DE19539250A1

DE19539250A1 - Abbindezusatzmittel für Beton

Info

Publication number: DE19539250A1
Application number: DE19539250A
Authority: DE
Inventors: Peter Ellenberger; Bernhard Leikauf; Qiwei Dipl Ing Yang
Original assignee: Sandoz AG; Sandoz Patent GmbH
Current assignee: MBT Holding AG
Priority date: 1994-11-01
Filing date: 1995-10-21
Publication date: 1996-05-02
Also published as: US5925699A; JPH08208297A; GB9421984D0; CH690303A5; ITRM950713A0; ITRM950713A1; FR2726264B1; FR2726264A1; IT1279226B1

Description

Diese Erfindung betrifft Zementzubereitungen, insbesondere Zementzubereitungen zur Anwendung auf Trägermaterialien in fort laufenden Schichten und ganz besonders diejenigen, die durch Ver sprühen aufgetragen werden und Zusatzmittel zur Verwendung darin.

Es wird oft verlangt, daß eine Zementzubereitung in fort laufenden Schichten aufgetragen wird. Die bestbekannte solcher Anwendungen ist das Versprühen von Zementzubereitungen, wie "Spritzbeton", worin eine Anzahl von einzelnen Schichten mittels Spritzbeton-Pistole aufgetragen wird. Eines der häufig bei sol chen Anwendungen anzutreffenden Probleme ist die Rißbildung und das Schrumpfen der Zubereitung und Haftungsfehler an den Grenz flächen der Schichten. Die Lösung für dieses Problem bestand bis her darin, daß man der zu versprühenden Zubereitung ein Abbinde mittel zusetzte, das ist eine Zubereitung, die auf der Oberfläche versprüht wird und welche darauf einen Film bildet. Charakteris tische Beispiele hiervon sind Kohlenwasserstoffe, Fettsäuresalze und Emulsionen von Paraffinen oder Mikrowachsen. Wegen des Was serverlustes an der Oberfläche der versprühten Zementzubereitun gen, muß dieses innerhalb einer sehr kurzen Sprühzeit erfolgen - üblicherweise innerhalb von 15-20 Minuten. Überdies muß, bevor eine weitere Schicht aufgetragen wird, das Abbindemittel entfernt werden, andernfalls es ein genügendes Haften zwischen benachbar ten Schichten der versprühten Zubereitung verhindern würde. Ver schiedene, relativ leicht zu entfernende Abbindemittel wurden hergestellt und auf den Markt gebracht, sie sind noch immer mit einer zeitraubenden Arbeit der Anwendung und der Erneuerung ver bunden.

Es wurde nunmehr gefunden, daß die Nachteile dieser Ab bindemittel zumindest im wesentlichen dadurch überwunden werden können, daß man darin ein besonderes Zusatzmittel verwendet. Es werden daher erfindungsgemäß Zusatzmittel zur Verwendung in Ze mentzubereitungen zur Verfügung gestellt, welche in fortlaufenden Schichten, enthaltend ein wasserlösliches Polyalkylenoxid und ei nen Superabsorber, angewendet werden sollen.

Das wasserlösliche Polyalkylenoxid zur Verwendung in der Er findung besitzt ein Molekulargewicht (Viskositätsmittel) von 100 000-8 000 000, vorzugsweise von 2 000 000-5 000 000. Die An forderung, daß das Polyalkylenoxid wasserlöslich sein muß be deutet, daß es einen hohen Anteil an Ethylenoxid aufweisen muß. Das bevorzugte Material ist ein Polyethylenoxid. Charakteristi sche Handelsprodukte, die zur Kennzeichnung dieser Erfindung brauchbar sind, können in dem "Polyox" (Handelsmarke) Sortiment der Union Carbide Chemicals+Plastics Company, Inc. angetroffen werden. Es ist möglich und zulässig mehr als eines dieser Poly alkylenoxide in einer erfindungsgemäßen Zubereitung zu verwen den.

