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Verfahren zur Herstellung einer wasserdichten Zementmasse und Mittel zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer wasserdichten und wasserabweisenden
Zementmasse, welche vorzugsweise für die Herstellung von Wandverkleidungen in feuchten Räumen, aber auch für wasserundurchlässige Betongiesskörper geeignet ist.
Es ist bekannt, Mörtel durch das Einmischen von alkalischen Seifenlösungen, d. i. durch die Bildung in der Gesamtmasse gleichmässig verteilter fettsaure Kalkverbindungen, derart aufzubereiten, dass diese nach dem Verdunsten des Lösungswassers praktisch wasserabweisend werden. Allerdings ist der Zusatz des notwendigen, relativ beträchtlichen Anteiles von einigen Prozenten der Alkaliseife, bezogen auf das Zementgewicht, stets von einer wesentlichen Verminderung der Festigkeit des Mörtels begleitet, in der Regel tritt nach vollständiger Austrocknung der Zerfall der imprägnierten Mörtelschicht ein.
Auch ein in der Patentliteratur aufscheinender Vorschlag, eine an sich wasserunlösliche Seife durch Beigabe von Fett- säureestern, flüchtigen Kohlenwasserstoffen und eine geringe Menge eines die Gelbildung verhindernden organischen Lösungsmittels zu verflüssigen, scheint gemäss angestellten praktischen Erprobungen die besagte Verminderung der Betonfestigkeit nicht zu verhindern. Im Verlauf einiger Versuchsreihen konnte als Ursache des Zerfalles die Bildung fetthaltiger Filme an den einzelnen Zementkörnern ermittelt werden. Diese Zwischenschichten unterbrechen zwar den Vorgang der Hydratbildung an sich nicht, doch behindern sie das Zusammenwachsen der einzelnen Hydratteilchen zu dem festen, für das chemische Verhalten der hydraulischen Kalke charakteristischen Kunststeinkörper.
Da aber einzelne Zementkörner anscheinend nicht über ihre ganze Oberfläche mit dem Fettfilm Uberzogen werden, bildet sich innerhalb des noch plastischen Gemenges eine Art räumliches Gitter aus, welches dem austrocknenden Mörtel einen geringen Zusammenhalt gibt. Dieser reicht aber, insbesonders bei starkem Wechsel der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit, in der Regel nicht aus, den Zerfall der Imprägnierten Masse auf die Dauer zu verhindern.
Ferner wurde ermittelt, dass einige organische, mit Wasser mischbare Verbindungen, wie beispielsweise
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Einflusskeit von Betonversätzen haben, wenn nur der Wasseranteil des zum Anrühren bestimmten Gemisches jene Mindestmenge nicht unterschreitet, welche der Zement für seine Hydratation benötigt. Diese beiden. durch Versuche erworbenen Erfahrungen haben zur Aufstellung von drei theoretischen Forderungen geführt, bei deren Einhaltung mit der Herstellbarkeit eines Zusatzes für Zementmörtel zu rechnen war, welcher diese bei Erhaltung der mechanischen Festigkeit des abgebundenen Körpers für Wasser undurchdringlich und wasserabweisend macht :
1. Das dem Anrührwasser zugesetzte Mittel darf der entstehenden Lösung weder die Eigenschaften einer Seifenlösung noch einer Fettdispersion erteilen.
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zögert.
3. Das in das Anrührwasser einzubringende Imprägniermittel muss derart beschaffen sein, dass es gegen feuchte Luft abgeschlossen unbegrenzt lang lagerfähig ist und dass es ohne weitere Vorbereitung bei Raumtemperatur verarbeitet werden kann.
Diese drei Forderungen werden gemäss der Erfindung in ausreichender Weise erfüllt, wenn als Aus-
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gangsmittel für die Bildung der Kalkseife eine mit Ammoniakgas angereicherte alkoholische Lösung von Ölsäure oder einer andern Fettsäure verwendet wird, in welcher vorteilhaft mindestens ein Eiweisskörper. z. B. Kasein als zweite, mit dem Kalziumoxyd wasserunlösliche Verbindungen bildende Komponente suspendiert wurde. Soweit aus der Fachliteratur abzuleiten ist, sind Ammoniumseifen in alkoholischer
Lösung bisher noch nicht dargestellt worden.
Wenn man beispielsweise Ölsäure zu gleichen Gewichtsteilen mit Äthylalkohol (Brennspiritus) mischt und in dieses Gemenge trockenes Ammoniakgas einleitet, entsteht ebenso wie beim Versetzen von Ölsäure mit Ammoniakwasser unter Freiwerden einer beträchtlichen Wär- memenge eine Ammoniumseife, deren Dichte nach erfolgter Abklingung grösser ist als jene der Kompo- nenten und deren Viskosität an jene der Glykole herankommt.
