Verfahren zur Herstellung von Zementmörtel beziehungsweise Beton mit hochgesteigerten Festigkeits- und Dichtigkeitseigenschaften Zementmörtel und Beton besitzen von Natur aus einen gewissen Luftgehalt, der je nach Art des gegebe nen Baustoffgemisches, seines Kornaufbaues und des Herstellungs- und Verarbeitungsverfahrens kleiner oder grösser sein kann.
Für die Festigkeits- und Dichtigkeits- eigenschaften, aber auch für das Schwindverhalten und die Frostbeständigkeit sind diese meist unregelmässigen Lufteinschlüsse abträglich. Bei der Herstellung von be sonders hochwertigem, d. h. hochdichtem und/oder hochfestem Zementmörtel bzw. Beton wird daher er strebt, möglichst luftarme Gemische von gesteigerter Dichte und Wichte zu erhalten. Hierzu dienen mecha nische Methoden, wie Stampfen, Rütteln, Vibrieren, Schleudern, Spritzen (Torkretieren), schliesslich auch Vakuumverwendung in der Mischmaschine oder am frischen Fertigbeton.
Trotz kostspieligen apparativen Aufwandes kann aber eine weitreichende Wirkung auch auf diesem Wege nicht erzielt werden.
Anderseits hat man auch den Weg beschritten, mit tels sogenannter Luftporen bildender Zusatzmittel im Zementmörtel bzw. Beton Luft in Form abgeschlossener Mikroporen in gleichmässige und weniger abträgliche, der Frostbeständigkeit sogar dienliche Verteilungsform zu bringen und damit zugleich eine gewisse Verbesse rung der Dichtigkeit zu erreichen. Zur Herstellung von hochdichtem und hochfestem Zementmörtel bzw.
Be ton Ist diese Verfahrensweise, da jeder erhebliche Luft gehalt maximale Festigkeits- und Dichtigkeitsverbesse- rung ausschliegslt, um so weniger geeignet, als eine abso lut zuverlässige Beschränkung und Konstanthaltung des Luftporenvolumens unter den wechselnden Bedingungen der Baustellenpraxis kaum gewährleistet erscheinen kann.
Allein die Plastifizierungsmittel ohne ausgesprochene Luftporenwirkung haben sich bisher als geeignet er wiesen, auf Grund ihrer verflüssigenden Wirksamkeit einen wasserärmeren, leichter und homogener zu verar beitenden Zementmörtel bzw. Beton von gesteigerter Festigkeit und Dichtigkeit zu liefern. Aber auch diese Art der Verbesserung erschöpft insoweit noch nicht an- nähernd die bestehenden Möglichkeiten, als die in den Plastifizierungsmitteln wirksamen kapillaraktiven Netz- und Schaummittel den Luftgehalt von Mörtel und Be ton zwar besser verteilen, ihn in der Regel aber eher vermehren als vermindern.
Die Aufgabe, ohne jeden kostspieligen apparativen Aufwand einen weitgehend bis völlig luftarmen, bei ge eignetem Kornaufbau völlig dichten und hochfesten Ze mentmörtel bzw. Beton mittels chemisch wirkender Zu satzmittel erzielen zu können, ist bisher noch nicht ge löst worden.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass gewisse Fettalkohole, d. h. einwertige aliphatische Alko hole, welche nicht wassermischbar sind, vorteilhafter weise solche Fettalkohole mit mindestens 5 C-Atomen, also höhere Fettalkohole bereits in geringen Zusatz mengen zu Zementmörtel bzw. Beton oder deren Be standteilen, vor oder bei der Aufbereitung, eine weit gehende bis völlige Entfernung der vorhandenen Luft und somit eine Verdichtung verursachen.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Her stellung von Zementmörtel bzw. Beton mit hochgestei gerten Festigkeits- und Dichtigkeitseigenschaften, da durch gekennzeichnet, dass dem Zementmörtel bzw. Beton oder dessen Bestandteilen vor oder bei der Auf bereitung geringe Mengen von nicht mit Wasser misch baren Fettalkoholen zugesetzt werden. Mit Vorteil wer den höhere Fettalkohole mit mindestens 5 C-Atomen zugesetzt.
