CH646672A5 - Zusatzmittelkombination und verfahren zur verfluessigung von baustoffen. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zusatzmittelkombination zur Verflüssigung von wasserhaltigen, abbindenden Baustoffen, insbesondere aus Zement, und ein Verfahren zur Verflüssigung dieser Baustoffe.
Derartige verflüssigend wirkende Zusatzmittel werden beispielsweise für Zementmörtel oder Beton verwendet, um entweder bei gleicher Menge zugegebenen Wassers bei einem Mörtel oder Beton mit Zusatz eine verbesserte Fliessfähigkeit als bei einem gleichartigen ohne Zusatz zu erzielen, oder um bei gleichbleibender Konsistenz des Mörtels oder Betons bei einem solchen mit Zusatz Wasser einzusparen und so eine Steigerung in der Festigkeit zu erreichen.
Es ist deshalb bereits eine Vielzahl von chemischen Zusätzen bekannt, mit denen versucht wird, die Verarbeitungseigenschaften, z. B. das Fliessverhalten, von Baustoffen zu beeinflussen; dazu zählen u.a. anionische Dispergiermittel, wie Alkylarylsulfonate, Ethylenoxid-Additionspro-dukte, Alkylphenol-polyglykolether, Ligninsulfonate, insbesondere aber höhermolekulare, anionische Kondensationsprodukte aus gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen oder aromatischen Heterocyclen mit Aldehyden.
In der DE-OS 1 745 441 wird ein Verfahren zur Herstellung von Lösungen sulfitmodifizierter Melamin (= 2,4,6-Tria-mino-l,3,5-triazin)-Formaldehyd-Harzebeschrieben; die Verfahrensprodukte sollen die Verarbeitungszeit, d.h. die Zeitdifferenz zwischen dem Erstarrungsbeginn und dem -ende, von Baustoffmischungen verkürzen.
Aus der DE-OS 1 941 576 ist ein Mörtel auf der Basis von Anhydrit oder Zement bekannt, der einen Zusatz von einem sulfit- oder sulfonsäuremodifizierten Melamin-Formal-dehyd-Harz und einem Kondensationsprodukt aus Naphtha-linsulfonsäure und Formaldehyd enthält. Dieser Zusatz soll die Ausbildung einer glatten, dichten und festen Oberfläche des Mörtels fördern und damit einer Blasenbildung und einer Separierung von Wasser an der Oberfläche entgegenwirken.
Das Zusatzmittel für hydraulische Zementmischungen gemäss der DE-OS 2 007 603 besteht aus einem Salz eines hochmolekularen Kondensationsprodukts von Naphthalin-sulfonsäure mit Formaldehyd und einem Salz der Glukon-säure. Es bezweckt die Erzielung einer leicht dispergierbaren hydraulischen Zementmischung zur Herstellung von festem, gut verarbeitbarem Zement, Mörtel, Beton oder Putzmörtel unter Verminderung der ohne Zusatz benötigten Menge des Mischwassers.
In der DE-OS 2 322 707 wird ein Mörtel beschrieben, der neben den üblichen anorganischen Bindemitteln noch Kondensationsprodukte aus Formaldehyd mit sulfonierten aromatischen Ethern und/oder Iminen und/oder Sulfonen enthält. Die zugesetzten Kondensationsprodukte üben auf den Mörtel einen Verflüssigungs- bzw. Plastifiziereffekt aus, ohne dass das derart hergestellte Material zum «Bluten» d.h. zum Absondern eines Teils des Anmachwassers neigen soll.
Aus der DE-OS 2 436 603 ist ein Zusatzmittel zum Verflüssigen von Beton und Mörtel bekannt, das aus sulfatiertem Dextrin besteht und nicht zu einer auf das Erstarren verzögernden Wirkung führt.
