DE1471153A1 - Zusatzmittel fuer Moertel und Beton - Google Patents
Zusatzmittel fuer Moertel und BetonInfo
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Description
Zusatzmittel für Mörtel und Beton
Beton ist bekanntlich ein Massenbaustoff, der im Hoch-,
Tief- und Ingenieurbau verwendet wird. Steigende Anforderungen, die an das Baumaterial von selten der Technik und Industrie gestellt werden, stellen die Aufgabe, die Eigenschaften des Materials zu verbessern. Höhere Ansprüche werden an den Beton vor allem hinsichtlich erhöhter Festigkeiten und verbesserter Korrosionsbeständigkeiten gestellt. Diese Aufgabe wird in zunehmendem Maße mit Zusatzmitteln gelöst, die dem Beton bzw. dem Mörtel beigemischt werden.
Tief- und Ingenieurbau verwendet wird. Steigende Anforderungen, die an das Baumaterial von selten der Technik und Industrie gestellt werden, stellen die Aufgabe, die Eigenschaften des Materials zu verbessern. Höhere Ansprüche werden an den Beton vor allem hinsichtlich erhöhter Festigkeiten und verbesserter Korrosionsbeständigkeiten gestellt. Diese Aufgabe wird in zunehmendem Maße mit Zusatzmitteln gelöst, die dem Beton bzw. dem Mörtel beigemischt werden.
Solche Zusatzmittel sind zum Teil Stoffe, die In geringer M' nge zugemischt werden und die Verarbeitbarkeit durch eine
plastifizierende Wirkung verbessern. Dadurch ist die Einsparung eines Teiles des Anmachwassers möglich. In der Regel
arbeitet man bei Betonmischungen mit einem Wasser-Zement-Verhältnis, das über 0,5-1 liegt. Für das Abbinden des
hydraulischen Bindemittels benötigt man jedoch nur einen Wasserzusatz von 0,2 Gew.-Teilen, bezogen auf 1 Gew.-Teil
Zement. Das überschüssige Wasser dient nur zur Plastifizie-
9 0 9 8 \'l I U 7 S b
'.π. Vr-- ν.4.η.γ
rung, d.h. Verflüssigung und damit der Verbesserung der Verarbeitbarkeit. Die Uberschußwasser sammelt sich in dem
erhärteten Beton in Hohlräumen, wie Kapillaren, Poren und Blasen usw., an. Nach dem Aushärten und Austrocknen des
Betons bleiben Hohlräume zurück, durch welche die Festigkeit des Betons herabgesetzt wird. Die plastif!zierenden
Zusatzmittel ermöglichen, den überschüssigen Wasseranteil 'zu verringern und dadurch ein kompakteres Gefüge zu erhalten.
Eine Erhöhung der Endfestigkeit ist die Folge. Als solche Verflüssiger sind u.a. Ligninsulfonate, Resinate,
oxalkylierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Sulfonate und ähnliche Stoffe bekannt.
Andere Zusatzmittel haben als Dichtungsmittel die Aufgabe, den Beton abzudichten und zu verhindern, daß aggressive
Wässer in das Material eindringen können. Diese Zusätze werden bei Betonen angewandt, die aggressivem Wasser oder
Grundwasser ausgesetzt werden. Als Dichtungsmittel sind z.B. Metallseifen und Stoffe wie Puzzolane bekannt.
In zunehmendem Maße versucht man, durch weitere Zusatzmittel die Betonqualität und die Eigenschaften des Festmörtels zu
erhöhen. Dabei verwendet man auch Kunstharzdispersionen. Diese Kunstharzdispersionen sollen beim Austrocknen des
Betons und Mörtels ein festes Gefüge bilden, das die Eigenschaften in Bezug auf Dichtigkeit und Festigkeiten des Betons
wesentlich verbessert. Daß die bisher vorgeschlagenen Kunstharzdispersionen
sich bislang jedoch noch nicht in größerem Maße in der Praxis durchsetzen konnten und im wesentlichen
nur in Spezialfällen eingesetzt werden, liegt vor allem daran,
daß sehr große Zusatzmengen erforderlich sind. In der Fachliteratur
wird ausdrücklich v· rmerkt, daß Zusatzmengen von mindestens 10 % Feststoff, bezogen auf das Bindemittel, erforderlich
sind (vergl. z.B. belgische Patentschrift 618.479).
