Verfahren zur Herstellung von frostbeständigem Beton oder Mörtel. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von frost beständigem Beton oder Mörtel und bezweckt, einen Mörtel oder Beton zu schaffen, der in erhärtetem Zustand gegen die Einwirkung des Frostes widerstandsfähiger ist.
Man hat schon oft und auf verschiedene Weise versucht, den Beton gegen Frost wi derstandsfähiger zu machen, z. B. durch Ab saugung der Luftporen und des Überschuss- wassers. Dies ergab keine Verbesserung, viel eher eine Verschlechterung der Frostbestän digkeit, weil durch die Absaugung eine Menge Kapillaren erzeugt wurde, welche die Fähigkeit besitzen, in Berührung mit Wasser dasselbe aufzusaugen.
Ein Fortschritt bezüglich der Frost beständigkeit wurde auch nicht mit Zusätzen von Oxysäuren erzielt, trotzdem die An- ma.chwassermenge eines Mörtels oder Betons unter Beibehaltung der Verarbeitbarkeit re duziert werden kann. Obwohl dieser Zusatz auf die Plastizität günstige Resultate zeigt, konnte die Frostbeständigkeit nicht im er warteten Masse verbessert werden, weil die Oxysäuren die den Zementen anhaftende Eigenschaft des Wasserabstossens nicht nur nicht verhindern, sondern sogar verstärken.
Durch das Abstossen des Wassers wird eine ähnliche Porenbildung begünstigt., wie sie beim Absaugeverfahren entsteht und welche sieh ungünstig auf die Frostbeständigkeit auswirkt. Die durch die Verbesserung der Plastizität erreichte Verminderung des A.n- machwassers und damit der verminderten Wasserporenmenge wird durch die ungünstige Kapillarporenbildung wieder aufgehoben.
Die beträchtliche Verbesserung der Frost beständigkeit von Beton und Mörtel gelang erstmalig durch Zugabe von kohlenwasser stoffunlöslichem Naturharz. Durch diesen sogenannten lufteinführenden Zusatz werden im Mörtel oder Beton eine Menge kleiner Luftporen erzeugt, welche sich aber, trotz dem sie mit Kapillarporen in Verbindung -stehen. nicht oder nur unvollständig mit Wasser füllen können. Der Nachteil dieser Lufteinbringerzusätze ist aber der, dass die Verbesserung der Frostbeständigkeit nur auf Kosten anderer wichtiger Betoneigen schaften erzielbar ist.
Durch das Einbringen von zusätzlicher Luft in Beton oder Mörtel werden Raumgewicht, Druck- und Biege- festigkeiten, die Haftfestigkeiten an Eisen einlagen und, infolge vermehrter Schlamm bildung, die Oberflächenhaftung beim An betonieren wesentlichverachleehtert. Dadurch aber wird die allgemeine Verwendung des wohl gegen Frost widerstandsfähigen Betons eingeschränkt oder erfordert spezielle Mass nahmen.
Der Zusatz einer Alkoholsäure zu Mörtel und Beton bewirkt eine Verbesse rung des Raumgewichtes, die dadurch ver ursacht wird, dass die Alkoholsäuren schaum zerstörend wirken, indem sie die Oberflächen spannung von Wasser erhöhen.