Das Hilfsmittel zur Verbesserung von während und/oder nach der Verarbeitung wichtigen mechanischen Kenndaten von wasserhaltigen abbindenden anorganischen Baustoffen gemäss der DE-OS 2 421 222 enthält ein Kondensationsprodukt eines zweikernigen sulfonierten Phenols mit Formaldehyd. Es verbessert insbesondere die Fliessfähigkeit der Baustoffe.
In der DE-OS 2 602 408 wird ein Verfahren zur Herstellung von dünnen Schichten aus gehärtetem Portlandzementmörtel bei Umgebungsbedingungen relativer Feuchtigkeit beschrieben, bei welchem dem Mörtel 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Zementgewicht eines anionischen Dispergiermittels zugesetzt werden. Als anionische Dispergiermittel werden Salze von Alkylarylsulfonsäure, Lignosulfonsäure und Alkoxysulfonsäure und insbesondere das Natriumsalz eines Kondensates von Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd verwendet. Dieses Verfahren soll vor allem eine ausgezeichnete Haftung von Schichten auf Holz bewirken und ferner auf dem Gebiet der Reparaturen und Erneuerung von Oberflächen eingesetzt werden.
Von den zum Stand der Technik gehörenden Verflüssigern für Baustoffe sind jedoch verschiedene oftmals störende Nachteile bekannt geworden. Beispielsweise zeigt sich bei den eine relativ geringe Verflüssigungswirkung aufweisenden anionischen Dispergiermitteln eine gewisse Minderung der Abbindegeschwindigkeit und eine Erhöhung des Luftporengehalts. Hingegen treten bei den eine relativ bessere Verflüssigungswirkung aufweisenden höhermolekularen, anionischen Kondensationsprodukten Sedimentationserscheinungen auf, die z.B. zum sogenannten «Ausbluten», d.h. Absondern eines Teils des Anmachwassers oder zu einem fertigen Produkt mit Abschnitten unterschiedlicher Dichte führen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Zusatz für wasserhaltige, abbindende Bau-
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stoffe in Form einer Zusatzmittelkombination vorzuschlagen, die bei guter verflüssigender Wirkung keine oder nur eine geringe Sedimentation des Baustoffgemischs zur Folge hat.
Die Aufgabe wird für die Zusatzmittelkombination der eingangs genannten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Unter dem Begriff wasserhaltige, abbindende Baustoffe sind z.B. Gemische (vor dem Abbinden) aus einem Bindemittel, Füll- und Zuschlagstoffen, Wasser und gegebenenfalls einem Hilfsmittel zu verstehen. Bindemittel sind üblicherweise z.B. Zement, Kalk, Gips, gebrannter Magnesit oder Gemische aus zwei oder mehreren von ihnen; bevorzugt wird erfindungsgemäss Zement als Bindemittel eingesetzt. Als Füll- und Zuschlagstoffe werden in der Regel z.B. körnige anorganische Substanzen verwendet, beispielsweise fein- bis grobkörniger Sand, Silicate auf der Basis von Gesteinsmehl oder Hochofenschlacken, Kalksteinmehl, Kaolin, Kieselgur, Perlit, Bimsstein oder geschäumte Kunststoffkügelchen. Zu den Hilfsmitteln zählen z.B. Luftporenbildner, Abbindever-zögerer oder -beschleuniger, Thixotropiermittel, Frostschutzmittel oder die Wasserundurchlässigkeit erhöhende Mittel; diese Hilfsmittel können für gewisse Anwendungsgebiete (z.B. Leichtbeton oder dünne Schichten von Mörtel) der wasserhaltigen, abbindenden Baustoffe von Vorteil sein.
Bei einigen Anwendungsgebieten kann auch auf den Einsatz von Füll- oder Zuschlagstoffen verzichtet werden; dies gilt vorzugsweise für Baustoffe aus Gips oder Anhydrit.
Das Verfahren zur Verflüssigung von wasserhaltigen, abbindenden Baustoffen erfolgt mit einer Zusatzmittelkombination aus einem anionischen Polyelektrolyten und einem nichtionogenen Tensid. Erfindungsgemäss wird dieses Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 3 umschrieben.
