Verfahren zur Herstellung von Mörtel oder Beton. Die hydraulischen Bindemittel, die mit Wasser und Zuschlag zu Mörtel oder Beton verarbeitet werden, sind schon verschiedent lich zu verbessern versucht worden. Die wich- tigs@ten Verbesserungen zielten .da, hinaus, die Plastizität ,des, Frischmörtels bzw. Betons zu verbessern, ohne die Anma,chwas,sermenge ver grössern zu müssen.
Da -die Eigenschaften der erhärteten Produkte sehr stark von der Anmaehwassermenge abhängig ,sind, wird durch eine Reduktion derselben eine Ver- be@sserung verschiedener wichtiger physika lischer Eigenschaften., wie Druck- und Biege fest:igkeiten, Reduktion des S:chwindens, er zielt. Substanzen, die zu diesem Zwecke bis- lier vorgeschlagen wurden, waren hauptsäch lich Netzmittel oder Dispergatoren, meist aber Verbindungen mit. beiden Eigenschaften.
Die Verwendung von Disp ergatoren bei Ze ment beruht .auf der Annahme, dass die Ze mentteilchen agglomerieren. Durch Auf hebung eines Teils -der Zwischenteilchen kräfte kann eine Dispergierung und dadurch eine Plastizitätsverbesserung zustande kom men.
Als Substanzen, die hauptsächlich als Dispergatoren wirken, sind die folgenden.wich- tigsten vorgeschlagen. worden: Kondensa tionsprodukt von Naphthalinsulfosäure mit Formaldehyd, die verschiedensten Abkömm linge des. Lignins, Abbauprodukte von Ei weiss, Oxysäuren. Als, Netzmittel, welche die Oberflächenspannung von Wasser stark her absetzen, wurden vorgeschlagen:
Lignin- sulfosäure, Fettal'koho@lsulfonate. Zementdis- pergierende Zusätze, wie Netzmittel, wirken in der Hauptsache physikalisch durch Beein flussung der Oberflächenkräfte .der Festteil ehen im Mörtel oder Beton.
Mit einer einzigen Ausnahme reduzieren die vorgeschlagener:, dispergierend wie benetzend wirkenden Sub stanzen mehr oder weniger -die Oberflächen spannung von Wasser. Die Folge davon ist die Entwicklung von.Luftblasen oder Schaum, welche sich auf .die Festigkeitseigenschaften nachteilig auswirken. Trotz reduzierter An machwassermenge ergibt aber ein, Beton oder Mörtel infolge der verm-ehrtenLufteins-chliisse nicht die erwarteten höheren Festigkeiten.
Der Erfinder hat nun festgestellt, dass organische Stoffe, welche mit Erdalkaliionen, vorzugsweise mit Kalzium- oder Magnesium ionen, lösliche Erdalkalikomplexsalze bilden, bei -der Herstellung von Mörtel, oder Beton unter Verwendung von erdalkalihaltigen Bindemitteln, sowohl die Plastizität des Mör tels bzw. Betons bei der Verarbeitung wie .die späteren Eigenschaften derselben in gün stiger Weise zu beeinflussen vermögen.
Diese Stoffe zeigen die Charakteristik, dass sie mit Kalzium chemisch reagieren unter Bildung eines löslichen KalziumkomplexGal- zes, aus welchem das Kalzium mit den ge- bräuclhlichen kalziumfällenden Anionen, wie Kohlensäure, Oxalsäure, Fettsäure, nicht ge fällt werden kann.
Als sol.ohe chemische Verbindungen, die sowohl als freie Säuren wie als. .Salze, und zwar vorzugsweise als Alkalisalze, auf hy- draulische Bindemittel günstig wirken, wur den gefunden:
a) Verbindungen mit der Atomgruppie rung der Aminosäuren, welche in a-Stellung melur als eine Carboxylgruppe enthalten. mit der allgemeinen Formel: R . N(CHZ . COOH) 2, wobei R Wasserstoff oder einen beliebigen organischen Rest, z. B. einen E-ssigsäurerest, bedeutet.
<I>Beispiele:</I> Nitrilotrieseigsäure, Athylen- diamin - T@etraessigeäure, Imino@diessig@säure, 1Vlethylimino@dzessigsäure, Anthrauilsäure-di- essigsäure, Uramil-7, 7-diessigsäure.
b) Brenzcatechind!isulfos-äure. e) Natriumcitrat.
Die Bildung löslicher Komplexsalze irgend einer chemischen Substanz mit Kalzium kann auf folgende Weise einfach bestimmt werden:
In ein Reagenzglas, gibt man 5 cms einer 0,01 molaren Kalziumchloriddö:sung, 2 cm' einer 1'0%igen Lösung der auf Komplex- saIzbildung mit Kalzium zu prüfenden Sub stanz und 5 cm' 0,05-m. Natronseifenlösung. Zeigt .die Substanz die Bildung löslicher Kom plexsalze. so bleibt die Lösung klar und schäumt beim Schütteln stark.