Man kann diese Fettalkohole, die nicht wassermisch bar sind, zweckmässig in Form von Emulsionen, die durch geringe alkalisch wirkende Zusätze stabilisiert werden, in Anwendung bringen. Setzt man beispielsweise beim Zubereiten von Beton dem Anmachwasser auf Zement berechnet 0,01-0,
02 % Decylalkohol in fein- emulgierter Form hinzu, so entsteht ein Beton von ausserordentlich stark verringertem Luftgehalt, stark er höhtem Raumgewicht und hoher Dichtigkeit.
Zugleich verursacht der angewandte Fettalkohol noch eine uner wartete deutliche Plastifizierungswirkung, deren effektiv zwar nur wenige Prozente betragendes Ausmass tatsäch lich weit mehr bedeutet, weil der entlüftete Beton an sich durch den Fortfall der auf dem Luftgehalt beruhenden Geschmeidigkeit :einen erhöhten Wasseranspruch und eine verschlechterte Konsistenz hätte. Der Zusatz ge ringer Mengen von Fettalkohol wirkt sich also in viel facher Hinsicht günstig aus und man erzielt im End effekt einen Baustoff von wesentlich verbesserter Dich tigkeit und Festigkeit.
Wie festgestellt wurde, zeigt sich in der mit der Ket tenlänge von C beginnenden Reihe der Fettalkohole mit zunehmender Kohlenstoffzahl lein Anstieg der zunächst schwachen spezifischen, d. h.
mit der Mengeneinheit er zielbaren Wirkungsgrösse. Mit der Kettenlänge von Clo wird ein Optimum an Wirksamkeit, nämlich grösste luft ausscheidende Wirkung mit kleinster Anwendungs menge, erreicht. Mit werter steigender Kettenlänge scheint die Wirksamkeit, wenn einfache Emulsionen be nutzt werden, wieder zurückzugehen und schliesslich so gar zu verschwinden.
Diese Erscheinung beruht jedoch, wie erkannt wurde, darauf, dass die Fettalkohole ab C12 zum Unterschied von denen niedrigerer Kettenlänge feste Form haben, zunehmend gröbere Emulsionen lie fern und daher immer weniger den erforderlichen fein dispersen Verteilungszustand aufweisen.
Durch spezielle Methoden der Emulsionstechnik kann man, etwas um ständlicher, auch diese langkettigen festen Fettalkohole, wie Lauryl-, Myristyl-, Oleyl-, Cetyl-, Stearyl- oder Cerylalkohol, in die molekulandisperse, wirksame Form bringen.
Am einfachsten gelingt dies in der Form, dass Gemische der langkettigen festen mit den kürzerkettigen flüssigen Alkoholen, insbesondere denen der C,-C,-Rei- hen benutzt werden, die wiederum leichter emulgierbares Material darstellen.
Hinsichtlich des Wirkungsmechanismus der Fett alkohole muss, eben auf Grund derart feiner Verteilung, angenommen werden, dass sie an der Oberfläche der Zement- und Zuschlagpartikel, die daran haftende Luft verdrängend, adsorbiert werden.
Die im erfindungsge mässen Verfahren verwendeten Fettalkohole stehen so wohl aus natürlichem Vorkommen als auch auf verschie denen Wegen der grosstechnischen Synthese reichlich zur Verfügung. Besonders wirtschaftlich ist es, anstelle der schwieriger gewinnbaren einzelnen Fettalkohole ihre technischen Vorstufen, nämlich die Fraktionen, wie z. B.
C, bis C12 oder C8 bis Clo, C$ bis C12, Clo bis C14 oder Cl, bis C18, zu verwenden.
Bekannt ist, niedrigmolekulare mehrwertige Alko hole wie Glykol in Verbindung mit aromatischen Sulfo- säuren zum Herstellen poröser Massen zu verwenden. Dieser Verwendungszweck beweist nur, dass die wasser löslichen Alkohole, welche die Erfindung ausschliesst, keine luftausscheidende Wirkung besitzen. Ebensowenig kann daher auch d er Vorschlag, niedrige wasserlösliche Alkohole als Frostschutzmittel dem Beton zuzusetzen, das vorliegende Verfahren berühren.
