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Verfahren zur Herstellung eines Mörtelgemisches Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen eines für das Verlegen keramischer Fliesen geeigneten
Mörtelgemisches.
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Übliche Mörtel für das Bestreichen und Verle-un von Fliesen und Errichten
von Mauerwerk enthalten hydraulischen Zement, Kalk und Sand. Wasser wird zu diesem
Gemisch zugesetzt, um es verarbeiten zu können; auch nimmt das Wasser an dem Härte-
und Reifeprozeß teil, wodurch der Zement ein Gel bildet. Diese Mörtel sind insoweit
nicht ganz selbsthärtend, als sie dazu neigen, beträchtliche Wassermengen durch
Verdunsten in die umgebende Luft und auch durch Abgabe an den Ziegel oder das zu
errichtende Mauerwerk zu verlieren. Wenn der Wasserverlust zu groß ist, wird die
Härtung unvollständig, und der Mörtel wird weich und kalkig.
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Übliche Portlandzementmörtel und Verlegeschichten für keramische Fliesen
weisen sowohl gewisse andere Nachteile wie auch gewisse Vorzüge auf. Vorteile sind
hohe Bindefestigkeit bei richtigem Verlegen, Nichtbrennbarkeit, Dauerhaftigkeit,
hohe Wasserfestigkeit und Immunität gegenüber Nagetieren, Insekten und Pilzen. Nachteilig
ist, daß übliche Portlandzementmörtel das Anbringen schwerer, dicker und im allgemeinen
mehrerer Schichten vor dem Verlegen der Fliesen erfordern. Dies bedingt die Verwendung
großer Mengen an Materialien und erfordert beträchtliche Arbeit für das Mischen,
Unterbringen und Auftragen von solchen Unterlagen. Es besteht auch der Nachteil,
daß sehr nasse Bedingungen für das richtige Härten und Binden der üblichen Portlandzementmischungen
eingehalten werden müssen. Dies bedingt das mühsame Wässern aller nichtglasartigen,
keramischen Fliesen vor dem Verlegen und erfordert erhebliche Vorsichtsmaßregeln,
damit gründliche, nasse Bedingungen auf dem Substrat, auf welches der Mörtel gebracht
wird, während der Zeit des Härtens vorhanden sind. Ferner wegen der Notwendigkeit,
solche sehr nassen Bedingungen einzuhalten, und auch wegen der großen Menge an Materialien,
welche zu dem Einbau von keramischen Fliesen mit üblichem Portlandzement gehören,
wurde es oft für unmöglich oder unpraktisch gefunden, solche Mörtel über solchen
Substraten wie Gipswänden oder Verputz zu verwenden. Ein anderer Nachteil der üblichen
Mörtel besteht darin, daß, obwohl sie unter besten Bedingungen starke Bindungen
mit Mauerwerk, Ziegeln und anderen Oberflächen bilden können, die besten Bedingungen
selten gegeben sind und unter den beim üblichen Einbau herrschenden Bedingungen
die Bindung schlecht ist. Leichte Bewegungen beispielsweise, wie sie bei dem während
des Härtens auftretenden Schrumpfen vorkommen, oder durch äußere Störungen verursachte
Vibrationen können die Bindung völlig vernichten.
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Zusätzlich tritt bei vielen der jetzt üblichen Portlandzementmörtel
ein Ausblühen auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mörtel zu schaffen, der für das
Verlegen keramischer Fliesen geeignet ist. Ein solcher Mörtel soll selbsthärtend
sein, gute Bindung mit Mauerwerk, Ziegeln, Verputz usw. eingehen, gleichgültig,
ob die Unterlage naß oder trocken ist, während der Härtung möglichst wenig Wasser
an seine Umgebung verlieren, in dünnen Schichten anwendbar sein, nicht ausblühen
und bei allen möglichen Temperaturen, also auch bei relativ hohen Temperaturen,
wie sie in heißen Klimazonen angetroffen werden, anwendbar sein.
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Zur Lösung dieser Aufgaben schlägt die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines Mörtelgemisches vor, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine
trockene Mischung aus 24 bis 99,8 Gewichtsprozent hydraulischem Zement und 0,2 bis
10 Gewichtsprozent (bezogen auf den Zement) einer wasserlöslichen Hydroxyäthylcellulose
und7oder Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose mit 11 bis 40 Gewichtsprozent Wasser
vermengt wird.
