DD291901A7 - Verfahren zur herstellung eines luftporen bildenden zusatzmittels fuer beton- und moertelmischungen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beruht auf einem Verfahren zur Herstellung eines Luftporen bildenden Zusatzmittels fuer Beton- und Moertelmischungen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, mittels eines einfachen Verfahrens einen Luftporenbildner fuer Beton- und Moertelmischungen herzustellen, der bei der Verarbeitung der mit ihm versetzten Mischung eine verbesserte Luftporenstabilitaet bewirkt. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, in dessen Ergebnis ein Luftporen bildendes Zusatzmittel fuer Beton- und Moertelmischungen herstellbar ist, welches die Luftporenstabilitaet waehrend der Verarbeitung dieser Mischungen verbessert. Die erfindungsgemaesze Loesung sieht vor, Tallharz mit einem Harzsaeureanteil von 85-90 * bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes durch Umsetzung mit Formaldehyd zu methylolisieren und die entstehenden Reaktionsprodukte mit Alkalihydroxiden zu ueberverseifen. Dabei wird als Methylolisierungsmittel Paraformaldehyd im Konzentrationsbereich von 0,1-2 * bezogen auf Tallharz, eingesetzt und die UEberverseifung mit einem Alkaliueberschusz von 40-120 g NaOH/kg Tallharz bei T90-110C durchgefuehrt.{Betonmischungen; Moertelmischungen; Luftporenbildner; Herstellungsverfahren; Tallharz; Schmelze; Methylolisierung; Paraformaldehyd; Reaktionsprodukt, ueberverseifen; Alkalihydroxide; Alkaliueberschusz}
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Luftporen bildenden Zusatzmittels für Beton- und Mörtelmischungen, das zur Verbesserung der Frost- und Tausalzbeständigkeit daraus hergestellter Baukörper und -elemente industriell einsetzbar ist.
Viele Zementbetonbauwerke und Betonbauteile sind einer ständigen Belastung von Umwelteinflüssen ausgesetzt. So unterliegen beispielsweise Verkehrsflächen aus Zementbeton im Winter häufigem Wechsel von Frost- und Tauwetter und vielfach einer zusätzlichen Einwirkung chemischer Auftaumittel, die zu einer vorzeitigen Zerstörung des Betons führen können. Gleiches gilt auch für Zementbetonbauwerke oder Teile von ihnen, die ähnlichen Bedingungen unterliegen, wie z. B. im Spritzbereich von Verkehrsflächen oder im Wasserbau. Den zerstörenden Einflüssen der beschriebenen Umweltbeeinflussungen wirkt man dadurch entgegen, daß man Beton- und Mörtelmischungen für genannte Einsatzzwecke Stoffe hinzufügt, die in der abbindenden Mischung definierte Expansionsräume schaffen, die ihrerseits schädigende Spannungen dur„n gefrierendes Wasser vermindern bzw. verhindern. Es sind für diesen Zweck verschiedenste Stoffe vorgeschlagen worden, wobei überwiegend durch den Zusatz organischer, grenzflächenaktiver Stoffe die Bildung von beständigen Mikroluftporen mit einer mittleren Größe von <300μιη und einem Abstandsfaktor von < 0,2 mm angestrebt wird. Neben vielen anderen für den Einsatz als Luftporen bildende Zusatzstoffe vorgeschlagenen Substanzen stellen Na-Salze von Harzsäuren und deren Reaktionsprodukte einen bedeutenden Anteil der bekannten und eingesetzten Luftporenbildner dar, wobei üblicherweise Tallharze mit einem Harzsäureisomeren-Anteil von S85% Verwendung finden. Das entscheidende Problem besteht dabei darin, während der Verarbeitung die Beständigkeit der in die Mischung eingetragenen Mikroluftporen zu gewährleisten, um damit eine FrosWTausalzbeständigkeit zu sichern.