Gleiches gilt für einen auf Porenbeton gerichteten Erfindungsvorschlag, das dazu benutzte Aluminiumpulver mit Spiritus anzu rühren. Ebensowenig hat auch die Vielzahl der für alle möglichen Entschäumungszwecke bekanntgewordenen Entschäumungsmittel eine Handhabe dafür bieten kön nen, das bisher noch nicht berührte und ganz anders gelagerte Problem der Luftausscheidung aus Mörtel und Beton zu lösen. Die Verwendung nicht wassermischbarer höherer Fettalkohole zur Verbesserung von Mörtel und Beton ist völlig neu.
Die aufgefundenen Wirkstoffe verbinden mit ihrer Fähigkeit zur intensiven Luftausscheidung zugleich noch überraschende sonstige betongünstige Eigenschaften.
Wie weiter gefunden wurde, ist nach einer Ausfüh rungsform der Erfindung eine noch wirkungsvollere Ver besserung von Zementmörtel bzw. Beton zu erzielen, wenn zusammen mit den Fettalkoholen noch Plastifi- zierungsmittel von Netz-, Schaum- und Emulgiermittel- charakter, die von ionogener oder nichtionogener, also jeder Art sein können, in Anwendung gebracht werden.
Die luftausscheidende Wirksamkeit der Fettalkohole wird dabei, unter geeigneter und leicht zu ermittelnder Mengenanpassung von Fettalkohol und Plastifizierungs- mittel, nicht beeinträchtigt, in der Regel sogar noch we sentlich gesteigert. Der summarische Wassereinsparungs- und Entlüftungseffekt bewirkt daher in gesteigertem Masse eine Verbesserung der Zementmörtel- bzw. Be toneigenschaften im Sinne der Erfindung.
Eine besonders geeignete Anwendungsform der Fett alkohole ergibt sich in der Kombination mit nichtiono- genen Netz- und Schaummitteln etwa von Art der Um setzungsprodukte von Fettalkoholen, Fettsäuren, Fett säureamiden bzw. -alkanolamiden, Fettaminen, pheno- lischen Verbindungen und dgl.
mit Alkylenoxyden wie Äthylenoxyd. Derartige an sich den Luftgehalt von Mör tel und Beton mehr oder minder stark vermehrende Plastifizierungsmittel führen in Verbindung mit den er findungsgemässen nicht wassermischbaren Fettalkoholen zu einer meist sogar erhöhten Luftausscheidung.
Dabei zeigt sich trotz Fehlens des die Plastifizierungswirkung sonst wesentlich mitbewirkenden Luftgehaltes eine er staunlich hohe Wassereinsparungsmöglichkeit. Auch zeigt der erfindungsgemässe Mörtel und Beton, wie Ver gleichsversuche mit einem nur laboratoriumsmässig un ter hohem Vakuum herstellbaren entsprechend luftar men Beton ohne Zusatz erwiesen haben, erheblich zü- gigere, zähere und zusammenhängendere, also verarbei tungstechnisch günstigere Konsistenz.
Schliesslich hat es sich auch gezeigt, dass man in der genannten Kombination mit Fettalkohol das nicht iono- gene Netzmittel, unbehindert durch die sonst unerträg lich ansteigenden Luftgehalte, mit bestem Erfolge in we sentlich grösseren Zusatzmengen anwenden und damit noch weiter gesteigerte Plastifizierungswirkungen errei chen kann. Wie sich dabei ergeben hat, stören derart erhöhte Zusatzmengen der nichtionogenen Netzmittel den Abbinde-, Erhärtungs- und Verfestigungsprozess von Zementmörtel bzw. Beton in keiner Weise.
Man ge langt mit derart verdoppelten und sogar verdreifachten Zusammengen in, Gegenwart der entlüftendwirkenden Fettalkohole zu noch weiteransteigenden Festigkeits- und Dichtigkeitsverbesserungen.
Selbst ausgesprochene Luftporenbildner, wie sie in den verschiedensten Formen als sogenannte LP-Mittel bekannt geworden sind, verändern ihren Charakter bei der Mitwirkung von nicht wassermischbaren Fettalkoho len vollständig. Sie verwandeln sich in Plastifizierungs- mittel mit viel breiteren Anwendungsmöglichkeiten und vorzüglich festigkeitsistengernden Wirkungen.
Schliesslich muss noch darauf hingewiesen werden, dass bei diesen luftporenbildenden Produkten im erfin- dungsgemässen Verfahren auch so verfahren werden kann, dass mittels entsprechend reduzierter Zugaben von Fettalkohol die Luftporenwirkung nur graduell, ganz nach dem gewünschten Ausmass, beseitigt wird. Man kann also durch genau bemessene Fettalkoholmen- gen die Wirksamkeit begrenzen und, zufolge der gleich bleibenden Wirkungsweise der Fettalkohole, die Luft- porenwirkung regeln und konstant halten.
