CH487085A - Verfahren zur Erhöhung der Lagerfähigkeit von Zement - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Erhöhung der     Lagerfähigkeit    von Zement    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung       der        Lagerfähi;keit    von Zement durch den Zusatz eines  sich mit dem Zement     vereinigenden        carboxylgruppen-          freien        Hydrophobierungsmittels    mit einem langen     hydro-          phoben    Rest und     einer    funktionellen Gruppe.  



  Es ist bekannt, die Eigenschaften von Zement, Beton  oder Mörtel durch Zugabe von Zusatzmitteln zu ver  bessern. Die Art der verwendeten Zusatzmittel hängt  dabei davon ab, welche     Eigenschaften    besonders ver  bessert werden sollen.  



  So hat man dem Gemisch aus Zement und Zu  schlagstoffen beim Anmachen von Beton oder Mörtel,  also bei Beginn der Verarbeitung, bereits wasserab  weisende Stoffe oder Stoffgemische zugesetzt, und zwar  ausgehend von der Annahme,     dass    solche Zusätze den  erhärteten Beton oder Mörtel wasserundurchlässig ma  chen können.

   Als Zusatzmittel hat man Salze der Öl  säure     (Dt.    PS Nr. 342404), Salze der Fettsäuren     (Dt.     PS Nr.<B>512876),</B> Fette oder Fettsäuren     (Dt.    PS Num  mer<B>576766),</B>     Stearinsäure    oder deren Salze     (Dt.     PS Nr. 599 851), Öle und Fette     (Dt.    PS Nr. 604     3-l0),     höher molekulare Fettsäuren     (Dt.    PS Nr. 643     5=16)    und       Ammoniumsalze    der Fettsäuren     (Dt.    PS Nr. 671 897)       benutzt.     



  Aus der österreichischen PS Nr. 176173 ist ein  Verfahren zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaf  ten und Verminderung der Wasserdurchlässigkeit von  hydraulischen Bindemitteln bekannt geworden, das  darin besteht, dass dem Gemisch aus Bindemitteln und  Zuschlagstoffen kleine Mengen eines Netzmittels auf  der Basis von     Sulfonsäureverbindungen    zugesetzt wer  den.  



  Aus den     USA-Patentschriften        Nrn.    2 383 891 und  <B>21</B> 397 886 sind Zusätze zur Verbesserung der     Mahl-          barkeit    von Zementklinkern bekannt geworden. Diese       Mahlhilfsmittel    bestehen aus einer     aliphatischen    Kette  von 4 bis 12     C-Atomen,    die mindestens zwei     OH-Grup-          pen    aufweist und ausserdem an Sulfat,     Sulfonsäure    oder       Sulfonate    gebunden ist, bzw.

   aus einem primären       Aminoalkohol.    Durch diese Zusatzmittel soll ausserdem    die     Lagerfähigkeit    des Zements nicht verschlechtert wer  den.  



  Schliesslich ist es auch bekannt, dem Zement bei  seiner Herstellung spezielle     Hydrophobierungsmittel    zu  zusetzen, damit der frische, im normalen Herstellungs  verfahren gemahlene Zement vor seiner     Verarbeitun\r          möglichst    lange lagerfähig bleibt, also beim Liegen an  der Luft nicht erhärtet. Solche als     Hydrophobierungs-          mittel    wirksamen wasserabweisenden Stoffe hat man  bisher meistens aus Verbindungen ausgewählt, die eine       Carboxyl-    oder     Carboxylatgruppe    und einen     hydropho-          ben    Rest enthalten.

   Bekannte     Hydrophobierungsmittel     dieses Typs sind ein Gemisch aus Ölsäure und chlorier  ten     Kresolen        (Dt.    PS Nr. 1 109 587), ein Gemisch aus  einem spezifischen Stearin, nämlich einem Stearin mit  einer Jodzahl kleiner als 2,0 und     Cetylalkohol        (Dt.     AS Nr. 1<B>126298)</B> bzw.     Walölsäuren    und     Cetylalkohol          (brit.    PS Nr.

   830 861), sowie auch     Naphthensäuren,    Öl  säure oder andere höhere Fettsäuren und ihre wasser  löslichen Salze, oxydiertes Erdöl oder oxydierte Paraf  fine (synthetische Fett- und     Naplithensäuren)    und ähn  liche Stoffe     (: < Silikattechnik    >, 1957, S. 534; 1959, 556).  