Dabei ist offensichtlich, daß mit dem Einsatz üblicherweise hergestellt Alkalisalze von Harzsäuren allein keine befriedigenden Ergebnisse erreicht werden, sondern daß es zur Verbesserung der Bildung beständiger Luftporen der angestrebten Größe bei gefordertem Abstandsfaktor weiterer Zusätze bedarf (SU 808436,628115,557 074,623 839,814 928).
Es ist versucht worden, durch geeignete Verfahren zur Behandlung von Harzsäuren und deren Derivate Stoffe herzustellen, die den Anforderungen an die Bildung von Luftporen der angestrebten Parameter besser entsprechen. So ist z. B. vorgeschlagen worden, in Patrolätner nicht lösliche Harzsäuren aus Zedernextrakten mit Alkalihydroxiden zu verseifen und das Reaktionsprodukt mit Kaliumchlorid und Natriumsulfat zu mischen und diese Mischung als Luftporenbildner einzusetzen (SU 551 286).
Ein anderes Verfahren sieht vor, daß vor der Verseifung der eingesetzten Harzsäuren diese einer Thermooxidation unterzogen werden, in deren Ergebnis ein dimeres Produkt entsteht (SU 800157).
Den beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Luftporenbildnern haftet der Mangel an, daß die in ihrem Ergebnis entstehenden Produkte bei ihrem Einsatz keine ausreichende Beständigkeit der gebildeten Luftporen sichern. Bei gezieltem Luftporeneintrag im Bereich von 5 Vol.-% in die Mischung und zeitlich unzureichender Beständigkeit unter industriellen Verarbeitungsbedingungen führt der Einsatz derartiger LP-Bildner zu unkontrollierbarer Abnahme des Luftporengehaltes, der wiederum eine Verminderung der Frost-/Tausalzbeständigkeit zur Folge hat.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, mittels eines einfachen Verfahrens einen Luftporenbildner für Beton- und Mörtelmischungen herzustellen, der bei der Verarbeitung der mit ihm versetzten Mischung eine verbesserte Luftporenstabilität bewirkt.
-2- 231901
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, in dessen Ergebnis ein Luftporen bildendes Zusatzmittel für Beton- und Mörtelmischungen herstellbar ist, welches die Luftporenstabilität während der Verarbeitung dieser Mischungen verbessert.
Erfindungsgomäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Tallharz mit einem Harzsäureisomerenanteil von 85-90Gew.-% bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes durch Umsetzung mit Formaldehyd methylolisiert wird und die entstehenden Reaktionsprodukte anschließend in wäßriger Phase mit Alkalihydroxiden überverseift werden. Es wurde überraschend gefunden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten strukturveränderten überverseiften Harzsalzisomeren, als Luftporenbildner in Beton- und Mörtelmischungen eingebracht, zu einer gegenüber bekannten Luftporen bildenden Zusatzstoffen verbesserten Stabilität der in der Mischung ausgebildeten Luftporen führen. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft, die Methylolisierung mittels Paraformaldehyd (PFA) bei Reaktionstemperaturen von 150-200°C durchzuführen. Das sich durch Pyrolyse aus dem PFA bildende Formaldehyd reagiert sofort unter Bildung von Methylolgruppen mit den Harzsäuren des Tallharzes. Die Reaktion ist in Rührautoklaven bekannter Bauart durchführbar. Zu ihrer Durchführung ist es vorteilhaft, die Formaldehydkonzentration in einem Bereich von 0,1-2,0 Gew.