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Obwohl eine große Mannigfaltigkeit von hydraulischen Zementen verwendet
werden kann, werden die besten Ergebnisse mit Portlandzement erhalten, und dieser
wird bevorzugt.
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Wenn Hydroxyäthylcellulose benutzt wird, soll sie vorzugsweise eine
Substitution von Hydroxyäthylradikalen pro Anhydroglucoseradikal im Durchschnitt
zwischen 0,35 und 1.,75, vorzugsweise zwischen etwa 1,0 und 1,5, mit dem Optimum
bei etwa 1,3, aufweisen. Wenn Hydroxyäthyl-Carboxymethyl-Cellulose oder ihre Salze
benutzt werden, soll sie
vorzugsweise eine kombinierte Substitution
von Carboxymethyl- und Hydroäthylradikalen pro Anhydroglucoseeinheit im Durchschnitt
von etwa 0,5 bis 1,75, vorzugsweise von 0,7 bis 1,5, mit einem Optimum bei etwa
1,0, aufweisen. Gute Ergebnisse werden jedoch außerhalb der angegebenen Bereiche
erzielt, insbesondere wenn die Cellulosederivate wasserlöslich sind. Die Menge an
Cellulosederivaten kann schwanken zwischen etwa 0,2 und 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise
zwischen etwa 0,5 und 5,0%, bezogen auf den hydraulischen Zement in der Mischung.
Im allgemeinen soll der höchste Viskositätsgrad der Cellulose in den kleinsten Prozentsätzen
und der niedrigste Viskositätsgrad in den größten Mengen innerhalb der genannten
Gewichtsbereiche benutzt werden.
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Inerte Aggregate wie Pigmente und Füller der verschiedenen Arten können
auch in die erfindungsgemäßen Mischungen einverleibt werden, um die Verarbeitbarkeit
oder die Wirksamkeit zu verbessern, die Schrumpfung zu verringern oder für andere
Zwecke. Beispiele solcher Füller sind Sand, pulverisierter Kalkstein, Baryt, Perlit,
Talk, Pyrophyllit, verschiedene Tone, Diatomeenerde und Pigmente wie Titandioxyd,
Zinkoxyd, Aluminiumoxyd u. dgl.
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Die Menge an in die Mischungen einverleibten Füllern und Pigmenten
kann schwanken bis zu 400%, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Zements, aber
zwischen etwa 10 und 75%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Mörtelmischung,
werden bevorzugt. Beispielsweise bei Verwendung von Sand werden vorzugsweise Mengen
zwischen etwa 10 und 75 Gewichtsprozent der trockenen Mischung und bei Verwendung
von Kalkstein vorzugsweise Mengen zwischen etwa 10 und 45 Gewichtsprozent der trockenen
Mischung angewendet.
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Die Mischungen können auch gewünschtenfalls Erdalkalihalogenide wie
die Chloride, Jodide, Bromide und Fluoride der Erdalkalimetalle, das ist Calcium,
Magnesium, Strontium und Barium, einschließlich Gemische solcher Salze enthalten,
um die Gelierungsgeschwindigkeit in bekannter Weise zu verbessern. Auch können verschiedene
Metallpulver zugesetzt werden, z. B. Aluminiumpulver, um Verhinderung des Schrumpfens
zu unterstützen, was ebenfalls bekannt ist.
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Um die Mischungen »butterartig« zu machen und die Bequemlichkeit der
Anwendung zu vergrößern, können Calciumoxyd oder Kalkstein in Mengen bis zu 50%
oder mehr, bezogen auf das Gewicht der trockenen Mischung, zugesetzt werden. Üblicherweise
jedoch überwiegen die mit der Verwendung von Kalkstein verbundenen Nachteile die
Vorteile, und Calciumoxyd oder Kalkstein enthaltende Mischungen werden nicht bevorzugt.