Anionische Polyelektrolyte sind Makromoleküle mit eingebauten ionisierenden Bestandteilen, deren Ladung negativ ist. Erfindungsgemäss zählen zu den anionischen Polyelektrolyten z.B. sulfit- oder sulfonsäuremodifizierte Melamin-Formaldehyd-Harze, sulfonierte Naphthalin-Formaldehyd-Harze oder Kondensationsprodukte aus zweikernigen sulfonierten Phenolen mit Formaldehyd, wobei die zweikernigen Phenole z.B. entweder direkt gebunden oder überbrückt sind mit einer Sulfon-, Sulfoxid-, Sulfid-, Methylen-, Dimethyl-methylen-(Propanyl(2,2)-) oder einer Carbonylgruppe.
Von den anionischen Polyelektrolyten werden 0,1 Gew.-% bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel des Baustoffs, zugesetzt.
Beispiele für die erfindungsgemäss verwendbaren nichtionogenen, schwachschäumenden Tenside sind:
Blockpolymerisat aus 90% Propylenoxid und 10% Ethylen-oxid ("Genapol PF 10), Blockpolymerisat aus Ethylen-diamin, Ethylenoxid und Propylenoxid ("Genapol PN 30), Blockpolymerisat aus Fettalkohol, Ethylenoxid und Propylenoxid fGenapol PL 44). Die angegebenen Handelsnamen sind eingetragene Warenzeichen der Hoechst AG, ähnlich aufgebaute Blockpolymerisate sind z.B. auch unter den Handelsnamen ®Pluriol PE 6100, "Pluronic L 61, ®Tetronic 701, 'Plurafac (der BASF), "Tritron CS 76 (der Rohm and Haas, USA) im Handel.
Von den nichtionogenen, schwachschäumenden Tensiden werden 0,05 Gew.-% bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel des Baustoffs, zugesetzt.
Die erfindungsgemässe Zusatzmittelkombination weist gegenüber den aus dem Stand der Technik (siehe auch die nachfolgend-beschriebenen Vergleichsbeispiele) bekannten Zusätzen verschiedene Vorteile auf. Beispielsweise tritt bei Zusatz der nichtionogenen, schwachschäumenden, Tenside zu den bekannt-verflüssigend wirkenden, anionischen Polyelektrolyten die bei ihrer alleinigen Benutzung zu beobachtende Sedimentationsneigung nicht mehr oder nur noch in geringerem Masse auf, ohne dass die verflüssigende Wirkung nachlässt.
Die in den Beispielen aufgeführten %-Werte sind - wenn nichts anderes angegeben ist - immer als Gew.-% zu verstehen. Die in den Beispielen aufgeführten Messwerte wurden mit den folgenden Baustoffen und nach den folgenden Messmethoden ermittelt:
Verflüssigungswirkung Als Mass für die Verflüssigungswirkung wird das Ausbreit-mass des Baustoffs - mit und ohne Zusatz - in cm auf dem Rütteltisch nach DIN 1164 (Ausgabe 1958) ermittelt.
Luftporengehalt Der Luftporengehalt wird in Vol.-% angegeben und mit dem Luftporengehalt-Prüfer (Drucktopf 11) der Bauart Tonindustrie bestimmt.
Biegezug- und Druckfestigkeit Diese Werte werden nach DIN 1164 (Ausgabe 1970, Blatt 7) nach 28 Tagen Lagerzeit bestimmt und in N/cm2 angegeben.
Für die beiden ersten Messungen wurde ein Baustoff der folgenden Zusammensetzung - ohne bzw. mit dem (den) in den Beispielen angegebenen Zusatz (Zusätzen) - verwendet:
50 Gew.-Teile Portlandzement 350 F 50 Gew.-Teile Normensand I 100 Gew.-Teile Normensand II 25 Gew.-Teile Wasser
Für die Ermittlung der Biegezug- und Druckfestigkeit kam der folgende Baustoff zum Einsatz:
45 Gew.-Teile Portlandzement 350 F 135 Gew.-Teile Normensandgemisch 22,5 Gew.-Teile Wasser.
In beiden Fällen betrug der Wasser/Zement-Wert 0,5, die Mischungen wurden mit dem Mischer nach DIN 1164 (Ausgabe 1970, Blatt 7) erstellt. Der Wasser/Zement-Wert von 0,5 wurde gewählt, um eine für z.B. Fliessbeton oder Fliessestrich repräsentative Versuchsreihe durchführen zu können.
