DE2361117A1

DE2361117A1 - Hydraulische zusammensetzung

Info

Publication number: DE2361117A1
Application number: DE19732361117
Authority: DE
Inventors: Shunichiro Ogura
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1974-06-12
Also published as: GB1424258A; JPS4981433A

Description

Hydraul Ig ehe Zusammensetzung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zusammensetzung, die durch Zusatz einer relativ geringen Wassermenge Mörtel oder Beton mit einer guten Bearbeitbarkeit liefern kann und die zusätzlich eine hohe Festigkeit zu einem relativ frühen Zeitpunkt nach dem Abbinden des Mörtels oder Betons aufweist.

Als derartige hydraulische Zusammensetzungen waren bisher Zusammensetzungen bekannt, die durch Einarbeiten eines Additivs, wie Polyalkylarylsufonate oder Ligninsulfonate, erhalten durch das Sulfitlaugenverfahreri (sulfite pulping process) usw., in die hydraulische Substanz hergestellt wurden. Jedoch waren diese Zusätze nicht völlig befriedigend, da sie keine Wirkungen zeigten, wenn sie in geringen Mengen verwendet wurden. Wurden sie andererseits in einer zu großen Menge verwendet,

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so traten Nachteile auf, wie der Einschluß von überschüssigen Luftmengen, die Verzögerung des Abbindens oder ein Abfall der Festigkeit des gehärteten Produkts.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen Zusatzmittels (Additiv), das diese Nachteile nicht besitzt und so eine verbesserte hydraulische Zusammensetzung liefert.

Es wurde nun gefunden, daß dieses Ziel durch Verwendung von 3, e-Endomethylen-hexahydro-o-phthalsäure-4-sulf onsäure-Derivaten der Formel

^^ COOM
MD^S — COOM

als Zusatz erreicht wird, worin R entweder Wasserstoff, ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder die Gruppe -COOM ist, und M, das gleich oder verschieden sein kann, entweder Wasserstoff, ein Alkalimetallatom, das halbe Atom eines Erdalkalimetalls oder die Ammoniumgruppe sein kann. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird auch eine neue hydraulische Zusammensetzung geschaffen, die eine hydraulische Substanz umfaßt, in die dieser Typ von Zusatzstoff eingearbeitet ist.

In der US-Patentschrift 2 314 846 wird beschrieben, daß ein Ester einer sulfonierten cis-Endomethylen^je-tetrahydrophthalsäure als Detergens verwendet wird. Es besteht jedoch kein Hinweis darauf, daß 3*6-Endomethylen-hexahydro-o-phthalsäure-4-sulfonsäure als Zusatz zur Verwendung in hydrualischen Substanzen wirksam ist.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "hydraulische Substanz" ist - wie üblich definiert - eine Substanz zu verstehen, die die Eigenschaft besitzt, beim Vermischen mit Wasser eine Hydra-

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tisierungsreaktion einzugehen und dadurch zu härten. Als typische Beispiele können Portlandzement, Aluminiumoxidzement (alumina cement), Hochofenschlacke und Mischungen von gebranntem Kalk und kieselhaltigem Sand genannt werden.

Beispiele für die ^,ö-Endomethylen-hexahydro-orphthalsäure-^- sulfonsäure-Derivate der vorstehenden allgemeinen Formel sind 3,6-Endomethylen-hexahydro-o-phthalsäure~4-sulfonsäure, Methyl-3,6-endomethylen-hexahydro-o-phthalsäure-4-sulfonsäure, Carboxy-3,o-endomethylen-hexahydro-o-phthalsäure-A-sulfonsäure und die Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Calcium- und Ammoniumsalze der vorstehenden Verbindungen.

Obwohl keine besondere Begrenzung hinsichtlich der Menge dieser Zusatzstoffe besteht, werden sie zu der hydraulischen Substanz zweckmäßig zu. 0,01 bis.5 Gew.-Teile, und vorzugsweise 0,05 bis 1 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der hydraulischen Substanz zugesetzt.