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Wenn die Mischungen verwendet werden sollen, um Fliesen auf senkrechten
Oberflächen anzubringen, ist es empfehlenswert, Asbestfasern in die Mischungen in
Mengen von weniger als etwa 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den hydraulischen Zement,
einzuverleiben.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischungen werden der hydraulische
Zement und das Cellulosederivat mit oder ohne die erwähnten modifizierenden Bestandteile
trocken gemischt unter Bildung trockener Gemische, welche auf Zusatz von Wasser
leicht aktivierbar sind, um Speisen und Mörtel mit den beschriebenen Eigenschaften
zu ergeben. Im allgemeinen kann die Menge an zu den trokkenen Gemischen zugesetztem
Wasser, um die verbesserten Speisen und Mörtel herzustellen, von etwa 11 bis 40%,
bezogen auf das Gewicht der trockenen Mischung, in Abhängigkeit von der Menge an
vorhandenen modifizierenden Bestandteilen schwanken. Üblicherweise wird die Menge
an zugesetztem Wasser zwischen etwa 24 und 35%, bezogen auf das Gewicht der trockenen
Mischung, betragen, mit zwischen 30 und 35 % Wasser als Optimum.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Mörtelgemische haben die folgenden
Vorteile: 1. Dünne Mörtelschichten können in wirksamer Weise an Stelle der üblichen
schweren Mörtelschichten benutzt werden. Meistens ist nur eine einzige dünne Schicht
von weniger als 13 mm erforderlich.
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2. Kein Benetzen des Ziegels ist vor dem Verlegen erforderlich, und
kein Benetzen des Substrats ist vor dem Aufbringen der Mörtelschicht notwendig.
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3. Mit den neuen Mörtelgemischen können Fliesen auf solchen wasserempfindlichen
oder weniger festen Substraten, wie Gipswänden oder Verputz, verlegt werden, auf
welchen bisher Portlandzementmischungen nicht gebraucht werden konnten.
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4. Eine beträchtliche Ersparung an Material und Arbeit wird bewirkt.
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5. Gleichzeitig werden die Vorteile der Unverbrennbarkeit, Stärke
und Dauerhaftigkeit von üblichen Zementmörteln beibehalten.
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6. Die Mischungen können zum Einbau bei höheren Temperaturen, d. h.
oberhalb etwa 28° C, wie sie in gewissen Klimazonen angetroffen werden, benutzt
werden.
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7. Die Mischungen verhindern die Wanderung von wasserlöslichen Salzen,
wie sie oft in den Unterlagen der üblichen Veriegeschichten enthalten sind, und
damit das Ausblühen dieser Salze.
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B. Dünne Schichten des Mörtelgemisches können auf der Rückseite einer
trockenen Fliese als sogenannter »Lacküberzug« aufgebracht werden.
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9. Eine dünne Schicht des Mörtelgemisches kann über einem üblichen
Mörtel als Hauptüberzug angebracht werden, auf welchem eine nichtglasartige Fliese
haftet.
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10. Die erfindungsgemäßen Mörtelgemische können verwendet werden für
das Verlegen von in Papier gefaßten, glasartigen oder nichtglasartigen Fliesen,
wobei das Mörtelgemisch auf der Fliesenfläche ausgebreitet wird.
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11. Die erfindungsgemäßen Mörtelgemische können zum Ausfugen verwendet
werden, wobei die Fliesen an ein Substrat getrennt voneinander gebunden und das
Mörtelgemisch dann z. B. durch Reiben in die Zwischenräume zwischen den trockenen
Fliesen eingebracht und unter Bildung einer harten, rißfreien Verbindung zum Aushärten
gebracht wird.
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12. Die fertigen, wasserhaltigen Mörtelgemische können an der Verwendungsstelle
erst hergestellt werden. Allerdings ist es nicht möglich, die üblichen Mischanlagen
zu verwenden, um den Portlandzement, die Cellulosederivate und die sonstigen Zusätze
zu vermischen, jedoch kann ein Konzentrat aus Cellulosederivaten, Zement
oder
gegebenenfalls Zusätzen vorgemischt werden, und dieses Konzentrat kann dann erst
an der Baustelle mit zusätzlichen Bestandteilen und mit Wasser in die anwendungsfertige
Form gebracht werden.
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Dic folgenden @eisaiel@@ dienen ztu Erläuter',ng der Erfindung.
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Beispiel I Es wurden Gemische aus Hydroxyäthylcellulose bzw. Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose
und Portlandzement hergestellt, und die trockenen Gemische wurden mit 30 bis 35%
ihres Gewichtes an Wasser verrührt. Diese Mörtelmassen konnten leicht in Schichten
von 13 bis 1,5 mm Dicke aufgetragen werden und besaßen die beschriebenen Eigenschaften.