Es war daher zu erwarten, dass bei kombinierter Zugabe einer Oxysäure mit einem luft einführenden Stoff die Schaumfähigkeit und daher die Bildung geschlossener Luftporen ungünstig beeinflusst wird. Überraschender weise zeigen nun Luftgehaltbestimmungen an Mörteln 1 :
4 mit Lufteinbringersubstan- zen und gleichzeitiger Zugabe von schaum- zerstörenden Ogysäuren nicht nur keine un günstige Wirkung auf die Luftporenbiidung, sondern sogar noch eine Begünstigung der Schaumbildungsfähigkeit, wie aus der nach stehenden Tabelle I ersichtlich ist. Tabelle <I>1</I>
EMI0002.0014
Kombinierter
<tb> Na-Resinat- <SEP> Luftgehalt <SEP> Zusatz,
<SEP> in <SEP> /o <SEP> der <SEP> Luftgehalt <SEP> Erhöhung <SEP> des
<tb> zusatz <SEP> in <SEP> /o <SEP> des <SEP> Zementmenge <SEP> von <SEP> des <SEP> Mörtels <SEP> Luftgehaltes <SEP> in <SEP> /o
<tb> der <SEP> Zement- <SEP> Mörtels <SEP> in <SEP> Dextron- <SEP> bei <SEP> komb. <SEP> der <SEP> Luftmenge
<tb> menge <SEP> Vol.o/o <SEP> Na-Resinat <SEP> saures <SEP> Zugabe <SEP> in <SEP> yabeo <SEP> ohne <SEP> Alkoholsäure
<tb> Kalzium
<tb> 0,01- <SEP> 9 <SEP> 0,01 <SEP> 0,125 <SEP> 10,2 <SEP> 18.3
<tb> 0,02 <SEP> 14,4 <SEP> 0,02 <SEP> 0,125 <SEP> 16,5 <SEP> 14,6
<tb> 0.03 <SEP> 1<B>7</B>,6 <SEP> 0,03 <SEP> 0,125 <SEP> 19,7 <SEP> 11,9
<tb> 0,04 <SEP> 21,0 <SEP> 0,04 <SEP> 0,125 <SEP> 2<B>1</B>,8 <SEP> 3,8 Gemäss dem Verfahren nach der Erfin dung wird daher bei der Herstellung von frostbeständigem Mörtel oder Beton,
die ein hydraulisches Bindemittel enthalten, min destens ein plastifizierendes Mittel und mindestens ein Mittel, das die Bildung von gashaltigen Poren mit Mörtel bezw. Beton be wirkt, verwendet.
Zur Erzeugung eines bestimmten Luft porengehaltes kann daher, bei gleichzeitiger Zugabe einer Alkoholsäure, der Anteil des lufteinführenden Mittels iun zirka<B>10%</B> re duziert werden, wobei auch die in vielen Fällen unerwünschte Wasserausscheidung verhindert oder doch sehr stark herabgesetzt wird.
Als lufteinführende. Mikroporen erzeu gende Zusätze kommen allgemein ober flächenaktive Stoffe, welche die Oberflächen spannung von Wasser in alkalischer Lösung herabsetzen, in Frage. Wirksam sind aber nur solche Stoffe, die in alkalischer Lösung löslich sind. Es können deshalb auch Stoffe, wie künstliche oder natürliche Harze, ver wendet werden, die in neutralem oder saurem Wasser unlöslich sind, als Alkalisalze aber in Lösung gehen.
Als natürliche Harze seien genannt: in aromatischen Kohlenwasserstof- fen unlösliches Tannenharz, Kolophonium, Kopale usw. In gleicher Weise eignen sich auch. die Resinate, vorzugsweise die- Alkali salze; sehr gut eignen sich die speziell als Netzmittel bekannten, lösliche Erdalkali- salze bildenden Sulfonate oder Sulfate, wie z.
B. Laurylalkoholsulfonate. Von künst lichen Harzen seien genannt Kasein-, Phenol- und Kresol-Formaldehyd-Harze. Die fett sauren Alkalisalze sind, obwohl Netzmittel, unwirksam, weil sie unlösliche Erdalkali- oder Aluminiumsalze bilden und daher bei der Herstellung des Mörtels oder Betons aus gefällt werden.
Metalle, welche in Reaktion mit dem Zement Wasserstoff entwickeln, eignen sich auch als Gas einführende und Poren bildende Stoffe. Solche, in allerfeinst verteilter Form verwendbare Metalle sind Kalzium, Magne sium und Aluminium oder deren Legie rungen.
Die für frostbeständigen Beton notwen dige, zusätzliche Luftmenge schwankt zwi schen 3 und 8 Volumenprozent.