Auch diese Möglichkeiten sind wegen der Geringfügigkeit und Zu verlässigkeit der benötigten Fettalkohol-Zugaben von grossem Wert.
Die vorstehenden Anwendungsfälle sind nur einzelne Beispiele aus der Fülle der für die Verwendung der luft ausscheidend wirkenden Fettalkohole gegebenen breiten Verwendungsmöglichkeiten. Auch andere plastifizierend und/oder luftporenbildendwirkenden Zusatzmittel, ob nun Sulfitablauge, Alkylsulfate, Alkylarylsulfonate, Ei- weissabbauprodukte oder dgl., unterliegen der luftaus scheidenden Wirksamkeit der Fettalkohole, wobei die Regel zu gelten scheint,
dass die sich von stärkeren Säuren wie Schwefelsäure ableitenden ionogenen Netze etwas grösserer Fettalkoholmengen als Partner bedürfen.
Die Erfindung führt, insbesondere bei Mitverwen- dung von Plastifizierungsmitteln, zu Zementmörtel bzw. Beton von aussergewöhnlich gesteigerter Festigkeit, Dichtigkeit und Beständigkeit, erkennbar schon an dem stark erhöhten Raumgewicht der Baustoffe.
Den auffal lend gesteigerten Dichtigkeits- und Festigkeitseigenschaf ten dürfte mit zugrunde liegen, dass bei derart erhöhter Verdichtung des Materials die molekularen Bindekräfte der Zementpartikel unverhältnismässig stärker in Er- scheinung treten.
Bei der immer umfangreicheren kon struktiven Verwendung von Beton für hoch beanspruchte Bauteile, für Spannbeton, für besonders agressivbestän- dige Bauobjekte, schliesslich und nicht zuletzt auch für Luftschutz-, Atom- und militärische Objekte, schafft die Erfindung massgebliche Vorteile und Fortschritte.
Beim erfindungsgemässen Verfahren sollten die Fett alkohole in möglichst feiner Verteilung zur Anwendung gelangen. Soweit die Herstellung entsprechend feiner Emulsionen oder Suspensionen, je nach Art der Fett alkohole, besondere Schwierigkeiten bietet, sollen die aus der Emulsionstechnik bekannten Hilfsmittel heran gezogen werden. Als alkalisch wirkende Stabilisatoren eignen sich auch gut die organischen Aminbasen wie Äthanolamin. Bei festem Fettalkohol empfiehlt sich eine über den Schmelzpunkt erhöhte Herstellungstemperatur der Emulsionen.
Die Verwendung ausgewählter Misch fraktionen der Fettalkohole bietet wirtschaftliche Vor teile. Schliesslich können die Fettalkohole ausser in der Emulsions- oder Suspensionsform auch in der Weise feinverteilt in fester Form Anwendung finden, dass sie
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Wasseraufnahme
<tb> Zusatzart <SEP> Wassereinsparung <SEP> Luftgehalt <SEP> Druckfestigkeit <SEP> nach <SEP> 28 <SEP> Tagen <SEP> nach <SEP> DIN <SEP> 2103
<tb> o/o <SEP> auf <SEP> Zement <SEP> berechnet <SEP> o/' <SEP> /o <SEP> kg/cm2 <SEP> (prozentuale <SEP> Steigerung) <SEP> %
<tb> I. <SEP> O-Versuch <SEP> 0 <SEP> 2,6 <SEP> 324 <SEP> 0 <SEP> 8,32
<tb> II. <SEP> Decylalkoho10,01 <SEP> 3,4 <SEP> 0,6 <SEP> 367 <SEP> + <SEP> 13,3 <SEP> 3,89
<tb> III.