-%, bezogen auf das Isomerengemisch des Tallharzes, zu wählen und die Reaktionszeit zwischen 0,5 und 2 h einzustellen. Die strukturveränderten Tallharzisomoren werden anschließend in wäßriger Phase beliebig konzentriert vorgelegt und mittels eines Alkalihydroxides überverseift. Prozeßoptimal erfolgt diese Verfahrensstufe bei Temperaturen von 00-1100C. Die Überverseifung ist in dafür üblichen Anlagen, bestehend aus Reaktionskessel, Rührwerk, Pumpen und Wärmeübertragungssystem, in der Anordnung einer Rückflußverseifung durchführbar. Vorteilhaft ist es, den Reaktionsablauf so einzustellen, daß am Ende der Reaktion neben den Alkalisalzer. ein Überschuß an freiem Alkali von 40-120g NaOH/kg vorliegt. Die Verseifungsreaktion ist nach 0,5-3h abgeschlossen, das Produkt kann duich Verdünnen mit destilliertem Wasser auf die gewünschte Konzentration eingestellt werden.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt hat als Luftporen bildender Zusatzstoff für Beton- und Mörtelmischungen gegenüber bekannten Produkten den wesentlichen Vorteil einer hohen Luftporenbeständigkeit in der Mischung, die wiederum zu erhöhter Frost-/Tausalzbeständigkeit führt.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung soll an folgenden Beispielen näher erläutert werden:
30kg Tallharz mit einem Anteil von 85% Harzsäureisomeren werden bei 150°C innerhalb von 2 h mit 0,1 % PFA umgesetzt und anschließend bei T = 80°C in wäßriger Phase mit NaOH so überverseift, daß der Gehalt an freiem Alkali nach der Reaktion 40g NaOH/kg beträgt. Der Ansatz wird auf eine 2,5%ige Lösung, bezogen auf den Feststoffanteil, mit destilliertem Wasser eingestellt (ProbeD.
30 kg Tallharz mit einem Anteil von 90% Harzsäureisomaren werden bei 1800C innerhalb von 1 h mit 2% PFA umgesetzt und anschließend bei T = 100"C in wäßriger Phase mit 7,0kg NaOH so überverseift, daß der Gehalt an freiem Alkali nach der Reaktion 120g NaOH/kg beträgt. Der Ansatz wird wiederum auf eine 2,5%ige Lösung eingestellt (Probe 2).
Probe 3 repräsentiert das Produkt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Beispiel 2, wobei die Reaktionstemperatur für die Methylolisierung bei T = 200°C und einer Verweilzeit von 0,5 h geführt wurde. Die Überverseifung erfolgt bei T - 11O0C
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Proben 1-3 wurden jeweils in eine Cetonmischung der
Zusammensetzung 350 kg/m3 PZ4/45 Karstorf, 1850kg/m3 ZS 0/16 B"'", so eingetragen, daß der Luftporengehalt im Frischbeton = 5VoI.-% betrug (Sofortmessung).
In gleicher Weise erfolgte jeweils die Dosierung von den bereits auf dem Markt befindlichen Luftporenbildnern eines Produktes nach SU 800157 (Probe A) in die gleiche Betonmischung. Die Abnahme des Luftporengehaltes im Frischbeton in Abhängigkeit von der Zeit ist ein Prozeß für die Wirksamkeit eines Luftporenbildners.
In Tabelle 1 sind die Luftporenstabilitäten im Frischbeton den zur Untersuchung gebrachten Luftporenbildnern zugeordnet.
Aus den ALP-Werten ist erkennbar, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Luftporenbildner gegenüber den Vergleichsprodukten eine erhöhte Porenstabilität im Frischbeton besitzen.
Die Prüfung der FrostVTaumittelbeständigkeit an Probekörpern gemäß TGL 33433/06, Prüfverfahren B, Prüfflüssigkeit 3% Harnstoff lösung, lieferten die in Tabelle 2 ausgewiesenen Ergebniese. Die Ergebnisse der Tabelle 2 weisen in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der ALP-Werte aus Tabelle 1 nach, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Luftporenbildner deutlich verbesserte Effekte gegenüber den Handelsprodukten und dem nach SU 800157 hergestellten Luftporenbildnern liefern.
Tabelle 1: Porenstabilitäten im Frischbeton
| Rezeptur | ZM-Dos. | LP-Gehalt [V-%) | 30MIn. | nach dem Mischprozeß |
| bezeichnung | % | 5Min. | 5,4 | ALPlV-%] |
| Probe 1 | C,10 | 5,8 | 5,4 | 0,4 |
| Probe 2 | 5,7 | 5,4 | 0,3 | |
| Probe 3 | 5,8 | 6,1 | 0,4 | |
| AddimentLPS | 0,03 | 6,8 | 5,4 | 0,7 |
| Poraian | 0,1 | 7,6 | 4,3 | 2,2 |
| LPK | 0,01 | 5,6 | 4,6 | 1,3 |
| A | 0,20 | 5,7 | 1,1 | |
Tabelle 2: Frost-Taumittelbeständigkeit von Prüfkörpern der Varianten aus Tabelle 1
| Rezeptur | ZM-Dos. | LP | Masse-/Volumenverlust nach... | V | 150 | V | FTW in g bzw. cmVcm | V | 2 | V | 300 | V |
| bezeichnung | % | V-% | 50 | 0,037 | M | 0,093 | .200 | 0,093 | 250 | 0,099 | M | 0,130 |
| M | 0,031 | 15 | 0,056 | M | 0,056 | M | 0,062 | 21 | 0,071 | |||
| Nullbeton | - | 1,8 | 6 | 0,031 | 9 | 0,056 | 15 | 0,056 | 16 | 0,062 | 11 | 0,075 |
| Probe 1 | 0,08 | 7,2 | 5 | 0,032 | 9 | 0,057 | 9 | 0,057 | 10 | 0,061 | 12 | 0,071 |
| Probe 2 | 0,08 | 7,2 | 5 | 0,037 | 8 | 0,056 | 9 | 0,062 | 10 | 0,068 | 11 | 0,081 |
| Probe 3 | 0,08 | 6,9 | 5 | 0,081 | 9 | 0,125 | 8 | 0,150 | 9 | 0,163 | 13 | 0,163 |
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| Porelan·· | 0,1 | 7,6 | 13 | 0,0033 | 13 | 0,0069 | 24 | 0,070 | 26 | 0,097 | 21 | 0,121 |
| LPK*" | 0,01 | 5,6 | 6 | 10 | 15 | 16 | 20 | |||||
| A | 0,16 | 5,6 | 5 | 12 | 15 | |||||||
* Heidelberger Zement-AG " Südböhmische Papierfabriken Vätrni • ·· Luftporenbildner Provenienz VR Korea
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines Luftporen bildenden Zusatzmittels für Beton- und Mörtelmischungen, aus Tallharzen mit einem Harzsäureisomerenanteil von 85-90 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, daß die Tallharze bei T = 150-2000C durch Umsetzung mit Forme'dehyd methylolisiert werden und die Harzsäurederivate in wäßriger Phase mit einem Alkalihydroxid bei T = 80-1100C überverseift werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Methylolisierungsmittel Paraformaldehyd verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Paraformaldehyd von 0,1 bis 2Gew.-%, bezogen auf T . "harz, eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch > bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkaliüberschuß 40-12Og NaOH/kg beträgt.
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| DD32527389A DD291901A7 (de) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Verfahren zur herstellung eines luftporen bildenden zusatzmittels fuer beton- und moertelmischungen |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5759259A (en) * | 1994-03-31 | 1998-06-02 | Krems Chemie Aktiengesellschaft | Air entraining agent for concrete and mortar mixtures |
| EP0755364A4 (de) * | 1994-04-12 | 1998-08-26 | Henkel Corp | Lufteinbringende zusammensetzung für zementzusammensetzungen |
-
1989
- 1989-01-27 DD DD32527389A patent/DD291901A7/de not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5759259A (en) * | 1994-03-31 | 1998-06-02 | Krems Chemie Aktiengesellschaft | Air entraining agent for concrete and mortar mixtures |
| EP0755364A4 (de) * | 1994-04-12 | 1998-08-26 | Henkel Corp | Lufteinbringende zusammensetzung für zementzusammensetzungen |
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