AT211721B - Verfahren zur Verbesserung der Güteeigenschaften von Mörtel und Beton - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Verbesserung der Güteeigenschaften von Mörtel und Beton 
Als Zusatzmittel für Mörtel und Beton haben sich unter zahlreich in Vorschlag gebrachten Stoffen nur verhältnismässig wenige praktisch bewährt, bei denen es sich eigenartigerweise überwiegend um Naturstoffe oder sich davon ableitende Produkte handelt, wie z. B. Ligninderivate, Harzsäuren, Huminsäuren, Fettsäuren oder Fettsäureabkömmlinge. 



   In der älteren Literatur wird gelegentlich Tannin, bzw. die damit identische Gerbsäure als abbindeverzögerndes oder die Frühfestigkeit von Mörtel oder Beton steigerndes Zusatzmittel erwähnt. Tannin ist zwar als einziger rein dargestellter und chemisch aufgeklärter Gerbstoff allgemein bekannt, für verschiedenste Zwecke insbesondere auf pharmazeutischem Gebiet in Benutzung, aber als Gerbmittel für Leder viel zu kostspielig und auch sonst weniger geeignet, und daher ungebräuchlich. Auch für Mörtel und Beton hat Tannin keine praktische Bedeutung erlangen können. 



   Als Gerbmittel für die Lederherstellung dienen vornehmlich die durch wässerige Auslaugung gerbstoffreicher Pflanzenteile erhältlichen vegetabilen Gerbextrakte, aus deren Vielzahl als wichtigste Mimosa-, Quebracho-, Kastanien-, Valonca-, Knoppern-, Gambir-, Catechu-, Sumach-, Tizera-, Malett-, Mangrove-, Dividivi-,   Fichten- und   Tannenextrakt zu nennen sind. 



  Derartige Extrakte enthalten als Auszüge der Rinde   und/oder   des Holzes gerbstoffreicher Gewächse erhebliche Anteile von Nichtgerbstoffen, deren Vorhandensein für die Ledergerbung ebenfalls von förderlicher Bedeutung ist. 



  Es besteht somit ein wesentlicher Unterschied zwischen Gerbstoff und Gerbextrakt. Die chemische Natur der in den Gerbextrakten mitenthaltenen Gerbstoffe ist von Fall zu Fall verschieden und im wesentlichen noch unaufgeklärt ; die gerbtechnische Verwendbarkeit ist entsprechend unterschiedlich. 



   Nicht mit den vegetabilen Gerbextrakten zu verwechseln sind die auf der Grundlage von   Ligninsulfosäure   aufgebauten, keine vegetabilen Gerbstoffe enthaltenden und unter Be- 
 EMI1.1 
 
Zelluloseextrakt", Sulfit-extrakt" oder sonstigen Phantasienamen laufenden Produkte von ganz anderer chemischer Natur, deren Verwendbarkeit als Plastifizierungsmittel für Mörtel und Beton altbekannt ist. 



   Über die Verwendung von vegetabilen Gerbextrakten als Zusatzmittel für Mörtel und Beton ist bisher nichts näheres bekannt geworden, zumal durch Veröffentlichung wissenschaftlicher Versuchsergebnisse (s.   Kleinlogel, Einnüsse   auf Beton") nachgewiesen wurde, dass ein geringer Gehalt von Gerbextrakt, sei es im Anmachwasser, sei es in mit dem fertigen Beton in Berührung kommender Flüssigkeit, sehr schädlich und zerstörend auf Beton wirkt. 



   Demgegenüber haben eingehende Untersuchungen des Erfinders ergeben, dass vegetabile Gerbextrakte verschiedenster Art in Menge von   0, 05%   (Trockensubstanz auf Zement berechnet) dem Anmachwasser beigefügt, in der Regel keine Festigkeitsminderungen verursachen, sofern dabei die Acidität der von Natur sauer reagierenden Extrakte durch sehr geringe Alkalizusätze beseitigt wird. Gleicherweise wirken 
 EMI1.2 
 tabilem Gerbextrakt zeigten sich grössere Festigkeitsverluste, die darüber hinaus sprunghaft ansteigen. 