<SEP> Polyglykoläther <SEP> 0,01 <SEP> 8,1 <SEP> 4,9 <SEP> 321 <SEP> - <SEP> 0,9 <SEP> 7,61
<tb> IV. <SEP> Harzseife <SEP> 0,01 <SEP> 8,7 <SEP> 5,3 <SEP> 304 <SEP> - <SEP> 6,3 <SEP> 7,84
<tb> V. <SEP> Polyglykoläther <SEP> 0,01 <SEP> 8,2 <SEP> 0,5 <SEP> 389 <SEP> + <SEP> 20,1 <SEP> 2,61
<tb> +Decylalkohol <SEP> 0,005
<tb> VI. <SEP> Harzseife <SEP> 0,01 <SEP> 6,9 <SEP> 0,9 <SEP> 383 <SEP> + <SEP> 18,9 <SEP> 3,21
<tb> +Decylalkohol <SEP> 0,005 Die Versuchsergebnisse bestätigen die dargelegten festigkeits- und dichtigkeitssteigernden Wirkungen von nicht wassermischbaren Fettalkoholen auf dem Wege der Luftausscheidung.
Durch Mitverwendung weiterer auf einem festen, möglichst porösen und oberflächen reichen Trägerstoff niedergeschlagen, oder von ihm auf gesaugt werden. Ein derartiger Trägerstoff kann gleich zeitig, wie Kieselgur oder aktive Kieselsäure, oder Ben- tonit, ein betonwirksamer Stoff sein. Wesentlich für die Erzielung von Höchstwirkungen ist auch der richtige Kornaufbau des Zementmörtels bzw. Betons. Die durch richtige Bemessung der Feinanteileerzielbare Geschlos senheit des Kornaufbaues ergänzt die Wirksamkeit der Zusatzmittel nachhaltig.
Beim erfindungsgemässen Verfahren können alle sonstigen für Mörtel und Beton dienlichen Zusätze, wie Bwehleunigungs- oder Verzögerungsmittel, spezifisch festi;
gkeitseteigermd wirkende Stoffe wie Ald'ehyd-Am- moniakverbindungen von Art des Hexamethylentetra- mins, oder wie sulfitierte Gerbextrakte oder wie lös liche oder unlösliche Anhydrophosphate, Füll- und Farbstoffe, schliesslich auch Dichtungsmittel aller Art mitverwendet werden.
Insbesondere auch die Wirksam keit von Dichtungsmitteln wird durch das erfindungsge- mässe Verfahren derart verstärkt, dass schon geringe Dichtungsmittelmengen, soweit sie überhaupt in Be tracht kommen, volle Wirkung ausüben können. Auch die kombinierte Verwendung von Fettalkohol und Dich tungsmittel ist daher ein gewichtiger Bestandteil der vor liegenden Erfindung. Erwähnt sei, dass auch die Art der Mischvorrichtung, ob Freifallmischer oder Zwangsmi scher oder sonstige Mischerkonstruktionen, von gewis sem Einfluss auf den Grad der Betonentlüftung sein kann.
Da die Entlüftung nicht unendlich schnell, son dern nur in endlicher, wenn auch kurzer Zeit verläuft, spielt die Neu-Luftzufuhr, die insbesondere der Zwangs mischer der gebräuchlichen Bauart ständig und stark bewirkt, insofern eine Rolle, als sie das Gleichgewicht zwischen ausgeschiedener und frisch zugeführter Luft nach der ungünstigen Seite hin verschieben kann.
Aus der nachstehenden Versuchstabelle ist die Ar beite- und Wirkungsweise des erfindungsgemässen Ver fahrens ersichtlich. In allen Versuchen wurde das gleiche Betongemisch mit 300 kg/m3 Portlandzement 275 und Zuschlag der Sieblinie DE, sowie Ausbreitmass von 38 cm angewandt.
Benutzt wurde als Fettalkohol der Decylalkohol (Clo), als zusätzliches Netzmittel einmal ein Fettalkohol-polyglykoläther, das andere Mal eine Harzseife ( Vinsol Resin ) spezifisch festigkeitssteigernder Zusätze von der Art der sulfitierten Gerbeextrakte und der Aldehyd-Ammoniake lassen sich diese Wirkungen noch ganz erheblich steigern.
Process for the production of cement mortar or concrete with increased strength and tightness properties Cement mortar and concrete naturally have a certain air content, which can be smaller or larger depending on the type of building material mixture given, its grain structure and the production and processing method.
These mostly irregular air pockets are detrimental to the strength and tightness properties, but also to the shrinkage behavior and frost resistance. In the production of particularly high quality, d. H. high-density and / or high-strength cement mortar or concrete is therefore he strives to obtain low-air mixtures of increased density and weight. Mechanical methods such as tamping, shaking, vibrating, hurling, spraying (gate locking), and finally also the use of vacuum in the mixer or on the freshly finished concrete are used for this.
