DE1003640B - Verfahren zur Herstellung von Moertel und Beton - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Moertel und BetonInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung von Mörtel und Beton Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Mörteln und Betonen und bezweckt eine Erniedrigung des Anmachwasserbedarfes, eine Erhöhung der Frostbeständigkeit und Verbesserung der Biege- und Druckfestigkeit derselben.
- Durch die Verwendung von verflüssigenden Stoffen, auch Plastifikatoren oder Dispergatoren genannt, gelang es bisher, den Anmachwasserbedarf, d. h. den Wasser-Zement-Faktor (W-Z-Faktor) zu erniedrigen, wodurch mit einem gleichen Zementgehalt höhere Druck- und Biegefestigkeiten sowie bessere Haftfestigkeit von Eiseneinlagen und an Arbeitsfugen zu erreichen waren. Trotz der Erniedrigung des Wasser- und somit des Kapillarporenvolumens konnte die Frostempfindlichkeit eines abgebundenen Mörtels oder Betons nicht vermindert werden.
- Eine beträchtliche Verbesserung der Frostbeständigkeit von Mörtel und Beton wurde erreicht durch die Einführung von 3 bis 50/, Luftporen (mittels sogenannter Air Entraining Agents, luftporeneinführender Mittel), welche die Zementmasse durchsetzen und dabei Kapillarporen unterbrechen, so daß der kapillare Feuchtigkeitsanstieg im hygroskopischen Mörtel oder Beton vermindert wird. Trotzdem mit diesen luftporeneinführenden Mitteln der W-Z-Faktor einer gegebenen Mischung bei gleicher Verarbeitbarkeit niedriger ist, sinken das Raumgewicht und die Haftfestigkeit an Eiseneinlagen ab, währenddem die Druck- und Biegefestigkeiten bei W-Z-Reduktion gleichbleiben. Wird der W-Z-Faktor konstant gehalten, ergibt sich wohl eine verbesserte Verarbeitbarkeit, aber die Festigkeiten erleiden Verluste.
- Diese Nachteile wurden erstmals dadurch behoben, daß Verflüssiger und luftporenbildende Mittel kombiniert wurden. Als Verflüssiger fanden aliphatische und aromatische Oxysäuren, deren Salze und Ester Verwendung. Als luftporenbildende Mittel wurden Resinate oder natürliche bzw. künstliche Harze, welche als Alkalisalze in Lösung gehen, und Netzmittel vom Typ der Sulfate oder Sulfonate verwendet.
- Ferner wurden als verbesserte luftporeneinführende Mittel organische Stoffe, welche mit im Bindemittel enthaltenen oder bei der Herstellung von Mörtel oder Beton zugesetzten (Kalziumchlorid) Erdalkalimetallionen lösliche Komplexsalze bilden, verwendet. Solche organische Stoffe sind meist Sulfosäuren oder Aminosäuren.
- Es hat sich gezeigt, daß der in der Einleitung genannte Zweck der Erfindung dadurch erreicht wird, daß mindestens ein luftporenbildender Stoff und mindestens ein nichtionogener oberflächenaktiver Stoff verwendet werden. Zweckmäßigerweise wird als nichtionogener oberflächenaktiver Stoff ein Polyoxyalkylenkondensationsprodukt von der allgemeinen Konstitutionsformel R-0 (C"HZn0),H verwendet. Untersuchungen an Betonen mit Korngrößen bis 100 mm in der Kornabstufung nach B o 1 o rn e y haben gezeigt, daß nach der Verarbeitung durch Kapillarporen aufsteigendes Wasser auf der Betonoberfläche ausschwitzt. Es wurden ein Testbeton, ein Beton mit luftporenbildendem Zusatz und ein Beton mit luftporenbildendem und nichtionogen oberflächenaktivem Zusatz von steifplastischer Konsistenz und gleicher Verarbeitbarkeit in Prismenformen von 60 x 60 x 70 cm mittels Tauchvibrator von 5000 T/Min. verdichtet (Tabelle 1). Währenddem der luftporenbildende Zusatz allein das Ausschwitzen des Betons auf die Hälfte reduzierte, verminderte die Kombination eines luftporenbildenden mit einem nichtionogen oberflächenaktiven Stoff die Ausscheidung auf ein Drittel bis ein Viertel.