Eine allmäh liche Trübung bei Komplexsalzbildung kann von ausgeschiedener Natroneeife herrühren; beim Erwärmen löst sich diese Fällung, wäh rend, sich eine Ausfällung von Kalkseife bei Nichtkomplexsalzbildeng nicht mehr löst.
Im Gegensatz zu den Stoffen, :die lösliehe Komplexsalze bilden, geben Nichtkomplex- saIzbildner entweder eine Fällung ihres Kal- ziumsalzes, wobei die Lösung beim Schütteln ebenfalls schäumt, oder bei Inlösungbleiben des Stoffes tritt eine Fällung von Kalkseife bei Zugabe der Seifenlösung auf. Diese letz tere ist auch in der Wärme unlöslich und .die Lösung schäumt nicht.
Die auch schon als Zementzusatz vorge schlagenen Fettalkoholeulfonate, welche ge gen Kalziumion beständig sind, geben mit Kalzium keine KompleAil:dung. Sie bewirken nur eine Dispergierung der sonst flockig ausfallenden Kalkseife. Mörtel bzw.
Beton auA kalziumhaltigen Bindemitteln, wie Portlandzement, Kalk, Gips, in welchen kleine Mengen von lösliche Kalziumkomplexsalz.e bildenden Stoffen ent halten sind, besitzen im Frischzustande eine viel plastischere Konsistenz als .gleiche Mi schungen, die diese Zusätze nicht enthalten. Solche Mörtel, bzw. Betone lassen sich mit bedeutend, geringerem Arbeitsaufwand ver arbeiten.
Es kann also,die für eine bestimmte Verarbeitbarkeit notwendige Anmachwazser- menge durch Verwendung .dieser Zusätze be deutend herabgesetzt werden, was.
sich in den Eigenschaften, des erhärteten Materials. in vorteilhafter Weise .auswirkt. Für die hy- drauliechen Bindemittel sind es vor allem,die Festigkeiten, die Oberflächenbeschaffenheit, die Dichtigkeit, die Witterungsbeständigkeit, die in günstiger Weise verbessert werden.
Im besonderen ist die erzielbare kompakt und ohne Schlammsehicht erhärtende karbonat- freie Oberfläche von grossem Vorteil. Diese verbesserten Oberfläeheneigensichaften wir ken sieh besonders bei Betonierungsunter- breehu@ngen aus, da ohne Bildung schändlicher. undichter Arbeitsfugen auf dem bestehenden,
abgebundenen Beton oder Mörtel ohne weitere Manipulation aufbetoniert werden kann. Dies wirkt sich in einer grossen Ersparnis an Arbeitsaufwand, besonders aber auch in der ungesehwächt:
en Festigkeit und Dichtigkeit der Arbeitsfugen und damit zum Vorteil des Bauwerkes aus. Der Zusatz der genannten, lösliche Kalziumkompfexs!alze bildenden Stoffe zu nicht hydraulischen Bindemitteln wie Ka1@k, 'Gips usw.
wirkt sich in Mörteln ebenfalls plaotizitätsförderud aus, wobei bei Ausnützung der Anmachwas.s,erreduküon die Dichte der abgebundenen Körper von Kalk. oder Gips stark verbessert ist.
Die lösliche Kalziumkomplexsalze bilden den Stoffe haben im weiteren den grossen Vorteil, :dass sie bei :der Verarbeitung mit .den Bindemitteln. im Beton und. Mörtel nicht schäumen, also keine vermehrte Porenbildung verursachen, was, von den schon bekannten plastifizierend wirkenden Zusätzen nicht ausnahmslos behauptet werden kann.
<I>Beispiel 1:</I> a) 1 kg Portlandzement und 3 kg Sand der Körnung bis 4 mm werden mit 460 cm' Wasser zu einem Mörtel an"-emaoht. Der Mörtel besitzt. eine plastische Konsistenz.
b) 1 kg vom gleichen Zemenet und 3 kg Sand 0-4 nun, wie in Beispiel a) wer den mit 5 g äthyl@endiamintetraessigsaurem Natrium trocken gemischt und unter Zugabe von 41-0 cm' Wasser zu einem Mörtel ange rührt. Der Mörtel zeigt die gleiche plastische Konsistenz wie der unter Beispiel a) herge stellte.
Die zu Prismen 4.4.16 verarbeiteten Mörtel ergaben nach Nasslagerung folgende Festigkeit:
EMI0003.0018
Anmachwasser <SEP> A <SEP> lfe <SEP> r <SEP> i <SEP> n <SEP> Tagen
<tb> in <SEP> /0 <SEP> 3 <SEP> <B><U>1</U></B> <SEP> 3 <SEP> ( <SEP> 7 <SEP> I <SEP> 7 <SEP> ' <SEP> 28 <SEP> I <SEP> 28
<tb> vom <SEP> Zement <SEP> und <SEP> Druckf. <SEP> Biegef. <SEP> Druckf. <SEP> Biegef. <SEP> Druckf. <SEP> Biegef.
