Zusatzmittel für Mörtel und Beton
Gegenstand der Erfindung ist ein Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form einer wässrigen Kunstharz- oder Naturlatexdispersion, das im wesentlichen aus Wasser, einem fein verteilen Polymerenanteil und einem Emulgator besteht, und das bestimmte Zusätze enthält, die das Schäumen der Dispersion beim Anmischen des Mörtels oder Betons verhindern. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der entschäumende Zusatz den Dispersionen unmittelbar bei der Herstellung zugegeben werden kann, seine Wirkung auch bei langer Lagerung nicht verliert und die Stabilität der Dispersionen nicht beeinträchtigt.
Die in Frage stehenden Dispersionen werden im folgenden einfachheitshalber nur als Kunstharzdispef- sionen bezeichnet. Unter Beton und Mörtel sollen Mischungen aus Zement und Zuschlagstoffen, unter Mörtel auch Kalk- und Gipsmörtel ohne Zementgehalt verstanden werden.
Beton und Mörtel sind, bedingt durch die chemischen Eigenschaften der anorganischen Bindemittel, anfällig gegen aggressive Medien. Sie enthalten ausserdem in ihrem Gefüge Poren, Kapillaren und Fehlstellen, in die Wasser eindringen und durch die Wasser durchtreten kann. Endfestigkeit und Abriebfestigkeit des erhärteten Materials werden dadurch beeinträchtigt, dass beim Anmischen mehr Wasser zugesetzt werden muss, als für das Abbinden erforderlich ist, damit die Massen gut verarbeitet werden können.
Es ist bekannt, die Plastizität von Frischbeton und Frischmörtel durch Zusätze von beispielsweise Netzmit teln zu erhöhen, wodurch bei gleich guter Verarbeitbarkeit ein Teil des überschüssigen Anmachwassers eingespart werden kann. Es wird dadurch zwar erreicht, dass die Massen leichter und vollständiger verdichtet werden können, was zu einem kompakten Gefüge und zu höherer Endfestigkeit führt, doch ist ein derartiger Beton oder Mörtel noch nicht dicht gegen Feuchtigkeit und Wasser.
Es ist weiter bekannt, Beton und Mörtel gegen Feuchtigkeit und Wasser durch Zusatz sogenannter Dichtungsmittel, beispielsweise Trass, Schlacken, Wasserglas, Silikone, Seifen oder Fettsäuren, abzudichten.
Derartige Stoffe dichten zwar im Beton oder Mörtel die Fehistellen ab, führen jedoch zu einer bisweilen beträchtlichen Verminderung der Endfestigkeit, insbesondere der Druckfestigkeit des erhärteten Materials.
Als Zusätze zu Beton und Mörtel werden bekanntlich Kunstharzdispersionen verwendet. Solche Dispersio nen erhält man, indem man geeignete Monomere unter Zusatz von Emulgatoren in Wasser dispergiert und in diesem Zustand polymerisiert. Sie werden dem Beton oder Mörtel beim Anmischen zugesetzt und bewirken eine Plastifizierung der Mischung. Beim Aushärten des Betons oder Mörtels scheidet sich das Kunstharz aus und bildet innerhalb des erhärteten Materials, vornehmlich in Poren, Kapillaren und Fehlstellen, eine feste Masse, die diese Hohlräume ganz oder weitgehend ausfüllt und abdichtet. Durch den Einsatz geeigneter Kunstharze entsteht ein homogenes, festes Endprodukt von guter Dichtigkeit und Chemikalienbeständigkeit. Auch die Verarbeitbarkeit der frischen Mischung und die Haftfestigkeit auf altem, bereits erhärtetem Material wird verbessert.
Als Zusatz zu Beton und Mörtel sind eine Vielzahl von Kunstharzdispersionen bekannt, beispielsweise Dispersionen von Polyvinyl- und Polyvinylidenchlorid, Polyvinylestern, wie Polyvinylacetat, Polyvinylpropionat, Polybutadien, Polymethytbutadien, Polychlorbutadien, Polyäthylenoxyd, Polyacrylsäure sowie ihre Derivate wie Polymethacrylsäure, Polyacrylsäureester und -nitrile, sowie auch von Naturlatices.
Auch geeignete Emulgatoren stehen in reicher Auswahl zur Verfügung, und zwar:
Anionenaktive Verbindungen:
Salze von Carbonsäuren (z. B. Fettsäuren, Aryl aminocaroonsäuren, Alkylsulfamidocarbons äuren),
Salze saurer Schwefelsäureester (SuLfate) wie sul fatierte Öle, Fette, Fettsäuren und Derivate, Alkylsulfate, sulfatierte Fettsäurealkanoiamide, sulfatierte Polyglykol ätherderivate,
Salze von Sulfonsäuren (Sulfonate) wie Alkylsulfe nate, Kondensationsprodukte von Oxy- und Amins alkanolsulfonsäuren,
Salze von Alkylsulfopolycarbonsäureestern, Alkylarylsulfonate, Salze von Alkylarylpolyglykoiäthersul- fonat.
Kationenaktive Verbindungen wie z.B. Salze von aliphatischen Aminen, quaternäre Ammoniumsalze.
Nichtionogene Verbindungen wie Fettsäureester von Polyalkoholen, Fettsäurealkanolamide, Äthylenoxydaddukte wie Polyglykole von Fettsäuren, Polvyglykoläther von Fettsäureestern, Polyglykoläther von Fettalkoholen und Mercaptanen, Polyglykoläther von Acylamiden und Fettsäurealkanol- amiden, Polyglykoläther von Fettaminen, Polyglykol äther von Alkylaromaten, Polypropylenoxyd-Äthylen- oxydaddukte, Phosphorsäureester (sekundär und tertiär), deren Alkyl- bzw. Acylreste direkt oder über eine Athylenoxyd-Brücke an ortho-Phosphorsäure gebunden sind.
Hochpolymere, grenzflächenaktive Verbindungen: Polyvinylalkohole, Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyridin.
Ein Nachteil solcher Kunstharzdispersionen ist ihr Emulgatorgehalt, der jedoch zur Erhaltung der Lagerfähigkeit erforderlich ist. Der Emulgator fütirt beim Anmischen des Betons oder Mörtels zur Schaumbildung und zur Einführung von Luft in das Gemisch, wodurch die Endfestigkeit des Materials nicht die an sich möglichen Werte erreicht.
Ein Nachteil der bisher verwendeten Kunstharzdispersionen besteht darin, dass sie wegen ihres Emulgatorgehaltes beim Anmischen von Beton oder Mörtel schäumen. Dadurch wird Luft in das Gemenge eingeführt, die nicht mehr entweichen kann. Die Endfestigkeit des abgebundenen Materials erreicht infolge des Luftporen- gehaltes nicht die an sich möglichen Werte.
Um das Schäumen der Dispersionen zu unterbinden, sind schon Entschäumer zugesetzt worden. Die bisher bekatzen Entschäumer konnten den Dispersionen aber erst unmittelbar vor dem Anmischen des Betons oder
Mörtels zugesetzt werden, weil die entschäumende Wirkung bereits nach kurzer Lagerzeit verlorengeht.
Manche Entschäumer führen sogar zum Zusammen- bruch der Dispersion.
Es wurde nun ein Zusatzmittel für Mörtel und
Beton in Form einer wässrigen Kunstharz- oder Naturlatexdispersion gefunden, das beim Anmischen nicht schäumt, und das über lange Zeiträume gelagert werden kann, ohne dass die Wirkung des Entschäumers nachlässt. Das erfindungsgemässe Zusatzmittel besteht im wesentlichen aus Wasser, einem fein verteilten Polymerenanteil und einem Emulgator und enthält als Entschäumer ein Gemisch aus a) einem tertiären Ester der orthoPhosphorsäure mit einem oder verschiedenen Alkoholen mit mindestens 5 C-Atomen und b) mindestens einem Polyglykoläther des Äthylen- glykols, der ein Aiikgerungsprodukt von Athylenoxid an ein Alkylphenol oder Polypropylenoxid ist.
Besonders gute und gleichmässig entschäumende Wirkung haben Gemische aus tertiärem Oleylphosphat, einem Nonylphenoipolyglykoläther mit 6 bis 30 Mol AeO pro Mol Polypropylenoxid-Äthylenoxidaddukten mit einem Molekulargewicht von etwa 1750 und einem AeOGehalt von etwa 10 Mo%, wie sie z. B. als sogenannte Pluronics im Handel sind. In vielen Fällen kann auf das Polypropylenoxid-Äthylenoxidaddukt verzichtet werden.
Als Entschäumer bes < oders bewährt haben sich Kombinationen aus 0,5-3 Teilen Alkylphenolpolyglykol äther, 0,5-3 Teilen Polypropylenoxid-Äthylenoxidad- dukt und 1-5 Teilen tertiärem Oleylphosphat in Mengen von 2,5-20 %, bezogen auf Kunstharztrockenmasse.
Die zuzisetzende Entschäumermenge hängt von der Art des in der Dispersion enthaltenen Emulgators ab. Sie liegt zwischen etwa 2,5 und etwa 20 Gewichtsprozent, bezogen auf den Feststoffgehalt der Dispersion, und ist in jedem speziellen Fall durch einen Vorversuch ohne Schwierigkeit zu ermitteLn.
Die folgende Tabelle I zeigt den Einsatz der erfindungsgemäss entschäumten Dispersionen in einem Ze mentmörtel. Es wurden Dispersionen mit unterschied- lichen Monomerenverhältnissen und unterschiedlichen Emulgatoren verwendet. Der Versuchamörtel hatte folgende Zusammensetzung:
1 GT Portlandzement 275
3 GT Sand der Körnung 0-3 mm
0,55 GT Wasser, Wasser-Zement-Faktor (WZF) = 0,55.
Er wurde im Labormischer 1 Minute langsam,
1 Minute schnell, 1 Minute langsam gemischt. Bei Zusatz von Kunstharzdispersionen wurde das in der Dispersion enthaltene Wasser als Anmachwasser mitberechnet. Soweit in Einzelfällen ein anderer WZF als 0,55 eingestellt wurde, ist dies in der Tabelle besonders angezeigt. Die angegebenen Zusatzmengen an Dispersion sind berechnet als Kunstharzfeststoff und bezogen auf das Zementgewicht. Die Mengen an Entschäumer sind Gewichtsprozent, bezogen auf Kunstharztrockenmasse.
Die Dispersionen waren durchweg auf einen pH-Wert von etwa 8,5 gestellt.
In der Tabelle II sind an einem Beispiel die Verarbeitungseigenschaten und Festigkeitswerte für einen Zementmörtel ohne Zusatz, mit Zusatz einer üblichen Dispersion und mit Zusatz einer erfindungs gemäss entschäuraten Dispersion dargestellt.
Tabelle 1 Verarbeitungsversuche mit Zementmörtel unter Zusatz verschiedener Kunststoffdispersionen (mit und chne entschäumend wirkenden Zusätzen) Für die Versuche wurde eine Zement-Sand-Mischung mit folgender Zusammensetzung verwendet :
1 Gewichtsteil Portlandzement 275
3 Gewichtsteile Quarzsand 0-3 mm
0,55 Gewichtsteile Ammachwasser, in einigen besonders angezeigten Fällen 0,7 und 0,9 Gewichtsteile Wasser Die Mischungen wurden in einem Labor-Mischer hergestellt.
Das in der Disperion befindliche Wasser wurde vom Aumachwasser abgezogen.
1 2 3 4 5 6 7 8 Nr. Zusammensetzung der Feststoff- Art and Menge Zusatz v. Zusatzmenge und Zusammensetzung d. Ausbrtitrnass Luftgehalt
Kunststoffdispersion gehalt des Emulgators Dispersions- Entschäumungsmittels (Zusätze auf (cm) (Vol. %) feststoff, Kunstharztrockenmasse in der Dispersion) bezogen auf
Zement - - - chne - 17,5/17,8 4,2 1 Butylacrylat/Methyl- 47% 3% Nonylpolyglykoläther 2,5% ohne 18,6/18,8 14,5 methacrylat/Acrylsäure mit 30 Mol AeO 10% ohne 25 12,2
55 : 44 : 1 mit
NH4OH auf pH 8,5 1 Butylacrylat/Methyl- 47% 3% Nonylpolyglykoläther 2,5% 10% 1 GT NOnylphenolpolyglykol- 19,4/19,6 4,0 methacrylat/Acrylsäure mit 30 Mol AeO äther + 6 Mol AeO
55 : 44 : 1 mit 2 GT Tributylphenolpolyglykol
NH4OH auf pH 8,5 äther mit 7 Mol AeO
3 GT tert. Oleylphosphat
10 % 5% wie oben über 30 4,5
2,5% 10% 3 GT Ölsäure + 8 Mol AeO 16,7/17,0 4,3
2 GT tert.
Oleylphosphat
2,5% 15% 3 GT Stearylamin + 8 Mol AeO 20,5/20,5 6,0
2 GT tert. Oleylphosphat
2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 17,5/17,4 5,4
1 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (mit 10% AeO im Gesamtmol)
2,5 GT tert Oleylphosphat Tabelle 1 (fortsetzung) 1 2 3 4 5 6 7 8 2 Äthylacrylat/Methyl- 40% 3% Nonylphenolpolyglykol- 2,5% - 18,5/18,6 15.0 methacrylat 70 : 30 äther + 10 Mol AeO 2,5% 10% 3 GT Nonylphenolpolyglykol- 19.5/19.7 4.5 mit NH4OH auf pH 9 äther + 6 Mol AeO
2 GT tert. Oleylphosphar
2,5% 10% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 19.9/20.0 4,2 äther + 6 Mol AeO
2 GT Tributylphenolpolyglykol äther + 7 Mol AeO
3 GT tert. Oleylphosphat
2,5% 15% 1 GT Oleylalkobol + 5 Mol AeO 17,5/17,6 5,8
1 GT tert. Oleylphosphat
10% 10% 3 GT Nonylphenolpolyglykol- 25,6/25,8 4,6 äther + 6 Mol AeO
2 GT tert. Oleylphosphat 3 Vinylacetat 50% 5% Polyvinylalkohol 2,5% - 19,9/19,8 15,3
2,5% 10% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 20,5/20,7 4,5 äther + 30 Mol AeO
1 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (mit 10% AeO) im Gesamtmol)
2,5 GT tert. Oleylphosphat
10% 2,5% 2 GT Nonylphenolpolyglykol- 20,2/20,4 2,5 äther + 6 Mol AeO
3 GT tert. Oleylphosphat 4 Vinylbenzol/Äthylhexyl- 50% 4% Nonylphenolpolyglykol- 2,5% ohne 18,8/18,5 12,5 actylat/Acrylnitril/Acryl- äther + 15 Mol AeO 2,5% 10% 3 GT Nonylphenolpolyglykol- 16,5/17,0 5,0 säure 52 : 40 : 6 : 2 äther + 6 Mol AeO
2 GT tert. Oleylphosphat
2,5% - 20,8/20,6 5,2 5 Vinylidenchlorid/Methyl- 40% 2% Na-Layrylsulfat 2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 23,2/23,0 4,0 methacrhylt/Methylacrylat 3% Nonylphenolpolyglykol- äther + 30 Mol AeO
90 : 5 : 5 äther + 30 Mol AeO 1 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (mit 10% AeO im Gesamtmol)
2,5GT tert. Oleylphosphat Tabelle I (Fortsetzung) 1 2 3 4 5 6 7 8 6 Vinylidenchlorid/Äthyl- 35% 2% Na-Salz des Dioctyl- 2,5% - 23,8/24,2 11,6 hexylacrylat/Butylacryiat sulfobernsteinsäureesters 2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 23,4/25,7 5,0
85 : 7,5 : 7,5 3% Nonylphenolpolyglykol- äther + 30 Mol AeO äther + 30 Mol AeO 1 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (mit 10% AeO im Gesamtmol)
2,5GT tert. Oleylphosphat 7 Vinylidenchiorid/Acryl- 50-52% 1,5% Na-Salz d. Dialkyl- 2,5% - 22,4/22,2 20,5 nituril/Methylmethacrylat sulfobemsteinsäure- 10% - ¯30 15.0
92 : 3,5 : 4,5 esters
5% Nonylphenolpolyglykol- 2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 21.8/22.0 6,5 äther + 30 Mol AeO äther + 30 Mol AeO
1 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (mit 10% AeO im Gesamtmol)
2,5GT tert. Oleylphosphat
10% 20% wie ohen. über 30 6,0 8 Vinylpropionat 50% Polyvinylpyrrolidon 2,5% - 20,2/20,0 5,5
2,5% 10% 2,5 GT Nonylphenolpolyglykol- 20,2/20,4 2,5 äther + 6 Mol AeO . 2,5 GT tert. Oleylphosphat 9 Butadien/Styrol 40% 3% Na-Alkylarylsulfonat 2,5% - 21,5/21,7 9,8 etwa 25 : 75 (WZF =0,7)
2,5% 20% 2 GT Nonylphenolpolyglykol- 25,3/25,5 5,3 äther + 6 Mol AeO
2,5 3 GT tert. Oleylphosphat 10 Butadien/Acrylnitril 45% 25 Na-Alkylarylsulfonst 2,5% - 20,1/20,3 12,5
75 : 28 (WZF =0,65)
2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 20,5/20,6 3,0 (WZF äther + 6 Mol AeO - 0,65) 2,5 4 GT tert. Oleylphosphat
2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 21,3/21,3 4,4 (WZF äther + 6 Mol AeO = 0,65) 2,5 4 GT tert.
Oleylphosphat Tabelle 1 (Fortsetamg) 1 2 3 4 5 6 7 8 10 Butadien/Acrylnitril 45% 2% Na-Alkylarylsulfonat 10% - 13,6/13,6 7,5
72 : 28 (WZF -0,7)
10% 5% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 13,6/13,8 4,2 äther + 10 Mol AeO
4 GT tert. Oleylphosphat 11 Äthylen-Propylen 45% 1,5% Nonylphenolpoly- 2,5% - 21,1/21,3 10,0 glykoläther 2,55 10% 2 GT Nonylphenolpolyglykol- 21,8/22,0 6,0 - 13 Mol AeO äther + 8 Mol AeO
0,25% Na-Laurylsulfat 3 GT tert. Oleylphosphat 12 Butylacryiat/Methyl- 47% 3% Nonylphenolpolyglykol- 2,5% - 23,7/23,9 12.0 acrylat/Acryisäure äther mit 30 Mol AeO 10% - über 30 9,8
40 : 59 : 1 mit 2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglkol- 25.6/25.8 1,6
NH4OH auf PH 8,5 äther mit 30 Mol AeO eingestelit 1 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (10% AeO im Gesamtmol)
2,5 GT tert. Oleylphosphat
2,5% 8% wie oben 26,2/26,0 2,5
10% 5% wie oben über 30 1,2
2,5% 8% 2 GT Nonylphenolpolyglykol- 26,2-25,0 2,4 äther+ 6 Mol AeO
3 GT tert. Oleylphosphat 13 Viaylacetat 50% 1% äthylensulfosaures Na 2,5% - 16.0/17.1 21.0
2% dodecylbenzolsulfo- 2,5% 20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 23.2/23.3 4.2 saures Na äther + 30 Mol AeO
1 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (10% AeO im Gesamtmol)
2,5 GT tert. Oleylphosphat
2,5% 10% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 23,1/23,3 3,2 äther + 6 Mol AeO
1 GT tert. Oleylphospbhat
10% - 13.0/13.0 16.3
10% 5% wie oben über 30 1,5 Tabelle 1 (Fortsetzung) 1 2 3 4 5 6 7 8 14 Vinylacetat/Äthylen 44% 0,7% äthylensulfosaures Na 2,5% - 19.3/19.6 13.5 Äthylengehalt 40,5 % 1% p-dodecylbenzolsulfo- 2,5% 20% 2,5 GT Nonylphenopolyglykol- 26.1/25.9 3.0 saures Na äther mit 6 Mol AeO
5% Polypropylenoxyd- 0.5GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
addukt mit 80% AeO 1750)-Äthylenoxydaddukt im Gesamtmol (10% AeO im Gesamtmol)
2.0GT tert. Oleylphosphat
2.5%20% 1 GT Nonylphenolpolyglykol- 28.5/28.0 3.9 äther + 6 Mol AeO
3 GT tert. Oleylphospbhat 15 Vinylchlorid/ etwa 3% Na-Laurylsulfat 2,5% - 16,2/16,3 16,0
Butylacrylat / 35% 2,5% 20% 2 GT Nonylphenolpolyglykol- 16,7/16,7 5,2
Acrylsäure 54 : 43 : 3 äther + 6 Mol AeO auf HP 7 mit 3 GT tert. Oleylphosphat
Triäthanolamin In den hier dargestellten Versuchen wurde anstelle des bisher zur Prüfung benutzten Zementmörtels ein Kalkmörtel mit einer Zusammensetzung von 1 Gewichtsteil Weisskalkhydrat : 3 Gewichtsteilen Zuschlagstoff (Körnung 0-3 mm) : 0,9 Gewichtsteile Aumachwasser eingesetzt.
Zusammensetzung der Feststoff-Emulgatormenge und -art Zusatz von Zusatzmenge und Zusammensetzung Ausbreitmass Luftgehalt Kunststuffdispersion gehalt (bezogen auf eingesetztes Dispersions- des Entschäumungsmittels (bezogen (cm) (Vol.%)
Monomeres) feststoff and Kunstharztrocxkenmasse) auf Kalk - - ohne - 17,0/17,3 2,2 Butylacrylat/Methylmethacrylat/ 47% 3% Nonylphenol 2,5% - 17,4/17,5 12,5 Acrylsäure 55 : 44 : 1 +30 Mol AeO 2,5% 10% 2 GT tert.
Oleylphosphat 18,4/18,5 3,0 mit NH4OH auf PH 8,5 3 Gt Nonylphenol + 6 Mol AeO Tabelle II Zusammensetzung der Feststoff- Art und Menge des Emulgators, Zusatz von Zusatz und Zusammensetzung Wasser - Ausbreitmass geprtifton Dispersion gehalt bezogen auf eingesetztes Dispersion des Entschäumungsmittels Zement- (cm)
Monomeres Faktor Butylacrylat 40 47% 3% Nonylphenolpolyglykol- ohne ohne 0,55 19,2/19,4 Methylmethacrylat 59 äther mit 30 Mol AeO 2,5% ohne 0,55 23,7/23,8 Acrylsäure 1 2,5% 8% 1,0 GT Nonylphenolpolyglykol- 0,55 25,2/25,4 mit NH4OH auf PH ¯8,5 äther mit 80 Mol AeO eingestellt 1,0 GT Polypropylenoxyd-(Molgew.
1750)-Äthylenoxydaddukt (mit 10% AeO im Gesamtmol)
2,5 GT tert. Oleylphosphat
2,5% 2,5 GT tert. Oleylphosphat 0.48 20,2/20,4 (Wasser einsparung
12,75%) Würpelwert Luftgehalt (%) Zugfestigkeit (kg/cmê) Haftfestigkeit auf ange- Wasseranfuahme (%) Wasserdichtigkeitsprüfung (bei ¯ 1 atü) feuchtetem Beton (kg/cmê) Erstes Auftreten von durchgedrungener Feuchtig keit am Prüfkörper (10 mm) 48 3.4 20,5/21,5 8,7/9,5 5,4/5,3 Nach ¯ 90 Sekunden nach 180 Sekunden
Prüffläche vollkommen nass 90 12,0 12,0/13,0 9,9/8,7 6,5/6,4 Nach ¯100 Sekunden nach 200 Sekunden
Prüffläche vollkommen nass 92 2,4 26,2/25,0 17,1/18,4 3,5/3,7 Nach 240 Sekunden noch keine durchgedrun gen Feuchtigkeit am Prüfkörper feststellbar 58 3,9 28,7/29,5 19,5/19,0 3,7/3,4 Nach 600 Sekunclen keine durchgedrungene
Feuchtigkeit am Prüfkörper feststelibar
Additive for mortar and concrete
The invention relates to an additive for mortar and concrete in the form of an aqueous synthetic resin or natural latex dispersion, which consists essentially of water, a finely divided polymer component and an emulsifier, and which contains certain additives that prevent the dispersion from foaming when the mortar is mixed or Prevent concrete. The particular advantage of the invention is that the defoaming additive can be added to the dispersions immediately during production, does not lose its effect even after long storage and does not impair the stability of the dispersions.
The dispersions in question are referred to below as synthetic resin dispersions for the sake of simplicity. Concrete and mortar should be understood to mean mixtures of cement and aggregates, and mortar also means lime and gypsum mortar without cement content.
Due to the chemical properties of the inorganic binders, concrete and mortar are susceptible to aggressive media. They also contain pores, capillaries and imperfections in their structure, into which water can penetrate and through which water can pass. The final strength and abrasion resistance of the hardened material are impaired by the fact that more water has to be added when mixing than is necessary for setting, so that the compounds can be processed well.
It is known that the plasticity of fresh concrete and fresh mortar can be increased by adding, for example, Netzmit means, whereby part of the excess mixing water can be saved with the same good workability. It is achieved that the masses can be compacted more easily and completely, which leads to a compact structure and higher final strength, but such a concrete or mortar is not yet impervious to moisture and water.
It is also known to seal concrete and mortar against moisture and water by adding so-called sealants, for example trass, slag, water glass, silicones, soaps or fatty acids.
Such substances seal the imperfections in concrete or mortar, but sometimes lead to a considerable reduction in the final strength, in particular the compressive strength of the hardened material.
As is known, synthetic resin dispersions are used as additives to concrete and mortar. Such dispersions are obtained by dispersing suitable monomers with the addition of emulsifiers in water and polymerizing them in this state. They are added to the concrete or mortar when it is mixed and cause the mixture to plasticize. When the concrete or mortar hardens, the synthetic resin separates and forms within the hardened material, mainly in pores, capillaries and imperfections, a solid mass that completely or largely fills and seals these cavities. The use of suitable synthetic resins creates a homogeneous, solid end product with good tightness and chemical resistance. The processability of the fresh mixture and the adhesion to old, already hardened material are also improved.
A large number of synthetic resin dispersions are known as additives to concrete and mortar, for example dispersions of polyvinyl and polyvinylidene chloride, polyvinyl esters, such as polyvinyl acetate, polyvinyl propionate, polybutadiene, polymethyl butadiene, polychlorobutadiene, polyethylene oxide, polyacrylic acid and their derivatives such as polymethacrylic acid and polyacrylic acid and polyacrylic acid of natural latices.
There is also a wide range of suitable emulsifiers available, namely:
Anion-active compounds:
Salts of carboxylic acids (e.g. fatty acids, aryl aminocaroonic acids, alkylsulfamidocarboxylic acids),
Salts of acidic sulfuric acid esters (sulfates) such as sulfated oils, fats, fatty acids and derivatives, alkyl sulfates, sulfated fatty acid alkanoiamides, sulfated polyglycol ether derivatives,
Salts of sulfonic acids (sulfonates) such as alkyl sulfates, condensation products of oxy and amine alkanol sulfonic acids,
Salts of alkylsulfopolycarboxylic acid esters, alkylaryl sulfonates, salts of alkylaryl polyglycoatersulfonate.
Cation-active compounds such as Salts of aliphatic amines, quaternary ammonium salts.
Nonionic compounds such as fatty acid esters of polyalcohols, fatty acid alkanolamides, ethylene oxide adducts such as polyglycols of fatty acids, polyglycol ethers of fatty acid esters, polyglycol ethers of fatty alcohols and mercaptans, polyglycol ethers of acylamides and fatty acid alkanolamides, polyglycol ethers of fatty acid alkanol amides, polyglycol ethers of fatty acid alkanol amides, polyglycol ethers of fatty acid alkanol amides, polyglycol ethers of fatty acid alkanol amides, polyglycol ethers of fatty acid alkanol amides, polyglycol ethers of fatty acid alkanol amides, polyglycol amides of polyglycol ethers, polyglycol ethers of fatty acid amides, secondary and tertiary), whose alkyl or acyl radicals are bound to orthophosphoric acid directly or via an ethylene oxide bridge.
High polymer, surface-active compounds: polyvinyl alcohols, polyacrylates, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyridine.
A disadvantage of such synthetic resin dispersions is their emulsifier content, which, however, is necessary to maintain the shelf life. When the concrete or mortar is mixed, the emulsifier feeds foaming and the introduction of air into the mixture, which means that the final strength of the material does not reach the values that are actually possible.
A disadvantage of the synthetic resin dispersions used to date is that, because of their emulsifier content, they foam when mixing concrete or mortar. This introduces air into the mixture that can no longer escape. The final strength of the set material does not reach the values that are actually possible due to the air void content.
Defoamers have already been added to prevent the dispersions from foaming. The defoamers used to date were only able to use the dispersions immediately before the concrete was mixed or
Mortar can be added because the defoaming effect is lost after a short storage time.
Some defoamers even cause the dispersion to break down.
It was now an additive for mortar and
Concrete found in the form of an aqueous synthetic resin or natural latex dispersion that does not foam when mixed and that can be stored for long periods of time without the defoamer deteriorating. The additive according to the invention consists essentially of water, a finely divided polymer fraction and an emulsifier and contains as a defoamer a mixture of a) a tertiary ester of orthophosphoric acid with one or different alcohols with at least 5 carbon atoms and b) at least one polyglycol ether of ethylene glycol, which is a product of the additive of ethylene oxide to an alkylphenol or polypropylene oxide.
Mixtures of tertiary oleyl phosphate, a nonylphenol polyglycol ether with 6 to 30 moles of AeO per mole of polypropylene oxide-ethylene oxide adducts with a molecular weight of about 1750 and an AeO content of about 10 Mo%, as z. B. are available as so-called Pluronics. In many cases the polypropylene oxide-ethylene oxide adduct can be dispensed with.
Combinations of 0.5-3 parts of alkylphenol polyglycol ether, 0.5-3 parts of polypropylene oxide-ethylene oxide adduct and 1-5 parts of tertiary oleyl phosphate in amounts of 2.5-20%, based on the dry resin composition, have proven particularly useful as defoamers .
The amount of defoamer to be added depends on the type of emulsifier contained in the dispersion. It is between about 2.5 and about 20 percent by weight, based on the solids content of the dispersion, and can be determined in each special case by means of a preliminary test without difficulty.
Table I below shows the use of the dispersions defoamed according to the invention in a cement mortar. Dispersions with different monomer ratios and different emulsifiers were used. The test mortar had the following composition:
1 part by weight Portland cement 275
3 GT sand with a grain size of 0-3 mm
0.55 parts by weight of water, water-cement factor (WZF) = 0.55.
It was slow for 1 minute in the laboratory mixer,
Mix quickly 1 minute, slowly 1 minute. If synthetic resin dispersions were added, the water contained in the dispersion was included in the calculation as mixing water. If, in individual cases, another WZF than 0.55 was set, this is particularly indicated in the table. The specified additional amounts of dispersion are calculated as synthetic resin solids and based on the weight of the cement. The amounts of defoamer are percentages by weight based on the dry resin mass.
The dispersions were all adjusted to a pH of about 8.5.
Table II shows an example of the processing properties and strength values for a cement mortar without additive, with the addition of a conventional dispersion and with the addition of a dispersion which has been de-acidified according to the invention.
Table 1 Processing tests with cement mortar with the addition of various plastic dispersions (with and without additives that have a defoaming effect) A cement-sand mixture with the following composition was used for the tests:
1 part by weight Portland cement 275
3 parts by weight of quartz sand 0-3 mm
0.55 parts by weight of Ammach water, in some specially indicated cases 0.7 and 0.9 parts by weight of water. The mixtures were prepared in a laboratory mixer.
The water in the dispersion was drawn off from the Aumach water.
1 2 3 4 5 6 7 8 No. Composition of the type of solids and amount of additive of. Additional amount and composition d. Output wet air content
Plastic dispersion content of the emulsifier, dispersion defoaming agent (additives on (cm) (vol.%) Solids, synthetic resin dry matter in the dispersion) based on
Cement - - - chne - 17.5 / 17.8 4.2 1 butyl acrylate / methyl 47% 3% nonyl polyglycol ether 2.5% without 18.6 / 18.8 14.5 methacrylate / acrylic acid with 30 mol AeO 10% without 25 12.2
55: 44: 1 with
NH4OH to pH 8.5 1 butyl acrylate / methyl 47% 3% nonyl polyglycol ether 2.5% 10% 1 part by weight NOnylphenol polyglycol 19.4 / 19.6 4.0 methacrylate / acrylic acid with 30 mol AeO ether + 6 mol AeO
55: 44: 1 with 2 parts by weight of tributylphenol polyglycol
NH4OH to pH 8.5 ether with 7 mol AeO
3 GT tert. Oleyl phosphate
10% 5% as above over 30 4.5
2.5% 10% 3 parts by weight oleic acid + 8 moles AeO 16.7 / 17.0 4.3
2 GT tert.
Oleyl phosphate
2.5% 15% 3 pbw stearylamine + 8 moles AeO 20.5 / 20.5 6.0
2 GT tert. Oleyl phosphate
2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglycol-17.5 / 17.4 5.4
1 part by weight of polypropylene oxide (molar weight)
1750) -ethylene oxide adduct (with 10% AeO in the total mole)
2.5 GT tert oleyl phosphate Table 1 (continued) 1 2 3 4 5 6 7 8 2 Ethyl acrylate / methyl 40% 3% Nonylphenol polyglycol 2.5% - 18.5 / 18.6 15.0 methacrylate 70:30 ether + 10 Mol AeO 2.5% 10% 3 parts by weight nonylphenol polyglycol 19.5 / 19.7 4.5 with NH4OH to pH 9 ether + 6 mol AeO
2 GT tert. Oleyl phosphorous
2.5% 10% 1 part by weight nonylphenol polyglycol 19.9 / 20.0 4.2 ether + 6 mol AeO
2 parts by weight of tributylphenol polyglycol ether + 7 mol of AeO
3 GT tert. Oleyl phosphate
2.5% 15% 1 part by weight oleyl alcohol + 5 moles of AeO 17.5 / 17.6 5.8
1 GT tert. Oleyl phosphate
10% 10% 3 pbw of nonylphenol polyglycol 25.6 / 25.8 4.6 ether + 6 mol AeO
2 GT tert. Oleyl phosphate 3 vinyl acetate 50% 5% polyvinyl alcohol 2.5% - 19.9 / 19.8 15.3
2.5% 10% 1 part by weight nonylphenol polyglycol 20.5 / 20.7 4.5 ether + 30 mol AeO
1 part by weight of polypropylene oxide (molar weight)
1750) -ethylene oxide adduct (with 10% AeO) in total mole)
2.5 GT tert. Oleyl phosphate
10% 2.5% 2 parts by weight nonylphenol polyglycol- 20.2 / 20.4 2.5 ether + 6 mol AeO
3 GT tert. Oleyl phosphate 4 vinylbenzene / ethylhexyl- 50% 4% nonylphenol polyglycol- 2.5% without 18.8 / 18.5 12.5 actylate / acrylonitrile / acrylic ether + 15 mol AeO 2.5% 10% 3 parts by weight nonylphenol polyglycol- 16, 5 / 17.0 5.0 acid 52: 40: 6: 2 ether + 6 moles of AeO
2 GT tert. Oleyl phosphate
2.5% - 20.8 / 20.6 5.2 5 vinylidene chloride / methyl 40% 2% sodium acrylic sulfate 2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglycol 23.2 / 23.0 4.0 methacrylate / methyl acrylate 3% nonylphenol polyglycol ether + 30 mol AeO
90: 5: 5 ether + 30 mol AeO 1 GT polypropylene oxide- (mol wt.
1750) -ethylene oxide adduct (with 10% AeO in the total mole)
2.5GT tert. Oleyl phosphate Table I (continued) 1 2 3 4 5 6 7 8 6 vinylidene chloride / ethyl 35% 2% sodium salt of dioctyl 2.5% - 23.8 / 24.2 11.6 hexyl acrylate / butyl acrylate sulfosuccinic acid ester 2, 5% 20% 1 pbw nonylphenol polyglycol 23.4 / 25.7 5.0
85: 7.5: 7.5 3% nonylphenol polyglycol ether + 30 mol AeO ether + 30 mol AeO 1 part by weight of polypropylene oxide (mol wt.
1750) -ethylene oxide adduct (with 10% AeO in the total mole)
2.5GT tert. Oleyl phosphate 7 vinylidene chloride / acrylic 50-52% 1.5% Na salt d. Dialkyl 2.5% - 22.4 / 22.2 20.5 nituril / methyl methacrylate sulfosuccinic acid 10% - ¯30 15.0
92: 3.5: 4.5 esters
5% nonylphenol polyglycol- 2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglycol- 21.8 / 22.0 6.5 ether + 30 mol AeO ether + 30 mol AeO
1 part by weight of polypropylene oxide (molar weight)
1750) -ethylene oxide adduct (with 10% AeO in the total mole)
2.5GT tert. Oleyl phosphate
10% 20% as above. over 30 6.0 8 vinyl propionate 50% polyvinylpyrrolidone 2.5% - 20.2 / 20.0 5.5
2.5% 10% 2.5 pbw nonylphenol polyglycol 20.2 / 20.4 2.5 ether + 6 mol AeO. 2.5 GT tert. Oleyl phosphate 9 butadiene / styrene 40% 3% Na-alkylarylsulfonate 2.5% - 21.5 / 21.7 9.8 approx. 25: 75 (WZF = 0.7)
2.5% 20% 2 parts by weight nonylphenol polyglycol 25.3 / 25.5 5.3 ether + 6 mol AeO
2.5 3 GT tert. Oleyl phosphate 10 butadiene / acrylonitrile 45% 25 Na-alkylarylsulfonst 2.5% - 20.1 / 20.3 12.5
75: 28 (WZF = 0.65)
2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglycol- 20.5 / 20.6 3.0 (WZF ether + 6 mol AeO - 0.65) 2.5 4 part by weight tert. Oleyl phosphate
2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglycol 21.3 / 21.3 4.4 (WZF ether + 6 mol AeO = 0.65) 2.5 4 part by weight tert.
Oleyl phosphate table 1 (continued) 1 2 3 4 5 6 7 8 10 butadiene / acrylonitrile 45% 2% Na-alkylarylsulfonate 10% - 13.6 / 13.6 7.5
72: 28 (WZF -0.7)
10% 5% 1 part by weight nonylphenol polyglycol 13.6 / 13.8 4.2 ether + 10 mol AeO
4 GT tert. Oleyl phosphate 11 ethylene propylene 45% 1.5% nonylphenol poly 2.5% - 21.1 / 21.3 10.0 glycol ether 2.55 10% 2 parts by weight nonyl phenol polyglycol 21.8 / 22.0 6.0 - 13 Mol AeO ether + 8 mol AeO
0.25% Na lauryl sulfate 3 GT tert. Oleyl phosphate 12 butyl acrylate / methyl 47% 3% nonylphenol polyglycol 2.5% - 23.7 / 23.9 12.0 acrylate / acrylic acid ether with 30 mol AeO 10% - over 30 9.8
40: 59: 1 with 2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglcol 25.6 / 25.8 1.6
NH4OH adjusted to pH 8.5 ether with 30 mol AeO 1 part by weight of polypropylene oxide (molar weight.
1750) -ethylene oxide adduct (10% AeO in the total mole)
2.5 GT tert. Oleyl phosphate
2.5% 8% as above 26.2 / 26.0 2.5
10% 5% as above over 30 1.2
2.5% 8% 2 parts by weight nonylphenol polyglycol 26.2-25.0 2.4 ether + 6 mol AeO
3 GT tert. Oleyl phosphate 13 Viaylacetat 50% 1% Ethylenesulfosaures Na 2.5% - 16.0 / 17.1 21.0
2% dodecylbenzenesulfo- 2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglycol- 23.2 / 23.3 4.2 acidic Na ether + 30 mol AeO
1 part by weight of polypropylene oxide (molar weight)
1750) -ethylene oxide adduct (10% AeO in the total mole)
2.5 GT tert. Oleyl phosphate
2.5% 10% 1 part by weight nonylphenol polyglycol 23.1 / 23.3 3.2 ether + 6 mol AeO
1 GT tert. Oleyl phosphate
10% - 13.0 / 13.0 16.3
10% 5% as above over 30 1.5 Table 1 (continued) 1 2 3 4 5 6 7 8 14 Vinyl acetate / ethylene 44% 0.7% Ethylenesulphonic acid Na 2.5% - 19.3 / 19.6 13.5 Ethylene content 40.5% 1% p-dodecylbenzenesulfo- 2.5% 20% 2.5 GT nonylphenopolyglycol- 26.1 / 25.9 3.0 acidic Na ether with 6 mol AeO
5% polypropylene oxide- 0.5GT polypropylene oxide- (mol wt.
adduct with 80% AeO 1750) -ethylene oxide adduct in the total mole (10% AeO in the total mole)
2.0GT tert. Oleyl phosphate
2.5% 20% 1 part by weight nonylphenol polyglycol 28.5 / 28.0 3.9 ether + 6 mol AeO
3 GT tert. Oleyl phosphate 15 vinyl chloride / about 3% Na lauryl sulfate 2.5% - 16.2 / 16.3 16.0
Butyl acrylate / 35% 2.5% 20% 2 parts by weight nonylphenol polyglycol-16.7 / 16.7 5.2
Acrylic acid 54: 43: 3 ether + 6 mol AeO on HP 7 with 3 GT tert. Oleyl phosphate
Triethanolamine In the experiments presented here, a lime mortar with a composition of 1 part by weight of white lime hydrate: 3 parts by weight of aggregate (grain size 0-3 mm): 0.9 parts by weight of Aumach water was used instead of the cement mortar previously used for testing.
Composition of the amount and type of solid emulsifier Addition of additional amount and composition Slump air content Plastic dispersion content (based on the dispersing agent used, the defoaming agent (based on (cm) (% by volume))
Monomeric solids and synthetic resin clay on lime - - without - 17.0 / 17.3 2.2 butyl acrylate / methyl methacrylate / 47% 3% nonylphenol 2.5% - 17.4 / 17.5 12.5 acrylic acid 55:44 : 1 +30 mol AeO 2.5% 10% 2 GT tert.
Oleyl phosphate 18.4 / 18.5 3.0 with NH4OH to pH 8.5 3 pbw nonylphenol + 6 mol AeO Table II Composition of the solids type and amount of emulsifier, addition of additive and composition water - slump tested on dispersion content based on used dispersion of the defoaming agent cement (cm)
Monomeric factor butyl acrylate 40 47% 3% nonylphenol polyglycol without without 0.55 19.2 / 19.4 methyl methacrylate 59 ether with 30 mol AeO 2.5% without 0.55 23.7 / 23.8 acrylic acid 1 2.5% 8% 1.0 pbw of nonylphenol polyglycol 0.55 25.2 / 25.4 adjusted to pH ¯8.5 ether with NH4OH with 80 mol of AeO 1.0 pbw of polypropylene oxide (mol wt.
1750) -ethylene oxide adduct (with 10% AeO in the total mole)
2.5 GT tert. Oleyl phosphate
2.5% 2.5 GT tert. Oleyl phosphate 0.48 20.2 / 20.4 (water saving
12.75%) Cube value air content (%) Tensile strength (kg / cmê) Adhesion strength on contact with water (%) Water tightness test (at ¯ 1 atü) Moist concrete (kg / cmê) First appearance of moisture penetrated on the test body (10 mm) 48 3.4 20.5 / 21.5 8.7 / 9.5 5.4 / 5.3 After ¯ 90 seconds after 180 seconds
Test surface completely wet 90 12.0 12.0 / 13.0 9.9 / 8.7 6.5 / 6.4 After ¯100 seconds after 200 seconds
Test surface completely wet 92 2.4 26.2 / 25.0 17.1 / 18.4 3.5 / 3.7 After 240 seconds no moisture penetrated the test specimen can be determined 58 3.9 28.7 / 29.5 19.5 / 19.0 3.7 / 3.4 After 600 seconds, no penetration
Moisture on the test body can be fixed