AT290371B

AT290371B - Zementmischung

Info

Publication number: AT290371B
Application number: AT678966A
Authority: AT
Inventors: Cyril Aubrey Redfarn
Original assignee: Cyril Aubrey Redfarn
Priority date: 1966-07-14
Filing date: 1966-07-14
Publication date: 1971-05-25

Description

Zementmischung
In der Technologie der zementartigen Baustoffe sind grundsätzlich zwei Arten von Produkten zu unterscheiden :
1. Flüssiges, d. h. giessbares bzw. mit einer Maurerkelle bearbeitbares Material, das zu seiner
Formung nicht mehr Druck erfordert, als durch gewöhnliche Bearbeitung von Hand aus ausgeübt wird.

2. Steife, plastische Massen, die durch Auspressen durch eine Düse unter hohem Druck verformt und anschliessend im Autoklav gehärtet werden.

Diese beiden bekannten Materialarten unterscheiden sich nicht nur durch die Art ihrer Verarbeitung sondern auch hinsichtlich ihrer Zusammensetzung grundsätzlich voneinander. Das Material (1) enthält eine grosse und keineswegs kritische Wassermenge und erfordert zur Formung nur minimalen Druck. Mischungen dieses Typs lässt man gewöhnlich einfach bei Umgebungstemperatur aushärten.

Im Gegensatz hiezu ist die Wassermenge bei Mischungen des Typs (2) kritisch. Sie wird so niedrig gehalten wie es mit der Erzielung einer krümeligen Masse, die sich unter dem hohen Druck in der Presse zusammenbäckt und fliessfähig wird, vereinbar ist. Bei Verwendung von zu viel Wasser erhält man ein zu weiches Extrudat, das beim Auspressen unter seinem Eigengewicht zusammensinken kann, sowie einen zu grossen Porengehalt im gehärteten Produkt aufweist.

Ferner muss unbedingt ein Wasserzurückhaltemittel zugegen sein, um zu verhindern, dass bei dem hohen Pressdruck Wasser aus der Mischung ausgepresst wird, denn dann würde die Viskosität der zurückbleibenden Masse steigen und möglicherweise zu einer Verstopfung der Presse führen. Im übrigen begünstigt ein möglichst geringer Feuchtigkeitsgehalt solcher Massen geringe Porenbildung im Fertigprodukt und damit eine grössere physikalische Festigkeit und geringe Feuchtigkeitsabsorption. Die Warmhärtung ist ein wesentlicher Bestandteil der Verarbeitung, und sie erfolgt gewöhnlich im Autoklav, da der geringe Wassergehalt den Hydratisierungsprozess, der für das richtige Erhärten des Zements unerlässlich ist, verlangsamt.

Die Erfindung betrifft eine Zementmischung auf der Basis von Portlandzement und Füllstoffen, welche mit mineralischem Fasermaterial verstärkt ist zur Formung durch Extrusion und anschliessende Härtung durch Wärme, insbesondere im Autoklav. Diese Mischung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie noch ein synthetisches, vernetzbares Harz, welches wasserunlöslich und bei Raumtemperatur flüssig ist, ein Vernetzungsmittel für dieses Harz sowie eine wasserlösliche kolloide Substanz enthält, die als wasserzurückhaltendes Mittel im Zement und als Emulgator für das Harz in dem in der angefeuchteten Zementmischung vorhandenem Wasser wirkt, welche kolloide Substanz reaktive Gruppen, die sie zur Kombination mit reaktiven Gruppen des Harzes beim Härten der Zementmischung in der Wärme befähigt, enthält.

Zement- oder gipshaltige Mischungen, die mineralisches Fasermaterial, ein synthetisches, vernetzbares Harz, z. B. ein Epoxy- oder Polyesterharz und ein Vernetzungsmittel bzw. einen Härter enthalten, sind an sich bereits bekannt, doch handelt es sich dabei durchwegs um Mischungen des oben

beschriebenen Typs (1), denen das Harz, da die vorhandene Wassermenge nicht kritisch ist, in Form wässeriger Emulsionen zugesetzt ist. Weiters ist in der brit. Patentschrift Nr. 714, 252 eine Zementmi- schung beschrieben, welche ebenfalls dem Typ (1) angehört und eine wässerige Emulsion thermoplasti- scher Polymerer wie Polyvinylacetat sowie ein wasserlösliches Schutzkolloid, z. B. Methyläthylcellulose enthält.

Als Harzkomponente der erfindungsgemässen Mischungen eignen sich unentflammbare insbesondere flüssige Epoxyharze, die dem Zement in Mengenverhältnissen von 1 Gew.-Teil Harz auf 4 Gew.-Teile
Zement bis zu 2 Gew.-TeilenHarz auf 1 Teil Zement zugesetzt werden können. Diese Zement-Epoxy- harzmischung wird dann mit den Verstärkungsfasern vermischt, wonach mittels einer geeigneten, einen
Polyaminhärter enthaltenden Wassermenge die erforderliche Hydration der Zementmischung bewirkt wird.