Als verflüssigende Stoffe, die den An machwasserbedarf einer Mörtel- oder Beton mischung herabzusetzen erlauben und die nicht als Lufteinbringer wirken, eignen sich aliphatische und zyklische Ogysäuren, wie z. B. Weinsäure, Zitronensäure, Zuckersäure, Degtroneure, Salizylsäure usw., Kalzium- ligninsulfonat, Alizarinsulfosäure, Humus säure.
Diese Klasse von Substanzen wird im folgenden einfach als Plastifikatoren oder plastifizierende Stoffe bezeichnet.
Die notwendigen Zusatzmengen der luft- poreneinbringenden Stoffe, wie der Gas er zeugenden Metalle, sind sehr klein und be tragen je nach Ausgiebigkeit zwischen 0,005 bis<B>0,5%,</B> die Menge der plastifizierenden Stoffe 0,025-0,5% auf die Gewichtsmenge Bindemittel bezogen. Die Zugabe der Zusätze kann gemeinsam oder einzeln entweder bei der Herstellung der Zemente während oder nach der Mahlung des Klinkers oder bei der Herstellung des Betons oder Mörtels in trockener Form oder in Lösung erfolgen. Die gemäss der Erfindung erzielbaren Verbesse rungen können aber auch erhalten werden, wenn z.
B. nur der die Luftvermehrung be dingende Zusatz dem Klinker oder Zement zugemahlen wird, die weitere Zugabe des Plastifikators aber erst nachträglich, z. B. auf der Baustelle bei der Herstellung des Betons oder Mörtels, erfolgt.
Es ist für die hydraulischen Bindemittel kennzeichnend, dass zu ihrer Erhärtung Wasser notwendig ist. Für die vollständige Erhärtung von Portlandzement sind zirka l'2)-15% Wasser erforderlich. Alles übrige Wasser, das beim Anmachen eines Mörtels oder Betons in dieselben hineingebracht wird, bleibt im Zementleim in feinen Kapil laren oder Wasserporen zurück. Ein Kubik meter Beton P300 mit einem Wasser- Zement-Faktor von 0,60 hat z.
B. ein Ka- - pillarporenvolumen, das vom Überschuss- wa:sser allein herrührt, von 135 Litern. Aus diesen Kapillaren kann das Wasser zum Teil verdunsten; sie saugen sich aber sofort wieder mit Wasser voll, wenn sie mit demselben in Berührung kommen. Für das Verhalten des Betons gegenüber dem Frost sind diese Ka pillaren von allergrösster Bedeutung.
Es ist nun ein grosser Vorteil, dass die Kapillar porenmenge eines Betons oder Mörtels durch den Zusatz eines plastifizierenden Produktes entsprechend der Wasserreduktionsmöglich- keit verkleinert wird. Die Reduktion des Ka- pillarporenvolumens kann z. B. beim obigen Beispiel 14-20 Liter pro Kubikmeter Beton betragen.
Da die lufteinführenden Mittel die Zementmassen mit Luftporen, die sich nicht mit Wasser füllen können, durchsetzen, so kann bei verkleinertem Kapillarvolumen auch die zur Pufferung notwendige Luft porenmenge geringer sein. Da gemäss den Versuchen bei Zusatz eines Plastifikators und eines lufteinführenden Mittels eine Re duktion der Anmachwassermenge und gleich zeitig eine Lufteinführung erzielbar ist, können Mörtel und Beton hergestellt werden,
die überraschenderweise sowohl eine be trächtliche Verbesserung gegenüber der Ein wirkung des Frostes als auch in bezug auf verschiedene andere materialtechnische Ei genschaften aufweisen, wobei die erzielte Verbesserung grösser ist als diejenige, erhal ten durch Addition der Verbesserungen, die bei Einzelzusatz des plastifizierenden Stoffes bezw. des lufteinführenden Mittels zu erwar ten wäre.