Im Gegensatz zu der bei der Umsetzung mit Wasser entstehenden gallertigen und im Wasserüberschuss zwar dispergierbaren, aber nur sehr wenig löslichen Ammoniumseife ist das aus der alkoholischen Lösung der Ölsäure gewonnene Produkt eine klare
Flüssigkeit, welche auch bis zu ihrer fünffachen Verdünnung mit Wasser durchsichtig bleibt, beim Rühren nur sehr wenig Schaum entwickelt und sich erst rund sieben Stunden nach dem Wasserzusatz zu trüben beginnt. Nach. Ablauf dieses Zeitintervalls scheiden sich hellbraune Flocken von saurem ölsaurem Ammo- nium aus, deren in der Zeiteinheit ausfallende Menge deutlich mit dem Verdünnungsgrad zunimmt.
An- scheinend reagiert erst diese praktisch wasserunlösliche Verbindung mit dem in einem Zementmörtel stets vorhandenen Kalziumhydroxyd. Dieses spezifische, auf das Vorhandensein der einfachen Alkohole vom
Methyl bis zum Butylalköhol zurückzuführende Verhalten der Ammoniumölseife in Gegenwart von Wasser macht diese vorzüglich als Imprägniermittel für die Erzeugung wasserdichter Zemente geeignet, insbe- sonders wenn als Grundlage die schnell abbindenden Gemenge des Tonerdeschmelz-und Portlandzemen- tes verwendet werden. Ferner soll angemerkt werden, dass sich für das Anmischen der Ammoniumseife nicht ausschliesslich die Ölsäure bzw. als Handelsprodukt das Stearinöl-Saponifikat eignet, sondern auch alle jene Fettsäuren, welche in den niedrigen Alkoholen löslich sind.
Das Anmischen einer erfindungsge- mässen wasserdichten Zementmasse unterscheidet sich nicht von den üblichen Arbeitsgängen bei der Her- stellung eines Kalkmörtels. Der Zement wird mit der vorgegebenen, mit Wasser angefeuchteten Zuschlags- menge an Sand od. dgl. gut abgemischt und in sein Anrührwasser die je nach der aufzutragenden Schicht- stärke erforderliche Menge bis zu zirka 35% des Zementgewichtes an alkoholischer Ammoniumseife ein- gemischt.
Die beim Eintragen der Seife in das Wasser entstandene klare und nur wenig schäumende Flüssigkeit 'wird mit dem (erdfeuchten) Zement-Sandgemenge gleichmässig vermischt, womit der Mörtel gebrauchs- fertig aufbereitet ist. Die weitere Verarbeitung der Zementmasse bleibt gegenüber den bekannten Ver- fahren unverändert. Das Ergebnis ist eine auf einem mineralischen, Ziegel-, Kalk- oder Zementmörtel- grund ebenso wie ein fachgemäss aufgetragener normaler Zementfeinstrich gut anhaftende Deckschichte, welche nach der Verflüchtigung des Überschusswassers und des sozusagen als Reaktionsverzögerer bei der Bildung der Kalkseife dienenden Alkohols absolut abweisend und dicht gegen Wasser bleibt. Ebenso sind aus der imprägnierten Zementmasse hergestellte Kunststeinkörper, beispielsweiseHohlformen, für Wasser unangreifbar und undurchdringlich.
Als die Dichte und Geschmeidigkeit des imprägnierten Mörtels beträchtlich verbesserndes Mittel hat sich der Zuschlag von Eiweissverbindungen, insbesonders von Kasein in Pulverform, erwiesen. Vorzugsweise dieses lässt sich durch langdauernde Vermahlen, beispielsweise in einer Kugelmühle, derart fein in der alkoholischen Seifenlösung verteilen, dass eine dauernd stabil bleibende kolloide Flüssigkeit entsteht. Schliesslich wurde noch gefunden, dass sich wasserunlösliche Farbstoffe, beispielsweise die Sudanfarben, gut in der alkoholischen Ammoniumseife auflösen und in einem, in diesem Falle vorteilhaft aus weissen Zementsorten angemischten Mörtel infolge ihrer Unlöslichkeit in Wasser vollkommen gleichmässig verteilt werden.
Der dritten Forderung, betreffend ein gebrauchsfertig vorbereitetes und einfach einmischbares Zusatzprodukt, ist insofern entsprochen, als dieses, abgesehen von der bereits angegebenen flüssigen Form einer gegebenenfalls eingefärbte und suspendierte Eiweisskörper enthaltenden Seifenlösung, auch als Paste vorgemischt hergestellt werden kann.
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Process for the production of a waterproof cement mass and means for carrying out the process
The invention describes a method for producing a waterproof and water-repellent
Cement mass, which is preferably suitable for the production of wall cladding in damp rooms, but also for water-impermeable concrete cast bodies.
It is known to make mortar by mixing in alkaline soap solutions, i.e. i. through the formation of fatty acid lime compounds evenly distributed in the total mass, to be processed in such a way that they become practically water-repellent after the evaporation of the water in the solution. However, the addition of the necessary, relatively considerable amount of a few percent of the alkali soap, based on the cement weight, is always accompanied by a substantial reduction in the strength of the mortar; as a rule, after complete drying, the impregnated mortar layer breaks down.