Ein Teil der Dispersionen wirkt andererseits stark schäumend und führt bei Zusatz zu den Mörtel- bzw. Betonmischungen
zu einer starken Erhöhung der Luftgehalte. Dadurch wird die Endfestigkeit ungünstig beeinflußt. Dieser Nachteil wird
oft dadurch umgangen, daß man an der Baustelle mit mehreren Komponenten arbeitet und neben der Dispersion noch zusätzlich
Entschäumer beifügt. Derartige Maßnahmen erschweren und verzögern aber den Arbeitsablauf, besonders bei Massenbauten,
die einen raschen und unkomplizierten Mischvorgang erfordern.
Auch eine hohe Quellbarkeit des Kunstharzes in Wasser wirkt
sich oft nachteilig aus, da hierbei Gefügestörungen auftreten und die Festigkeit der Kunstharz enthaltenden Mörtel- bzw.
Festbetone erniedrigt wird.
Ein besonders ins Gewicht fallender Nachteil der bisher eingesetzten
Kunstharzdispersions-Mittel besteht in der durch
die Alkalität des Bindemittels (Zement bzw. Kalk) möglichen Verseifung. Kunststoffe, die durch Verseifung Säurereste abspalten,
schaffen zusätzlich korrosive Bestandteile. Diese abgeseiften Säurereste, z.B. Essigsäurereste, Proplonsäurereste,
Chlorionen, greifen die Armierungseisen im Beton an. Diese Aggressivität ist besonders bei vorgespanntem Beton
außerordentlich schädlich und kann zu schweren Schaden führen. Die anfänglich höheren Beständigkeiten des Betons bzw. Mörtels
gegen aggressive Wässer werden bei Verwendung der bisher gebräuchlichen
verseifungsanfälligen Dispersionen vermindert.
Es wurde nun gefunden, daß Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form wäßriger Kunststoffdispersionen, die gegebenenfalls
bekannte Emulgatoren und Entschalungsmittel enthalten, die
aufgezeigten Machteile nicht aufweisen, wenn der Kunststoffanteil dieser Zusatzmittel gemäß der Erfindung aus einem
Mischpolymerisat auf der Basis von Styrol und Acrylnitril besteht.
Bevorzugt werden Dispersionen verwendet, bei denen der Kunststoffanteil ein Mischpolymerisat ist, das die Komponenten
Styrol und Acrylnitril in einem Gewichtsverhältnis von 60 bis 90 Teilen Styrol und 4o bis 10 Teilen Acrylnitril
enthält. Besonders geeignet sind Mischpolymerisate mit einem Verhältnis von 77 Teilen Styrol zu 2>
Teilen Acrylnitril.
Es können Mischpolymerisate verwendet werden, die ausschließlich aus den Komponenten Styrol und Acrylnitril aufgebaut
sind. Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusatzmittel können jedoch noch verbessert werden, wenn das Mischpolymerisat neben Styrol und Acrylnitril noch 0,1 bis 5 %>
insbesondere aber 0,1 bis 1,5 % einer copolymerisierbaren Komponente mit saurer Funktion, beispielsweise einer polymerisierbaren,
ungesättigten Carbon-, SuIfon- oder Phosphonsäure
enthält. Bevorzugt wird Acrylsäure.
Es ist zweckmäßig, den erfindungsgemäßen Zusatzmitteln schon
bei der Herstellung ein Entschäumungsmittel zuzusetzen. Derartige Zusätze sind z.B. aus der deutschen Patentschrift
(Patentanmeldung F 40 367 IVb/59c) bekannt. Beispielsweise kann ein Gemisch aus 2 Teilen Oleylamin + 8 AeO
und j5 Teilen Triöleylphosphat hierfür Verwendung finden.
Die Dispersionen gemäß der Erfindung können ferner in bekannter Weise ionogene und nicht-ionogene oberflächenaktive
Substanzen, beispielsweise ionogene Emulgatoren in Mengen von 2 bis 9 %, vorzugsweise 2 bis 5 %, bezogen auf den Kunststoff gehalt, oder oxäthylierte Phenole enthalten.