Auf einige dieser Eigenschaften, wie Verminderung der Kapillarität (Wasser absorption), Verbesserung der Frost, und Witterungsbeständigkeit, der Druck- und Biegefestigkeiten, der Haftfestigkeiten von Eiseneinlagen und in Arbeitsfugen durch Verkleinerung oder Verhinderung der Bil dung von Schlammschichten und die Er höhung der Wärmeisolation sei. nur kurz hingewiesen.
<I>1. Beispiele:</I> Es wurden einerseits Vergleichsmörtel 1 : 6 ohne Zusatz mit 12, 13 und 14 % An machwasser und anderseits eine Reihe gleich dosierter Mörtel unter Verwendung von Zu sätzen mit entsprechend gleicher Verarbeit- barkeit hergestellt. Die Gleichheit der Plasti zität wurde durch Bestimmung des Ausbreit- masses auf dem Rütteltisch nach Haegermann festgestellt. Die Mörtel wurden drei Minuten gemischt und daraus je vier Prismen 4 X 4 X 16 cm hergestellt.
Die Zusätze, an- gegeben in- % der verwendeten Portland- zementmenge, wurden vor dem Anmachen des Mörtels in Pulverform zugemischt. Nach dem Ausschalen der Probekörper wurden dieselben vierzehn Tage in der Feuchtkam- mer, dann vierzehn Tage in. Wasser gelagert.
Je zwei der vier Prismen wurden hierauf 50mal gefroren, während die Vergleichs körper" weiter in Wasser gelagert wurden. Nach 50maligem Frostwechsel wurden alle Körper auf Biege- und Druckfestigkeit ge prüft.
Die Resultate wie die näheren Anga ben sind in folgender Tabelle II wieder gegeben: <I>Tabelle</I> 1I
EMI0004.0020
Tabelle Il (Fortsetzung)
EMI0005.0003
Der Abfall der Festigkeiten der Körper ohne Zusatz durch Frost ist ganz bedeutend und um so grösser, je höher die Anmaeh- wassermenge ist.
Mit Zusatz der Plastifika- toren allein werden wohl höhere Festigkeiten erzielt, der Festigkeitsabfall durch Frost ist aber grösser, wenn auch die Endfestigkeiten immer noch so hoch oder höher als jene der Körper ohne Zusatz und ohne Frost sind. Durch die lufteinführenden Zusätze wird eine bedeutende Verbesserung der Frost beständigkeit erzielt.
Bei der kombinierten Zugabe von lufteinführendem Mittel und plastifizierender Substanz hingegen werden Körper mit weit deutlicher Verbesserung in der Frostbeständigkeit erhalten, so dass diese als praktisch frostsicher bezeichnet werden können. Ein Festigkeitsabfall tritt auch bei grösserem Wasserzusatz nicht auf, trotzdem nach den Versuchen bei Einzelzusatz gerade bei diesen eine bedeutende Festigkeitseinbusse zu erwarten war.
Die Ergebnisse sind um so überraschender, da sich durch gleichzeitige Verwendung eines Schäumerzusatzstoffes und eines Plastifikators eine viel bedeuten dere Verbesserung der Frostbeständigkeit und der Festigkeiten ergab als aus den Er gebnissen des Einzelzusatzes angenommen werden konnte.
Es ist bekannt, dass die Schäumer, das heisst lufteinführenden Zusätze, den Gleit- widerstand der Eiseneinlagen in Beton be trächtlich herabsetzen, während plastifizie- rende Stoffe, wie Oysäuren, Kalziumlignin- ,sulfonat mit Kalziumchlorid denselben we sentlich erhöhen.
Es ist deshalb zu erwarten, dass die gleichzeitige Verwendung eines Schäumers und eines Plastifikato.rs die günstige Wirkung des letzteren auf den Gleitwiderstand von Eisen in Beton im besten Fall um die Einzelwirkung des luft einführenden Mittels reduziert. Die Versuche zeigen nun, dass diese naheliegende Annahme den Tatsachen nicht entspricht.