In spite of expensive equipment expenditure, however, a far-reaching effect cannot be achieved in this way either.
On the other hand, the path has also been taken to use so-called air-pore-forming additives in the cement mortar or concrete to bring air in the form of closed micropores into a uniform and less detrimental distribution form that is even beneficial to frost resistance and thus at the same time to achieve a certain improvement in tightness. For the production of high-density and high-strength cement mortar or
Concrete If this procedure, since any significant air content excludes maximum improvement in strength and tightness, is all the less suitable as an absolutely reliable restriction and constant maintenance of the air pore volume under the changing conditions of construction site practice can hardly appear guaranteed.
Only the plasticizers without a pronounced air-entrainment effect have so far proven to be suitable, due to their liquefying effectiveness, to deliver a lower water content, lighter and more homogeneous to process cement mortar or concrete of increased strength and impermeability. But even this type of improvement does not even come close to exhausting the existing possibilities, as the capillary-active wetting agents and foaming agents active in the plasticizers distribute the air content of mortar and concrete better, but usually increase it rather than reduce it.
The task of being able to achieve a largely to completely air-poor, with a suitable grain structure completely dense and high-strength cement mortar or concrete by means of chemically acting additives, has not yet been solved ge without any expensive equipment effort.
It has now surprisingly been found that certain fatty alcohols, i. H. Monovalent aliphatic alcohols, which are not water-miscible, advantageously those fatty alcohols with at least 5 carbon atoms, i.e. higher fatty alcohols even in small amounts added to cement mortar or concrete or their constituents, before or during processing, an extensive to complete Removal of the existing air and thus cause compression.
The invention thus relates to a method for the manufacture of cement mortar or concrete with hochgestei Gerten strength and tightness properties, characterized in that the cement mortar or concrete or its components before or during preparation small amounts of immiscible fatty alcohols with water can be added. Advantageously, whoever added the higher fatty alcohols with at least 5 carbon atoms.
These fatty alcohols, which are not miscible with water, can conveniently be used in the form of emulsions which are stabilized by small amounts of alkaline additives. For example, if you set the mixing water to cement calculated 0.01-0 when preparing concrete,
02% decyl alcohol is added in finely emulsified form, the result is a concrete with an extraordinarily reduced air content, greatly increased density and high density.
At the same time, the fatty alcohol used causes an unexpected, significant plasticizing effect, the extent of which, although only a few percent, actually means much more, because the de-aerated concrete itself would have an increased water requirement and a deteriorated consistency due to the loss of the pliability based on the air content . The addition of small amounts of fatty alcohol has a beneficial effect in many respects and the end result is a building material with significantly improved tightness and strength.
As has been found, the series of fatty alcohols beginning with the chain length of C shows an increase in the initially weak specific, ie. H.
with the quantity unit achievable effect variable. With the chain length of Clo an optimum of effectiveness, namely the greatest air-releasing effect with the smallest application amount, is achieved. As the chain length increases, the effectiveness seems to decrease again when simple emulsions are used and finally even to disappear.
However, as has been recognized, this phenomenon is based on the fact that the fatty alcohols from C12 onwards, in contrast to those of lower chain length, have a solid form, deliver increasingly coarser emulsions and therefore less and less have the required finely dispersed state of distribution.
Using special methods of emulsion technology, one can, somewhat more easily, bring these long-chain solid fatty alcohols such as lauryl, myristyl, oleyl, cetyl, stearyl or ceryl alcohol into the molecularly dispersed, effective form.
The easiest way to do this is to use mixtures of the long-chain solid with the shorter-chain liquid alcohols, in particular those of the C, -C, series, which in turn represent more easily emulsifiable material.
With regard to the mechanism of action of fatty alcohols, precisely because of such fine distribution, it must be assumed that they are adsorbed on the surface of the cement and aggregate particles, displacing the air adhering to them.
The fatty alcohols used in the process according to the invention are plentifully available from natural sources as well as from various routes of large-scale synthesis. It is particularly economical, instead of the more difficult to obtain individual fatty alcohols, their technical precursors, namely the fractions such. B.
C to C12 or C8 to Clo, C $ to C12, Clo to C14 or Cl to C18.