Tabelle 1 Zement- Poren- Ausgeschwitzte Wassermenge dosierung W-Z Zusatzmittel Volumen nach 2 Stunden total kg/m3 in 0/a in ccm in % 225 0,49 - 1,7 430,0 100;0 0,45 luftporenbildendes Mittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,3 177,0 I 41,0 0,45 luftporenbildendes + nichtionogen oberflächen- aktives Mittel ............................. 3,3 112,0 26,0 200 0,52 - 1,7 475,0 100,0 0,48 luftporenbildendes Mittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,3 266,0 56,0 0,48 luftporenbildendes + nichtionogen oberflächen- aktives Mittel.............................. 3,2 182,0 38,0 - Währenddem ein reiner Verflüssiger (Salz einer Oxysäure) die Sedimentationszeit von 2 Minuten 40 Sekunden auf 9 bis 141/2 Minuten steigerte, nahm das Totalsetzungsvolumen bzw. die endliche Setzungshöhe von 2,1 cm auf 1,2 bis 1 cm ab. Die Verflüssiger wirken also als Verdichter.
- Reine - LP-Stoffe (Alkalisalz von Vinsol-Resin) zeigen in geringer Konzentration nur einen Setzungszeitanstieg auf 5 Minuten, höhere Konzentrationen hingegen auf 20 Minuten. Die Sedimentationsendhöhe steigerte sich auf 2,8 bis 4,2 cm.
- Die bekannte Kombination von LP- und verflüssigenden Stoffen zeigt in geringen Konzentrationen eine Steigerung der Sedimentationszeit auf 5 Minuten 10 Sekunden, bei höheren Dosierungen fällt sie aber wieder ab auf 3 Minuten. Die Sedimentationsendhöhe steigt langsam an bis 3,4 cm.
- Nichtionogene oberflächenaktive Stoffe allein verändern die Sedimentationszeit nur in sehr geringem Maße zwischen 2 und 3 Minuten, die Sedimentationsendhöhe wird nur leicht auf 3 cm vergrößert.
- Die Kombination von mindestens einem luftporeneinführenden Mittel mit einem nichtionogenen oberflächenaktiven Stoff zeigt bei minimalsten Dosierungen sofort einen Anstieg der Sedimentationszeit auf 5 Minuten. Mittlere Konzentrationen hingegen, wie sie im Mörtel und Beton verwendet werden sollen, zeigen bis zu 30 Minuten überhaupt keinerlei Sedimentation der feingemahlenen Zementpartikeln. Nach 200 Minuten Sedimentationszeit sind erst 1 bis 3 cm der Flüssigkeit, gemessen ab oberem Spiegel, einigermaßen klar, so daß eine zwischen Rohr und Lichtquelle gehaltene, mit Strichen versehene Glasplatte die Striche schwach erkennen läßt. Diese Kombination zeigt also eine ausgesprochene Suspensionswirkung auf Zement.
- Als mikroluftporenbildende bzw. -einführende Stoffe kommen Resinate natürlicher und künstlicher Harze wie auch die Harze selbst, die durch die Einwirkung alkalischer Medien als Alkalisalze in Lösung gehen können, in Frage. Als solche seien beispielsweise genannt: Fichten- und Tannenharz, Kolophonium, Kasein- und Aryl-Formaldehyd-Harze usw. Ebenso eignen sich als luftporeneinführende Mittel anion- und kationaktive Substanzen, auch Netzmittel genannt, wie z. B. Laurylalkoholsulfonat bzw. Cetylpyridinsulfat.
- Als nichtionogene oberflächenaktive Stoffe, welche an sich den Wasser-Zement-Bedarf eines Mörtels oder Betons nicht oder in hohen Konzentrationen nur leicht herabsetzen, eignen sich im besonderen die Polyäther von der Formel R-0(C"H2 .)"H, wobei R Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-und/oder Alkylarylgruppen sein können, welche ihrerseits noch andere Substituenten enthalten können. n hat meist den Wert 2, er kann aber bis 5 ansteigen. Für die erfindungsgemäße Verwendung kann x durch Polykondensation einen maximalen Wert von 200 Mol erreichen.
