Zusatzmittel für Mischungen auf Zementbasis und Verfahren zu seiner Herstellung Obwohl die Qualität der Zemente und die Techno- logie des Betons, in den letzten Jahren grosse Fort- schritte gemacht hat, und eine Reihe von Zusatzmitteln entwickelt worden ist,
besteht noch immer die Notwen digkeit einer nachträglichen Isolierung gegen Eindrinr gen von Wasser und Feuchtigkeit.
Bei Talsperren, Druckleitungen, Wasserbehältern und ähnlichem treten immer wieder Undichtheiten auf, die man: mit Spezialdichtrnitteln auf Zementbasis nach träglich zu isolieren versuchte. Bisher bekanntgewor dene Isolier- bzw. Dichtungsmittel auf Zementbasis sind jedoch sehr kritisch in der Anwendung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einwandfreie Oberflächenisolierung und eine gute Fugenabdichtung zu schaffen, die sich durch einfache Verarbeitung, Sicherheit, Alterungsbeständigkeit und günstigen Preis auszeichnen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Zusatzmittel für Mischungen auf Zementbasis, die vorzugsweise für Iso- lierzwecke verwendet werden.
Es zeichnet sich erfin dungsgemäss dadurch aus, dass es als bis zu 40 gew. %iger Zusatz zu einer Mischung aus Zement und Sand, wobei der Sand, vorteilhaft ein Quarzsand, etwa die Kornverteilung
EMI0001.0066
0,0-0,1 <SEP> 0,1-0,3 <SEP> 0,3-0,6 <SEP> 0,6-0,8 <SEP> mm
<tb> 20 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> = <SEP> 1000/<B>0</B> hat,
eine zur Montmoriilllonit-Gruppe gehörende Sub stanz, insbesondere Bentonit, eine Füllkomponente mit hydraulischen Eigenschaften, vorzugsweise Flugasche, sowie Entspanner und Abbinderegler enthält.
Das erfindungsgemässe Zusatzmittel enthält vor zugsweise als zur Montmorillonit Gruppe gehörende Substanz aktivierten Alkalibentonit mit einem Quell- vermögen,
bis zu 1000 %. Der Bentonit sollte in einer Menge von 10-50 Gew. %, vorzugsweise 10-30 0/0,
insbesondere etwa 10-15 % vorliegen. Der Bentonit kann jedoch mindestens teilweise durch einen Organ- bentonit, wie Acetylbentont, ersetzt sein.
Die Bento- nite besitzen ein starkes nterkristallines Quellvermö- gen. Dies trifft im besonderen für die alkalisch aufbe reiteten Aktivbentonite zu. Diese weisen ein reversibles Quellvermögen bis zu 1200 0./o auf.
Solche mit einem Quellvermögen bis etwa 1000 % werden für die erfin- dungsgemässen Zusatzmittel bevorzugt. Durch ihr Quellvermögen wird der Wasserhaushalt der Zement mischung gesteuert,
indem überschüssiges Wasser auf- genommen und während des Abbindevorganges an den Zement abgegeben wird. Weiters wessen die Bentonite thiotrope Eigenschaften auf, die für eine gute Verar- beitbarkeit von Bedeutung sind.
Für die Flugasche empfiehlt sich ein Anteil von 20-80 Gew.O/o, vorzugsweise 40-70, insbesondere 60-70 Gew. %,
bezogen auf das Gewicht des Zusatz- mittels. Hiebei sollte die Menge der Flugasche minde- stens gleich der Bentonitmenge bis etwa zehnmal so gross sein. Das bevorzugte Verhältnis liegt bei etwa 5:1 bis 7:1.
Man kann jedoch die Flugasche teilweise durch feinst gemahlene natürliche Puzzolane, Trass o. dgl. ersetzen. Die Wirkung der Flugasche bzw. der Puzzolane o. dgl. kann kurz als die einer Füllkompo nente mit hydraulischen Eigenschaften bezeichnet wer den.
Die Flugasche wirkt in den frühen Phasen als Füllstoff und tritt erst in, dien späteren Abbindephasen als festigkeitssteigernder Faktor in Erscheinung. Wich tig ist hierbei, dass der Korndurchmesser sorgfältig auf die Korngrösse von Bentonit, aber auch Zement und Sand abgestimmt wird.
Zur Regelung des Abbindevor- ganges können Alkalien sowie organische Oxysäuren oder gegebenenfalls Fluoride zugesetzt werden. Als Alkali wird kalzinierte Soda bevorzugt, die gleichzeitig den freien Kalk unter Bildung von Kalziumkarbonat bindet.
Man kann jedoch die Soda vorteilhaft durch andere kalkbindende Alkalien, wie Trinatriumphosphat zumindest teilweise ersetzen. Das Verhältnis ersetzte Soda zu hinzugefügtem Trinatriumphosphat sollte 5:1 bis 1:3 betragen, wird aber bevorzugt zwischen 2:1 und 1:2 liegen.
Man kann im allgemeinen etwa 1 Teil Soda durch 1 Teil Trinatriumphosphat ersetzen, Als organische Oxysäure hat sich Weinsäure besonders bewährt. Sie steuert den Abbindevorgang, wie sich aus elektronenoptischen Untersuchungen ergibt, über die Anregung zur Bildung von Kristallisationazentren (Kei men).
Die Menge der vorzugsweise im erfindungsgemässen Zusatzmittel enthaltenen Weinsäure sollte 2-10 Gew.%, vorzugsweise 4-7 Gew.O/o betragen. Jedoch sollte die Weinsäuremenge etwa 5-25 Gew. %,
vorzugs- weise etwa 10-15 Gew. % der Summe aus aktivem Bentonit und Alkali ausmachen.
Die erwähnte Abstim- mung der Mengen von Alkali, Bentonit und Weinsäure ist wesentlich für optimale Ergebnisse. Durch die Alka- lien, insbesondere Soda, tritt einte Abbindebeschleuni- gung ein,
die durch die Weinsäure in Verbindung mit dem aktivierten Alkalibentonit in, eine allmähliche Nacherhärtung ohne Festigkeitsabfall übergeführt wer den muss. Gerade der Bentonit wirkt hier in der ersten Phase als Wasserakzeptor und in der, zweiten Phase als Wasserdonator.
Als Entspannet können grenzflächenaktive Stoffe, wie aliphatische oder aromatische Sulfonate, Fettalkohol sulfonate oder nichtionogene Verbindungen, z. B. Polyalkylenoxydaddukte, dienen. Die Menge an organi schem Entspannet ist gering.
Sie beträgt nicht mehr als 0,5 % der Mischung oder 3 0/0, bezogen auf die Soda- menge. Die Wirkung des Entspanners kann etwa wie folgt erläutert werden.
Wassergefüllte Kapillaren sind unbedingte Voraussetzung dafür, dass die chemischen Stoffe in. die Tiefe des Mauerwerks eindringen können. Durch diese Massnahme wird die Verschmierung der Oberfläche durch eine Isolierung des Mauerwerks in der Tiefe ersetzt.
Bei der Herstellung des Zusatzmittels geht man er- findungsgemäss zweckmässig so vor, dass man sich zunächst eine Vormischung aus der erforderlichen Menge Weinsäure,
Alkali und dien organischen Erst spanner herstellt. Diese Feinchemikalien werden in einer Schlagkreuzmühle mit Siebeinrichtung bis auf einen Korndurchmesser von 8-10 ,u gemahlen.
Einem Gegenstrommischanlage werden nacheinander der Ben- tonfit, die obige Vormischung der -Feinchemikalien und schliesslich die Flugasche zugegeben.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Bei spiele näher beschrieben.
<I>Beispiel 1</I> In oben beschriebener Weise wird eine Vormi- schung aus 0,2 kg eines handelsüblichen grenzflächen- aktiven Stoffes, 13,0 kg kalzinienher Soda und 3,8 kg Weinsäure hergestellt.
Diese wird mit 13 kg alkaliakti- viertem Bentonit eines Quellvermögens bis zu etwa 1000 % sowie mit 30 kg Flugasche verimischt. Die Flugasche soll möglichst einen SOS-Gehalt von unter 3 %
besitzen. Nach dem Mischen erhält man ein Pro- dukt, das mit 460 kg Zement und 480 kg Sand gemischt ein ausgezeichnetes Dichtungsmittel ergibt. Für opti male Verhältnisse soll der Quarzsand etwa folgender Kornverteilung sein:
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0,0-0,1 <SEP> 0,1-0,3 <SEP> 0;3-0,6 <SEP> 0,6-0,8 <SEP> mm
<tb> 20 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> = <SEP> 1000/<B>0</B> Die sich ergebende Zementmischung wird mit etwa 25 % ihres Gewichtes Wasser versetzt und ergibt einen dicken Brei,
der sich zum Füllen von Fugen oder als Deckanstrich gegen Druckwasser besonders eignet.
<I>Beispiel 2</I> Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, jedoch wird die Vormischung aus 0,5 kg Entspannet, 20,0 kg Soda und 6,5 kg Weinsäure bereitet und mit 20 kg des aktivierten Bentonits und 100 kg Flugasche vermischt.
Das erhaltene Produkt ergibt mit 420 kg Zement und 433 kg Sand der in Beispiel 1 beschriebenen Art eine Zementmischung, die mit 1/4 ihres Gewichtes Wasser einen Brei ergibt, der sich als Isoliermittel gegen Erdr- feuchtgkeit, sowohl auf Beton wie Naturstein,
Ziegeln oder Mischmauerwerk ebenso wie als Haftanstrich eig net.
<I>Beispiel 3</I> In der in Beispiel 1 angegebenen Weise wird eine Mischung aus 0,8 kg Entspannet, 49 kg kalzinierter Soda, 21,2 kg Weinsäure, <B>150</B> kg aktivem Bentonit und 150 kg Flugasche hergestellt. Das Produkt ergibt, mit 400 kg Zement, 229 kg Sand, der in Beispiel 1 be schriebenen Art, gemischt und mit der Hälfte seines Gewichtes Wasser versetzt,
einen dünnen Brei, der sich zur Horizontalisolierung in Altbauten hervorragend eignet.
Admixtures for cement-based mixes and process for their production Although the quality of cements and the technology of concrete have made great advances in recent years and a number of admixtures have been developed,
there is still a need for subsequent insulation against the ingress of water and moisture.
In dams, pressure pipes, water tanks and the like, leaks occur again and again, which one tried to isolate afterwards with special cement-based sealing agents. So far known cement-based insulation and sealants are very critical in their application.
The invention is based on the object of creating a perfect surface insulation and a good joint seal, which are characterized by simple processing, security, resistance to aging and a low price.
The invention relates to an additive for cement-based mixtures, which are preferably used for insulating purposes.
It is distinguished according to the invention in that it can be used as up to 40 wt. % additive to a mixture of cement and sand, the sand, advantageously a quartz sand, about the grain size distribution
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0.0-0.1 <SEP> 0.1-0.3 <SEP> 0.3-0.6 <SEP> 0.6-0.8 <SEP> mm
<tb> 20 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> = <SEP> 1000 / <B> 0 </B>,
a substance belonging to the montmoriilllonite group, in particular bentonite, contains a filler component with hydraulic properties, preferably fly ash, as well as relaxer and setting regulator.
The additive according to the invention preferably contains, as a substance belonging to the montmorillonite group, activated alkali bentonite with a swelling capacity
up to 1000%. The bentonite should be in an amount of 10-50% by weight, preferably 10-30%,
in particular about 10-15% are present. The bentonite can, however, be at least partially replaced by an organ bentonite such as acetyl bentonite.
The bentonites have a strong intercrystalline swelling capacity. This is particularly true of the alkaline processed active bentonites. These have a reversible swelling capacity of up to 1200 0./o.
Those with a swelling capacity of up to about 1000% are preferred for the additives according to the invention. The water balance of the cement mix is controlled by its swelling capacity,
by absorbing excess water and releasing it into the cement during the setting process. Furthermore, the bentonites have thiotropic properties that are important for good processability.
A proportion of 20-80% by weight, preferably 40-70, in particular 60-70% by weight, is recommended for the fly ash.
based on the weight of the additive. The amount of fly ash should be at least equal to the amount of bentonite up to about ten times as large. The preferred ratio is about 5: 1 to 7: 1.
However, the fly ash can partly be replaced by finely ground natural pozzolans, trass or the like. The effect of the fly ash or the pozzolans or the like can be briefly referred to as that of a filling component with hydraulic properties.
The fly ash acts as a filler in the early phases and only appears in the later setting phases as a strength-increasing factor. It is important here that the grain diameter is carefully matched to the grain size of bentonite, but also cement and sand.
To regulate the setting process, alkalis and organic oxyacids or optionally fluorides can be added. The preferred alkali is soda ash, which at the same time binds the free lime with the formation of calcium carbonate.
However, soda can advantageously be replaced at least partially by other lime-binding alkalis such as trisodium phosphate. The ratio of substituted soda to added trisodium phosphate should be 5: 1 to 1: 3, but will preferably be between 2: 1 and 1: 2.
In general, about 1 part of soda can be replaced by 1 part of trisodium phosphate. Tartaric acid has proven particularly useful as an organic oxyacid. It controls the setting process, as can be seen from electron-optical investigations, by stimulating the formation of crystallization centers (kei men).
The amount of tartaric acid preferably contained in the additive according to the invention should be 2-10% by weight, preferably 4-7% by weight. However, the amount of tartaric acid should be about 5-25% by weight,
preferably make up about 10-15% by weight of the sum of active bentonite and alkali.
The aforementioned coordination of the quantities of alkali, bentonite and tartaric acid is essential for optimal results. The alkalis, especially soda, accelerate setting,
which, due to the tartaric acid in connection with the activated alkali bentonite, has to be converted into a gradual post-hardening without loss of strength. Bentonite in particular acts as a water acceptor in the first phase and as a water donor in the second phase.
Surface-active substances such as aliphatic or aromatic sulfonates, fatty alcohol sulfonates or nonionic compounds, e.g. B. polyalkylene oxide adducts serve. The amount of organic relaxation is small.
It is no more than 0.5% of the mixture or 3%, based on the amount of soda. The effect of the relaxer can be explained as follows.
Water-filled capillaries are an absolute prerequisite for chemical substances to penetrate deep into the masonry. This measure replaces the smearing of the surface by insulating the masonry in depth.
According to the invention, when preparing the additive, it is expedient to proceed in such a way that first a premix of the required amount of tartaric acid,
Alkali and organic first tensioners. These fine chemicals are ground in a cross beater mill with a sieve device to a grain diameter of 8-10 µm.
The Bentonfit, the above premix of the fine chemicals and finally the fly ash are added one after the other to a countercurrent mixing plant.
The invention is described in more detail with reference to the following examples.
<I> Example 1 </I> In the manner described above, a premix is produced from 0.2 kg of a commercially available surface-active substance, 13.0 kg of soda ash and 3.8 kg of tartaric acid.
This is mixed with 13 kg of alkali-activated bentonite with a swelling capacity of up to 1000% and with 30 kg of fly ash. The fly ash should preferably have an SOS content of less than 3%
have. After mixing, you get a product that, mixed with 460 kg of cement and 480 kg of sand, makes an excellent sealant. For optimal conditions, the quartz sand should have the following grain distribution:
EMI0002.0178
0.0-0.1 <SEP> 0.1-0.3 <SEP> 0; 3-0.6 <SEP> 0.6-0.8 <SEP> mm
<tb> 20 <SEP> 40 <SEP> 30 <SEP> 10 <SEP> = <SEP> 1000 / <B> 0 </B> The resulting cement mixture is mixed with about 25% of its weight of water and results in a thick one Porridge,
which is particularly suitable for filling joints or as a top coat against pressurized water.
<I> Example 2 </I> The procedure is as indicated in Example 1, but the premix is prepared from 0.5 kg of decompressed, 20.0 kg of soda and 6.5 kg of tartaric acid and with 20 kg of the activated bentonite and 100 kg Fly ash mixed.
With 420 kg of cement and 433 kg of sand of the type described in Example 1, the product obtained results in a cement mixture which, with 1/4 of its weight of water, results in a paste that can be used as an isolating agent against Erdrfeuchtgkeit, both on concrete and natural stone,
Bricks or mixed masonry as well as self-adhesive paint.
<I> Example 3 </I> In the manner indicated in Example 1, a mixture of 0.8 kg of decompressed, 49 kg of calcined soda, 21.2 kg of tartaric acid, 150 kg of active bentonite and 150 is used kg of fly ash produced. The product results, mixed with 400 kg of cement, 229 kg of sand, of the type described in Example 1, and mixed with half its weight of water,
a thin paste that is ideal for horizontal insulation in old buildings.