   Die abbindeverzögernden Wirkungen von vegetabilen Gerbextrakten sind bei   0, 05%   Zusatzmenge noch bescheiden, bewirken aber bei 
 EMI1.3 
 wobei allerdings je nach Art des vegetabilen Gerbextraktes graduelle Unterschiede bestehen. 



   Fast alle vegetabilen Gerbextrakte besitzen in verdünnter saurer und alkalischer Lösung ein auffalendes Schaumvermögen, jedoch wirken in der Regel nur die sauren Lösungen merklich luftporenbildend, womit die festigkeitsmindernden Wirkungen beim Fehlen von Alkali zusammenhängen. Insgesamt sinkt diese luftporenbildende Tendenz merkwürdigerweise mit steigenden Zusatzmengen. 



   Nach den vorliegenden Feststellungen können vegetabile Gerbextrakte in sehr geringen Zusatzmengen als Verzögerungsmittel benutzt werden. Irgendwelche Verbesserung der Güteeigenschaften von Mörtel und Beton lässt sich auf diesem Wege jedoch nicht erzielen. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Wie nun gefunden wurde, werden die Güte- eigenschaften von Mörtel und Beton auffallend verbessert, wenn dem Mörtel oder Beton, oder deren Bestandteilen, vor oder während der Ver-    arbeitung   geringe Mengen von solchen vege- tabilen Gerbextrakten zugefügt werden, welche zuvor bei erhöhten Temperaturen in Form ihrer mehr oder minder konzentrierten Lösungen einer auflösend, molekülverkleinernd und sulfo- nierend wirkenden Behandlung mit Sulfiten und/oder Bisulfiten in geeigneter Weise unter- worfen worden sind. 



   Eine derartige Vorbehandlung von zu Gerb- zwecken dienendem Extrakt ist   als "Sulfitierung"   an sich bekannt, dient dort aber nur ganz ver- einzelt als "schwache Sulfitierung" zu dem
Zwecke, die schlechte Löslichkeit einiger weniger
Extraktarten, insbesondere diejenige von Quebra- choextrakt, zu verbessern. Weil die gerbende
Wirkung hiebei leicht verloren gehen kann, muss sehr schonend gearbeitet werden. Bei derartiger "schwacher Sulfitierung" wird daher höchstens 3-5% Sulfit und/oder Bisulfit, auf Extrakt-Trockensubstanz berechnet, ange- wandt, wodurch Molekülverkleinerung und Sul- fonierungswirkungen auf ein geringes Mass be- schränkt bleibt. 



   Wie festgestellt wurde, besitzen derartige schwach sulfitierte vegetabile Gerbextrakte als
Zusatzmittel für Mörtel und Beton nur schwach gesteigertewirkungen. Überraschenderweisesteigt die betonvergütende Wirksamkeit der vegeta- bilen Gerbextrakte etwa proportional mit dem
Sulfitierungsgrade und entsprechendem Molekül- abbau wie auch steigender Sulfonierung an, und sie erreicht bei den stärkst behandelten
Produkten ihr Optimum. Bevorzugte Anwen- dung gemäss der Erfindung besitzen daher die
Produkte, welche unter Aufwand von 10 bis   60%  
Sulfit und/oder Bisulfit bei weitestmöglicher Molekülzerkleinerung und Sulfonierung sulfitiert worden sind. 



   Selbstverständlich sind zur Erzielung der gewünschten Produkte auch die geeigneten Reaktionsbedingungen erforderlich. Man kann beispielsweise in geeigneten offenen Behältern mit Rührvorrichtung die zweckmässig stärker konzentrierten Reaktionsgemische bei Siedetemperatur unter ständiger Wasserverdampfung so umsetzen, dass Reaktionstemperaturen bis zu 110  C erreicht werden können. Hiebei wird die bei 80  C vergleichsweise 20-30 Stunden benötigende Umsetzungsdauer bereits wesentlich verkürzt. Viel rascher führt eine dem Sulfit-   zellstoff-Gewinnungsverfahren   etwa analoge Umsetzung im geschlossenen Druckkessel zum Ziel. Jedoch müssen die auf zeitlich kürzerem Wege gewonnenen Produkte durchaus nicht die besseren Eigenschaften aufweisen.