In dem so erhaltenen Endprodukt befindet sich einineinandergreifendesanorganischesKristallsystem sowie ein organisches vernetztes Harzsystem. Durch Verwendung eines bromierten Epoxyharzes zumin- dest als Teil des zugesetzten Harzes wird die Unentflammbarkeit der Zusammensetzung gefördert, wäh- rend die Wirkung des Harzes darin besteht, die Feuchtigkeitsbeständigkeit zu verbessern und einegrö- ssere Biegsamkeit bei hohem Young-Modul zu erzielen.

Es kann auch ein ungesättigtes, unentflammbares Polyesterharz verwendet werden, das etwas mo- nomeres Styrol und Benzolperoxyd als Katalysator sowie Dimethylanilin oder Dimethyl-p-toluidin als
Beschleuniger enthält. Der flüssige Polyester samt Katalysator wird mit dem Zement und den Verstär- kungsfasern im Verhältnis von 4 bis 6 Gew.-Teilen Harz zu 8 Gew.-Teilen Zement vermischt. Dann wird der Beschleuniger eingetragen und anschliessend die zur Hydratisierung des Zements nötige Menge
Wasser zugesetzt.

Zur Verbesserung der Unentflammbarkeit der Zusammensetzung kann auch ein aus Hexachlor- endomethylentetrahydrophthalsäure hergestelltes Polyesterharz verwendet werden.

Die Wirkung des Polyesterharzes besteht, neben der Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit, in einer grösseren Biegsamkeit bei hohem Young-Modul.

Die durch das Epoxy-oder Polyesterharz bewirkte Erhöhung der Festigkeit ist derart, dass dünnere tragfähige Profile verwendet werden können, wodurch die zusätzlichen Kosten für das Harz kompensiert werden.

Die wasserlösliche kolloide Substanz, die in der erfindungsgemässen Zementmischung als wasser- zurückhaltendes Mittel und gleichzeitig als Emulgator für das Harz dient, enthältvorzugsweise Hydroxyl- oder Aminogruppen, die zur Kombination mit reaktiven Epoxy-, Methoxy- oder Hydroxygruppen der
Harzmoleküle bei der Härtung des Harzes in der Wärme befähigt sind.

Die erfindungsgemässe Zementmischung eignet sich insbesondere für die Herstellung von tragfä- higen Bauelementen, welche innen und aussen mit einer Auflage versehbar sind, die wetterfest ist bzw. sich zur Aufnahme von dekorativen Anstrichen od. dgl. eignet. Die Bauelemente können auch als vor- geformte Hohlprofile ausgebildet sein und die Hohlräume können gewünschtenfalls mit einem zellenförmigen organischen oder einem zellenförmigen anorganischen, teilchenförmigen Material gefüllt werden, dessen Teilchen durch ein in situ gehärtetes synthetisches Hartbindemittel miteinander ver- bunden sind.

Zur Herstellung von Bauelementen aus der erfindungsgemässen Zementmischung kann eine Mehr- schraubenstrangpresse für plastisches Material verwendet werden, in welchem zufolge der geringen
Scherbeanspruchung beim Betrieb die Wärmeentwicklung auf einem Minimum gehalten ist und dadurch vorzeitige Erhärtung der Mischung vermieden wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Auf- nahme der Beschickung leicht vor sich geht und die Vorwärtsbewegung des Materials stärker im positiven Sinn verläuft (d. h. dass wenig oder gar kein Material an den Schraubenflügeln zurückgleitet) als bei einer Einschraubenstrangpresse, weil eine Mehrschraubenstrangpresse auch als eine seitlich auseinandergezogene Zahnradpumpe angesehen werden kann. Durch die Anwesenheit des Harzes wird ein rascheres Auspressen erzielt.

Das Auspressen erfolgt durch Stahldüsen ; vorzugsweise ist zwischen dem Ende der Mehrschraubenstrangpresse und der Düse ein Sieb geschaltet, um eine bessere Homogenisierung des Gemisches zu erhalten. Der Fluss des Materials in der Düse erfolgt stromlinienförmig um übermä- ssige Druckstauung zu verhindern, und die Schrauben sind so konstruiert, dass Luft, die in der Mischung eingeschlossen ist, während des Durchganges durch die Presse entfernt wird. Auf diese Weise erübrigt es sich, den Zement vor dem Pressvorgang zu entlüften.

Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn Verstärkungsfasern aus Asbest oder Glas verwendet werden, da diese beim Auspressvorgang bis zu einem beträchtlichen Grad orientiert werden, wodurch sich

eine erhöhte Festigkeit in der Auspressrichtung des Gemisches ergibt. Das ausgepresste Produkt kann zu Stücken geeigneter Länge zerschnitten und zur Aushärtung flach gelagert werden. Man kann auch eine beschleunigte Härtung erzielen, wenn man das ausgepresste Profil durch eine Heizzone mit einer Temperatur von nicht mehr als ungefähr 900C führt. Ebenso kann eine Behandlung im Autoklav, wie sie für Zementmischungen üblich ist, angewendet werden.