Even a suggestion that appears in the patent literature to liquefy a soap which is inherently water-insoluble by adding fatty acid esters, volatile hydrocarbons and a small amount of an organic solvent that prevents gel formation does not seem to prevent the aforementioned reduction in concrete strength according to practical tests. In the course of some series of tests, the cause of the decay was found to be the formation of fatty films on the individual cement grains. Although these intermediate layers do not interrupt the process of hydrate formation per se, they prevent the individual hydrate particles from growing together to form the solid artificial stone body that is characteristic of the chemical behavior of hydraulic limes.
But since individual cement grains are apparently not covered with the fat film over their entire surface, a kind of spatial grid forms within the still plastic mixture, which gives the drying mortar little cohesion. However, this is generally not sufficient to prevent the impregnated mass from disintegrating in the long term, especially when there is a sharp change in temperature and air humidity.
It has also been found that some organic water-miscible compounds such as
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Concrete offsets have an influence if only the water content of the mixture intended to be mixed does not fall below the minimum amount that the cement needs for its hydration. These two. Experiences acquired through tests have led to the establishment of three theoretical requirements, if compliance with which it was to be expected that an additive for cement mortar could be produced, which would make it impervious to water and water-repellent while maintaining the mechanical strength of the set body:
1. The agent added to the mixing water must not give the resulting solution the properties of a soap solution or a fat dispersion.
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hesitates.
3. The impregnating agent to be added to the mixing water must be such that it can be stored for an unlimited period of time when sealed against moist air and that it can be used at room temperature without further preparation.
According to the invention, these three requirements are adequately met if
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As a starting medium for the formation of the lime soap, an alcoholic solution of oleic acid or another fatty acid enriched with ammonia gas is used, in which advantageously at least one protein body. z. B. Casein was suspended as the second component forming water-insoluble compounds with the calcium oxide. As far as can be derived from the specialist literature, ammonium soaps are in alcoholic
Solution not yet presented.
If, for example, oleic acid is mixed in equal parts by weight with ethyl alcohol (denatured alcohol) and dry ammonia gas is introduced into this mixture, an ammonium soap is produced, just as when oleic acid is mixed with ammonia water, releasing a considerable amount of heat, the density of which is greater than that of the after it has subsided Components and their viscosity approaches that of glycols.
In contrast to the gelatinous ammonium soap that is formed in the reaction with water and is dispersible in excess water, but only very slightly soluble, the product obtained from the alcoholic solution of oleic acid is a clear one
Liquid, which remains transparent even up to its fivefold dilution with water, develops very little foam when stirred and only begins to become cloudy about seven hours after the addition of water. To. At the end of this time interval, light brown flakes of acidic oleic acid ammonium precipitate, the amount of which precipitates in the time unit increases significantly with the degree of dilution.
Apparently only this practically water-insoluble compound reacts with the calcium hydroxide which is always present in a cement mortar. This specific, dated to the presence of simple alcohols
The behavior of ammonium oil soap in the presence of water, which can be traced back to methyl down to butyl alcohol, makes it particularly suitable as an impregnating agent for the production of watertight cements, especially when the rapidly setting mixtures of fused alumina and Portland cement are used as the basis. It should also be noted that oleic acid or, as a commercial product, stearic oil saponificate is not only suitable for mixing the ammonium soap, but also all those fatty acids which are soluble in the lower alcohols.
Mixing a waterproof cement mass according to the invention does not differ from the usual work steps in the production of a lime mortar. The cement is mixed well with the specified aggregate amount of sand or the like, which is moistened with water, and the amount of alcoholic ammonium soap required, depending on the layer thickness to be applied, of up to 35% of the cement weight is mixed into its mixing water.
The clear and only slightly foaming liquid produced when the soap is poured into the water is evenly mixed with the (earth-moist) cement-sand mixture, so that the mortar is ready for use. The further processing of the cement mass remains unchanged compared to the known methods. The result is a top layer that adheres well to a mineral, brick, lime or cement mortar base as well as a properly applied normal cement coating, which after the evaporation of the excess water and the alcohol, which acts as a reaction retarder in the formation of the lime soap, is absolutely repellent and impermeable against water remains. Likewise, artificial stone bodies made from the impregnated cement mass, for example hollow forms, are invulnerable and impenetrable to water.
The addition of protein compounds, especially casein in powder form, has proven to be an agent that considerably improves the density and smoothness of the impregnated mortar. This can preferably be distributed so finely in the alcoholic soap solution by long-term grinding, for example in a ball mill, that a colloidal liquid that remains permanently stable is formed. Finally, it was also found that water-insoluble dyes, for example Sudan colors, dissolve well in alcoholic ammonium soap and are completely evenly distributed in a mortar, in this case advantageously made of white cement types, due to their insolubility in water.
The third requirement, relating to a ready-to-use and easily mixed-in additive product, is met insofar as this, apart from the already specified liquid form of a soap solution containing optionally colored and suspended protein bodies, can also be prepared premixed as a paste.
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