Die Sedimetationsneigung wurde visuell nach vergleichenden Kriterien in 3 Kategorien: mässig, mittel und stark bestimmt.
Vergleichsbeispiele V 1 bis V 5
V 1: Baustoff ohne Hilfsmittel-Zusatz (Verflüssiger)
V 2: Baustoff mit Zusatz eines sulfonierten Kondensationsproduktes aus einem Dihydroxy-diphenylsulfonund Formaldehyd
V 3: Baustoff mit Zusatz eines sulfonierten Kondensationsproduktes aus Melamin und Formaldehyd
V 4: Baustoff mit Zusatz eines sulfonierten Kondensationsproduktes aus Naphthalin und Formaldehyd, von dem mehr als 70% aus solchen Molekülen bestehen, die 7 oder mehr Naphthalin-Gruppen aufweisen.
V 5: Baustoff mit Zusatz eines Gemischs aus 50% eines Kondensationsproduktes aus Naphthalin, ß-Naphthalinsulfon-säure und Formaldehyd und 50% Na2SC>4.
Die ermittelten Messwerte sind aus Tabelle I zu entnehmen.
Beispiele 1 bis 4 (Tabelle II)
Es wird ein Baustoff mit einer Zusatzmittelkombination
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aus einem sulfonierten Kondensationsprodukt aus einem Dihydroxy-diphenylsulfon und Formaldehyd (Zusatz 1) und einem Blockpolymerisat aus Ethylendiamin, Ethylenoxid und Propylenoxid (Zusatz 2) hergestellt, wobei die Zusatzmengen variiert werden. Dabei zeigt sich, dass der Zusatz 2 eine deutliche Abschwächung der Sedimentationsneigung bewirkt, ohne dass der Luftporengehalt entscheidend ansteigt. Bei geringerer Einsatzmenge von Zusatz 1 tritt mit Hilfe von Zusatz 2 eine Steigerung in der Verflüssigungswirkung ein, die auch mit abnehmender Menge an Zusatz 2 in etwa konstant bleibt (siehe V 2).
Beispiel 5 (Tabelle II)
Es wird ein Baustoff mit der Zusatzmittelkombination aus einem sulfonierten Kondensationsprodukt aus Melamin, und Formaldehyd (Zusatz 1) und Zusatz 2 nach den Beispielen 1 bis 4 hergestellt. Dabei zeigt es sich, dass der Zusatz 2 eine Abschwächung der Sedimentationsneigung bewirkt, ohne dass der Luftporengehalt oder die Verflüssigungswirkung sich wesentlich verändert (siehe V 3).
Beispiel 6 (Tabelle II)
Es wird ein Baustoff mit der Zusatzmittelkombination aus s einem sulfonierten Kondensationsprodukt aus Naphthalin und Formaldehyd, von dem mehr als 70% aus solchen Molekülen bestehen, die 7 oder mehr Naphthalin-Gruppen aufweisen (Zusatz 1) und Zusatz 2 nach den Beispielen 1 bis 4 hergestellt. Dabei zeigt es sich, dass der Zusatz 2 die Verflüssi-lo gungswirkung des Zusatzes 1 bei etwa gleichem Luftporengehalt steigert (siehe V 4).
Beispiel 7 (Tabelle II)
Es wird ein Baustoff mit der Zusatzmittelkombination aus ls einem Gemisch aus 50% eines Kondensationsprodukts aus Naphthalin, ß-Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd und 50% Wasser (Zusatz 1) und Zusatz 2 nach den Beispielen 1 bis 4 hergestellt. Dabei zeigt sich, dass der Zusatz 2 die Verflüssigungswirkung des Zusatzes 1 bei nur geringfügiger Verände-20 rung des Luftporengehalts steigert (siehe V 5).
