Verfahren zur Herstellung von Mörteln und Beton, die Putze und Bauteile mit erhöhter Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Einwirkungen ergeben Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden Mörtel und Beton erhalten, aus denen sich Putze und Bauteile mit erhöhter Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Einwirkungen herstellen lassen. Zugleich wird die Festigkeit, Dichte und Porosität verbessert.
Putzmörtel, Zementmörtel und Beton sind haupt sächlich durch Auslaugvorg'äxnge und die Einwirkung gelöster schädlicher Salze, anorganischer und orga nischer Säuren einer starken Aggression ausgesetzt, die je nach der Konzentration der einwirkenden Me dien früher oder später die Baustoffe bzw. Bauteile zerstört. Die Sanierung von Bauschäden durch Aggression an Hoch-, Brücken-, Strassen-, Wasser- und Industriebauten ist kostspielig und beweist, dass die bekannten Schutzmassnahmen gegen Aggression auf Dauer nicht befriedigen.
Zur Verbesserung der Aggressionsbeständigkeit von Putzen, Zementmörtel und Beton sind seit lan gem Gemische von Kalk mit künstlichem und natür lichem Puzzolan, kalkniedrigen Portlandzementen oder Portlandzementen mit Puzzolanzusatz bekannt. Die dadurch vermehrte Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Einwirkung wird der Ausschaltung bzw.
geringeren Menge an vorhandenem löslichem Kalk hydrat durch eine chemische Reaktion zwischen dem Kalkhydrat und reaktionsfähigen Verbindungen der Zuschläge unter Bildung wasserunlöslicher Calcium- silicathydratgelen durch deren Bindung an die Puz- zolane zugeschrieben. Ausser den Puzzolanen sind auch andere Substanzen, wie z. B.
Arsenik, Oxal- säure, Phosphorit und andere Verbindungen der Phosphorsäure u. ä., die unlösliche Verbindungen mit dem Kalkhydrat eingehen, zur Erhöhung der Aggressionsbeständigkeit bekannt. Bei allen diesen Chemikalien kam es trotz eines nachgewiesenen mehr oder minder grossen kalkbindenden Effekts entweder wegen ihrer Giftigkeit, ungünstiger Mörtel- bzw. be tontechnologischer Einflüsse nicht zu einer prak tischen Verwendung.
Ausserdem ist es bekannt, dem Anmachwasser der Mineralien wasserlösliche, kalkbindende Fluate zuzusetzen. So werden z. B. bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung einer Kunststeinmasse aus Zement mit grösserer Härte, Dichte und Wider standsfähigkeit gegen chemische Angriffe dem An machwasser des Zements Silicofluornatrium in einer besonderen Form als gelöstes Natriumfluat und Sili- ciumhydroxyd im Gelzustand,
erhalten aus einer ver dünnten Lösung von Kieselfluorwasserstoffsäure, die mit Natronlauge bis zur alkalischen Reaktion versetzt ist, mit 2 bis 10 % zugesetzt. Fluate haben den Vor teil, nicht giftig zu sein, sind jedoch teuer. Da nach der bisher herrschenden Meinung ein Fluatzusatz von mindestens 2 bis 10 %, bezogen auf das Binde mittelgewicht, als erforderlich galt, fanden diese be kannten Verfahren keine grosse Anwendung.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden nun die Eigenschaften von Mörteln und Beton und daraus hergestellten Putzen und Bauteilen erheblich verbessert, wenn wasserlösliche, kalkbindende Fluate in Form einer wässrigen gesättigten Lösung in Men gen von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das mineralische Bindemittel, dem Anmachwasser zuge setzt werden. Dieses Ergebnis überrascht und steht im Widerspruch zur bisher herrschenden Meinung.
Durch die chemische Reaktion der laut Erfindung zugesetzten Fluate gelingt überraschend eine deratige Veränderung des reaktionsdisponiblen Kalkhydrats und anderer löslicher Bestandteile der Bindemittel, dass Putze und Beton bzw. Bauteile -daraus ohne Festigkeitsminderung und ungünstige Beeinflussung anderer wesentlicher Eigenschaften gegenüber den allgemeinen in der Paxis auftretenden aggressiven Einwirkungen besser als bisher oder in vielen Fällen sogar völlig immunisiert werden.
Zugleich steigt die von der Anwesenheit der kalkbindenden- Chemika- lien ausgelöste Reaktion während der Hydration die Festigkeit und Dichte der Bauteile ganz erheblich und verbessert bei Putzen die Verarbeitbarkeit.
Ausser der aggressionsschützenden Wirkung durch verhältnismässig geringe Mengen kalkbilden der Substanz im Anmachwasser, die durch die Bil dung aggressionsbeständiger Reaktionsprodukte in den Kapillarporen und/oder durch die Bildung von aggressionsunempfindlichen Schutzhüllen erklärt wer den kann, erlaubt die Erfindung eine gringe Dosie rung der wertvollen Zuschläge. Für die praktische Anwendung der chemischen Zusätze bei Baustoffen sind diese wirtschaftlichen Gesichtspunkte von gros ser Bedeutung. Die Kosten für die Zuschläge halten sich erfahrungsgemäss in tragbaren Grenzen.
Ausführungsbeispiel Es soll ein Beton gemischt werden mit einem Gehalt an Portlandzement von 300-350 kg/m3 -I- Zuschlagstoffen, körnig 0,1-35 mm (Sieblinie E-D) und einem Wasserzementwert von 0,5-0,55. Dann werden dem Anmachwasser 1,5-1,75 kg einer Mg- Zn-Al-Silicofluorid-Kombination in wassergesättigter Lösung von einem spezifischen Gewicht = Dichte 1,2 (gespindelt) zugesetzt, das sind 1,8-2,1 Liter.
Da bei erzielt man die in den folgenden Einzelbeispielen erwähnten Verbesserungen der Eigenschaften der aus diesem Beton hergestellten Baukörper.
Nach der Erfindung werden z. B. Festigkeit, Dichte und Aggressionsbeständigkeit von Beton aus Portlandzement durch einen Zusatz von Fluaten (Sili- cofluoriden) in wässriger, gesättigter Lösung von bis zu 1 %, bezogen auf das Zementgewicht, zum Anmachwasser wie folgt verbessert.
<I>1. Betonfestigkeit</I> Nach DIN 1048 beträgt die durchschnittliche Steigerung der Biegezug- und Druckfestigkeit gegen über dem Nullbeton nach 28 Tagen Prüfzeit -f- 12 % (Grenzwerte 8 bis 15 %) bzw. -I- 17 % (Grenzwerte 14 bis 25<B>%).</B> Die Erhöhung der Festigkeit ist un abhängig vom Zementgehalt und Wasser-Zement- Wert, d. h., durch den Fluatzusatz laut Erfindung wird eine echte Verbesserung des Bindemittels erreicht. Durch Fluatmengen, die den Schwellenwert von etwa 1 % überschreiten, wird die Festigkeitsent wicklung negativ beeinflusst.
<I>2. Dichte und</I> Porosität a) Druckwasserdichtigkeit : Die Wasserundurch- lässigkeitsprüfung nach DIN 1048, µµ 14 bis 16, bei 7 at Wasserduck nach 24 Stunden ergibt Wasserein- dringgefen bei Nullbeton = 7,5 cm, mit Fluatzusatz von 0,5 % dagegen = 2 cm und von 1,0 % = 1 cm. Eine Dauerdruckbeanspruchung von 19 Tagen bis zu 40 at hat der Nullbeton nicht ausgehalten.
Die Prüfkörper mit 0,5 und 1 % Fluatzusatz haben der Dauerbelastung bis 40 at standgehalten, und die Dichtigkeitsschwelle wurde nicht überschritten.
b) Kapillarsaugwirkung : Die kapillare Aufsaug- höhe wird durch den Fluatzusatz laut Erfindung auf etwa ein Drittel vermindert. Beim Nullbeton beträgt die Aufsaughöhe nach 7 Tagen = 12,1 cm, bei 0,5 % Fluatzusatz = 4,9 cm und bei 1,0 % Fluat- zusatz = 4,8 cm. Auch hier liegt der Schwellenwert bei etwa 1 % maximalem Fluatzusatz.
<I>3.</I> Aggressionsverhalten Nach Einlagerungsversuchen in angreifenden Flüssigkeiten (5 % Natriumsulfat, 5 % Magnesium chlorid, C02-haltiges Wasser mit einem pH = 3,5) wird durch den Zusatz von Fluaten laut Erfindung (0,5 bzw. 0,3 %) eine wesentliche Verstärkung der Widerstandsfähigkeit von Beton aus Portlandzement und eine vollkommene Immunisierung von Hoch ofenzement-Beton gegen aggressive Einwirkungen erreicht.
Diese laboratoriumsmässigen Untersuchungs ergebnisse wurden durch vielseitige praktische Er fahrungen nach langen Beobachtungszeiten bestätigt.
Process for the production of mortars and concrete which produce plasters and components with increased resistance to aggressive effects. The process according to the invention gives mortar and concrete from which plasters and components with increased resistance to aggressive effects can be produced. At the same time, the strength, density and porosity are improved.
Plaster mortar, cement mortar and concrete are mainly exposed to severe aggression due to leaching processes and the action of dissolved harmful salts, inorganic and organic acids, which sooner or later destroy the building materials or components, depending on the concentration of the media involved. The rehabilitation of structural damage caused by aggression on buildings, bridges, roads, water and industrial structures is costly and proves that the known protective measures against aggression are not satisfactory in the long term.
Mixtures of lime with artificial and natural pozzolan, low-lime Portland cements or Portland cements with added pozzolana have been known for a long time to improve the resistance to aggression of plasters, cement mortar and concrete. The resulting increased resistance to aggressive effects is the elimination or
attributed to a lower amount of soluble lime hydrate present due to a chemical reaction between the lime hydrate and reactive compounds of the aggregates with the formation of water-insoluble calcium silicate hydrate gels due to their binding to the puzzolans. In addition to the pozzolans, other substances such as z. B.
Arsenic, oxalic acid, phosphorite and other compounds of phosphoric acid, etc. Ä. Enter insoluble compounds with the hydrated lime, known to increase the resistance to aggression. In spite of a proven, more or less large lime-binding effect, none of these chemicals were used in practice either because of their toxicity, unfavorable mortar or concrete technological influences.
It is also known to add water-soluble, lime-binding fluates to the mixing water for the minerals. So z. B. in a known method for the production of an artificial stone mass from cement with greater hardness, density and resistance to chemical attack to make water of the cement Silicofluornatrium in a special form as dissolved sodium fluate and silicon hydroxide in the gel state,
obtained from a dilute solution of silicofluoric acid, which is mixed with sodium hydroxide solution until an alkaline reaction, added with 2 to 10%. Fluates have the advantage of not being toxic, but they are expensive. Since, according to the prevailing opinion up to now, a fluid addition of at least 2 to 10%, based on the binder weight, was considered necessary, these known methods were not widely used.
According to the inventive method, the properties of mortar and concrete and plasters and components made therefrom are now considerably improved if water-soluble, lime-binding fluates in the form of an aqueous saturated solution in men amounts of 0.1 to 1 percent by weight, based on the mineral binder, the Mixing water can be added. This result is surprising and contradicts the prevailing opinion.
The chemical reaction of the fluates added according to the invention surprisingly results in such a change in the reaction-susceptible hydrated lime and other soluble constituents of the binding agent, so that plasters and concrete or components - without reducing strength and adversely affecting other essential properties compared to the general aggressive effects that occur in practice immunized better than before or in many cases even completely.
At the same time, the reaction triggered by the presence of lime-binding chemicals during hydration increases the strength and density of the components considerably and improves the workability of plasters.
In addition to the anti-corrosive effect due to relatively small amounts of the substance forming lime in the mixing water, which can be explained by the formation of aggression-resistant reaction products in the capillary pores and / or by the formation of protective covers that are insensitive to aggression, the invention allows a small dosage of the valuable aggregates. For the practical application of chemical additives in building materials, these economic aspects are of great importance. Experience has shown that the costs for the surcharges are within acceptable limits.
Embodiment A concrete is to be mixed with a Portland cement content of 300-350 kg / m3 -I- aggregates, granular 0.1-35 mm (grading curve E-D) and a water-cement ratio of 0.5-0.55. Then 1.5-1.75 kg of a Mg-Zn-Al-silicofluoride combination in a water-saturated solution with a specific gravity = density 1.2 (spindled) are added to the mixing water, that is 1.8-2.1 liters.
Since one achieves the improvements mentioned in the following individual examples in the properties of the structures made of this concrete.
According to the invention, for. B. Strength, density and resistance to aggression of concrete made from Portland cement are improved as follows by adding fluates (silicofluorides) in aqueous, saturated solution of up to 1%, based on the cement weight, to the mixing water.
<I> 1. Concrete strength </I> According to DIN 1048, the average increase in flexural tensile and compressive strength compared to zero concrete after 28 days of testing time -f- is 12% (limit values 8 to 15%) or -I- 17% (limit values 14 to 25 < B>%). </B> The increase in strength is independent of the cement content and water-cement value, i. that is, the addition of fluids according to the invention achieves a real improvement in the binder. The strength development is negatively influenced by fluate quantities that exceed the threshold value of around 1%.
<I> 2. Density and </I> porosity a) Pressurized water tightness: The water impermeability test according to DIN 1048, µµ 14 to 16, at 7 at water pressure after 24 hours results in water ingress with zero concrete = 7.5 cm, with a fluid addition of 0.5% on the other hand = 2 cm and of 1.0% = 1 cm. The zero-grade concrete could not withstand a continuous pressure load of 19 days up to 40 atm.
The test specimens with 0.5 and 1% additional fluids withstood the continuous load of up to 40 atm and the tightness threshold was not exceeded.
b) Capillary suction: The capillary suction height is reduced to about a third by the addition of fluids according to the invention. With zero concrete, the suction height after 7 days is 12.1 cm, with 0.5% fluid addition = 4.9 cm and with 1.0% fluid addition = 4.8 cm. Here, too, the threshold value is around 1% maximum additional fluid.
<I> 3. </I> Aggression behavior After storage attempts in aggressive liquids (5% sodium sulfate, 5% magnesium chloride, C02-containing water with a pH = 3.5), the addition of fluates according to the invention (0.5 or 0.3%) a substantial increase in the resistance of concrete made from Portland cement and a complete immunization of blast furnace cement concrete against aggressive effects.
These laboratory test results were confirmed by a wide range of practical experiences after long periods of observation.