <SEP> 36500,

   <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 399 <SEP> Polyacrylat <SEP> 80 <SEP> Glukonat <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 1714 <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 2361 <SEP> 2340 <SEP> 2335 <SEP> 2310 <SEP> 20, <SEP> 8 <SEP> 27, <SEP> 9 <SEP> 75, <SEP> 9 <SEP> 38000, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 316 <SEP> Polyacrylatcopolymeres <SEP> 80 <SEP> --12 <SEP> 1875 <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> 2429 <SEP> 2412 <SEP> 2410 <SEP> 2390 <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 71, <SEP> 9 <SEP> 27000, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 6 <SEP> 380 <SEP> Styrol-Butadien-IM <SEP> Soda <SEP> 4 <SEP> 12 <SEP> 1791 <SEP> 0, <SEP> 41 <SEP> 2435 <SEP> 2435 <SEP> 2430 <SEP> 2415 <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 30, <SEP> 8 <SEP> 17800, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> copolymeres <SEP> Aluminat
<tb> 
 Beispiel   1 :   PZ 375 nach ÖNORM B 3310 Beispiel 2: Mod. Portlandzemen. auf C11A7CaF2-Basis Beispiel 3 : Mod.

   Portlandzement auf CI, CaF2-Basis Beispiel 4 : Mod. Portlandzement auf C11A7CaF2-Basis Beispiel 5 : Tonerdeschmelzzement Beispiel   6 : PZ   475 nach ÖNORM 3310

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Bindemittel bzw. aus diesem Bindemittel hergestellter Mörtel oder Beton auf Basis von Zement und Kunststoff, das bzw. der als Zement einen schnell erhärtenden Zement und mindestens einen Kunststoff, beispielsweise in wasserdispergierter Form, enthält, insbesondere zur Herstellung von schnell abbindendem Mörtel oder Beton, der nach seiner Bereitung vorzugsweise rasch benützbar, insbesondere befahrbar oder begehbar ist und bzw.

   oder ein den jeweiligen Erfordernissen entsprechendes, insbesondere elastisches, Verhalten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel als schnell erhärtendem Zement einen modifizierten Portlandzement auf der Basis EMI6.1 deren Copolymerisaten in trocken-oder flüssigkeitsdispergierter oder gelöster Form vorliegt und das Bindemittel gegebenenfalls weitere, an sich bekannte, die Betoneigenschaften regelnde Zusätze, vorzugsweise a) die Anmachwassermenge, insbesondere bei gleicher Verarbeitbarkeit der Mörtel- bzw.

   Betonmischung herabsetzende Stoffe, z. B. kationenaktive, anionenaktive oder nichtiono- gene Netzmittel oder Sulfitablaugen und bzw. oder b) die Abbindegeschwindigkeit und bzw. oder die Erhärtung der Mischung verändernde Stoffe, beispielsweise Glukonate, vorzugsweise in Mengen von 0, 02 bis 1 Gew.-%, insbe- sondere 0, 04 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtbindemittelmenge, Phosphate, Citrate, Alkalicarbonate, Silikofluoride, Aluminate, Alkali- bzw. Erdalkalihalogenide und bzw. oder c) Mikroluftporen einführende Stoffe, wie z. B. natürliche Vinsolharze oder synthetische Porenbildner, wie synthetische Seifen oder Carboxylate, aufweist.

   2. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe und bzw. oder die Zusätze dem Bindemittel erst bei deren Homogenisierung zugesetzt werden.

   3. Verfahren zur Herstellung eines Betons oder Mörtels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe und bzw. oder die Zusätze beim Mischen des Betons oder bei der Homogenisierung des Betons oder Mörtels auf dem Transportweg zugesetzt werden.