Ihre Oberflächenspannung soll zwischen J)Q und 40 dyn/cm,
insbesondere zwischen 52 und jj6 dyn/cm, liegen. Die Teilchengröße
soll 0,05 bis 0,3 u, vorzugsweise 0,1 bis 0,15 ju,
betragen, Der Feststoffgehalt der Dispersionen kann in weiten
Grenzen beliebig eingestellt werden. Jedoch ist es vorzuziehen, einen Peststoffgehalt von 40 bis 45 % zu wählen.
Ein von der Polymerisation herrührender geringer Gehalt an Monomeren stört die nach der Erfindung erzielbaren Eigenschaften
grundsätzlich nicht. In besonderen Fällen kann ohne Nachteil der Restmonomerengehalt nach üblichen Verfahren
chemisch oder physikalisch entfernt werden.
überraschenderweise bewirken schon Zusatzmengen von ca.
2,5 % an Mischpolymerisat, bezogen auf das Bindemittel, etwa die gleichen Festigkeiten wie etwa 10 % der bisher
gebräuchlichen Zusatzmittel (vergl. z.B. "Kunststoffe",
Band 55, Heft 7, Seite 421 ff. (1963)). Wesentliche Verbesserungen
gegenüber den Eigenschaften der Null-Mischung erhält man darüberhinaus auch schon durch Zusatz geringerer
Mengen.
Dies ist besonders deshalb vorteilhaft, weil eine Überdosierung
von Kunststoffdispersion sich unter Umständen wieder nachteilig auf die Eigenschaften des Betons oder
Mörtels auswirken kann. Im vorliegenden Fall besteht jedooh wegen der verhältnismäßig geringen erforderlichen Zusatzmengen
kaum die Gefahr der Hberdosierung.
Es ist ferner als überraschend anzusehen, daß ein Mörtel
bzw. ein Beton mit dem Zusatzmittel, welches Gegenstand der Erfindung ist, in Abhängigkeit von der Konzentration an
Mischpolymerisat gleichzeitig plastifiziert, verfestigt und abgedichtet werden kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Zusatzmittel gemäß der Erfindung liegt darin, daß die Mischpolymerisat-Dispersionen
unter dem Einfluß der Alkalität des Bindemittels, d.h. des Zements im Beton und des Zements bzw. Kalks im Mörtel, keine
schädlichen Stoffe bilden, d.h. insbesondere keine anorganischen oder organischen Saurereste, wie Acetat-, Propionat-
Reste, oder Chlor-, Sulfat- oder Nitrat-Ionen in Freiheit setzen. Die Zusatzmittel sind frei von korrosionsfordernden
Stoffen, die zu einer Korrosion der Armierungseisen führen könnten. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Mischpolymersat-Dispersionen
sind ferner leicht zugänglich und stehen daher ohne Schwierigkeiten in großer Menge zur Verfügung.
Aus dem plastifizierenden Effekt der Zusatzmittel gemäß der Erfindung ergibt sich eine wesentliche Ersparnis an Anmachwasser.
Es ist vorteilhaft, daß dabei keine Luftporen in das
Gemisch eingeführt werden. In vielen Fällen ist der Luftgehalt niedriger als der der Null-Mischung.
Nach dem Austrocknen sind die Mischpolymerisate gemäß der Erfindung
im Beton bzw. Mörtel nicht quellbar. Sie eignen sich also auch für den Einsatz bei Massenbeton und armiertem Beton
vorzüglich. Ihre Wasseraufnahme liegt unter 1 %'.
Die Chemikalienbeständigkeit der Mischpolymerisate in den Dispersionen gemäß der Erfindung ist recht gut. Sie sind beständig
gegenüber aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Benzin, Mineralölen, soweit diese frei von Aromaten sind, vegetabilen
ölen oder Fetten - mit Ausnahme von Terpentinöl - und Alkoholen, wie Äthanol, Glycerin, Isopropanol. Thermisch sind die Mischpolymerisate
bis ca. 900C formbeständig. Sie bilden in wäßriger
Dispersion gemäß der Erfindung bei Raumtemperatur keinen Film.
Den im folgenden angeführten Beispielen liegt eine nach bekannten Verfahren erhaltene wäßrige Dispersion eines Mischpolymerisats
auf der Basis von Styrol und Acrylnitril zugrunde. Die jeweilige Zusammensetzung ist in den Tabellen angegeben.