Tabelle I
Beispiel Zusatzmenge (%), bezogen Ausbreitmass (cm) Luftporengehalt Biegezugfestigkeit Druckfestigkeit auf das Zementgewicht (Vol.-%) (N/cm2) (N/cm2)
Sedimentationsneigung
VI
_
15,2
3,5
744
3962
mässig
V2
0,50
25,5
2,5
831
5139
stark
0,25
16,8
3,6
-
-
stark
V3
1,00
24,6
2,1
905
6502
mittel
0,50
16,8
3,9
-
-
mittel
V4
1,00
21,3
6,0
-
-
mässig
0,50
20,3
4,6
-
-
mässig
V5
2,00
20,1
6,2
-
-
mässig
1,00
18,5
5,8
-
-
mässig
Tabelle II
Beispiel
Menge des Zusatzes (%), bezogen auf das Zementgewicht Zusatz 1 Zusatz 2
Ausbreitmass (cm)
Luftporengehalt (Vol.-%)
Sedimentationsneigung
1
0,50
0,500
25,7
3,2
mässig
2
0,25
0,500
19,3
3,9
massig
0
0,25
0,250
19,4
4,2
massig
4
0,25
0,125
19,3
4,8
massig
5
0,50
0,500
17,0
3,6
massig
6
0,50
0,125
21,1
4,4
massig
7
1,0
0,125
19,4
6,5
massig
B
Claims (4)
1. Zusatzmittelkombination zur Verflüssigung von wasserhaltigen, abbindenden Baustoffen, insbesondere aus Zement, aus einem anionischen Polyelektrolyten und einem nichtio-nogenen Tensid, dadurch gekennzeichnet, dass sie a) als anionischen Polyelektrolyten ein höhermolekulares Kondensationsprodukt von gegebenenfalls substituiertem aromatischem Kohlenwasserstoff oder aromatischem Hete-rocyclus mit Aldehyd, in welches Kondensationsprodukt Gruppen, die es zu einem anionischen Polyelektrolyten machen, eingebaut sind, und b) als nichtionogenes Tensid ein schwachschäumendes Tensid, bestehend aus einem reinen Blockpolymerisat aus Propylenoxid und Ethylenoxid mit hohem Propylenoxid-und niedrigem Ethylenoxidanteil oder einem modifizierten Blockpolymerisat auf der Grundlage von Ethylen- und Propylenoxid,
enthält, wobei auf 0,1 bis 3,0 Gew.-Teile der Komponente a) 0,05 bis 1,0 Gew.-Teile der Komponente b) kommen, und die Zusatzmittelkombination dazu bestimmt ist, zur Verflüssigung der wasserhaltigen, abbindenden Baustoffe in solcher Menge eingesetzt zu werden, dass auf 100 Gew.-Teile Bindemittel des Baustoffes 0,1 bis 3,0 Gew.-Teile der Komponente a) und 0,05 bis 1,0 Gew.-Teile der Komponente b) kommen.
2. Zusatzmittelkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Komponente b) ein durch Ethy-lendiamin oder einen Fettalkohol modifiziertes Blockpolymerisat auf der Grundlage von Ethylen- und Propylenoxid enthält.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren zur Verflüssigung von wasserhaltigen, abbindenden Baustoffen mit einer Zusatzmittelkombination aus einem anionischen Polyelektrolyten und einem nichtiono-genen Tensid, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmittelkombination eine solche nach Anspruch 1 ist und ihre Menge so bemessen wird, dass auf 100 Gew.-Teile Bindemittel des Baustoffes 0,1 bis 3,0 Gew.-Teile der Komponente a) und 0,05 bis 1,0 Gew.-Teile der Komponente b) kommen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baustoffe solche mit Zement als Bindemittel sind.
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