   Für die Herstellung der   erfindungsgemässen   Produkte kommen im übrigen alle dafür verwendbaren Methoden und Erfahrungen der einschlägigen Wissenschaft und Technik in Betracht. 
Die Art des anzuwendenden   Sulfitierungs.   mittels richtet sich nach der Art des zu behan. delnden vegetabilen Gerbextraktes, beispiels. weise nach seinem Säuregrad. Zu hohe Aciditä bewirkt bei Behandlung mit reinem Bisulfit im offenen Reaktionsgefäss das Entweichen vor schwefeliger Säure, welches durch Verwendung oder Mitverwendung von Sulfit vermieden werder kann. In vielen Fällen ist Bisulfit das wirksamen Mittel, in manchen Fällen aber auch Sulfit in andern Fällen sind   Sulfit-Bisulfit-Gemisch (   am geeignetsten. Man kann auch stufenweise das eine und das andere Mittel zuführen bzw 
 EMI2.1 
 auf Bisulfit übergehen.

   Eine solche mit Bi- sulfit endende Behandlung führt in vielen   Fällen   zu besonders wirksamen Produkten. Eine Stei- gerung des Sulfitierungsgrades und der Wirksamkeit resultiert mitunter auch durch eine Anfangs- oder Zwischenbehandlung mit Ätzalkalien oder Alkalikarbonaten. Auch die Art der an Sulfit oder Bisulfit gebundenen Metalle, ob Natrium, Kalium oder Erdalkali, ist nicht ohne Einfluss auf das Ergebnis, woraus auf eine katalytische   Beeinflussbarkeit   des Reaktionsmechanismus geschlossen werden kann. Die spezifische Natur jedes einzelnen vegetabilen Gerbstoffextraktes erfordert die Auswahl der jeweils bestgeeigneten Behandlungsmethode zur Erzielung wirksamster Sulfitierung auf wirtschaftlichstem Wege. 



   Die nachfolgendeTabelle"Vergleichende Betonversuche" veranschaulicht die Wirkungen, welche sulfitierte vegetabile Gerbextrakte in Gegen- überstellung mit den gleichen unbehandelten Extrakten auf Beton ausüben. 



  Gerbextrakte waren wie folgt sulfitiert worden (Sulfitierungszusatz auf vegetabile GerbextraktTrockensubstanz berechnet) :
Kastanienextrakt mässig stark   sulfitiert :   Durch 15stündige Behandlung mit 18% des Gemisches Na-Bisulfit/Na-Sulfit   2 : 1   bei 102  C. 



     Quebrachoextrakt   mittelstark sulfitiert   :   
 EMI2.2 
 35stündige Behandlung mit   40%   des Gemisches Na-Bisulfit Na-Sulfit 5 : 1 bei 102  C. 



   Von diesen vegetabilen   Gerbextrakt-Trocken-   produkten wurden 10%ige Lösungen unter Zusatz von jeweils   0, 5%   Natriumhydroxyd hergestellt, und ausserdem entsprechende Lösungen der unbehandelten Gerbstoffe zubereitet. 



   Das für diese Vergleichsversuche benutzte Betongemisch enthielt 300   kgjm3   Portlandzement 225 und Zuschläge der Sieblinie DE. 