Die Schwä- ehung des durch einen Plastifikator erhöhten Gleitwiderstandes von Eisen in Beton erfolgt bei gleichzeitiger Zugabe durch den Schäu- mer in bedeutend kleinerem Masse.
<I>z. Beispiele:</I> Es wurden Betonproben 1 : 2, 5 : 5 von plastischer Konsistenz ohne und mit diversen Zusätzen, -welche in trockener Form beim Mischen zugegeben wurden, hergestellt. Der Wasserzusatz wurde so bemessen, dass stets ein Einsinkmass (nach Abrams) von 5-6 cm entstand. Aus diesen verschiedenen Beton roben wurden Würfel 10 X 10 cm, in die je ein blanker Eisenstab von 10 mm Durch- messer und 12 cm Länge einbetoniert wurde, hergestellt.
Nach sieben Tagen wurde die Kraft gemessen, die für die Herausdrückung des Eisenstabes aufgewendet werden musste. Die näheren Angaben und die Resultate sind in der folgenden Tabelle III zusammen gestellt: <I>Tabelle</I> III
EMI0006.0022
Die Beeinträchtigung des Gleitwider- standes durch die lufteinführenden Zusätze ist ganz beträchtlich, macht sie doch in obigen Beispielen bis zu<B>50%</B> aus.
Bei Zu satz von Schäumern und Plastifikatoren kombiniert kann dieser Nachteil nicht nur aufgehoben werden, sondern es werden darüber hinaus noch bemerkenswerte Ver besserungen erzielt.
Die Bildung der Schlammschichten an der Oberfläche des Betons, die je nach Kon sistenz desselben verschieden ausgeprägt sind, wird als unangenehm empfunden. Diese Oberflächenschichten, die zum Teil als kom pakte, glänzende, zum Teil als lose Schich ten vorhanden sind, haben keine genügende Haftung mit dem Beton. Die lufteinführen den Stoffe begünstigen diese Schlamm schichtbildung stark und verschlechtern so die ungünstigen Verhältnisse in den Arbeits fugen noch mehr.
Bei der gemeinsamen Ver wendung von Plastifikatoren und lufteinbrin genden Stoffen zeigte sich nun aber, dass die negative Wirkung der Schäumer und die positive der Plastifikatoren nicht einfach sich addieren, sondern dass die Schaum ver mehrende Wirkung der Plastifikatoren in grösserem Masse zum Ausdruck kommt.
<I>3. Beispiele:</I> Mit einem Teil der in den z. Beispielen angegebenen Betonmischungen wurde der untere Teil einer aufrechtstehenden Form für Betonprismen 12 y 12 X 36 hergestellt. Nach einer Erhärtungszeit von drei Tagen wurde, ohne den Beton an der Oberfläche zu verändern, die obere Hälfte mit dem gleichen Beton einer neuen Mischung aufbetoniert. Nach sieben Tagen des jüngeren Betons wurden die Probekörper auf Biegefestigkeit ,
prüft. Die erhaltenen Resultate sind in den Kolonnen 7 und 8 der Tabelle III ent halten. Die Biegefestigkeiten geben ein Mass für die Güte der Betonoberfläche.
Mit Vorteil können gemeinsam mit den Sehäumern und Plastifikatoren noch be kannte dichtende, wasserabweichende, disper- gierende und abbinderegulierende Verbin dungen mitverwendet werden, wie z. B. Al kalisilikate, Erdalkalichloride, Phosphate.
Process for the production of frost-resistant concrete or mortar. The present invention relates to a method for the production of frost-resistant concrete or mortar and aims to create a mortar or concrete which is more resistant to the effects of frost in the hardened state.
You have tried many times and in different ways to make the concrete more resistant to frost, z. B. by sucking off the air pores and excess water. This did not result in any improvement, rather a deterioration in the frost resistance, because a lot of capillaries were created by the suction, which have the ability to suck up the same in contact with water.