  Es ist weiterhin schon bekannt, dem Zement zur  Erhöhung der     Lagerfähigkeit    eine von     Carboxyl-    oder       Carboxylatgruppen    freie Verbindung zuzusetzen, die an  dem     hydrophoben    Rest eine andersartige funktionelle  Gruppe trägt. Bekannte     Hydrophobierungsmittel    dieses  zweiten Typs sind z.

   B.     Sulfonate.    So beschreibt die     Dt.     PS Nr. 1 125 338 ein Zusatzmittel in Form einer Mi  schung aus einer Öl- und oder Fettsäure und einem       oleophilen        Petroleum-Sulfonat,    welches der Zement  mischung eine bestimmte Zähigkeit, eine hohe Früh  festigkeit und eine schnell verlaufende     Anfangsabbin-          dung    geben soll, und welches dem Zement auch     hydro-          phobe    Eigenschaften erteilt.  



  Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur  Erhöhung der     Lagerfähigkeit    von Zement durch den  Zusatz eines sich mit dem Zement vereinigenden     carb-          oxylgruppenfreien        Hydrophobierungsmittels    mit einem  langen     hydrophoben    Rest und einer funktionellen      Gruppe, welches dadurch     gekennzeichnet    ist, dass dem  Zement als     Hydrophobierungsmittel    ein     langkettiges     Amin zugesetzt wird.

   Der erwähnte lange     hydrophobe     Rest kann dabei ein verzweigter     und;'oder    substituierter       aliphatischer    oder     aliphatisch-aromatischer    Rest sein.  Das verwendete Amin ist vorzugsweise     Stearylamin.     



  Das im erfindungsgemässen Verfahren verwendete       Hydrophobierungsmittel    zeichnet sich gegenüber allen  bisher bekannten     Hydrophobierungsmitteln    durch eine  überraschend überlegene Wirksamkeit aus. Es kann an  genommen werden, dass sich seine funktionelle Gruppe       (Amin-Gruppe)    durch     Adsorption    fest mit den     Zement-          micellen    verknüpft, wobei dann die     aliphatische    Kette  als     wasserabwei#ender    Rest aus dem durch die     Adsorp-          tion    gebildeten     Addukt    herausragt.

   Dadurch bildet sich  um die     Zemetitmicellen    ein wasserabstossender Mole  kularfilm aus, der den Zutritt von Feuchtigkeit zu den       Micellen    verhindert. Bei diesem Vorgang braucht es sich  nicht nur um eine rein     physikalische        Adsorption    zu han  deln, sondern es können auch chemische     Adsorptions-          vorgänge    (z. B. Komplexbildung) eine Rolle spielen.  



  Das     Hydrophobicrungsmittel    kann dem Zement im  Gemisch mit     langkettigen,    gegebenenfalls verzweigten  und bzw. oder substituierten     alipliatischen    oder     aliplia-          tisch-aromatischen    Säuren bzw. sauren Verbindungen  zugesetzt werden.

   Diese Säuren können     synthetische     Fettsäuren sein oder das natürlich vorkommende Ge  misch von Fettsäuren pflanzlicher oder tierischer Her  kunft, und zwar aus     Cocosöl,        Palmkernöl,    Palmöl,     Erd-          nussöl,    Sojaöl,     Rüböl,        Cottonöl,    Talg. Hartfett, Tran  sowie aus tierischen Abfallfetten verschiedener Her  kunft sowie auch aus Montansäuren und Wachssäuren.

    Sie bilden mit den basischen Bestandteilen des Zements  einen aus wasserunlöslichen Salzen bestehenden Mole  kularfilm, der die     Wirkung    des durch die Amine gebil  deten wasserabstossenden     Molekularfilms    unterstützt.  Zweckmässig wird dabei das Gemisch aus den Zusatz  stoffen möglichst schnell im Zement verteilt, damit eine  weitgehende     Verteilung    erreicht ist, bevor das Salz ent  steht. Ausserdem sollte die Säurestärke der sauren Ver  bindungen nicht zu gross sein, damit sich das Salz mög  lichst langsam bildet.  



  Der Erfindungsgedanke wird nun an einigen Bei  spielen erläutert:  Ungeeignete Zusatzstoffe, wie z. B. manche     lang-          kettiaen    Alkohole, lassen den Zement bereits nach eini-    gen Sekunden oder Minuten beim Aufbringen auf Was  ser, also bei der Schwimmprobe absinken. Die mit den  herkömmlichen Fettsäuren oder Salzen der Fettsäuren  behandelten Zemente zeigen in verhältnismässig kurzer  Zeit     Sedinnentationserscheinungen.    Dagegen sind Ze  mente, die erfindungsgemäss mit einem     Stearylamin    oder  ähnlichen     @"erbindungen    behandelt sind, selbst nach  einer Lagerung von mehreren Wochen von solchen nen  nenswerten     Sedinientationserscheinungen    frei.  