Die Teilchengröße beträgt ca. 0,1 ρ (elektronenmikros'kopisch
bestimmt). Der Feststoff gehalt liegt bei ca. 45" $>.
1 - 7 -
9 0 9 8 1 ü 7 ü 7 j b
1 GT Portiana zement 275 : 3 Gl1 Zuschlagstoff (bis 7 mm) : 0,45 G- Anrmchnaoser
Chemische Zu-j?estsamaensetcun^
J 3 to f ία.Dispersion gehalt
Luul^atorinerigc
und -zuaannien-
Susatz
v.Disp.-
feststoS;
bezogen
auf Ze-'
mentgew.
Zusatz von
V/asc ereinspa-
eilt 3 cliliunungsnittel
rung u.Zusaimnen-3cts£:.
,be-
2030η auf
,oha
Vd3breit- · j-uf t-
Vol.:'
ieit nach
i'g. 28
i'g. 28
Druckfest, keit nach 7 2g. 2a ?euchtla£n
rung 2 kg/cm
• ohne 11,5/11,8! 5,9 78.9 82.0
458. 590
Styrol 77 Gi1 Acryl nitril 23 C-2
Acrylsäure + ca. 0,1 QI mit wäßrigen
Ammoniak auf pH 9 eingestellt
,to Ti
.Inionischer Enulga-
!tor:3^
1,0 si
2,5 ■;
TOi r.:ibch
2 02 Oleylamin +
irony1-
jphenol· $?» 5,0 ,1
ι oxäthylieiti
B ülol AcO u. 16 ;ί
3 C-S 2rioloylphoophat
25 ;
11,3/11,6 5,4
11,6/11,7^ 5,3
11,9/11,9 5,3
75-6 . 83.0
80.5 '84.2
84.7 87.0.
479 630
498 642 507 654
CrT Portlandzement | Chemische Zu | 275 ι | - | 6 GT Zuschlagstoff (bit | Zusatz | ϊ 30 sos, Sieblinie | • | > E) : 0, | O /3 | 5 GT Anmachvrasser | Luft | <£ | Druckfestigkeit | 7 Tg. | 28 Tg. | ι | ■ | e |
r. | sammensetzung | Pest | Estulgator- | Ton | Entschäumermenge | ■ - | Wasser- | i 12 55 |
Ausbreit- | gehalt | • 7» | nach | Feuchtlagerung | 386 | ||||
d. Dispersion | stoff | menge und | Dlsp.- | und -zusammen | 10 S^ llischg. aus | eins'pa- | 18 fo | laaß | V 1 | . kg/cm" | 422 | |||||||
* | gehalt | -zusammen | Pest- | setzung | 2 GT-Oleylamin + 8 LIoI AeO und 3 GT Trioleyl- phoephat |
rung | 465 <* | |||||||||||
setzung | stoff, bezo |
7 Ji | cm | 481 | ||||||||||||||
gen auf | ||||||||||||||||||
Zement | ■ | 14- 5» lüschg. aus | 13 fo | 6 | 272 | 426 | ||||||||||||
gewicht | 2 GT Oleylamin + A ΨΨ TI β ^1 · J |
"18 # | 0 | 329 | ||||||||||||||
ohne | 8 Mol AeO und 3 GT Trioleyl- phosphat |
3, | 8 | 344 | 424 | |||||||||||||
— | Styrol 77 GT | - | 1,0 $> | - | 39/38 | 3, | 9 | 397 | 462 | |||||||||
Acryl nitril 23 GT Acryl säure" + ca. 0,1 GT |
42 ?» | Anionischer | 2,5 fa | ■ ■ | 40/40 | 2: | ||||||||||||
mit wä3rigem Aanoniak auf |
Emulgator: Honylphenol oxäthyliert: 6 ^ |
5,0 $> | 40/39 | 1, | 7 | 321 | ||||||||||||
pH 9 eingest. | - | 40/40 | ||||||||||||||||
Styrol 65 GT | ' 1,0 fo | 2, | 7 | 353 | ||||||||||||||
) |
Acryl
nitril 35 GH |
Anionischer | 40/40 | 0 | 400 . | |||||||||||||
Acryl
säure 0,1 GT o-mit wäßrige«.^ |
Emulgator:
3 f* . |
2,5 £ | 1, | |||||||||||||||
mtf Jl- V* rf rf *-[* τ 4ΐ τι Cmjfc CkULJL |
ITonylphenol
oxäthyliert: 6> |
5,0. #. | 39/39 | 3, | ||||||||||||||
ορΗ 9 einreist. | 39/40 | |||||||||||||||||
CJl
Fw 4448
Die Durchführung der Dichtigkeitsprüfung erfolgte nach der in DIN 1048,
Der Prüf»ortel wurde auf Filterplatten gespachtelt (Mörteldicke 10 mn).