<tb> Sand <SEP> kg/em' <SEP> ( <SEP> <U>kg/cm' <SEP> I <SEP> kg/cm'</U> <SEP> I <SEP> kg/cm' <SEP> I <SEP> kg/e.2 <SEP> I <SEP> kg/cm'
<tb> a) <SEP> 111/2 <SEP> 190 <SEP> 48,5 <SEP> 291 <SEP> 64,3 <SEP> 397 <SEP> 79,4
<tb> b) <SEP> 10''.1 <SEP> 196 <SEP> 51,1 <SEP> 390 <SEP> 75,4 <SEP> 519 <SEP> 89,2 <I>Beispiel 2:
</I> a) 14,4 kg Sand; 0-8 mm, 6,4 kg Kies 8-15 mm und 9,<B>3</B> kg Kies 15-30 mm Körnung werden mit 5,0 kg Portlandzement und 3,2' Liter Wasser zu einem Beton ange macht. Der Beton zeigt eine s-ehw-a-ch plasti- s:ch@e Konsistenz mit einem Einsinkmass von 5 cm.
b) Der gleichen Zuschlags.- und Portland- zementmenge wie unter a) werden 5 g brenz- catechindieulfos@aures Natrium zugesetzt, wor auf mit 2,8 Liter Wasser .gemischt wird. Der Beton zeigt .die, gleiche Plastizität wie derjenige unter a).
Sowohl der Beton nach a) wie der Beton nach b) wurde in die untere Hälfte von je 2 aufrecht stehenden Prismenformen 112. 12. 36, also 18 @cm hoch eingefüllt. Nach einem Unterbruch von; 3 Tagen wurde mit je ,der gleichen; Betonmischung ,die obere Hälfte des Prismas aufbetoniert, ohne "an der Ober fläche .des untern, schon erhärteten Betons etwas zu verändern.
Die Oberfläche von Beton a) zeigt nach Erhärten eine Glanzschicht, die man mit tels eines Spachtels leicht entfernen kann. Beton b) besitzt eine Oberfläche ohne Karbo nat- oder Schlammschicht, die kompakt und fest ist.
Die Biegefestigkeit der Prismen mit der Arbeitsfuge gibt ein Mass für die Güte der Ober±läehenbeschaffenheit. Die aus den beiden Betonen gemäss<I>a)</I> und, <I>b)</I> hergestell ten Prismen mit Arbeitsfuge ergaben nach 14 Tagen nach,dem Aufbetonieren des obern Teils folgende Werte:
EMI0003.0068
Biegefestigkeit <SEP> Druckfestigkeit
<tb> <U>in <SEP> kg/cma</U> <SEP> in <SEP> <U>kg/</U>cm'
<tb> a) <SEP> Ohne <SEP> Zusatz <SEP> 19,6 <SEP> 190
<tb> b) <SEP> Mit <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Brenzcate chindlisulfasäure <SEP> 28,6 <SEP> 24,8 Die Intensität der Wirkung auf die Pla- otizität der Miechungen ist je nach Stoff etwas verschieden. Die Zusatzmenge für--eine genügende Verflüssigung schwankt von 0,01 bis 1%, auf das Bindemittel berechnet.
Die, Zugabe. -kann in trockener Form zum Bindemittel oder Zuschlag vor oder während der Verarbeitung zu Mörtel oder Beton, oder gelöst als:
Zusatz zum Anma@chwasser esr- folgen.. Die organischen Stoffe, welche lös- liehe Erdulkalikomplexsalzebilden, können aber auch direkt in der Fabrik dem Binde mittel bei d-es@mn Herstellung zugemahlen werden.
Der Zusatz der genannten, lösliche Kal- ziumkom#plexs-alze bildenden Stoffe greift in den Erhärtungsvorgang der Zemente ein. Allgemein wird der Beginn etwas verzögert und daher die Festigkeiten nach 1-2 Tagen etwas herabgesetzt.
Vorteilhaft können daher noch zusätzliche Abbindereguliermittel, wie Erdalkalichloride, Aluminiumchlorid, Alu- mina.te, Alkalihydroxyde, Wasserglas, Alkali- e -bonate, <B>d.</B> h. allgemein bekannte, das Ab- ar t' binden beschleunigende Zusätze, miverwen- det werden.
Die Verwendung .der genannten Stoffe ist überall am Platz, wo die Erzielung eines hochwertigen Baustoffes erforderlich ist. Sie können aber .auch in Kombination mit ze- ment-, beton- und mörteldichtenden Zusätzen verwendet werden.
Die Mitverwendung die ser, lösliche Erdalkalikomplexsalze bildenden Stoffe zusammen mit Dichtungsmitteln bei der Herstellung von Mörtel oder Beton ist von besonderem Vorteil, da Dichtungsmittel im allgemeinen .die Konsistenz bzw. die Ver- arbeitbarkeit von Mörtel und Beton herab setzen.