  Dem Anmachwasser wurden jeweils genau die Mengen der Extraktlösungen, welche 0, 05 und   0, 1%   vegetabiler   Gerbextrakt-Trockenpro-   dukt, auf Zement berechnet, entsprachen, zugegeben. Bei allen Versuchen wurde auf die gleiche Steife des Betons hingearbeitet. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

   VergleichendeBetonversuchemitZusätzen   von unbehandelten und verschieden stark sulfitierten vegetabilen Gerbextrakten :

   
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Zusatz- <SEP> '28- <SEP> 
<tb> menge <SEP> Wasser-binde-zusatz-TageZeit- <SEP> liche
<tb> % <SEP> 
<tb> ein- <SEP> Zusatzart <SEP> Trok- <SEP> sparung <SEP> Ver- <SEP> LP- <SEP> festigkensub-äng. <SEP> voi. <SEP> keit <SEP> 
<tb> Std. <SEP> /
<tb> stanz <SEP> 
<tb> Min. <SEP> ohne <SEP> (OVersuch)... <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 296
<tb> Kastanienextrakt <SEP> unbehandelt....

   <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 2/25 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 304
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 5/45 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 296
<tb> mässig <SEP> stark
<tb> sulfitiert <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 2/10 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 330
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 5/25 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 336
<tb> Quebrachoextrakt
<tb> unbehandelt <SEP> 0,05 <SEP> 2,0 <SEP> 2/10 <SEP> 1,2 <SEP> 306
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 6/0 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 298
<tb> mittelstark
<tb> sulfitiert....

   <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 1/45 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 328
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP> 5/15 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 340
<tb> Mimosaextrakt
<tb> unbehandelt <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 1/35 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 298
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 5/10 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 296
<tb> stark <SEP> sulfitiert <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 1/0 <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 336
<tb> 0, <SEP> 10 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 4/15 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 344
<tb> 
 
Die vorstehenden Versuchsergebnisse kenn- zeichnen die folgenden überlegenen Eigenschaften der sulfitierten vegetabilen Gerbextrakte : die sulfitierten Produkte bewirken eine mit dem
Sulfitierungsgrad ansteigende nicht unerhebliche
Wassereinsparung ; ebenfalls bewirken sie Festigkeitssteigerungen von erheblichem Ausmass, welche mit steigender Anwendungsmenge sogar noch zunehmen ;

   die LP-Wirkung der sulfitierten vegetabilen Gerbextrakte zeigt je nach ihrer Art alle Abstufungen ; Produkte wie sulfitierter Quebrachoextrakt eignen sich zu engbegrenzter LP-Bildung ; die Verzögerungswirkungen der sulfitierten Produkte sind merklich abgeschwächt. 



   Wie weiter gefunden wurde, eignen sich die sulfitierten vegetabilen Gerbextrakte in ganz   besonderem Mass dazu, die Wirksamkeit anderer plastifizierender und luftporenbildender Zusatz-   mittel in Richtung einer Vervollkommnung der häufig nicht vollbefriedigenden Druck- und Biegezugfestigkeitssteigerungen, letzterer indbesondere, und auch hinsichtlich der Wassereinsparung, zu vervollkommnen. Hiebei genügen schon sehr geringe Beimengungen von 0, 01 bis   0, 03%   der   erfindungsgemässen Stoffe,   auf Zement berechnet, um überraschende Verbesserungen zu bewirken. Derartig geringe Beimengungen wirken nicht merklich verzögernd, anderseits kann man mit entsprechend grösser bemessenen BeimenJungen auch eine in bestimmten Ausmass gewünschte Verzögerungswirkung erzielen.

   Selbst- verständlich können zur Regelung der Abbinde- verhältnisse auch Beschleunigungsmittel, wie z. B. 



   Kalziumchlorid mitverwendet werden. 



   Je nach dem gewünschten Luftporenbildungs- vermögen des mit sulfitiertem vegetabilen Gerb- stoff extrakt zu kombinierenden Plastifizierungs- mittels kann man unter den verschiedenen
Extrakten dasjenige Produkt aussuchen, welches entweder das LP-Volumen nicht beeinflusst, oder aber dieses verstärkt, oder es überhaupt hervorruft, wobei die eindämmende Wirkung von Alkalien und Kalk auf die Luftporenbildung der vegetabilen Gerbextrakte   mitberücksichtigt   werden kann. Eine solche Entlüftungswirkung kommt auch manchen andern Stoffen, wie Sulfo- säuren, Oxysäuren u. dgl. zu.