No progress in terms of frost resistance was achieved with the addition of oxyacids, although the amount of water in a mortar or concrete can be reduced while maintaining the workability. Although this additive shows favorable results on plasticity, the frost resistance could not be improved to the expected extent because the oxyacids not only do not prevent the water-repellent property of the cements, but actually strengthen them.
By repelling the water, a similar pore formation is favored, as it arises in the suction process and which has an unfavorable effect on the frost resistance. The reduction in the amount of water obtained by improving the plasticity and thus the reduced amount of water pores is canceled out again by the unfavorable formation of capillary pores.
The significant improvement in the frost resistance of concrete and mortar was achieved for the first time by adding natural resin that is insoluble in hydrocarbons. This so-called air-introducing additive creates a lot of small air pores in the mortar or concrete, which, however, are in connection with capillary pores. not or only incompletely fill with water. The disadvantage of these air injector additives is that the improvement in frost resistance can only be achieved at the expense of other important concrete properties.
By introducing additional air into concrete or mortar, the volume weight, compressive and flexural strengths, the adhesive strengths on iron deposits and, due to increased sludge formation, the surface adhesion when concreting are significantly reduced. However, this limits the general use of the concrete, which is probably frost-resistant, or requires special measures.
The addition of an alcoholic acid to mortar and concrete improves the density, which is caused by the fact that the alcoholic acids have a foam-destroying effect by increasing the surface tension of water.
It was therefore to be expected that the combined addition of an oxyacid with an air-introducing substance would adversely affect the foaming capacity and therefore the formation of closed air pores. Surprisingly, air content determinations on mortars 1 now show:
4 with air-introducing substances and simultaneous addition of foam-destroying ogy acids not only does not have an unfavorable effect on the formation of air entrainment, but even aids in the ability to form foam, as can be seen from Table I below. Table <I> 1 </I>
EMI0002.0014
Combined
<tb> Na resinate <SEP> air content <SEP> additive,
<SEP> in <SEP> / o <SEP> the <SEP> air content <SEP> increase <SEP> des
<tb> addition <SEP> in <SEP> / o <SEP> of the <SEP> amount of cement <SEP> of <SEP> of the <SEP> mortar <SEP> air content <SEP> in <SEP> / o
<tb> the <SEP> cement <SEP> mortar <SEP> in <SEP> Dextron- <SEP> with <SEP> comb. <SEP> the <SEP> air volume
<tb> quantity <SEP> vol.o / o <SEP> sodium resinate <SEP> acidic <SEP> addition <SEP> in <SEP> yabeo <SEP> without <SEP> alcoholic acid
<tb> calcium
<tb> 0.01- <SEP> 9 <SEP> 0.01 <SEP> 0.125 <SEP> 10.2 <SEP> 18.3
<tb> 0.02 <SEP> 14.4 <SEP> 0.02 <SEP> 0.125 <SEP> 16.5 <SEP> 14.6
<tb> 0.03 <SEP> 1 <B> 7 </B>, 6 <SEP> 0.03 <SEP> 0.125 <SEP> 19.7 <SEP> 11.9
<tb> 0.04 <SEP> 21.0 <SEP> 0.04 <SEP> 0.125 <SEP> 2 <B> 1 </B>, 8 <SEP> 3.8 According to the method according to the invention therefore in the production of frost-resistant mortar or concrete,
which contain a hydraulic binder, at least one plasticizing agent and at least one agent that BEZW the formation of gas-containing pores with mortar. Concrete acts, used.
In order to generate a certain air pore content, with the simultaneous addition of an alcoholic acid, the proportion of the air-introducing agent can therefore be reduced by about 10%, whereby the water excretion, which is undesirable in many cases, is also prevented or at least greatly reduced .
As an air inlet. Additives that create micropores are generally surface-active substances that reduce the surface tension of water in an alkaline solution. However, only those substances that are soluble in an alkaline solution are effective. It is therefore also possible to use substances such as artificial or natural resins that are insoluble in neutral or acidic water, but go into solution as alkali salts.