  Die Lagerfähigkeit lässt sich anhand von     Glühver-          lusten    ermitteln. Zu dem Zweck werden Proben von  Zementen in offenen Schalen unter definierten Bedin  gungen an der Luft gelagert und nach bestimmten Zeit  abschnitten wird der Gewichtsverlust ermittelt, der nach  dem Glühen der Proben entstanden war.  



  Die nachstehende Tabelle 1 zeigt das Ergebnis von  Untersuchungen über die     Lagerfiihigheit    von Zementen,  die mit verschiedenen     Hydrophobierungsmitteln    behan  delt worden sind. Dabei sind in Prozenten der Einwaage  für die frischen Proben (0     Tage)    die     Absolutwerte    der       Glühverluste        angegeben    sowie für die abgelagerten Pro  ben die nach den jeweiligen Zeitabschnitten gefundenen  Differenzwerte zwischen den Glühverlusten der abgela  gerten und der zugehörigen frischen Proben. Diese Dif  ferenzwert: sind ein Mass für die Feuchtigkeitsaufnahme       vr@ihretid    der Lagerzeit.  



       Zu    den     Untet-sucliunecn    wurde der     eleiclic    Klinker       b:tiutzt.    In der Tabelle I bedeutet:    A     la.'ieti    Zement ohne Zusatzmittel  B C     .-Stearat-Zttsatz     C Zusatz an freier Fettsäure  D Zusatz     einer    Verbindung ohne funktionelle  Gruppe, nämlich     Silikonöl     E Zusatz einer Verbindung ohne funktionelle  Gruppe,     nämlich    einer     Mineralölfraktion     F Zusatz einer     erfindungsgemässen    Verbindung,

         n        äml        ich        m:,        Zusatz        von        Stearylamin     G Zusatz Von     Natriunidodecylbenzolsulfonat     (abbaubar)  H Zusatz von     Cocosfettalkoholsulfat     I Zusatz von     Nonylplienolpolyglykolätlier          h    Zusatz von     Stearinsäureamid     L Zusatz     Von        Natriunidodccylbinzolsulfotiat     (nicht abbaubar)  
EMI0002.0081     
  
    <I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb>  Glühverluste <SEP> in <SEP> Prozent <SEP> der <SEP> Prob:

  
<tb>  Zeit <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H <SEP> I <SEP> K <SEP> L
<tb>  0 <SEP> Tage <SEP> 1,05 <SEP> 0,80 <SEP> 0,82 <SEP> 0,83 <SEP> 0,<B>5</B>7 <SEP> 0,20 <SEP> 1,91 <SEP> 1,00 <SEP> <B>1</B>,00 <SEP> 0,93 <SEP> 1,32
<tb>  Zunahme <SEP> des <SEP> Glüh  verlustes <SEP> nach:

  
<tb>  1 <SEP> Tag <SEP> 2,35 <SEP> 0,65 <SEP> 0,32 <SEP> 0,46 <SEP> 2,58 <SEP> 0,33 <SEP> 1,74 <SEP> <B>1</B>,09 <SEP> 2,83 <SEP> 2,31 <SEP> 0,93
<tb>  3 <SEP> Tagen <SEP> 4,42 <SEP> 0,83 <SEP> 0,81 <SEP> 0,99 <SEP> 5,04 <SEP> 0,55 <SEP> 4,05 <SEP> 2,02 <SEP> 4,48 <SEP> 4,82 <SEP> 2,10
<tb>  7 <SEP> Tagen <SEP> 6,93 <SEP> 0,98 <SEP> <B>1</B>,67 <SEP> 1,10 <SEP> 8,85 <SEP> 0,72 <SEP> 6,87 <SEP> 4,11 <SEP> 7,84 <SEP> 9,30 <SEP> 4,80
<tb>  2 <SEP> Wochen <SEP> 9,08 <SEP> 1,19 <SEP> 2,94 <SEP> 1,68 <SEP> 0,83
<tb>  3 <SEP> Wochen <SEP> 10,44 <SEP> 1,68 <SEP> 2,83 <SEP> 2,07 <SEP> 1,51
<tb>  4 <SEP> Wochen <SEP> 13,34 <SEP> 1,87 <SEP> 4.02 <SEP> 2,43 <SEP> 1.13
<tb>  5 <SEP> Wochen <SEP> 14,19 <SEP> 2,28 <SEP> 4,41 <SEP> 2,72 <SEP> 1,04
<tb>  6 <SEP> Wochen <SEP> 15,8E <SEP> 2,63 <SEP> 4,42 <SEP> 3,22 <SEP> 0,