Die durch Einarbeiten der vorstehenden Additive in die hydraulische Substanz erhaltene erfindungsgemäße hydraulische Zusammensetzung zeichnet sich nicht nur durch ihre Bearbeitbarkeit aus, wenn sie mit Wasser vermischt werden soll, sondern auch durch ihre Bearbeitbarkeit, wenn der resultierende Mörtel oder Beton verwendet werden sollen. Darüberhinaüs kann sie dem gehärteten Mörtel oder Beton zu einem frühen Zeitpunkt eine große Festigkeit verleihen. Der Mechanismus dieser Wirkungen in der erfindungsgemäßen hydraulischen Zusammensetzung ist nicht geklärt. Es wird jedoch angenommen, daß aller Wahrscheinlichkeit nach diese Wirkungen von einem Anwachsen der Löslichkeit des hydratisierten Aluminiumoxids oder der siliciumdioxidhaltigen Substanzen herrühren, die an der Teilchenoberfläche der hydrau- ' lischen Substanz vorhanden sind, aufgrund der hohen Wasserlöslichkeit der 3,e-Endomethylen-hexahydro-o-phthalsaure-^sulfonsäure-Derivate, wodurch die Hydratisierungsreaktion.beschleunigt wird. ■

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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

a Gew.-Teile Natriumhydroxid und 16,4 Gew.-Teile' 3,6-Endomethylen-1,2,3,6-tetrahydrophthalsäureanhydrid wurden zu 100 Gew.-Teilen Wasser zur Bildung einer homogenen Lösung von Dinatrium-3»6-endomethylen-1,2,3» 6-tetrahydro-o-phthalat gefügt. Beim Zusatz von 10,4 Gew.-Teilen Natriumhydrogensulfit zu der so erhaltenen Lösung und Rühren der Mischung verlief die Reaktion exotherm. Nach beendigter Wärmeentwicklung wurde weitere 2 Std. bei 60^QC gerührt. Das Wasser wurde anschließend unter Anwendung eines Rotationsverdampfers entfernt, wobei man 33 Gew.-Teile eines weißen Pulvers von Trinatrium-3,6-endomethylenhexahydro-o-phthalsäure-4-sulfbnat (I),erhielt.

Ein Betontest wurde durchgeführt, um den Nutzeffekt dieser Verbindung(l) bei Verwendung als Betonadditiv zu klären. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

■Bei dieser Untersuchung wurde folgende Zusammensetzung des Betons verwendet:

Portlandzement 300 kg/m

grobe Aggregate

(Flußkies mit einem maximalen Teilchen- -.

durchmesser von 25 mm) 1200 kg/m·³

feine Aggregate

(Flußkies mit einem maximalen Teilchen- _

durchmesser von 2,5 mm) 760 kg/in

(Anteil der feinen Aggregate = 39%)

Bei dem Kontrollversuch ohne Anwendung des Additivs wurde jedoch die Menge an feinen Aggregaten auf 800 kg/nr⁵ geändert (feine Aggregate = 40?Q.

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Tabelle I

	Additiv	Wasser Kon- Luft zu Ze- sistenz- ■ " , ment- prüfung 7q/? verh. (slump) ^' (%) fern)	Druckfestigkeit (kg/cm2)
erf. ge mäß	Name Anteil ds. Zusatzes ζ · Zement (%)	45 6,5 2,2 45 7,8 · 2,5 45 9,0 3,0	nach nach 7 Tagen 28 Tagen
Ver gleich	Ver- °'¹²⁵ bin- 0,25 ^dunS 0,50	53 6,5 1,6	230 359 232 368 256 405
nicht - zuge setzt	45 ⁶»5 4,1 > -	181 291
han- dels- übi. _{0 25} Addi- ^u»^ tiv v, Lig- ninsul- fon- säure- typ	224 335

Anm.: Die Konsistenz, Luftmenge und Druckfestigkeit wurden gemäß JISA Methoden 1101, 1116 bzw. 1108 bestimmt.

Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß die Nutzeffekte des Betons mit der eingearbeiteten erfindungsgemäßen Verbindung I weit über den Nutzeffekten des Betons, in den

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Zusätze vom handelsüblichen Ligninsulfonsäuretyp eingearbeitet waren, lagen, ganz zu schweigen von dem Beton ohne Zusatz.

Beispiel 2

Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von 17,8 Gew.-Teilen 5-Methyl-3,6-endomethylen-1,2,3,6-tetrahydrophthalsäureanhydrid anstelle von 16,4 Gew.-Teilen 3 »6-Endomethylen-1,2,3»6-tetrahydrophthalsäureanhydrid erhielt man 34,4 Gew. -Teile Trinatrium-5-methyl-3,6-endomethylen-hexahydroo-phthalsäure-4-sulfonat (II).

Nach der gleichen Arbeitsweise, jedoch unter Verwendung von 20,8 Gew.-Teilen 5-Carboxy-3,6-endomethylen-1,2,3,6-tetrahydrophthalsäureanhydrid anstelle von 16,4 Gew.-Teilen 3»6-Endomethylen-1,2,3»6-tetrahydrophthalsäureanhydrid und unter Verwendung des Natriumhydroxids in einer Menge von 12 Gew.-Teilen erhielt man 37i4 Gew.-Teile Tetranatrium-5-carboxy-3»6-endomethylen-hexahydro-o-phthalsäure-4-sulfonat (III).

Zur Klärung der Nutzeffekte der Verbindungen II und III bei ihrer Verwendung als Betonzusatz wurde ein Betontest durchgeführt, dessen Ergebnisse in der folgenden Tabelle II aufgeführt sind. Die Zusammensetzung der bei dieser Untersuchung verwendeten Betone war die gleiche wie in Beispiel 1.

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Tabelle II

	Additiv	Wasser Kon- Luft zu Ze- sistenz- " ment- prüfung /Sf verh. (slump) ^K7iJ (Ji)- (cnO	Druckfestigkeit (kg/cm*)
erf. ge mäß	Name Anteil ds. Zusatzes z.Zement ■(*)	45 7,1 3,0	nach nach 7 Tagen 28 Tagen
Ver gleich	Ver- 5ⁱⁿ" 0,25 dung II	45 8,1 2,2	224 356 .
Ver- bin- η ₂₅ dung ^υ»^ III	'53 6,5 1,5	244 377
nicht züge- - setzt	220 337

Aus Tabelle II ist ersichtlich,, daß trotz Verwendung einer geringeren Wassermenge im Falle des Betons mit den eingearbeiteten erfindungsgemäßen Verbindungen II und III als im Falle des Betons ohne Zusatzstoff, sich eine zufriedenstellende Eließ~
fähigkeit zeigt. Zusätzlich ist ersichtlich, daß die erhöhte
Festigkeitswirkung des Betons mit den eingearbeiteten erfindungsgemäßen Verbindungen nach Abbinden des Betons größer ist.

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Claims

Patentansprüche

(Ο Hydraulische Zusammensetzung, umfassend 100 Gew.-Teile einer hydraulischen Substanz und 0,01 bis 5 Gew.-Teile eines 3,ö-Endomethylen-hexahydro-o-phthalsäure-^-sulfonsäure-Derivats der Formel

COOM

worin R ausgewählt ist aus Wasserstoff, einem Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und der -COOM-Gruppe, und M ausgewählt ist aus Wasserstoff, einem Alkalimetallatom, einem halben Erdalkalimetallatom und der Ammoniumgruppe, wobei M gleich oder verschieden sein kann.
2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Substanz Portlandzement ist.

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