Unter "Superabsorber" versteht man ein Material, welches in der Lage ist eine sehr große Menge von Wasser zu absorbieren und festzuhalten (typischerweise von mehreren hundert- bis zu eintau sendmal seines eigenen Gewichtes). Solche Materialien wurden bis her verbreitet in Windeln und in Inkontinenz- und Gesundheitsbin den verwendet und sie werden nunmehr bei einer zunehmenden Zahl von industriellen, landwirtschaftlichen und medizinischen Anwen dungen angetroffen. Es wurde ebenfalls empfohlen solche Materia lien in der Bauindustrie zu verwenden, beispielsweise als Wasser abwehrende Überflutungsmittel beim Tunnelbau. Superabsorber kön nen von einer Anzahl verschiedener Arten von Polymeren abstammen, jede von diesen Arten ist zur Verwendung in der vorliegenden Er findung geeignet, beispielsweise Polyvinylalkohol und Polyethy lenoxid Arten. Die bevorzugten Arten sind jedoch Polyacrylate und durch Stärke modifizierte Polyacrylate. Materialien dieser Art sind im Handel erhältlich, beispielsweise sind es die "Sanwet" (Handelsmarke) Materialien von Sanyo Chemical Industries, Tokyo, Japan und Hoechst AG, Frankfurt/Main, Deutschland. Wiederum ist es möglich und zulassig mehr als einen dieser Superabsorber zu verwenden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Zusatzmittel zumindest noch einen Superbetonverflüssiger, welcher mit dem oben beschriebenen Polyalkylenoxid nicht rea giert. In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform besteht das Zusatzmittel nur aus Polyalkylenoxid, einem Superabsorber und einem Superbetonverflüssiger. Ein Beispiel eines Superbetonver flüssigers, welcher für die Verwendung in der vorliegenden Erfin dung nicht brauchbar ist, ist das β-Naphthalinsulfonat-Formalde hyd Kondensat; dieses ist einer der weitestgehend am meisten ver wendeten Superbetonverflüssiger, er reagiert jedoch mit Polyalky lenoxiden. Es gibt aber viele Superbetonverflüssiger, welche für die Verwendung in der Erfindung geeignet sind. Einzelheiten von geeigneten Materialien können in Standardwerken, wie "Concrete Admixtures Handbook" ed. Ramachandran (Noyes, 1984) gefunden wer den, dessen Einzelheiten durch Hinweis darauf hier mitumfaßt werden. Beispiele hierfür sind Lignosulfonate und Sulfonierte Me lamin-Formaldehyd Kondensate.

Eine bevorzugte Klasse von Superbetonverflüssigern ist die jenige, die auf Styrol-Maleinsäureanhydrid Copolymeren ("SMA") Basis beruht. Über solche Superbetonverflüssiger wurde in der Pa tentliteratur und anderswo berichtet. Jeder dieser Superbetonver flüssiger auf SMA Basis wird in einem erfindungsgemäßen Zusatz mittel brauchbar sein, besonders bevorzugte SMAs sind aber von Styrol-Maleinsäureanhydrid abstammende Copolymere in Form von freien Säuren oder von Salzen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus denjenigen welche die folgenden Typen und Anzahl von Monomereinheiten besitzen

worin
R ein C_2-6 Alkylen Rest ist
R₁ eine C_1-20 Alkyl-, C_6-9 Cycloalkyl- oder Phenyl Gruppe bedeutet,
x, y und z für Zahlen von 0.01 bis 100 stehen
m eine Zahl von 1 bis 100 und
n eine Zahl von 10 bis 100 bedeuten
mit den Maßgaben, daß

i) das Verhältnis von x zu (y + z) von 1 : 10 bis 10 : 1 beträgt,
ii) das Verhältnis von z : y von 3 : 1 bis 100 : 1 beträgt und
iii) m + n = 15-100

und diejenigen, welche die folgenden Typen und Anzahl von Monome reneinheiten besitzen

worin
M für Wasserstoff oder den Rest eines hydrophoben Polyalky lenglykols oder Polysiloxans steht,
R₁, in und n die oben angegebene Bedeutung besitzen
x, y und z für Zahlen von 1 bis 100 stehen
mit den Maßgaben, daß

i) das Verhältnis von x zu (y + z) von 1 : 10 bis 10 : 1 beträgt,
ii) das Verhältnis von z:y von 5 : 1 bis 100 : 1 beträgt und
iii) m + n = 15-100.

Diese SMA Copolymere werden im US Patent 5,158,916 und in der publizierten Französischen Patentanmeldung 2 671 090 beschrie ben, deren Inhalte durch Hinweis darauf hier mitumfaßt werden.

Die relativen Anteile der drei Bestandteile eines erfin dungsgemäßen Zusatzmittels betragen

SMA
5-60 Gew.-% Feststoffe
Polyalkylenoxid	0,01-2 Gew.-%
Superabsorber	0,01-5 Gew.-%

der bevorzugte Bereich der Zubereitung beträgt

SMA\|10-30%
Polyalkylenoxid	0,2-1,0%
Superabsorber	0,1-0,5% Gew.-%

Zusätzlich zu diesen Bestandteilen enthält ein im Handel be findliches Zusatzmittel Wasser, das Wasser macht von 40 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise von 60 bis 80 Gew.-% des Zusatzmittels aus.

Das Zusatzmittel wird durch Vermischen der Bestandteile mit einem geeigneten Anteil von Wasser hergestellt. Die Arbeitsweise ist einfach und kann mit Hilfe üblicher maschineller Einrichtun gen durchgeführt werden. Es ist manchmal zweckmäßig zusätzlich zu den obigen Bestandteilen ein Lösungsmittel für das Polyalky lenoxid zu verwenden. Ein typisches Beispiel ist ein niedermole kulares Polyethylenglykol (Mol Gew.typischerweise um 500), wel ches in Anteilen bis zu 10 Gew.-% der drei Bestandteile verwendet wird. Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung wird es als ein Teil des Polyethylenglykols angesehen. In allen Fällen ist die Lager beständigkeit des Zusatzmittels sehr gut.

Zementzubereitungen, welche ein erfindungsgemäßes Zusatz mittel enthalten, entfalten verbesserte Eigenschaften. Beispiels weise besteht eine verbesserte Haftung zwischen den aufgetragenen Schichten. Dies ist zutreffend bei allen Anwendungen, wo die Zu bereitungen in Schichten aufgetragen werden, ist jedoch speziell gut beim "Naß" Verfahren Spritzbetonieren, wobei die Zementzube reitung vor dem Pumpen und Versprühen mit Anmachwasser vermischt wird. Das Zusatzmittel wird in dieser Stufe zugefügt. Die Erfin dung betrifft dementsprechend ein Verfahren zur Ausbildung einer Zementbeschichtung auf einem Trägermaterial, welches die Stufen der Herstellung eines hydraulischen Zementgemisches und dessen Auftragen auf das Trägermaterial in fortlaufenden Schichten um faßt, wobei in das Gemisch ein oben beschriebenes Zusatzmittel eingearbeitet wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen festen Gegenstand (die Verwendung dieses Ausdrucks umfaßt, unter ande rem, ein Beschichten eines Trägermaterials und einer Platte (ob freistehend oder in situ auf einer tragenden Fläche)) hergestellt aus einer ausgehärteten Zementzubereitung, welche ein oben be schriebenes Zusatzmittel enthält. Der Gegenstand ist vorzugsweise geschichtet, das bedeutet, aufgebaut aus einzelnen, aufeinander folgend aufgetragenen Schichten der Zementzubereitung.

Die Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf die folgenden, nicht beschränkenden Beispiele beschrieben.

Es werden die folgenden Materialien zusammengemischt:

Der Superabsorber wird zunächst mit Wasser vermischt und das SMA wird danach zugesetzt und gemischt bis das Gemisch homogen ist. Das Polyethylenoxid und das -glykol werden danach zugesetzt und gemischt bis das Gemisch homogen ist.

Das, wie oben beschrieben hergestellte, Zusatzmittel wird in Mörtel und Betonmischungen wie folgt getestet:
Mörtelgemisch: 3/4 Gewichtsteile feiner Sand (DIN Standard), 1/4 normaler Portlandzement
Betongemisch: 79 Gew.-% Zuschlagstoff (0-8 mm, 60% fein 0-4 mm, 40% 4-8 mm) 21% normaler Portlandzement
Die Dosierungen und Resultate sind in der folgenden Tabelle ange geben; Tests Nos. 1-4 sind Mörtel, Tests Nos. 5-10 sind Beton

Es ist zu sehen, daß die erfindungsgemäßen Zubereitungen merk lich besser sind als diejenigen die es nicht sind. Die Zunahme des Haftvermögens ist besonders bemerkenswert. Zusätzlich war das Erscheinungsbild der Oberfläche sehr homogen und es bestand weni ger Neigung zur Rißbildung.

Claims

1. Ein Abbindezusatzmittel für Zementzubereitungen, enthaltend ein wasserlösliches Polyalkylenoxid und ein superabsorbie rendes Material.

2. Ein Abbindezusatzmittel für Zementzubereitungen gemäß Pa tentanspruch 1, worin das Polyalkylenoxid ein Viskositäts- Durchschnitts-Molekulargewicht von 100 000 bis 8 000 000, vorzugsweise von 2 000 000 bis 5 000 000 besitzt.

3. Ein Abbindezusatzmittel für Zementzubereitungen gemäß Pa tentanspruch 1 oder Patentanspruch 2, worin das superabsor bierende Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten und durch Stärke modifizierten Polyacry laten.

4. Ein Abbindezusatzmittel für Zementzubereitungen gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3, worin das Zusatzmittel zusätz lich noch einen Superbetonverflüssiger enthält, welcher mit dem Polyalkylenoxid des Zusatzmittels nicht reagiert.

5. Ein Abbindezusatzmittel für Zementzubereitungen gemäß Pa tentanspruch 4, worin der Superbetonverflüssiger auf Styrol- Maleinsäureanhydrid Copolymeren Basis beruht.

6. Ein Abbindezusatzmittel für Zementzubereitungen gemäß Pa tentanspruch 5, worin die relativen Anteile der Bestandteile in der Zubereitung SMA 5-60 Gew.-% Feststoffe Polyalkylenoxid 0,01-2 Gew.-% Superabsorber 0,01-5 Gew.-%

betragen
der bevorzugte Bereich der Zubereitung beträgt SMA|10-30% Polyalkylenoxid 0,2-1,0% Superabsorber 0,1-0,5%

7. Ein Verfahren zur Ausbildung eines Zementüberzuges auf einem Trägermaterial, welches die Stufen der Herstellung eines hydraulischen Zementgemisches und dessen Auftragen auf ein Trägermaterial in fortlaufenen Schichten umfaßt, wobei in das Gemisch ein Zusatzmittel gemäß einem der Patentansprü che 1 bis 6 eingearbeitet wird.

8. Ein fester Gegenstand hergestellt aus einer ausgehärteten Zementzubereitung, welche ein Zusatzmittel gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6 enthält.