  90       
EMI0003.0001     
  
    Zeit <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP> D <SEP> E <SEP> F <SEP> G <SEP> H <SEP> I <SEP> K <SEP> L
<tb>  7 <SEP> Wochen <SEP> 3,47 <SEP> <I>4</I>,33 <SEP> 3,43 <SEP> 0,93
<tb>  8 <SEP> Wochen <SEP> 3,62 <SEP> 4,50 <SEP> 3,39 <SEP> <B>1</B>,08
<tb>  9 <SEP> Wochen <SEP> 4,09 <SEP> 4,48 <SEP> 4,00 <SEP> 1,20
<tb>  10 <SEP> Wochen <SEP> 4,35 <SEP> 4,75 <SEP> 4,00 <SEP> 1,39
<tb>  11 <SEP> Wochen <SEP> 4,41 <SEP> 4,90 <SEP> 4,82 <SEP> 1,23       Die     günstigen    Eigenschaften des     Hydrophobierunas-          mittels,    z. B. des     Stearvlamins    äussern sich nicht nur im       hydrophoben    Verhalten, sondern auch im     \'erhalten    der  Festigkeitswerte.

   Die     erfindungsgemässen    Hydrophobie  rungsmittel für Zement beeinflussen die Festigkeit we  sentlich weniger schlecht als Fettsäuren oder andere her  kömmliche Zusatzstoffe, welche die Festigkeit negativ       beeinflussen.     



  Den Einfluss der     Hydrophobierungsmittel    auf die  Festigkeit des Zements zeit die nachstehende  
EMI0003.0011     
  
    <I>Tabelle <SEP> 1I</I>
<tb>  '-i\dropttobierungsmittel <SEP> Druckfestigkeit <SEP> nach
<tb>  I <SEP> 3 <SEP> 7 <SEP> 23 <SEP> Tagen
<tb>  Fettsäure <SEP> 145 <SEP> 304 <SEP> 369 <SEP> 417
<tb>  Mineralöl <SEP> 153 <SEP> 283 <SEP> 3<B><I>5</I></B>6 <SEP> 380
<tb>  S'Learylamin <SEP> 132 <SEP> 355 <SEP> 434 <SEP> 5<B>1</B>3       Das     Hydrophobierungsmittel    wird     entweder    bei der  Herstellung des Zements, also beim Vermahlen der  Klinker, diesem zugesetzt oder nach der     Fertigstellung     des Zements dadurch,

   dass das     Hydrophobierungsmittel     auf     irgendeine     'eise im Zement     feinstverteilt    wird.

Claims (1)

1. P,,-\TENTANSPRUCH Verfahren zur Erhöhung der Lagerfähigkeit von Zement durch den Zusatz eines sich mit dem Zement vereinigenden carboxylgruppenfreien Hydrophobierungs- mittels mit einem langen hydrophoben Rest und einer funktionellen Gruppe, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zement als Hydrophobierungsmittel ein langkettiges Amin zugesetzt wird. UNTERANSPRC CHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Zement das Hydrophobierungsmittel im Gemisch mit langkettigen, gegebenenfalls verzweig ten und; oder substituierten aliphatischen oder alipha- tisch-aromatischen Säuren bzw. sauren Verbindungen zugesetzt wird. 2.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass als Säuren synthetische Fettsäuren oder das natürlich vorkommende Gemisch von Fett säuren pflanzlicher oder tierischer Herkunft, und zwar aus Cocosöl, Palmkernöl, Palmöl, Erdnussöl, Sojaöl, Rüböl, Cottonöl, Talg, Hartfett, Tran sowie aus tieri schen Abfallfetten verschiedener Herkunft sowie auch Montansäuren und Wachssäuren zugesetzt werden. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel den Klinkern bei ihrer Vermahlung zugesetzt wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch oder Unteran spruch 3, dadurch Gekennzeichnet, dass das Hydropho- bierungsmittel dem fertigen Zement in feinster Vertei lung zugesetzt wird. <I>Anmerkung des</I> Eid,;. Amtes <I>für</I> geistiges <I>Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklan stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungs bereich des Patentes massgebend ist.