It is known to use low molecular weight polyvalent alcohols such as glycol in conjunction with aromatic sulfonic acids to produce porous masses. This purpose only proves that the water-soluble alcohols, which the invention excludes, have no air-releasing effect. The proposal to add low water-soluble alcohols to concrete as antifreeze agents cannot affect the present process either.
The same applies to an invention proposal aimed at aerated concrete to stir the aluminum powder used for this with alcohol. Just as little has the large number of defoaming agents that have become known for all possible defoaming purposes been able to offer a handle for solving the hitherto unaffected and completely different problem of air separation from mortar and concrete. The use of water-immiscible higher fatty alcohols to improve mortar and concrete is completely new.
The active ingredients found combine with their ability to intensively excrete air, at the same time, surprising other concrete properties.
As has also been found, according to one embodiment of the invention, an even more effective improvement in cement mortar or concrete can be achieved if, together with the fatty alcohols, plasticizers of wetting, foaming and emulsifying character, which are ionic or non-ionic , so can be of any kind.
The air-releasing effectiveness of the fatty alcohols is not impaired, as a rule even significantly increased, with a suitable and easily ascertainable adjustment of the amount of fatty alcohol and plasticizer. The summary water-saving and ventilation effect therefore brings about an improvement in the cement mortar or concrete properties in the sense of the invention to an increased extent.
A particularly suitable form of application of the fatty alcohols results in the combination with nonionic wetting agents and foaming agents, for example of the type of reaction products of fatty alcohols, fatty acids, fatty acid amides or alkanolamides, fatty amines, phenolic compounds and the like.
with alkylene oxides such as ethylene oxide. Such plasticizers, which increase the air content of mortar and concrete to a greater or lesser extent, lead, in conjunction with the non-water-miscible fatty alcohols according to the invention, to mostly even increased air excretion.
In spite of the lack of the air content, which otherwise contributes significantly to the plasticizing effect, there is an astonishingly high potential for water savings. The mortar and concrete according to the invention also show, as comparative tests with a correspondingly air-poor concrete without additives that can only be produced in a laboratory under a high vacuum, considerably more rapid, tougher and more coherent, i.e. more favorable consistency in terms of processing technology.
Finally, it has also been shown that in the above-mentioned combination with fatty alcohol, the non-ionic wetting agent, unhindered by the otherwise unbearably increasing air content, can be used with the best results in significantly larger additional amounts and thus achieve even greater plasticizing effects. As has been shown, such increased amounts of non-ionic wetting agents added in no way interfere with the setting, hardening and solidification process of cement mortar or concrete.
With such doubled and even tripled compositions in the presence of the deaerating fatty alcohols, even further improvements in strength and tightness are achieved.
Even pronounced air entraining agents, as they have become known in various forms as so-called LP agents, completely change their character when using water-immiscible fatty alcohols. They are transformed into plasticizers with a much broader range of applications and excellent strength-promoting effects.
Finally, it must be pointed out that in the case of these air-entraining products in the process according to the invention it is also possible to proceed in such a way that the air-entrainment effect is only gradually eliminated by means of correspondingly reduced additions of fatty alcohol, entirely to the desired extent. The effectiveness can therefore be limited by precisely measured amounts of fatty alcohol and, due to the constant mode of action of the fatty alcohols, the air pore effect can be regulated and kept constant.
These possibilities are also of great value because of the insignificance and reliability of the fatty alcohol additions required.
The above applications are only individual examples from the abundance of broad possible uses for the use of the fatty alcohols which excrete air. Other plasticizing and / or air-entraining additives, whether sulfite waste liquor, alkyl sulfates, alkyl aryl sulfonates, protein degradation products or the like, are also subject to the air-separating effectiveness of fatty alcohols, whereby the rule seems to apply,
that the ionic networks derived from stronger acids such as sulfuric acid require somewhat larger amounts of fatty alcohol as partners.
The invention leads, in particular when plasticizers are also used, to cement mortar or concrete of extraordinarily increased strength, impermeability and durability, recognizable even from the greatly increased density of the building materials.
The noticeably increased tightness and strength properties are likely to be based on the fact that with such increased compaction of the material, the molecular binding forces of the cement particles become disproportionately stronger.