Nach mehreren Tagen Härten wurde eine harte Mörtelschicht erhalten. Zur Prüfung
der Mörtelschichten wurden die erhaltenen Mörtel zwischen zwei übliche, trockene,
nichtglasartige Fliesen (106 - 106 - 6 mm) auf eine Dicke von etwa 3 mm gepreßt.
Die Fliesen wurden so verschoben von der Mitte aneinandergelegt, daß sie sich auf
18 mm überlappten. Die so miteinander verbundenen Fliesen wurden während 5 bzw.
28 Tagen altern gelassen, und am Ende dieser Zeiten wurden die Werte der Scherverbindungsstärkeadhäsion
mit einem Tinius-Olson-Universalprüfer dadurch bestimmt, daß die überlappten Ränder
in die Backen der Prüfmaschine gebracht und allmählich die Kraft, welche die Backen
zusammenbringt, bis zu einem Betrag vergrößert wurde, bei welchem die Bindung zwischen
den Fliesen riß.
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Die Ergebnisse der Versuche mit verschiedenen Mörtelgemischen sind
in der nachstehenden Tabelle I erläutert.
| Tabelle I |
| i 2 3 4 5 |
| Mischungsbestandteile |
| Portlandzement, Gewichtsteile ............ 100 100 100 100
100 |
| Hydroxyäthylcellulose A . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
0,5 0,3 0,2 - |
| Hydroxyäthylcellulose B . . . . . . . . . . . . . . . .. -
- - - - |
| Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose .... - - - - - |
| Wasser, Gewichtsprozent . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 30 bis 35 |
| Scherverbindungsstärke |
| nach 5 Tagen kg/cm2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21,1
22,7 12,7 10,3 0 |
| nach 28 Tagen kg/cm 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22,7 21,2 6,6 4,0 0 |
| 6 7 9 10 11 |
| Mischungsbestandteile |
| Portlandzement, Gewichtsteile ............ 100 100 100 100
100 100 |
| Hydroxyäthylcellulose A . . . . . . . . .. . . . . . . . -
- - - - - |
| Hydroxyäthylcellulose B ................. 1,0 0,5 0,3 - - - |
| Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose .... - - - 1,0
0,5 0,3 |
| Wasser, Gewichtsprozent . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 30 bis 35 |
| Scherverbindungsstärke |
| nach 5 Tagen kg/em2 ................... 29,6 21,7 8,6 19,8
12,8 12,5 |
| nach 28 Tagen kg/cm' . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29,6 21,1 5,6 21,0 18,8 11,0 |
| Hydroxyäthylcellulose A , , s . . . . . . . . . . . Substitutionsgrad
1,3. |
| Viskosität in lo/oiger Lösung bei 20°C . . . . . . . . . .
2 000 cP. |
| Viskosität in 2o/oiger Lösung bei 20° C . . . . . . . . . .
25 000 cP. |
| Hydroxyäthylcelluloscc B . . . s . . . . . . . . . . . Substitutionsgrad
1,3. |
| Viskosität in 2o/oiger Lösung bei 20°C . . . . . . . . . .
5 000 cP. |
| Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose . . . . . . . . . . Substitutionsgrad
0,3 Carboxymethyl, 0,7 Hydroxyäthyl. |
| Viskosität in 2o/oiger Lösung bei 20° C . . . . . . . . . .
600 cP. |
Beispiel II Die folgenden Mischungen wurden hergestellt: a)
100 Gewichtsteile
Portlandzement, b) 100 Gewichtsteile Portlandzement, 1 Gewichtsteil Hydroxyäthylcellulose
A (wie im Beispiel 1), c) 100 Gewichtsteile Portlandzement, 1 Gewichtsteil Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose
(wie im Beispiel I).
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Diese Mischungen wurden in die Form von Würfeln mit 50 mm Seitenlänge
gegossen, und Abschnitte aus nichtglasartigen keramischen Fliesen wurden teilweise
darin eingebettet. Nach mehreren Tagen Ruhenlassens für das Härten wurden die Würfel
teilweise in Wasser eingetaucht, wobei sich der herausragende Fliesenabschnitt in
die Luft erstreckte. Nach mehreren Tagen wurde beobachtet, daß eine ausgesprochene
Ablagerung von löslichen Salzen auf der Fliesenoberfläche bei der Mischung a) aufgetreten
war, während die Mischungen b) und c) keine solchen Ausblühungen zeigten.