   Die besonders wirkungsvolle Kombination von vegetabilem Gerb- extrakt mit Ligninsulfosäure lässt sich hinsichtlich des Luftporenvolumens durch geeignete Extrakte und gegebenenfalls weitere Zusätze der ange- gebenen Art in jeder Richtung variieren, wobei die Konstanz des LP-Volumens besonders wert- voll ist. 



   Schliesslich bietet auch die Verwendung der sulfitierten vegetabilen Gerbextrakte selbst als
Verzögerungsmittel entsprechende Vorteile. Und ferner können die erfindungsgemässen Produkte auch in Verbindung mit Dichtungsmitteln undl oder sonstigen für die Bewirkung bestimmter
Eigenschaften von Mörtel oder Beton zweck- dienlichen Zusatzmitteln vorteilhafte Anwendung finden. 



   Mit der Feststellung, dass die sulfitierten vege- tabilen Gerbextrakte durchwegs derart beton- günstig wirken, vermittelt die vorliegende Er- findung wirkungsvolle Verfahrensstoffe, die in grossen Mengen, zahlreichen Variationen und zu niedrigen Gestehungskosten verfügbar sind. 



   Auch die Produkte eines bekannten Verfahrens, gemäss welchem gerbstoffhaltige Pflanzenteile mittels frischer Sulfitablauge sulfitierend extrahiert werden, können als Ausgangsmaterial dienen. Schliesslich muss auch die direkte sulfitierende Behandlung von Gerbhölzern oder - rinden, sogar im Wege des SulfitzelluloseVerfahrens, zu den erfindungsgemäss zu verwendenden Produkten führen. 



   Mit der Verwendung stärkstsulfitierter vegetabiler Gerbextrakte, auf welche wegen der schwierigeren und noch nicht genügend wirtschaftlichen Herstellbarkeit im vorliegenden Versuchsteil nicht näher eingegangen worden ist, lassen sich noch wesentlich weiterreichende Wirkungen erzielen. Gemäss der Erfindung sind vegetabile   Gerbextrakt-Sulfitierungspro-   dukte verwendbar, wie auch immer sie gewonnen worden sind. 

**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Verbesserung der Güteeigenschaften von Mörtel und Beton, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mörtel oder Beton, oder deren Bestandteilen, vor oder während der Verarbeitung, allein oder in Verbindung <Desc/Clms Page number 4> mit andern zweckdienlichen Zusatzmitteln, geringe Mengen von solchen vegetabilen Gerbextrakten zugeführt werden, welche in geeigneter Form einer auflösend, molekülverkleinernd und sulfonierend wirkenden sulfitierenden Behandlung mittels löslicher Sulfite und/oder Bisulfite und gegebenenfalls weiterer Hilfsstoffe, unterworfen sind.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vegetabile Gerbextrakte, die unter Aufwand von 10 bis 60% Sulfitierungsmittel stark bis stärkst sulfitiert worden sind, in Anwendung gebracht werden.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einer sulfitierenden Behandlung unterworfenen vegetabilen Gerbextrakte zusammen mit plastifizierenden und/oder luftporenbildenden Zusatzmitteln in Anwendung gebracht werden.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer Luftporenbildung das begrenzte Luftporenbildungsvermögen bestimmter sulfitierter vegetabiler Gerbextrakte, insbesondere dasjenige von sulfitiertem Quebrachoextrakt, benutzt oder mitbenutzt wird.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines gewünschten verzögerten oder beschleunigten Abbindeverhaltens von Mörtel oder Beton einerseits eine entsprechend vergrösserte Zusatzmenge von sulfitiertem vegetabilem Gerbextrakt, anderseits eine Mitverwendung von Beschleunigungsmitteln in Anwendung gebracht wird.