With the ever more extensive structural use of concrete for highly stressed components, for prestressed concrete, for particularly aggressive-resistant structures, and finally and not least for air raid, nuclear and military objects, the invention creates significant advantages and advances.
In the process according to the invention, the fatty alcohols should be used in the finest possible distribution. If the production of correspondingly fine emulsions or suspensions, depending on the type of fatty alcohols, presents particular difficulties, the auxiliaries known from emulsion technology should be used. Organic amine bases, such as ethanolamine, are also suitable as alkaline stabilizers. In the case of solid fatty alcohol, a production temperature of the emulsions higher than the melting point is recommended.
The use of selected mixed fractions of fatty alcohols offers economic advantages. Finally, apart from in the emulsion or suspension form, the fatty alcohols can also be used finely divided in solid form in such a way that they are used
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Water absorption
<tb> Additional type <SEP> Water saving <SEP> Air content <SEP> Compressive strength <SEP> after <SEP> 28 <SEP> days <SEP> according to <SEP> DIN <SEP> 2103
<tb> o / o <SEP> on <SEP> cement <SEP> calculated <SEP> o / '<SEP> / o <SEP> kg / cm2 <SEP> (percentage <SEP> increase) <SEP>%
<tb> I. <SEP> O attempt <SEP> 0 <SEP> 2.6 <SEP> 324 <SEP> 0 <SEP> 8.32
<tb> II. <SEP> decyl alcohol 10.01 <SEP> 3.4 <SEP> 0.6 <SEP> 367 <SEP> + <SEP> 13.3 <SEP> 3.89
<tb> III.
<SEP> polyglycol ether <SEP> 0.01 <SEP> 8.1 <SEP> 4.9 <SEP> 321 <SEP> - <SEP> 0.9 <SEP> 7.61
<tb> IV. <SEP> Resin soap <SEP> 0.01 <SEP> 8.7 <SEP> 5.3 <SEP> 304 <SEP> - <SEP> 6.3 <SEP> 7.84
<tb> V. <SEP> polyglycol ether <SEP> 0.01 <SEP> 8.2 <SEP> 0.5 <SEP> 389 <SEP> + <SEP> 20.1 <SEP> 2.61
<tb> + decyl alcohol <SEP> 0.005
<tb> VI. <SEP> Resin soap <SEP> 0.01 <SEP> 6.9 <SEP> 0.9 <SEP> 383 <SEP> + <SEP> 18.9 <SEP> 3.21
<tb> + decyl alcohol <SEP> 0.005 The test results confirm the stated strength and tightness-increasing effects of non-water-miscible fatty alcohols through air excretion.
By using additional materials, they can be deposited on a solid, preferably porous and surface-rich carrier material or absorbed by it. Such a carrier material, like kieselguhr or active silica, or bentonite, can be a concrete-active substance at the same time. The correct grain structure of the cement mortar or concrete is also essential for achieving maximum effects. The closeness of the grain structure, which can be achieved by correctly dimensioning the fines, supplements the effectiveness of the additives in the long term.
In the process according to the invention, all other additives useful for mortar and concrete, such as weight-accelerating or retarding agents, can be specifically fixed;
Gkeitseteigermd acting substances such as aldehyde-ammonia compounds of the type of hexamethylenetetramine, or such as sulfited tanning extracts or soluble or insoluble anhydrophosphates, fillers and dyes, and finally all kinds of sealants can be used.
In particular, the effectiveness of sealants is increased by the method according to the invention in such a way that even small amounts of sealant, insofar as they are used at all, can exert their full effect. The combined use of fatty alcohol and sealing agent is therefore an important part of the present invention. It should be mentioned that the type of mixing device, whether free-fall mixer or forced mixer or other mixer constructions, can have a certain influence on the degree of concrete ventilation.
Since the ventilation does not take place infinitely quickly, but only in a finite, albeit short time, the new air supply, which in particular the forced mixer of the conventional design constantly and strongly effects, plays a role insofar as it balances the excreted and fresh can move supplied air to the unfavorable side.
The working and mode of operation of the method according to the invention can be seen from the test table below. In all tests, the same concrete mix with 300 kg / m3 Portland cement 275 and an addition of the grading curve DE and a spread of 38 cm was used.
Decyl alcohol (Clo) was used as the fatty alcohol, a fatty alcohol polyglycol ether as an additional wetting agent, and the other time a resin soap (Vinsol Resin) .