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Bei Verwenden der erfindungsgemäßen Mischungen zum Einbau keramischer
Fliesen wird das Substrat mit einer Mörtelschicht bedeckt, welche wie im
vorstehenden
beschrieben hergestellt wurde, und die trockene Fliese in die Schicht gedrückt und
härten gelassen, wobei sich eine harte Klebebindung zwischen den Fliesen und dem
Substrat bildet. Die verwendete Mörtelschicht kann in der Dicke von etwa 1,5 bis
etwa 13 mm schwanken. Gewünschtenfalls kann auf der Rückseite der Ziegel ein dünner
17berzug des Mörtels vor dem Verlegen in die Mörtelschicht aufgebracht werden.
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Beispiel III Das Konzentratgemisch:
| 96,3 % gepulverter Kalkstein, |
| 3,7% Hydroxyäthylcellulose, |
wurde gründlich gemischt, um so das Hydroxyäthyl-Cellulose-Pulver gleichförmig zu
verteilen. Dieses Konzentrat wurde später mit Portlandzement an der Baustelle in
einer gewöhnlichen Mischanlage im Verhältnis von 2;5 Gewichtsteilen des Konzentrats
auf 9,4 Gewichtsteile des Portlandzements gemischt. Diese Mischung wurde dann in
30 Gewichtsprozent Wasser eingemischt und ergab einen Mörtel, welcher keramische
Fliesen trocken binden konnte. Beispiel IV Das Konzentratgemisch:
| 96,3 % Portlandzement, |
| 3,711/o Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose |
| (wie im Beispiel I), |
wurde gründlich wie im vorhergehenden Beispiel gemischt, und dieses Konzentrat wurde
dann an der Baustelle durch Vermischen mit etwa 45% seines Gewichts an Sand vermengt.
Diese Mischung wurde dann in etwa 30% ihres Gewichts Wasser eingemischt und ergab
einen Mörtel, der keramische Fliesen trocken binden konnte.
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Beispiel V Die folgenden Versuche erläutern die Zunahme der Scherbindungsstärke
mit zunehmendem Gehalt der Mörtelgemische an den Cellulosederivatzusätzen.
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Die Mischung der Bestandteile wurde wie im Beispiel s beschrieben
vorgenommen. Die Scherbindungsstärken wurden in gleicher Weise wie im Beispiel I
beschrieben bestimmt.
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Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengestellt.
| Tabelle II |
| 12 13 14 15 16 17 |
| Mischungsbestandteile |
| Portlandzement, Gewichtsteile ................. 99,5 98,5 98,0
97,5 99,5 98,5 |
| Hydroxyäthylcellulose A ....................... 0,5 1,5 2,0
2,5 - - |
| Hydroxyäthylcellulose B . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . - - - - 0,5 1,5 |
| Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose ......... - - - - - - |
| Wasser, Gewichtsprozent . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 30 bis 35 |
| Scherverbindungsstärke |
| nach 5 Tagen kg/cm2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 14,6 9,9 13,2 24,3 10,7 16,8 |
| nach 28 Tagen kg/cm2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 19,7 24,6 42,0' 39,9 n 16,5 40,4 |
| 18 19 20 21 22 23 |
| Mischungsbestandteile |
| Portlandzement, Gewichtsteile ................. 98,0 97,5 99,5
98,5 98,0 97,5 |
| Hydroxyäthylcellulose A ....................... - - - - - - |
| Hydroxyäthylcellulose B ....................... 2,0 2,5 - -
- - |
| Carboxymethyl-Hydroxyäthyl-Cellulose ......... - - 0,5 1,5
2,0 2,5 |
| Wasser, Gewichtsprozent . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 30 bis 35 |
| Scherverbindungsstärke |
| nach 5 Tagen kg/cm2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 22,2 21,2 10,0 5,3 6,9 5,8 |
| nach 28 Tagen kg/cm2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 42,3 * 40,2 21,0 22,4 20,9 25,3 |
| * Fliesenbruch. |