1 GT Portlandzement 275 ι 3 GT Zuschlagstoff (Körnung bis 7 mm) : 0,5 GT Anmachwasser
14 - 16, beschriebenen Fora.
Chemische Zusammen- | Fest | Emulgator»«nge | Zusatz | Zusatz von Ent | Wasser | 7 % | Ausbreit | Luft | Ergebnis d. |
leetzung der Dis | stoff- | und -zusammen | von | schäumer, bezo | einspa | maß | gehalt | Dichtigkeiti | |
persion | gehalt | setzung | Disp.- | gen auf Fest | rung | 13% | cm | Vol.% | prüfung (Auj |
Fest- | stoffgehalt | treten d. ei | |||||||
stoff, | sten Undich | ||||||||
bezo | 18% | tigkeit bei | |||||||
gen auf | atü Wasser | ||||||||
- | Zement | druck | |||||||
Styrol/Acrylnitril/ | mm | - | ohne | - | - | 13,0/13,1 | 5,0 | 2,5 atü -J | |
Acrylsäure | 43 % | 3 % Anionischez | 1,0 % | 10 % Mischung | 13,0/13,2 | 5,2 | 4 atü | ||
77 t 23 ; ca. o,l | Emulgator + | aus | |||||||
mit wäßrigem | 6 % Nonylphenol | 2,5 % | 2 GT Oleylamin | 13,0/13,1 | 4,9 | 7 atü | |||
Ammoniak auf pH 9 | oxäthyliert | 5,0 % | + | ||||||
eingestellt | 8 Mol AeO und | 13,3/13/2 | 5,2 | 10 atü | |||||
3 GT Trioleyl- | |||||||||
phosphat |
- 10 - U71153
Wie aus den vorstehenden Beispielen hervorgeht, ermöglichen die Zusatzmittel gemäß der Erfindung, bei Wassereinsparungen
bis zu 25 % das Ausbreitmaß in der gleichen Höhe zu halten
und den Luftgehalt sogar noch etwas zu verringern. Dazu kommt die erhebliche Zunahme der Dichtheit des Betons nach Anwendung
der Zusatzmittel gemäß der Erfindung (vergl. Beispiel 3). Diese Vorteile konnten mit den bisher bekannten Zusatzmitteln
nicht erzielt werden.
909Ö12/U 7 j
Claims (5)
1) Zueatzmittel für Mörtel und Beton in Form einer wäßrigen Kunststoffdispersion, die gegebenenfalls bekannte
Emulgatoren und Entschäumungsmittel enthält« dadurch gekennzeichnet«
daß der Kunststoffanteil aus einem Mischpolymerisat
auf der Basis von Styrol und Acrylnitril besteht.
2) Zusatzmittel für Mörtel und Beton nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat die Komponenten Styrol und Acrylnitril im Verhältnis von 60 - 90
Gewichtstellen Styrol und 4o - 10 Oewichtsteilen Acrylnitril ■enthält.
3) Zusatzmittel für Mörtel und Beton nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat
die Komponenten Styrol und Acrylnitril im Verhältnis von 77 Oewichtsteilen Styrol und 23 Oewichtsteilen Acrylnitril
enthält.
4) Zusatzmittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischpolymerisat neben Styrol und Acrylnitril
0,1 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gewichts-^ einer
mit Styrol und Acrylnitril mischpolymerisierbaren, ungesättigten
Carbon-, Sulfon- oder Phosphorsäure enthält.
5) Zusatzmittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat neben Styrol und Acrylnitril
0,1 bis 5 Gewichts-%, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gew.-%
Acrylsäure enthält.
Un1m!?fpn m 7 ? I Ah3. 2 Nr. I Satz 2 des Andcrun3S0c8. v. 4. ti. 1Π37)
909812/0735
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |