CH632475A5

CH632475A5 - Hydraulische zementmischung.

Info

Publication number: CH632475A5
Application number: CH1445977A
Authority: CH
Inventors: James Allen Ray
Original assignee: Martin Marietta Corp
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1977-11-25
Publication date: 1982-10-15
Also published as: NZ185826A; AR219507A1; TR19535A; SE7712723L; GR70324B; NL7713254A; SE434506B; BE861388A; IT1088886B; NO151359C; NO774105L; DE2753622C3; US4058407A; AU514662B2; DK530577A; ES464151A1; FI773406A; ZA776549B; DE2753622B2; NO151359B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Zementmischung, welche hydraulischen Zement und mindestens einen Zusatzstoff enthält.

Die Mischung kann z.B. eine Betonmischung, eine Mörtelmischung, eine Reinzementmischung oder eine trockene Mischung für die Herstellung von Beton oder Mörtel sein.

Bekannte Zusatzstoffe werden beispielsweise verwendet zum Herabsetzen der Wassermenge, zum Verbessern der Druckfestigkeit und zum Verzögern des Abbindens und Erhärtens von Zementmischungen. Erhöhte Druckfestigkeiten können oft erhalten werden, wenn in hydraulischen Zementmischungen reduzierte Wassermengen eingesetzt werden; die Herabsetzung der Wassermenge und Erhöhung der Druckfestigkeit werden also oft gleichzeitig erreicht. Als Abbindever-zögerer verlangsamt ein solcher Zusatzstoff den chemischen Prozess der Hydratation, so dass der Beton während längerer Zeit plastisch und verarbeitbar bleibt als ein Beton ohne Verzögerer. Bekannte Zusatzstoffe zum Herabsetzen der Wassermenge und Verbessern der Druckfestigkeit, die gleichzeitig als Verzögerer wirken, sind beispielsweise die Li-gnosulfonate, wie Calciumlignosulfat, Salze von Hydroxy-carbonsäuren, Zucker, wie Glucose (Dextrose), Maltose, Sucrose, Fructose u.dgl., und hochpolymerisierte Polysaccharide, wie Dextrine.

Zusatzstoffe mit die Abbindung verzögernden Eigenschaften sind als reine Abbindeverzögerer nützlich, wenn das Abbinden des Zementes beispielsweise bei schwieriger Einbringung, wo der Beton länger als üblich plastisch bleiben muss, verzögert werden soll oder wenn der Beschleunigung der Abbindung bei warmem Wetter entgegengewirkt werden soll. Wenn die Abbindeverzögerer auch noch zu einer verbesserten Druckfestigkeit führen, dann ist das als zusätzlicher Vorteil zu werten.

Oft werden auch Kombinationen von verschiedenen Zusatzstoffen verwendet, um gewisse Resultate zu erreichen oder Nachteile zu vermeiden, beispielsweise wenn ein einzelner Zusatzstoff nicht die gewünschte Verbesserung der Druckfestigkeit bewirkt oder nicht zu der gewünschten Ver2

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zögerung führt, jedoch andere wünschbare oder erforderliche Wirkungen hat. Um ungenügende oder unerwünschte Wirkungen einzelner Zusatzstoife zu verstärken bzw. zu kompensieren, werden mehrere Zusatzstoffe gemeinsam eingesetzt. Wenn beispielsweise die Verzögerung zu stark ist, können bekannte Beschleuniger, wie Calciumchlorid oder Triäthanolamin, verwendet werden, um die Hydratationsgeschwindigkeit zwecks rascher Entwicklung von Festigkeit zu erhöhen. Zusatzstoffe, die kombiniert mit anderen Zusatzstoffen eingesetzt werden können, sind also erwünscht.

Es ist bekannt, dass gewisse pflanzliche Produkte und Kohlenhydrate in Beton oder Mörtel günstige Wirkungen entfalten, wenn sie in kleinen Mengen den plastischen Mischungen zugesetzt werden. Einige dieser Zusatzstoffe, wie die Melassen, die von Zuckerrohr oder Zuckerrüben abgeleitet sind, fallen auch in die Kategorie der einfachen Zucker. Beispielsweise beschreibt die US-PS 2 311 290 die Verwendung von Rohrmelassen in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 0,1% des Gewichtes des Betons. Die US-PS 3 432 316 beschreibt ebenfalls einen nützlichen Zusatzstoff für Zement-und Betonmischungen auf der Basis von pflanzlichen Produkten, nämlich Teile der Tabakpflanze, wie wässrige Extrakte und zerkleinerte getrocknete Tabakpflanzen. Diese Zusatzstoffe ergeben eine vorteilhafte Erhöhung der Druckfestigkeit der erhärteten Zementmischung.

Andere bekannte Zusatzstoffe zum Verbessern der Festigkeit von Beton und Mörtel sind die hochpolymerisierten Polysaccharide, z. B. Dextrine. Die Polysaccharide sind weniger starke Verzögerer für die Zementhydratation als die einfachen Zucker, und sie können ohne die Gefahr einer vollständigen oder weitgehenden Verhinderung der Hydratation und Aushärtung eingesetzt werden.

Die US-PS 3 432 317 beschreibt die Verwendung von Saccharidpolymeren aus Glucose-Einheiten, mit einem Grössenbereich von drei bis etwa 25 Glucose-Einheiten, als Zusatzstoffe für Zementmischungen. Die Glucosaccharide werden im Vergleich zu höher polymerisierten Polysacchariden und stärker depolymerisierten Produkten als vorteilhafter dargestellt. Solche Zusatzstoffe gemäss der US-PS 3 432 317 wirken möglicherweise hinsichtlich der Erhöhung der Druckfestigkeit von Zement, Beton und Mörtel befriedigend, aber die möglicherweise beschränkte Erhältlichkeit von Materialien für die Herstellung dieser Zusatzstoffe macht es wünschbar, andere Zusatzstoffe zur Verfügung zu stellen, die entsprechend vorteilhaft wirken.

Das Problem der beschränkten Erhältlichkeit stellt sich auch bei anderen bekannten Zusatzstoffen. Erhöhte Nachfrage kann dazu führen, dass gewisse Zusatzstoffe nicht mehr erhältlich sind. Lignosulfonate sind beispielsweise schon heute nicht mehr unbeschränkt verfügbar, weil u.a. Umweltschutzvorschriften viele Lieferanten dazu zwingen, diese Materialien innerhalb ihrer eigenen Betriebe zu verbrauchen. Zucker und Dextrine unterliegen spekulativen Launen und sind so recht teuer und zeitweise unerhältlich geworden.

Auch erhöhte Energiekosten und zeitweise beschränkte Verfügbarkeit von Energie machen es wünschbar, neben bekannten Zusatzstoffen noch Zusatzstoffe zur Verfügung zu stellen, die mit minimalem Energieaufwand hergestellt werden können.

Es besteht also ein Bedarf für neue Zusatzstoffe, die zu hydraulischen Zementmischungen hinzugefügt werden können, um die Druckfestigkeit von daraus hergestellten Zementprodukten zu verbessern oder um deren Erhärtungsgeschwindigkeit zu steuern, ohne nachteilige Auswirkungen in Kauf nehmen zu müssen.

Die erfindungsgemässe hydraulische Zementmischung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Zusatzstoff zumindest

Teile der Frucht des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua, enthält, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um eine Erhöhung der Festigkeit der Mischung nach dem Erhärten zu bewirken.

Der hydraulische Zement in der Mischung kann irgend eine Zementzusammensetzung sein, die durch die Wirkung von Wasser abgebunden und gehärtet werden kann, z.B. Portlandzement, sulfatbeständiger Zement, Hochofenzement, Puzzolanzement oder Tonerdezement; denn der angegebene Zusatzstoff kann in allen hydraulischen Zementmischungen verwendet werden. Vorzugsweise ist der hydraulische Zement ein Portlandzement. Der Portlandzement kann dabei irgend eine Zementzusammensetzung mit einem hohen Gehalt an Tricalciumsilicat sein, z.B. Portlandzement gemäss der Definition in ASTM C 150-74 oder eine chemisch ähnliche oder analoge Zusammensetzung, die auch noch Flugasche, z. B. von Dampf- oder Energieerzeugungsanlagen, und/oder Puzzolanschlacke z.B. aus Hochöfen, enthalten kann.

Der Zusatzstoff kann zweckmässig aus rohem und/oder geröstetem Johannisbrot und/oder aus Johannisbrotextrakt bestehen. Er kann z.B. in einer Menge von bis zu 0,25 Gew.-%, bezogen auf Zement, in der Mischung vorhanden sein, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-% und am besten in einer Menge von 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf Zement.

Die Verwendung des Zusatzstoffes beeinflusst die Eigenschaften der Zementmischung insofern günstig, als Produkte erhalten werden, deren Druckfestigkeit höher ist als diejenige von Produkten aus ähnlichen Mischungen ohne Zusatzstoff. Die Verwendung des Zusatzstoffes in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-% hat in der Regel keine nachteiligen Auswirkungen auf die Abbindezeit der hydraulischen Mischung, sie kann die Abbindung sogar leicht verzögern. Der Zusatzstoffkann auch als Abbindeverzögerer an sich verwendet werden, da er eine grössere Verzögerung bewirken und gleichzeitig noch die Druckfestigkeit der erhärteten Mischung erhöhen kann.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Der Johannisbrotbaum, Ceratonia Siliqua, wird in Mittelamerika, in Afrika und im Mittelmeergebiet angebaut. Die Frucht des Johannisbrotbaums ist eine lange, flache Schote, etwa 15 bis 30 cm lang und 2,5 cm breit, welche zahlreiche Samen enthält, die von einem süssen, fleischigen, essbaren Mark umgeben sind. Die Frucht und/oder die Samen oder Bohnen sind als Johannisbrot oder Karoben bekannt. Extrakte aus den Bohnen sind als Emulgiermittel bekannt.

Johannisbrot ist in verschiedenen Formen im Handel erhältlich, z. B. als ganze, rohe, getrocknete Schoten, aus denen die Samen oder Bohnen entfernt worden sind, als ganze, geröstete Schoten ohne Bohnen, als rohe oder geröstete Bohnen, Kombinationen von Bohnen und Schoten und zerkleinerte Formen, wie in kurze Bruchstücke gebrochene Schoten, etwa 0,3 cm dick, 1,3 bis 1,9 cm lang und 1,3 bis 1,9 cm breit, oder Johannisbrotmehl, d.h. fein gemahlenes Pulver aus den Schoten von getrocknetem oder geröstetem Johannisbrot. Als Zusatzstoff in Zementmischungen können alle Arten, Formen und Teile des Johannisbrotes verwendet werden, z.B. rohes oder geröstetes Johannisbrot mit oder ohne Samen.

Die rohen Schoten, mit oder ohne Samen oder Bohnen, sind Schoten, die an der Luft getrocknet aber sonst unbehandelt sind. Die Analyse einer zufallig ausgewählten, typischen, rohen, getrockneten Schote ergibt einen Feuchtigkeitsgehalt von 14 bis 16 Gew.-%. Der Ausdruck «Rösten» oder «geröstet» hat keine genau definierte Bedeutung, aber im allgemeinen wird mit «Rösten» ein Prozess bezeichnet, in

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dem die rohen Schoten, mit oder ohne Bohnen, während einer genügend langen Zeit einer ausreichenden Hitze ausgesetzt werden, um ihnen gewisse für den Handel erwünschte Eigenschaften zu verleihen. Das Rösten ist für die Verwendung als Zusatzstoff in Zementmischungen nicht wesentlich; aber geröstete Johannisbrotschoten sind gegenwärtig im Handel erhältlich und stellen brauchbare Teile des Johannisbrotes dar. Die Röstbedingungen können im einzelnen je nach den Verschiedenheiten der einzelnen Teile der Frucht und je nach den gewünschten Eigenschaften der Fruchtteile für die normale kommerzielle Verwendung derselben unterschiedlich sein.

Zumindest Teile der Frucht des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua, werden nun zu einer hydraulischen Zementmischung hinzugefügt, z.B. zu einer Portlandzementbetonoder -mörtelmischung, einer Tonerdezementbeton- oder mörtelmischung, einer reinen Zementmischung, einer nichtplastischen Zementmischung oder einer trockenen Mischung zur Herstellung von solchem Beton oder Mörtel, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um die Druckfestigkeit der erhärteten Mischung nach dem Abbinden derselben zu erhöhen. Der Zusatzstoff kann z.B. in einer Menge von bis zu etwa 0,25 Gew.-%, bezogen auf Zement, zu der Zementmischung hinzugefügt werden, vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf Zement, und am besten in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 0,05 Gew.-%.

Als Zusatzstoff kann die Frucht des Johannisbrotbaums selbst und/oder ein Extrakt aus der Frucht verwendet werden. In jedem Fall besteht die hauptsächliche Wirkung des Zusatzstoffes in der Zementmischung darin, dass die Druckfestigkeit der erhärteten Mischung erhöht wird. Überdies ist der Zusatzstoff auch als Abbindeverzögerer verwendbar, da er die Erhärtungsgeschwindigkeit der Zementmischung herabsetzt, ohne die Druckfestigkeit der erhärteten Mischung zu beeinträchtigen.

Extrakte aus der Frucht des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua, enthalten diejenigen Teile der Frucht, die in dem verwendeten Lösungsmittel löslich sind. Normalerweise, auch der Einfachheit halber, wird das Lösungsmittel ein wässriges System sein, welches alkalisch, neutral oder sauer sein kann und mit dem Extrakt in der hydraulischen Zementmischung, z.B. einer Portlandzementbeton- oder -mörtelmischung, die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Wirkungen erzeugt. Andere Lösungsmittel, wie Alkohole u.dgl., könnten jedoch auch verwendet werden. Natürlich hängt die chemische Zusammensetzung der Extrakte im einzelnen von den Extraktionsbedingungen ab; die fraglichen Chemikalien sind jedoch so kompliziert, dass eine genaue Analyse praktisch unmöglich ist. Der Zusatzstoff wird daher am besten durch die Wirkungen definiert, die er in Beton und Mörtel entfaltet.

Extrakte aus der Frucht des Johannisbrotbaums können hergestellt werden durch Rühren der Frucht in einem Lösungsmittel, wie Wasser oder einer (in der Regel wässrigen) Lösung einer Säure oder eines Alkalis, und dann Entfernen der unlöslichen Teile der Frucht aus dem Gemisch, z.B. durch Filtrieren. Die zu extrahierende Frucht wird zweckmässig zuvor gemahlen, um die Oberfläche zu vergrössern und die Extraktion wirkungsvoller zu gestalten, ähnliche Extrakte mit ähnlichen Wirkungen können jedoch auch mit nichtgemahlenen Früchten erhalten werden. Ähnlich kann das Mahlen des Fruchtmaterials wirksamer durchgeführt werden, wenn dieses zuvor getrocknet wird, aber dieses Trocknen des Fruchtmaterials ist lediglich wünschbar, nicht unbedingt erforderlich. Getrocknetes, rohes Johannisbrot ist im Handel erhältlich und bildet ein geeignetes Ausgangsmaterial für die Herstellung von Extrakten. Eine Extraktion mit sehr milden Bedingungen kann so durchgeführt werden, dass Teile von Johannisbrot einfach bei Zimmertemperatur in einem offenen Gefass in Wasser gelegt werden. Durch Rühren oder sonstiges Bewegen kann der Kontakt zwischen 5 dem Lösungsmittel und dem Johannisbrot verbessert und damit die Extraktion beschleunigt werden. Bei stärkeren Extraktionsbedingungen, beispielsweise wenn Johannisbrot und Lösungsmittel, z. B. Wasser oder eine wässrige Lösung, bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels erhitzt werden, kann io vorteilhaft ein mit einem Rückflusskondensator ausgerüstetes Gefäss verwendet werden, so dass die Extraktion ohne Verlust an flüssiger Phase durchgeführt werden kann. Noch stärkere Extraktionsbedingungen, mit Temperaturen bis zu 180 °C oder mehr, können die Verwendung eines geschlos-15 senen Reaktors, z.B. eines Druckgefasses, erforderlich machen, welches Druckgefass vorzugsweise mit Einrichtungen zum kontinuierlichen Rühren und mit Instrumenten zum Überwachen des Druckes und der Temperatur ausgerüstet sein kann. Wenn für die Extraktion ein anderes Lösungsmit-20 tel als neutrales Wasser verwendet wird, dann ist es zweck-' mässig, das gewünschte Lösungsmittel zuvor durch Hinzufügen von üblichen, billigen Säuren, wie Sulfaminsäure, Schwefelsäure, Salzsäure oder Salpetersäure oder von üblichen, billigen Alkalien, wie Natriumhydroxid, herzustellen. 25 Diese Mittel können in einem weiten Konzentrationsbereich eingesetzt werden, z.B. in einer Konzentration von 1 Gew.-%. Verschiedene anfangliche Verhältnisse von Johannisbrot zu wässriger Phase sind möglich; ein Gewichtsverhältnis von 5 bis 35% Fruchtmaterial in der Flüssigkeit ergibt Produkte, so die besonders leicht filtrierbar sind, wenn ein Extrakt gewünscht wird, die aber auch als Ganzes, ohne Filtrierung, gut einer Betonmischung einverleibt werden können.

Unabhängig davon, ob das Filtrat oder das Gesamtprodukt in einer Betonmischung verwendet wird, hängt die 35 Konzentration löslicher Stoffe in der Flüssigkeit von der Konzentration der anfanglichen Aufschlämmung und von der Extraktionstemperatur ab. Wenn die Konzentration der anfanglichen Aufschlämmung 10 Gew.-% trockene Feststoffe beträgt, dann gehen davon in der Regel etwa 50 bis 90 40 Gew.-% in Lösung. Wenn der filtrierte Extrakt verwendet werden soll, dann kann diese Lösung zweckmässig als ein Teil des normalen, für den Beton benötigten Anmachwassers eingesetzt werden, so dass kein Eindampfen oder Konzentrieren erforderlich ist. Wenn jedoch der Extrakt vor dem 45 Hinzufügen zu einer Betonmischung konzentriert wird, dann werden mit allen Dosierungen, die hinsichtlich der Menge gelöster Stoffe gleichwertig sind, die gleichen Wirkungen erzielt, unabhängig vom Volumen oder der Konzentration des Extraktes.

so Wenn das feste Johannisbrot als solches verwendet wird, dann kann es einer hydraulischen Zementmischung vorzugsweise derart einverleibt werden, dass es zu einem Teil des Anmachwassers hinzugefügt wird, mit welchem der hydraulische Zement und Zuschlagmaterial gemischt werden, ss Der Zusatzstoff könnte jedoch auch als Teil einer trockenen Zementmischung oder in anderer geeigneter Weise hinzugefügt werden.

Als Zuschlagmaterial kann in üblicher Weise feines Zuschlagmaterial, wie Sand, oder grobes Zuschlagmaterial, wie 60 gebrochener Stein oder Kies, verwendet werden. Für Mörtel kann das Zuschlagmaterial Sand oder anderes feines Material gemäss der ASTM-Norm C-33 sein. Für Beton kann das Zuschlagmaterial Sand oder anderes feines Material im Gemisch mit gebrochenem Stein, Kies oder anderem grobem 65 Material gemäss der ASTM-Norm C-33 sein. Die Grössen, Reinheit, Qualität und Mengen bzw. deren Bereiche hängen für das feine und das grobe Zuschlagmaterial von der gewünschten Verwendung und den gewünschten Eigenschaften

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des Mortels oder Betons ab. Für die meisten gebräuchlichen Verwendungen wird die Grösse des feinen Zuschlagmaterials im Bereich von etwa 1,5 bis 40 Maschen/cm liegen, während die Grösse des groben Zuschlagmaterials im Bereich von 7,5 cm bis 1,5 Maschen/cm liegen kann. Das grobe Zuschlagmaterial ist in der Regel mineralischen Ursprungs, z. B. Kies oder gebrochener Stein, es kann aber in manchen Fällen auch mindestens teilweise aus metallischem Material, wie Eisenstücken, aus Schlacke oder aus anderen künstlich erzeugten Materialien bestehen.

Eine trockene Mörtelmischung kann etwa 25 bis 75 Gew.-% feines Zuschlagmaterial, bezogen auf die ganze Mischung, enthalten, je nach der Art des Zuschlagmaterials und den gewünschten Eigenschaften der Mischung. Eine trockene Betonmischung kann feines und grobes Zuschlagmaterial in Mengen von 20 bis 80 Gew.-% bzw. 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die ganze Mischung, enthalten, je nach der gewünschten Verwendung und den gewünschten Eigenschaften der Mischung.

Sowohl bei Mörtel als auch bei Beton sollte die verwendete Wassermenge im allgemeinen gross genug sein, um die hydraulische Abbindung des in der Mischung vorhandenen Zementes zu bewirken und um der Mischung eine geeignete Verarbeitbarkeit zu verleihen. Die Wassermenge kann etwa zwischen 20 und 60 Gew.-%, bezogen auf Zement, in einer Mörtelmischung und etwa zwischen 25 und 70 Gew.-%, bezogen auf Zement, in einer Betonmischung liegen. Die genauen Wassermengen hängen von der Verwendung der Mischung und vom in der Mischung vorhandenen Zuschlagmaterial ab.

Zum Nachweis der mit Zusatzstoffen aus Johannisbrot erzielbaren vorteilhaften Resultate wurden Betonmischungen hergestellt und mit solchen Mischungen verglichen, die Teile der Frucht des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua, in verschiedenen Formen und Dosierungen enthielten. In jeder Mischung wurde die gleiche Art und gleiche Marke Ze-5 ment verwendet, und auch die Menge und Art des Zuschlagmaterials waren im wesentlichen gleich. Wasser wurde in jeder Mischung in ausreichender Menge verwendet, um die hydraulische Abbindung zu bewirken und Mischungen von im wesentlichen derselben Konsistenz zu erhalten. Ferner io wurden auch Vergleiche mit einer Mischung angestellt, die als Zusatzstoff ein Glucosaccharid, z.B. gemäss der US-PS 3 432 317, enthielt, da die Saccharide bekannte festigkeits-verbessernde Zusatzstoffe sind.

Die in der Tabelle I dargestellten Resultate illustrieren i5 die Verwendung von Johannisbrot in der Form von Johannisbrotmehl in Betonmischungen mit Portlandzement vom Typ I. Das Johannisbrotmehl war ein handelsübliches Produkt, bestehend aus gemahlenen reifen Fruchtschoten des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua. Die Zementmenge in 2o der Mischung betrug nominell 280 kg pro m3 Beton, das Verhältnis von feinem zu grobem Zuschlagmaterial betrug 0,49, und die Konsistenz des Betons war so, dass er ein Einsinken im Bereich von 8,3 bis 9,5 cm aufwies. Es ist ersichtlich, dass die Verwendung von Johannisbrotmehl zu im Ver-25 gleich mit ähnlichen Mischungen ohne den Zusatzstoff erhöhten Druckfestigkeiten führte. Bei den höheren Dosierungen ergab die Verwendung des Johannisbrotmehls eine leichte Verzögerung der Abbindung der Zementmischungen. Im Vergleich mit dem Glucosaccharid ergab das Johannisbrot-30 mehl ähnliche oder höhere Festigkeitszunahmen und eine ähnliche Verzögerung des Abbindens gegenüber Mischungen ohne Zusatzstoff.

Tabelle I

Mischung Zusatzstoff Nummer

Gew.-%

Wasser;

bezogen auf kg/m3 im Zement Zementprodukt

Luft;

Vol.-% im Zementprodukt

Erhärtungs- Druckfestigkeit des geschwin-digkeit im Vergleich zu reiner Mischung; Stunden1

Zementproduktes; MPa

7 Tage 28 Tage

Zement Nr. 1

1 Keiner

178,5

1,6

0

22,19

32,28

2 Johannisbrotmehl

0,01

177,3

1,7

0

23,08

33,55

3 Johannisbrotmehl

0,025

177,3

1,5

0

24,12

33,38

4 Johannisbrotmehl

0,05

176,7

1,6

+ 3/B

24,12

34,55

5 Johannisbrotmehl

0,10

176,1

Ù

+m

25,60

36,00

6 Glucosaccharid

0,065

174,3

1,7

+ Ys

25,53

35,45

Zement Nr. 2

7 Keiner

171,4

1,9

0

23,25

29,87

8 Johannisbrotmehl

0,01

167,2

2,1

0

24,08

31,14

9 Johannisbrotmehl

0,025

166,6

2,1

0

25,11

32,14

10 Johannisbrotmehl

0,05

166,0

2,3

+y*

26,22

33,55

11 Johannisbrotmehl

0,10

166,0

2,3

+ 1V8

26,94

34,04

12 Glucosaccharid

0,065

167,8

2,1

+ V2

26,56

33,80

1 Beschleunigung der Abbindung ist durch ein Minuszeichen angegeben, während Verzögerung der Abbindung durch ein Pluszeichen angegeben ist.

Die in der Tabelle II dargestellten Resultate illustrieren tons war so, dass er ein Einsinken im Bereich von 8,3 bis die Verwendung von anderen Formen und Arten von Johan- 10,2 cm aufwies. In allen Mischungen in der Tabelle II war nisbrot sowie die oberen Grenzen des Bereiches nützlicher das Ausgangsmaterial entweder «rohes Johannisbrot», d.h.

Dosierungen in Betonmischungen mit Portlandzement vom 65 zerkleinerte, rohe, getrocknete Johannisbrotschoten, im we-

Typ I. Die Zementmenge in der Mischung betrug nominell sentlichen ohne Bohnen, in Bruchstücken von etwa 0,3 bis

280 kg pro m3 Beton, das Verhältnis von feinem zu grobem 0,6 cm Dicke, 1,9 cm Breite und 1,9 cm Länge, mit einem

Zuschlagmaterial betrug 0,48, und die Konsistenz des Be- mittleren Feuchtigkeitsgehalt von 15,1 Gew.-%, wie sie im

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Handel erhältlich sind, oder «geröstetes Johannisbrot», d.h. zerkleinerte, geröstete Johannisbrotschoten, im wesentlichen ohne Bohnen, in Bruchstücken von etwa 0,3 cm Dicke, 1,3 cm Länge und 1,3 cm Breite, mit einem mittleren Feuchtigkeitsgehalt von 11,5 Gew.-%, die ebenfalls im Handel erhältlich sind.

Für die Versuche mit dem rohen und mit dem gerösteten Johannisbrot wurde das Johannisbrot jeweils so gemahlen, dass die Teilchen durch ein Sieb mit 40 Maschen/cm gingen, d.h., Durchmesser von 0,15 mm oder weniger hatten. Das so erhaltene Pulver wurde dann ohne weitere Behandlung in

Form einer Aufschlämmung in einem Teil des Anmachwassers 2xi den Betonmischungen hinzugefügt. Das Mahlen ist an sich nicht unbedingt erforderlich; es wurde nur der Einfachheit halber durchgeführt, um die Verteilung des Johan-s nisbrotes in der Zementmischung zu beschleunigen. An sich könnte das Johannisbrot in Form der ganzen Früchte oder in irgend einer zerkleinerten Form mit Grössen von mehreren Zentimetern bis hinab zu Bruchteilen eines Mikrons vorzugsweise mit Grössen im Bereich von 2,5 bis 0,0025 mm, io eingesetzt werden.

Tabelle!!

Mischung Zusatzstoff Nummer

Gew.-% Wasser; Luft; bezogen auf kg/m3 im Vol.-% im Zement Zement- Zementprodukt produkt

Erhärtungs- Druckfestigkeit des geschwindigkeit Zementproduktes;

im Vergleich MPa zu reiner 7 Tage 28 Tage

Mischung;

Stunden1

Zement Nr. 1

13

Keiner

190,4

1,7

0

19,29

30,94

14

geröstete Johannisbrotschoten

0,01

187,4

2,0

+v*

20,67

32,25

15

geröstete Johannisbrotschoten

0,025

187,4

1,9

+%

20,67

33,00

16

geröstete Johannisbrotschoten

0,05

186,8

2,2

+ 154

21,63

33,62

17

geröstete Johannisbrotschoten

0,1

185,6

2,3

+2Vs

22,19

34,97

18

geröstete Johannisbrotschoten

0,25

180,3

2,7

übermässig2

22,63

35,38

19

geröstete Johannisbrotschoten

0,50

172,6

3,2

übermässig3

20

geröstete Johannisbrotschoten

1,0

164,9

4,4

übermässig3

21

geröstete Johannisbrotschoten

2,0

149,4

7,5

übermässig3

22

a Glucosaccharid

0,05

186,2

2,1

+ 3/s

21,01

32,83

Zement Nr. 2

23

Keiner

190,9

1,9

0

19,98

29,18

24

geröstete Johannisbrotschoten

0,01

189,8

2,0

0

20,12

30,14

25

geröstete Johannisbrotschoten

0,025

189,8

2,0

+ 3/e

20,60

29,63

26

geröstete Johannisbrotschoten

0,05

188,0

2,2

+ s/s

21,94

31,69

27

geröstete Johannisbrotschoten

0,1

185,6

2,3

+ 1V8

23,01

32,80

28

geröstete Johannisbrotschoten

0,25

182,1

2,6

übermässig2

23,15

33,86

29

geröstete Johannisbrotschoten

0,50

174,3

3,4

übermässig3

30

geröstete Johannisbrotschoten

1,0

161,9

4,2

übermässig3

31

geröstete Johannisbrotschoten

2,0

145,9

7,6

übermässig3

32

Glucosaccharid

0,05

189,2

2,1

+ 3/s

20,95

30,95

Zement Nr. 1

33

Keiner

190,9

1,8

0

21,05

32,59

34

rohe Johannisbrotschoten

0,01

189,8

1,9

0

20,91

32,73

35

rohe Johannisbrotschoten

0,025

187,4

2,0

+ 3/8

22,67

35,45

36

rohe Johannisbrotschoten

0,05

184,4

2,2

+ 1

23,08

36,24

37

rohe Johannisbrotschoten

0,1

182,6

2,3

+3

22,94

35,97

38

rohe Johannisbrotschoten

0,25

179,7

2,5

übermässig2

22,74

36,79

39

rohe Johannisbrotschoten

0,5

173,7

3,1

übermässig3

40

rohe Johannisbrotschoten

1,0

164,9

4,6

übermässig3

41

rohe Johannisbrotschoten

2,0

148,8 "

7,5

übermässig3

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Glucosaccharid

0,05

188,6

1,9

+ 3/s

22,12

34,76

Zement Nr. 2

43

Keiner

190,9

1,9

0

19,36

29,97

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rohe Johannisbrotschoten

0,01

190,4

2,0

0

19,98

30,18

45

rohe Johannisbrotschoten

0,025

188,6

2,1

0

19,74

29,90

46

rohe Johannisbrotschoten

0,05

186,8

2,3

+ Vt

21,19

30,90

47

rohe Johannisbrotschoten

0,1

184,4

2,5

+ P/8

22,50

33,00

48

rohe Johannisbrotschoten

0,25

181,5

2,8

übermässig2

22,19

34,04

49

rohe Johannisbrotschoten

0,5

174,3

3,1

übermässig3

2 Die Zylinder waren am Ende des Versuchstages (nach etwa 6-8 Stunden) noch weich.

3 Die Zylinder waren nach 24 Stunden noch weich, Druckfestigkeit wurde nicht gemessen.

7 632 475

Tabelle II (Fortsetzung)

Mischung Nummer

Zusatzstoff

Gew.-%, bezogen auf Zement

Wasser; kg/m3 im Zementprodukt

Luft;

Vol.-% im Zementprodukt

Erhärtungsgeschwindigkeit im Vergleich zu reiner Mischung; Stunden1

Druckfestigkeit des

Zementproduktes;

MPa

7 Tage 28 Tage

50

rohe Johannisbrotschoten

1,0

165,4

4,1

übermässig

3

51

rohe Johannisbrotschoten

2,0

148,8

7,5

übermässig

3

52

Glucosaccharid

0,05

189,2

2,0

+ !4

20,88

31,11

Zement Nr. 1

53

Keiner

190,4

2,0

0

19,46

31,80

54

Wassserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,01

189,2

2,1

+y*

19,46

32,28

55

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,025

187,4

2,2

+3A

20,36

33,62

56

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,05

186,8

2,3

+2

20,81

34,83

57

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,1

183,2

2,4

übermässig1

2 21,91

35,62

58

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,01

189,2

2,1

+ V2

19,50

32,59

59

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,025

188,0

2,2

+ 3A

20,64

33,62

60

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,05

186,8

2,3

+2

20,64

33,93

61

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,1

184,4

2,3

übermässig

2 21,57

35,21

62

Glucosaccharid

0,05

187,4

2,4

+ V2

20,29

33,00

4 Die Extraktion wurde bei Zimmertemperatur und Umgebungsdruck durchgeführt.

Zement Nr. 2

63

Keiner

189,2

1,9

0

19,40

29,76

64

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,01

187,4

1,9

+ 3/s

20,57

24,42

65

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,025

187,4

2,0

+ 3/s

20,33

30,49

66

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,05

185,6

2,1

+ l3/a

21,46

31,63

67

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot4

0,1

183,2

2,2

+ 4

22,81

33,59

68

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,01

186,8

2,1

+ S/8

20,81

30,63

69

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,025

186,8

2,0

+ 3/a

20,29

30,69

70

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,05

185,6

2,1

+ 1V8

21,39

31,76

71

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot4

0,1

185,0

2,2

+3%

22,29

32,73

72

Glucosaccharid

0,05

186,8

1,9

+ 3/s

20,91

31,32

Zement Nr. 1

73

Keiner

191,5

1,7

0

20,19

32,31

74

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,01

190,4

1,8

+y2

20,19

32,25

75

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,025

188,6

1,9

+ 5/s

21,15

32,45

76

Wassserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,05

188,0

2,0

+ 13A

22,19

33,80

4 Das Mischen vor der Extraktion wurde bei Zimmertemperatur und Umgebungsdruck durchgeführt.

632475

8

Tabelle II (Fortsetzung)

Mischung Nummer

Zusatzstoff

Gew.-%, Wasser; Luft; bezogen auf kg/m3 im Vol.-% im Zement Zement- Zementprodukt produkt

Erhärtungsgeschwindigkeit im Vergleich zu reiner Mischung; Stunden1

Druckfestigkeit des

Zementproduktes;

MPa

7 Tage 28 Tage

77

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,1

186,2

2,2

+ 35/s

21,77

35,62

78

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

0,01

189,2

1,9

+ P/2

20,53

32,80

79

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

0,025

188,6

1,9

+ 5/s

21,46

33,24

80

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

0,05

187,4

1,9

+ l3/4

22,01

33,66

81

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

0,1

186,8

2,1

+35A

22,36

35,17

82

Glucosaccharid

0,05

189,2

1,8

+ V2

22,29

34,90

Zement Nr. 2

83

Keiner

182,6

1,7

0

20,46

29,87

84

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,01

179,1

1,8

0

22,60

32,66

85

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,025

178,5

1,9

0

23,25

32,52

86

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,05

177,9

2,0

+ K2

23,84

34,04

87

Wasserextrakt von geröstetem

Johannisbrot5

0,1

173,2

2,0

+2 y*

25,67

35,55

88

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

O

2

178,5

2,0

0

22,ZI

32,25

89

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

0,025

176,7

2,0

0

23,63

33,00

90

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

0,05

174,3

2,0

+1

23,74

33,52

91

Wasserextrakt von rohem

Johannisbrot5

0,1

172,0

2,0

+2JA

24,18

35,41

92

Glucosaccharid

0,05

177,3

1,9

0

23,91

34,07

Zement Nr. 1

93

Keiner

187,4

1,6

0

20,81

30,66

94

Sulfaminsäureextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,01

186,8

1,6

+ 'A

21,15

31,63

95

Sulfaminsäureextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,025

185,6

1,7

+Yz

20,81

32,11

96

Sulfaminsäureextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,05

183,2

1,9

+y2

22,19

34,21

97

Sulfaminsäureextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,1

182,1

2,0

+m

23,43

35,83

98

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,01

186,2

1,8

+y*

21,77

33,28

99

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,025

185,0

1,9

+y*

21,50

32,35

100

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,05

183,8

1,9

+ Yz

21,91

33,35

101

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,1

181,5

1,9

+ V/2

22,87

34,11

102

Glucosaccharid

0,05

184,4

1,8

+ V2

21,63

33,28

Zement Nr. 2

103

Keiner

188,6

1,7

0

20,26

29,45

104

Sulfaminsäureextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,01

188,0

1,9

-y*

20,53

30,73

5 Die Extraktion wurde unter Druck (96,5 kPa) und bei erhöhter Temperatur (120 C) durchgeführt.

9 632 475

Tabelle II (Fortsetzung)

Mischung

Zusatzstoff

Gew.-%,

Wasser;

Luft;

Erhärtungs-

Druckfestigkeit des

Nummer

bezogen auf kg/m3 im

Vol.-% im geschwin

Zementproduktes;

Zement

Zement digkeit im

MPa

produkt produkt

Vergleich zu reiner Mischung; Stunden1

7 Tage

28 Tage

105

Sulfaminsäureextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,025

187,4

1,8

+ Vs

20,26

30,49

106

Sulfaminsäureextrakt

von geröstetem Johannisbrot5

0,05

186,2

1,9

+ys

21,63

31,97

107

Sulfaminsäureextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,1

185,0

1,9

+ 1

22,19

32,90

108

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,01

188,0

1,9

+y8

21,46

31,38

109

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,025

186,8

1,9

0

21,39

31,66

110

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,05

185,6

1,9

0

21,67

32,07

111

Sulfaminsäureextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,10

184,4

2,0

+ 3A

22,46

32,73

112

Glucosaccharid

0,05

188,0

1,8

+ Vs

21,26

31,14

Zement Nr. 1

113

Keiner

189,8

1,7

0

19,67

31,35

114

Natriumhydroxidextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,01

188,6

1,7

+ Vs

20,19

30,97

115

Natriumhydroxidextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,025

188,0

1,7

+ 3/s

20,46

31.83

116

Natriumhydroxidextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,05

186,8

2,0

+ V8

20,95

32,28

117

Natriumhydroxidextrakt von

.

geröstetem Johannisbrot5

0,1

185,0

2,1

+2Vi

21,46

31,69

118

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,01

188,0

1,8

+ V*

20,08

31,42

119

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,025

188,6

1,9

+ 3/s

20,43

33,52

120

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,05

188,0

1,9

+ 7/s

20,70

32,28

121

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot5

0,1

186,2

1,9

+ 1V2

20,88

32,76

122

Glucosaccharid

0,05

187,4

1,7

+ 5/s

20,91

33,28

Zement Nr. 2

123

Keiner

192,7

1,9

0

20,29

30,52

124

Natriumhydroxidextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,01

192,1

2,0

0

21,60

31,35

125

Natriumhydroxidextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,025

191,5

2,0

+ 3/s

21,05

31,38

126

Natriumhydroxidextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,05

191,5

2,0

+ 3/s

21,67

32,11

127

Natriumhydroxidextrakt von

geröstetem Johannisbrot5

0,1

187,4

2,3

+m

22,60

33,45

128

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot

0,01

192,1

2,0

+ 3/a

21,08

32,18

129

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot

0,025

192,1

2,0

+ 3/a

20,77

31,87

130

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot

0,05

191,5

2,0

+ 5/s

21,53

31,90

131

Natriumhydroxidextrakt von

rohem Johannisbrot

0,1

188,0

2,3

+ lVs

22,67

33,31

132

Glucosaccharid

0,05

191,5

2,0

+ 3/a

21,05

30,94

5 Die Extraktion wurde unter Druck (96,5 kPa) und bei erhöhter Temperatur (120 :C) durchgeführt.

IO

632475

Wässrige Extrakte wurden hergestellt durch Mischen von 2 Liter wässrigem Lösungsmittel (Wasser oder 1 Gew.-%ige Sulfaminsäurelösung oder 1 Gew.-%ige Natriumhydroxidlösung) und 200 g rohem oder geröstetem Johannisbrot, welches so gemahlen wurde, dass die Teilchen durch ein Sieb mit 3 Maschen/cm gingen. Nach Mischen während einer Stunde wurde der unlösliche Rückstand durch Filtrieren entfernt. Wässrige Extrakte wurden sowohl bei Umgebungstemperatur und -druck als auch bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, durch Kochen von Johannisbrot und Lösungsmittel bei 96,5 kPa und 120 °C, hergestellt. Die Werte von 96,5 kPa und 120 °C für den erhöhten Druck bzw. die erhöhte Temperatur wurden lediglich als Beispiel gewählt und sind in keiner Weise kritisch. Das Kochen unter Druck wurde für diese Versuche in einem einfachen Dampfkochtopf durchgeführt, aber selbstverständlich könnten s auch andere Apparate für das Erzeugen der erhöhten Temperatur und des erhöhten Druckes verwendet werden. Die Extrakte mit Sulfaminsäurelösung und Natriumhydroxidlösung wurden ebenfalls bei dem erhöhten Druck und der erhöhten Temperatur hergestellt. Die Ausbeuten der ver-lo schiedenen Extrahierungen sind in der nachstehenden Tabelle III dargestellt.

Tabelle III

Lösungsmittel Johannisbrot Temperatur Druck Ausbeute

(°C) (kPa) (Gew.-% trockene

Feststoffe

Wasser rohe Schoten

Zimmer

0

50,1

Wasser geröstete Schoten

Zimmer

0

54,2

Wasser rohe Schoten

120

96,5

82,2

Wasser geröstete Schoten

120

96,5

82,5

Sulfaminsäurelösung rohe Schoten

120

96,5

71,1

Sulfaminsäurelösung geröstete Schoten

120

96,5

71,1

Natriumhydroxidlösung

. rohe Schoten

120

96,5

81,3

Natriumhydroxidlösung geröstete Schoten

120

96,5

88,4

Aus den Resultaten der Tabelle II ist ersichtlich, dass die Verwendung von Teilen der Johannisbrotfrucht als ganze Teile oder in zerkleinerter Form oder als Extrakt zu einér im Vergleich mit ähnlichen Mischungen ohne Zusatzstoff erhöhten Druckfestigkeit führt. Die Verwendung von 0,25 Gew.-% Johannisbrot ergab zwar eine starke Abbindeverzögerung (mehr als etwa 6 bis 8 Stunden länger als die Betonmischung ohne Zusatzstoff), aber dennoch wurde auch mit dieser Menge eine Erhöhung der Druckfestigkeit der erhärteten Zementmischungen erzielt, wie durch die gemessenen Druckfestigkeiten nach 7 und 28 Tagen angezeigt wird. Es kann festgestellt werden, dass im allgemeinen mit steigender Johannisbrotmenge auch die Druckfestigkeit der erhärteten Mischungen zunimmt.

Bei einigen Mischungen wurden Resultate gefunden, die ausserhalb des allgemeinen Trends zu liegen scheinen, beispielsweise bei der Mischung Nr. 104, wo eine Beschleunigung des Abbindens festgestellt wurde, aber diese Resultate könnten durch Fehler der Versuchsdurchführung verursacht sein. Mit mehr als 0,25 Gew.-% Johannisbrot war die Verzögerung so stark (mehr als 24 Stunden), dass die Versuchs-zylinder ohne Durchführung von Druckfestigkeitsmessungen nach 7 und 28 Tagen fortgeworfen wurden. Die Verwendung von Johannisbrot in einer Menge von höchstens 0,25 Gew.-% ist daher in der Regel vorzuziehen; Mengen von mehr als 0,25 Gew.-% können aber nützlich sein, wenn eine sehr starke Verzögerung des Abbindens gewünscht wird. In den bevorzugten Mengenbereichen von 0,01 bis 0,1 Gew.-% bzw. 0,01 bis 0,05 Gew.-% Johannisbrot, bezogen auf Zement, kann die Druckfestigkeit der Zementmischung erhöht werden, ohne dass gleichzeitig die Menge der in die Mischung eingeschleppten Luft wesentlich erhöht wird. Zudem wurden mit Johannisbrot ähnliche Resultate wie mit dem Glucosaccharid erzielt.

Die in der Tabelle IV dargestellten Resultate illustrieren die Verwendung der ganzen Johannisbrotfrucht, d.h. der 40 Schote mit den Bohnen, sowie von Kombinationen des Johannisbrotes mit Triäthanolamin, einem bekannten Beschleuniger. Ferner wurden Vergleiche angestellt zwischen Johannisbrot und zwei bekannten Abbindeverzögerern, nämlich einem Glucosaccarid gemäss der US-PS 3 432 317 45 und Calciumlignosulfonat.

Der verwendete Zusatzstoff aus Johannisbrot war ein wässriger Extrakt, hergestellt durch Mischen von 2 Litern Leitungswasser und 200 g Johannisbrot, welches so gemah-50 len war, dass die Teilchen durch ein Sieb mit 3 Maschen/cm gingen, und Erhitzen in einem Dampfkochtopf bei 120 °C und 96,5 kPa während etwa einer Stunde. Nach Abkühlen und Aufheben des Druckes wurde das Gemisch filtriert und der Rückstand weggeworfen. Die Ausbeute betrug 70 Gew.-55 %, bezogen auf trockene Feststoffe. Das als Ausgangsmaterial verwendete Johannisbrot war die trockene, ganze, rohe Frucht des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua, einschliesslich Schote und Samen, mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 22,6 Gew.-%.

6o Der wässrige Extrakt des ganzen Johannisbrotes wurde dann in zwei Zementmischungen mit Portlandzement vom Typ I für die Herstellung von Beton eingesetzt. Die Zemente waren die gleichen wie die in den Versuchen der Tabellen I und II verwendeten. Die Zementmenge in den Mischungen 65 betrug nominell 280 kg pro m3 Beton, das Verhältnis von feinem-Zuschlagmaterial zu grobem Zuschlagmaterial war 0,48, und die Konsistenz des Betons war so, dass sich ein Einsinken im Bereich von 8,3 bis 9,5 cm ergab.

11

Tabelle IV

632 475

Mischung Zusatzstoff Nummer

Erhärtungs- Druckfestigkeit des geschwindigkeit Zementproduktes;

im Vergleich MPa zu reiner 7 Tage 28 Tage

Mischung;

Stunden'

Zement Nr. 1

133

Keiner

186,8

1,8

0

20,53

29,90

134

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,01

183,8

1,9

0

21,81

31,42

135

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,025

183,2

2,1

+y*

22,63

31,97

136

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,05

182,6

2,2

+%

22,32

32,45

137

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,1

182,6

2,3

+ 33/s

22,81

32,90

138

Glucosaccharid

0,05

183,2

1,9

+y*

22,60

31,87

139

Calciumlignosulfonat

0,25

171,4

3,7

+ Ys

23,87

33,69

140

Triäthanolamin plus Wasserextrakt von ganzem

0,050 total

-

rohem Johannisbrot

(0,025 + 0,025)

183,2

2,4

— Î4

23,43

33,55

141

Triäthanolamin plus Wasserextrakt von ganzem

0,075 total

rohem Johannisbrot

(0,025 + 0,05)

182,6

2,5

+ '/4

23,84

33,83

Zement Nr. 2

142

Keiner

189,2

2,1

0

22,12

30,90

143

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,01

186,2

2,5

0

21,43

30,73

144

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,025

186,8

2,5

-Ys

22,36

31,32

145

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,05

"185,6

2,4

+y*

23,63

33,52

146

Wasserextrakt von ganzem

rohem Johannisbrot

0,1

185,0

2,7

+ Ws

24,94

34,73

147

Glucosaccharid

0,05

185,6

2,3

0

22,91

31,07

148

Calciumlignosulfonat

0,25

173,2

4,3

+ 3/s

25,'77

35,00

149

Triäthanolamin plus Wasserextrakt von ganzem

0,050 total

rohem Johannisbrot

(0,025 + 0,025)

184,4

2,8

-'/2

23,87

32,80

150

Triäthanolamin plus Wasserextrakt von ganzem

0,075 total

rohem Johannisbrot

(0,025 +

183,2

2,9

-Ys

24,74

33,62

0,05)

Aus den in der Tabelle IV angegebenen Resultaten ist zu ersehen, dass mit der Verwendung von Johannisbrot als Zusatzstoff in Beton eine vorteilhafte Erhöhung der Druckfestigkeit der erhärteten Betonmischungen sowie eine vorteilhafte Verzögerung der Erhärtungsgeschwindigkeit der Mischungen, im Vergleich zu Betonmischungen ohne Zusatzstoff, erreicht wurde. Bei der Verwendung des Johannisbrot-Zusatzstoffes zusammen mit einem bekannten Abbindebeschleuniger (Triäthanolamin) ergaben sich keine nachteiligen Wirkungen.

Zur Illustration der Nützlichkeit von Johannisbrot in anderen hydraulischen Zementen wurden rohe Johannisbrotschoten, d.h. gemahlene (40 Siebmaschen,/cm) rohe Schoten, in kleinen Dosierungen in einer handelsüblichen Tonerdezementmischung geprüft. Die rohen Johannisbrotschoten wurden lediglich als Beispiel für ein Johannisbrotprodukt 55 gewählt, und sie wurden in Dosierungen von 0,025 und 0,05 Gew.-%, bezogen auf Zement, eingesetzt. Der verwendete Tonerdezement war «CEMENT FONDU», welcher normalerweise 40 Gew.-% A1203, weniger als 2 Gew.-% Ti02, 38 Gew.-% CaO, 11 Gew.-% Fe^C^, 4 Gew.-% FeO und 60 weniger als 5 Gew.-% Si02 enthält. Es sind jedoch auch andere Tonerdezemente auf dem Markt, z.B. «LUMNITE» und «REFCON», die ebenfalls hätten verwendet werden können. Die Zementmischung war eine Betonmischung und enthielt nominell etwa 310 kg Tonerdezement pro m3 Beton. 6j Das Verhältnis von feinem Zuschlagmaterial zu grobem Zuschlagmaterial betrug 0,47, und die Konsistenz des Betons war so, dass sich ein Einsinken im Bereich von 8,9 bis 9,5 cm ergab. Die Resultate, die in der Tabelle V dargestellt sind,

632475

12

wobei der Einfachheit halber nur die Druckfestigkeit nach einem und nach sieben Tagen angegeben sind, zeigen, dass Johannisbrot auch in Tonerdezementmischungen die Druckfestigkeit der erhärteten Zementmischung erhöht. Die Tatsache, dass das Johannisbrot zu einer Verzögerung der Erhärtung der verwendeten Tonerdezementmischungen führte, bedeutet, dass Johannisbrot auch in Tonerdezementen, gleich wie in Portlandzementen, als Abbindeverzögerer verwendbar ist.

Tabelle V

Dosierung des Zusatzstoifes aus rohen Johannisbrotschoten; Gew.-% bezogen auf Zement

Zementmenge; Wasser; Luft; kg/m3 kg/m3 im Vol.-% im Zement- Zement- Zementprodukt produkt produkt

Erhärtungs- Druckfestigkeit des geschwindigkeit Zementproduktes;

im Vergleich MPa zu reiner 1 Tag 7 Tage

Mischung;

Stunden1

Keiner 308 175,5 1,5 0 24,12 27,97

0,025 310 171,4 1,5 +3/s 26,80 30,87

0,05 309 171,4 1,7 +V2 27,42 33,76

Den beschriebenen Zementmischungen können noch an- Ebenso kann das Johannisbrot zusammen mit bekannten dere, bekannte Zusatzstoffe beigefügt werden, um die Wir- Abbindeverzögerern, z. B. Lignosulfonaten, Zuckern, Gluco-kung zu erzeugen, für die sie normalerweise eingesetzt wer- 25 sacchariden oder Kombinationen derselben, eingesetzt werden. Solche Zusatzstoffe sind z. B. Lufteinschleppmittel, den, um eine Verbesserung der Druckfestigkeit der erhär-Luftaustreibmittel, Puzzolane, Flugasche, Färbemittel, was- teten Mischung zu bewirken. Das Johannisbrot und die ge-serabstossende Mittel, Abbindebeschleuniger usw. Das Jo- nannten bekannten Verzögerer können auch zusammen mit hannisbrot kann auch zusammen mit einer Kombination bekannten Abbindebeschleunigern eingesetzt werden, wie solcher Zementzusätze verwendet werden, um gewünschte 30 schon erwähnt und wie durch die Resultate in Tabelle IV erÄnderungen der physikalischen Eigenschaften des zu er- läutert, um eine gewünschte Kombination vorteilhafter Wirzeugenden Betons zu bewirken. kungen zu erzielen.

Claims

632 475 PATENTANSPRÜCHE

1. Hydraulische Zementmischung, welche hydraulischen Zement und mindestens einen Zusatzstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Zusatzstoff zumindest Teile der Frucht des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua, enthält, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um eine Erhöhung der Festigkeit der Mischung nach dem Erhärten zu bewirken.

2. Hydraulische Zementmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 80 Gew.-% Zuschlagmaterial, bezogen auf das Gesamtgewicht von trockenem Zement und Zuschlagmaterial, enthält.

3. Hydraulische Zementmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in einer Menge von bis zu 0,25 Gew.-%, bezogen auf Zement, vorliegt.

4. Hydraulische Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoffin einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf Zement, vorliegt.

5. Hydraulische Zementmischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf Zement, vorliegt.

6. Hydraulische Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff aus rohem und/oder geröstetem Johannisbrot und/oder aus Johannisbrotextrakt besteht.

7. Hydraulische Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Zement Portlandzement ist.

8. Hydraulische Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 80 Gew.-% Zuschlagmaterial, bezogen auf das Gesamtgewicht von trockenem Zement und Zuschlagmaterial, in Form von Sand enthält und eine Mörtelmischung ist.

9. Hydraulische Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie bis zu 80 Gew.-% Zuschlagmaterial, bezogen auf das Gesamtgewicht von trockenem Zement und Zuschlagmaterial, in Form von Sand und Kies oder gebrochenem Stein enthält und eine Betonmischung ist.

10. Hydraulische Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Zement ein Tonerdezement ist.

11. Hydraulische Zementmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie genügend Wasser enthält, um die hydraulische Abbindung des Zementes zu bewirken.

12. Verfahren zur Herstellung einer hydraulischen Zementmischung nach Anspruch 1, welche hydraulischen Zement, Zuschlagmaterial und genügend Wasser enthält, um die hydraulische Abbindung des Zementes zu bewirken, durch Hinzufügen eines Zusatzstoffes zu der Zementmischung, dadurch gekennzeichnet, dass man als Zusatzstoff zumindest Teile der Frucht des Johannisbrotbaums, Ceratonia Siliqua, verwendet, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um die Festigkeit der Mischung nach dem Erhärten zu erhöhen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in einer Menge von bis zu 0,25 Gew.-%, bezogen auf Zement, eingesetzt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf Zement, eingesetzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf Zement, eingesetzt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man als Zusatzstoff rohes und/ oder geröstetes Johannisbrot und/oder Johannisbrotextrakt verwendet.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass man als Zusatzstoff einen wäss-rigen Extrakt, hergestellt durch Mischen von rohem und/ oder geröstetem Johannisbrot mit einem wässrigen Lösungsmittel, nämlich Wasser, einer wässrigen Säure oder einer wässrigen Base, und Abtrennen des unlöslichen Rückstandes von dem Extrakt, verwendet.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Zement Portlandzement ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuschlagmaterial Sand ist und die Zementmischung eine Mörtelmischung ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuschlagmaterial Sand und Kies oder gebrochenen Stein enthält und die Zementmischung eine Betonmischung ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Zement ein Tonerdezement ist.