Die aus der erfindungsgemässen Zementmischung hergestellten Bauelemente können mit Löchern stranggepresst werden, in welche nach der Autoklavbehandlung Stahlverstärkungsstäbe eingesetzt werden.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen Zementzusammensetzungen gemäss der Erfindung :
EMI3.1

<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Portlandzement <SEP> 80
<tb> Feinsand <SEP> 80
<tb> Asbestfasern <SEP> 5
<tb> Flüssiges <SEP> Epoxyharz <SEP> 15
<tb> Triäthylentetramin <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Dibromcresylglycidyläther <SEP> 3
<tb> Methylhydroxypcopylzellulose <SEP> 2
<tb> Wasser <SEP> 34
<tb> Zusammensetzung <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Portlandzement <SEP> 80
<tb> Feinsand <SEP> 80
<tb> Asbestfasern <SEP> 5
<tb> Polyesterharz <SEP> enthaltend <SEP> ungefähr <SEP> 20
<tb> 250 <SEP> ;

<SEP> 0 <SEP> monomeres <SEP> styrol <SEP>
<tb> Benzoyiperoxydpaste <SEP> 64% <SEP> ig <SEP> 0,4
<tb> 5) <SEP> ige <SEP> Dimethylanilinlösung <SEP> in <SEP> 0,4
<tb> Styrol
<tb> Natriumsalz <SEP> von <SEP> dehydratisierten <SEP> 4
<tb> Rizinusölfettsäuren
<tb> Wasser <SEP> 25
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1.

Zementmischung auf der Basis von Portlandzement und Füllstoffen, zur Formung durch Extrusion und anschliessende Härtung durch Wärme, insbesondere im Autoklav, welche mit mineralischem Fasermaterial verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie noch ein synthetisches, vernetzbares Harz, welches wasserunlöslich und bei Raumtemperatur flüssig ist, ein Vernetzungsmittel für dieses Harz sowie eine wasserlösliche kolloide Substanz enthält, die als wasserzurückhaltendes Mittel im Zement und als Emulgator für das Harz in dem in der angefeuchteten Zementmischung vorhandenem Wasser wirkt, welche kolloide Substanz reaktive Gruppen, die sie zur Kombination mit reaktiven Gruppen des Harzes beim Härten der Zementmischung in der Wärme befähigt, enthält.

Claims

2. Zementmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kolloide Substanz Hydroxyl- oder Aminogruppen enthält, die zur Kombination mit reaktiven Epoxy-, Methoxy- oder Hydroxygruppen der Harzmoleküle befähigt sind. <Desc/Clms Page number 4>

3. Zementmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das synthe- tische Harz ein vernetztes Epoxyharz ist.

4. Zementmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Harz ein vernetztes Polyesterharz ist.

5. Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Harz ein unentflammbares Mittel zugesetzt ist.

6. Zementmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus den folgenden Stoffen (in Gew.-Teilen) besteht : EMI4.1 <tb> <tb> Portlandzement <SEP> 80 <tb> Feinsand <SEP> 80 <tb> Asbestfasern <SEP> 5 <tb> Flüssiges <SEP> Epoxyharz <SEP> 15 <tb> Triäthylentetramin <SEP> 2, <SEP> 1 <tb> Dibromcresylglycidyläther <SEP> 3 <tb> Methylhydroxypropylzellulose <SEP> 2 <tb> Wasser <SEP> 34. <tb> 7.

Zementmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasssieausdenfolgenden Stoffen (in Gew.-Teilen) besteht : EMI4.2 <tb> <tb> Portlandzement <SEP> 80 <tb> Feinsand <SEP> 80 <tb> Asbestfasern <SEP> 5 <tb> Polyesterharz <SEP> enthaltend <SEP> un- <SEP> 20 <SEP> <tb> gefähr <SEP> 25% <SEP> monomeres <SEP> Styrol <SEP> <tb> Benzoylperoxydpaste <SEP> 64% <SEP> zig <SEP> 0,4 <tb> 5%ige <SEP> Dimethylamilinlösung <SEP> 0,4 <tb> in <SEP> Styrol <tb> Natriumsalz <SEP> von <SEP> dehydratisier-4 <tb> ten <SEP> Rizinusö1fettsäuren <tb> Wasser <SEP> 25. <tb>

Druckschriften, die das Patentamt zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik in Betracht gezogen hat : EMI4.3 <tb> <tb> DT-AS <SEP> 1159839 <SEP> FR-PS <SEP> 1393454 <SEP> <tb> FR <SEP> - <SEP> PS <SEP> 1 <SEP> 262 <SEP> 144 <SEP> GB <SEP> - <SEP> PS <SEP> 717 <SEP> 109 <tb>