The following natural resins may be mentioned: fir resin insoluble in aromatic hydrocarbons, rosin, copals, etc. In the same way, they are also suitable. the resinates, preferably the alkali salts; The sulfonates or sulfates which form soluble alkaline earth salts, which are known specifically as wetting agents, are very suitable, e.g.
B. Lauryl alcohol sulfonates. Artificial resins include casein, phenol and cresol-formaldehyde resins. The fatty acid alkali salts, although wetting agents, are ineffective because they form insoluble alkaline earth or aluminum salts and are therefore precipitated during the production of the mortar or concrete.
Metals, which develop hydrogen in reaction with the cement, are also suitable as gas-introducing and pore-forming substances. Such metals, which can be used in the most finely distributed form, are calcium, magnesium and aluminum or their alloys.
The additional amount of air required for frost-resistant concrete fluctuates between 3 and 8 percent by volume.
Aliphatic and cyclic Ogy acids are suitable as liquefying substances that reduce the need to make water on a mortar or concrete mixture and that do not act as air entrainers. B. tartaric acid, citric acid, sugar acid, degtronic acid, salicylic acid, etc., calcium lignosulfonate, alizarinsulfonic acid, humic acid.
This class of substances is referred to below simply as plasticizers or plasticizing substances.
The necessary additional amounts of the air-pore-introducing substances, such as the gas-generating metals, are very small and amount to between 0.005 and <B> 0.5%, </B> the amount of plasticizing substances 0.025-0.5, depending on the volume % based on the amount of binder by weight. The additives can be added together or individually either in the production of the cements during or after the grinding of the clinker or in the production of the concrete or mortar in dry form or in solution. The improvements achieved according to the invention ments can also be obtained if, for.
B. only the air increase be conditional additive is ground to the clinker or cement, but the further addition of the plasticizer only afterwards, z. B. on the construction site during the production of the concrete or mortar.
It is characteristic of hydraulic binders that water is necessary to harden them. Approximately l'2) -15% water is required for complete hardening of Portland cement. All the rest of the water that is brought into the mortar or concrete when it is mixed remains in the cement paste in fine capillaries or water pores. One cubic meter of concrete P300 with a water-cement factor of 0.60 has z.
B. a capillary pore volume, which comes from the excess water alone, of 135 liters. Some of the water can evaporate from these capillaries; but they immediately soak up water again when they come into contact with it. These capillaries are of the utmost importance for the behavior of the concrete against frost.
It is now a great advantage that the amount of capillary pores in a concrete or mortar is reduced by adding a plasticizing product in accordance with the possibility of water reduction. The reduction of the capillary pore volume can z. B. in the example above 14-20 liters per cubic meter of concrete.
Since the air-introducing means penetrate the cement masses with air pores which cannot be filled with water, the amount of air pores required for buffering can also be smaller with a reduced capillary volume. Since, according to the tests, when a plasticizer and an air-introducing agent are added, the amount of mixing water can be reduced and air can be introduced at the same time, mortar and concrete can be produced,
which surprisingly have both a considerable improvement over the action of frost and with respect to various other material-technical properties, the improvement achieved being greater than that obtained by adding the improvements that bezw with the individual addition of the plasticizing substance. of the air introducing agent would be expected.
Some of these properties, such as reducing capillarity (water absorption), improving frost and weather resistance, compressive and flexural strengths, the adhesive strength of iron inserts and in construction joints by reducing or preventing the formation of layers of sludge and increasing the thermal insulation . only briefly pointed out.
<I> 1. Examples: On the one hand, comparative mortars 1: 6 without addition with 12, 13 and 14% make-up water and, on the other hand, a series of equally dosed mortars using additives with correspondingly the same workability were produced. The equality of the plasticity was determined by determining the spread on the shaking table according to Haegermann. The mortars were mixed for three minutes and four 4 X 4 X 16 cm prisms were made from them.