- Als Alkylpolyoxyalkylenkondensationsprodukte seien beispielsweise genannt: Polyoxyäthylenlaurylalkohol, Polyoxyäthylenstearat, Polyoxyäthylensorbitanpalmitat, Polyoxyäthylensorbitollaurat usw., als Arylpolyoxyalkylenkondensationsprodukt Polyoxyäthylenphenol, wobei bemerkt sei, daß auch substituierten Phenolen und seinen Homologen Polyoxyäthylen angelagert sein kann ebenso wie an Amine natürlicher Fett-, Öl- und Harzsäuren, z. B. nach der Formel R-N = (C2H40)xH2, R-CO = (C,H40)"H2 oder R-CO (C2 H40)xHz.
- Hierbei kann R beispielsweise aus Kokos-, Tall-, Sojabohnen- oder Rizinusöl stammen.
- Diese nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffe haben als wichtigstes Merkmal Polyäthercharakter und kennzeichnen sich chemisch dadurch, daß die kondensierten Polyalkylengruppen nur durch die starke Bromwasserstoffsäure abgetrennt werden können. Beispiele 1. Gestampfter Beton a) Zu 5 kg Portlandzement wurden 39,8 kg getrocknetes Kiessandgemisch und 3,2 kg Wasser zugesetzt (P 250, W-Z 0,64). Nach 3 Minuten Mischdauer wurde der Beton dem Freifallmischer entnommen. Das Setzmaß dieses Testbetons betrug 11/2 cm, das Ausbreitmaß 36 bis 44 cm. Bei einem Porengehalt von 0,8 % betrug das Frischraumgewicht des gestampften Betons 2,47. Betonprismen von 12 x 12 x 36 cm wurden bei zum Alter von 7 bzw. 28 Tagen unter feuchten Säcken gelagert (Tabelle 2).
- b) Zu 5 kg Zement und 39,8 kg Kiessandgemisch wurden 2,7 kg Wasser (W-Z 0,54) und 0,5 g (0,010/0) eines Alkalisalzes von petroleumkohlenwasserstoffunlöslichem Fichtenharz sowie 0,5 g (0,010/0) Polyoxyäthylenlaurylalkohol mit einer Äthylenoxydzahl von rund 30 Mol zugesetzt. Nach 3 Minuten Mischdauer betrug das Setzmaß 11/2 cm, das Ausbreitmaß 34 bis 41 cm. Der Porengehalt wurde mit 4,2 °/o bei einem Raumgewicht von 2,49 bestimmt. Die Anmachwassereinsparung betrug gegenüber dem Testbeton 16 °/o (Tabelle 2).
- c) Zu 5 kg Zement und 39,8 kg Kiessandgemisch wurden 2,85 kg Wasser (W-Z 0,57) und 0,5 kg (0,010/,) eines Alkalisalzes von petroleumkohlenwasserstoffunlöslichem Fichtenharz sowie 0,5 g eines substituierten Polyoxyäthylenphenols während 3 Minuten im Betonmischer zugemischt. Das Setzmaß betrug 11/a cm, das Ausbreitmaß 32 bis 39 cm, das Raumgewicht bei einem Porengehalt von 3,2 °/o war 2,48. Die Anmachwassereinsparung betrug gegenüber dem Testbeton 110/0 (Tabelle 2).
Tabelle 3 Alter Druckfestigkeit Biegefestigkeit Zementdosierung Zusatz W-Z Tage kg/cm' in °/o kg/cm 2 I in °/o P 250 - 0,52 3 228,0 100 43,5 100 LS 0,47 3 300,0 132 56,2 129 - 0,52 7 305,0 100 54,6 100 LS 0,47 7 400,0 131 61,3 113 - 0,52 28 380,0 100 68,7 100 LS 0,47 28 477,0 126 75,8 110 - 0,52 90 463,0 100 76,2 100 LS 0,47 90 548,0 119 81,4 107 - Ein nach diesem Verfahren hergestellter Mörtel oder Beton zeigt infolge des Zusatzes von mindestens einem luftporenbildenden und mindestens einem nichtionogen oberflächenaktiven Mittel sowohl eine Verminderung der Segregationsneigung gröberer Bestandteile, eine größere Homogenität der Mischung und klebrigeres, zementreicheres Aussehen als auch eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit, welche als Anmachwassereinsparung ausgenutzt werden kann, keine Kiesnesterbildung und eine wesentliche Reduktion der Wasserausscheidung (Ausschwitzen) in frischem verarbeitetem Zustand. Der abgebundene Mörtel oder Beton zeigt eine beachtliche Steigerung der Festigkeiten gegenüber an sich durch hohe Festigkeiten sich auszeichnenden Testbetonen. Die Frostbeständigkeit der Mörtel und Betone ist, wie allgemein bekannt, infolge eines Mikroluftporengehaltes von 3 bis 5 °/o wesentlich gesteigert. Die außerordentliche Suspensionswirkung dieser Kombination auf Zement wirkt sich hauptsächlich auf eine Erhöhung der bindeaktiven Zementoberfläche und dadurch auf das Raumgewicht und die Festigkeiten, inbegriffen die Haftung an Eiseneinlagen und an Arbeitsfugen, verbessernd aus. Durch das lange Aufrechterhalten der Suspension, bis der frische Mörtel oder Beton abgebunden hat, wirkt sich diese auch auf die durch Wassereinsparung verminderte Kapillarporenbildung und somit auf die Wasserundurchlässigkeit aus. Durch das gleiche Phänomen wird die Bildung der Schlammschichten an der Oberfläche vibrierter Betone und verarbeiteter Mörtel dahingehend beeinflußt, daß dieselbe nur sehr gering wird. Durch das enorm gesteigerte Wasserrückhaltevermögen findet eine gleichmäßigere Durchhärtung des homogen verteilten Bindemittels statt.
- Die zur Erreichung dieser Effekte notwendigen Zusatzmengen an luftporenbildenden und nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffen sind sehr gering und betragen je nach Ausgiebigkeit je zwischen 0,0005 und 0,5 °/o, bezogen auf die Gewichtsmenge des Bindemittels.
- Sowohl die luftporenbildenden Stoffe als auch die nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffe können einzeln oder kombiniert von flüssiger, pastöser oder pulverförmiger Beschaffenheit sein und können so dem hydraulischen Bindemittel oder den übrigen Bestandteilen eines Mörtels oder Betons, sei es in irgendeinem Moment der Bindemittelfabrikation oder auf der Baustelle, beigefügt werden.
- Gemeinsam mit den luftporenbildenden und nichtionogenen oberflächenaktiven Stoffen können noch bekannte dichtende, wasserabweisende, dispergierende, stabili- Bierende und abbinderegulierende Verbindungen mitverwendet werden, wie z. B. Alkalisilikate, Alkalimetallhydroxyde, Erdalkalimetallhydroxyde, Karbonate, Phosphate, Silikone.
Claims (7)
- PATENTANSPRÜCHE.' 1. Verfahren zur Herstellung von frostbeständigem Mörtel bzw. Beton, der ein hydraulisches Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel oder den übrigen Bestandteilen des Mörtels bzw. Betons in irgendeinem Moment der Herstellung oder Verarbeitung mindestens ein luftporenbildender Stoff und mindestens ein nichtionogen oberflächenaktiver Stoff zugesetzt werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtionogen oberflächenaktiver Stoff mindestens ein Polyoxyalkylenkondensationsprodukt von der allgemeinen Konstitutionsformel R-0-(C" HZ n 0) x H verwendet wird.
- 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der allgemeinen Konstitutionsformel R mindestens eine Alkyl , Aryl-, Aralkyl- oder eine Alkylarylgruppe bedeutet.
- 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der allgemeinen Konstitutionsformel R-0- mindestens einen organischen Rest bedeutet.
- 5. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der allgemeinen Konstitutionsformel R-0- durch die Gruppen R-N=, R-C 0-oder R-C 0-N= ersetzt ist.
- 6. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der allgemeinen Konstitutionsformel R-0- Derivate von Fett-, Öl- oder Harzsäuren bedeuten.
- 7. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der allgemeinen Konstitutionsformel n den Wert 2 annimmt, x einen Wert zwischen 1 und 200 Mol bedeutet. B. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß noch weitere Stoffe von abbinderegulierendem, stabilisierendem, dichtendem oder wasserabweisendem Charakter mitverwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 706 404, 722 094, 748 752, 806 347, 815 925, 827 917; schweizerische Patentschrift Nr. 248 735.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CH1003640X | 1954-01-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1003640B true DE1003640B (de) | 1957-02-28 |
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ID=4552165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEM22141A Pending DE1003640B (de) | 1954-01-11 | 1954-02-27 | Verfahren zur Herstellung von Moertel und Beton |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1003640B (de) |
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