The additives, given in% of the amount of Portland cement used, were mixed in in powder form before the mortar was mixed. After stripping the formwork, the specimens were stored for fourteen days in the humid chamber, then for fourteen days in water.
Two of the four prisms were then frozen 50 times, while the comparison bodies were further stored in water. After 50 cycles of frost, all bodies were tested for flexural strength and compressive strength.
The results as well as the more detailed information are given in the following table II: <I> table </I> 1I
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Table II (continued)
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The decrease in the firmness of the body without the addition of frost is quite significant and the greater the greater the amount of mowed water.
With the addition of plasticizers alone, higher strengths are achieved, but the drop in strength due to frost is greater, even if the final strengths are still as high or higher than those of the bodies without additives and without frost. The air-introducing additives achieve a significant improvement in frost resistance.
With the combined addition of air-introducing agent and plasticizing substance, on the other hand, bodies are obtained with a far clear improvement in frost resistance, so that they can be described as practically frost-proof. A decrease in strength does not occur even with a larger amount of water added, despite the fact that, according to the tests, a significant loss in strength was to be expected with individual additions.
The results are all the more surprising because the simultaneous use of a foaming agent and a plasticizer resulted in a much more significant improvement in frost resistance and strength than could be assumed from the results of the individual addition.
It is known that the foaming agents, i.e. air-introducing additives, considerably reduce the sliding resistance of the iron inserts in concrete, while plasticizing substances such as oyacids, calcium lignin and sulfonate with calcium chloride increase the same considerably.
It is therefore to be expected that the simultaneous use of a foamer and a plastificator reduces the beneficial effect of the latter on the sliding resistance of iron in concrete in the best case by the single effect of the air-introducing agent. The experiments now show that this obvious assumption does not correspond to the facts.
The weakening of the sliding resistance of iron in concrete, which is increased by a plasticizer, takes place in a significantly smaller mass when the foamer is added at the same time.
<I> z. Examples: </I> Concrete samples 1: 2, 5: 5 of a plastic consistency with and without various additives, which were added in dry form during mixing, were produced. The addition of water was measured in such a way that there was always a sink rate (according to Abrams) of 5-6 cm. From these various concrete robes, cubes 10 x 10 cm were made, into each of which a bare iron rod of 10 mm diameter and 12 cm length was concreted.
After seven days, the force that had to be used to push out the iron rod was measured. The details and the results are compiled in the following Table III: <I> Table </I> III
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The impairment of the sliding resistance by the air-introducing additives is quite considerable, since it accounts for up to <B> 50% </B> in the above examples.
With the addition of foaming agents and plasticizers combined, this disadvantage can not only be eliminated, but also remarkable improvements are achieved.
The formation of the mud layers on the surface of the concrete, which are different depending on the consistency of the same, is perceived as unpleasant. These surface layers, some of which are compact, shiny and some of which are loose, do not have sufficient adhesion to the concrete. The substances introduced by the air promote the formation of a layer of sludge and thus worsen the unfavorable conditions in the construction joints even more.
When plasticizers and air-injecting substances were used together, however, it became clear that the negative effect of the foamers and the positive effect of the plasticizers do not simply add up, but that the foam-increasing effect of the plasticizers is expressed to a greater extent.
<I> 3. Examples: </I> With part of the Concrete mixes given in the examples, the lower part of an upright mold for concrete prisms 12 y 12 x 36 was made. After a hardening time of three days, the upper half was concreted on with the same concrete from a new mixture without changing the surface of the concrete. After seven days of the younger concrete, the test specimens were checked for flexural strength,
checks. The results obtained are contained in columns 7 and 8 of Table III. The flexural strengths are a measure of the quality of the concrete surface.
Advantageously, known sealing, water-repellent, dispersing and setting regulating compounds can also be used together with the Sehäumern and plasticizers, such as B. Al potassium silicates, alkaline earth chlorides, phosphates.