DD279665A1

DD279665A1 - Verfahren zur herstellung frostbestaendiger beton- und moertelbauten

Info

Publication number: DD279665A1
Application number: DD32527589A
Authority: DD
Inventors: Claus Otto; Waltraud Tribius; Uwe Hammerschick; Sabine Michling; Gudrun Schneider; Klaus Borchert; Klaus P Fischer; Wolfgang Herbst
Original assignee: Zellstoff Und Zellwollewerke W
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1990-06-13

Abstract

Die Erfindung beruht auf einem Verfahren zur Herstellung frostbestaendiger Beton- und Moertelbauten und Einbringen stabiler Luftporen in den Frischbeton oder Moertel. Das Ziel der Erfindung besteht darin, Beton- und Moertelbauten gegenueber Frost-/Tausalzwechsel zu stabilisieren. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung frostbestaendiger Beton- und Moertelbauten zu entwickeln. Die erfindungsgemaesse Loesung sieht vor, ein ueberverseiftes Alkalisalz eines Tallharzes oder eines methylolisierten Tallharzes im Gemisch mit einem Trimethyloctadecylammoniumsalz der Beton- oder Moertelmischung im Konzentrationsbereich von 110 3210 2 Gew.% zuzusetzen, wobei sich das ueberverseifte Alkalisalz zur Ammoniumverbindung wie 1510:1 verhaelt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung frostbeständiger Beton- und Möi telbauten durch Einbringen stabiler Luftporen in den Frischbeton oder Mörtel.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beton- und Mörtelbauten unterliegen nach ihrer Fertigstellung einer beständigen Belastung durch Umwelteinflüsse. So sind beispielsweise Betonstraßen im Winter starken Frosteinwirkungen ausgesetzt, die, durch Tauperioden unterbrochen, zu einem vorzeitigen Zerstören des Betons führen können. In gleicher Weise unterliegen Zementmörtel im Außenputz von Bauobjekten derartigen Einwirkungen. Der Mechanismus der Zerstörung dieser Bauten ist nicht gänzlich aufgeklärt. Man geht aber davon aus, daß das immer vorhandene Wasser in große Poren der Beton- und Mörtelbauten eindringt und durch die Ausdehnung des Wassers beim Gefrieren das Gefüge der Bauten zerstört. Potenziert wird diese Zerstörung durch anwesende Salze, ohne hie' lü sichere Wirkmechanismen aufzeigen zu können. Die Arbeitshypothese besagt, daß die Salze Damptdruckänderungen des Wassers bewirken, die sich letztlich in einer Erhöhung des Wassergehaltes im Bauobjekt niederschlagen.

Da für jeden Beton in erster Näherung gilt, daß beim Verdunsten des Anmachwassers größere Luftporen verbleiben und somit Zerstörungen in r^:rost-/Tauperioden auftreten, wurden Wege gesucht, bei optimaler Ökonomie (Zem jnteinsatz) diese Zerstörungen zu reduzieren. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß poröse Beton- und Mörtelbauten frostbeständig sind, wenn sich in ihnen ein System von Mikroluftporen mit geringem Abstand ausgeprägt hat. Diesns Phänomen wird so erklärt, daß derartige Systerr.o niemals vollkommen mit Wasser gesättigt sind und im Falle von Frosteinwirkung die leeren Mikroporen die Dehnung respektive das Wasser beim Erstarren aufnehmen können.

Es hat sich gezeigt, daß ein Volumenanteil von 4-7% Mikroluftporen im Fertigbeton günstig ist. Mit steigendem Mikroluftporengehalt nimmt naturgemäß die Druckfestigkeit der Beton- und Mörtelbauten ab.

Das Einbringen von Mikroluftporen mit einer mittleren Größe von <300pm und einem Abstandsfaktor von < 0,2mm als Voraussetzung zum Wirksamwerden des beschriebenen Mechanismus zur Erhöhung der Frost/Tausalzbeständigkeit wird in vielfältiger Form angestrebt.

So sind Verfahren bzw. Betonmischungen vorgeschlagen worden, bei denen Kunststoffschäume in die Betonmischungen eingearbeitet wurden, um eben Verbesserungen im Frost-/Tausalzvorhalten der Fertigbauten zu erreichen (DE 2 29094).

Andere Erfindungen beinhalten beispielsweise Verfahren zur Herstellung von frostbeständigem Beton durch Einarbeiten gasgefüllter inerter synthetischer Polymerkugeln mit definiertem Durchmesser (DE 2620224, DE 1181397).

Überwiegend aber werden organische Stoffe eingesetzt, die den Charakter von grenzflächenaktiven Substanzen haben. Durch Zusatz dieser Stoffe in das Anmachwasser oder separate Zugabe in das Mischaggregat während der Herstellung der Beton- oder Mörtelmischungen erwartet man von einer grenzflächenaktiven Substanz die Bildung eiⁿes wäßrigen Schaumes, der in die Mischungen stabil eingearbeitet wird und nach dem Abbinden im Fertigteil f\'ikroluftpori η hinterläßt. Der Einsatz von grenzflächenaktiven Substanzen reicht von anionenaktiven über Neutraltenside zu kationenaktiven Stoffen, wie beispielsweise in DE 2827 382, EP 0054175, US 4019916, US 4249948, US 4453978, SU 629185 beschrieben.

Aus der breiten Palette der beschriebenen grenzflächenaktiven Stoffe unu deren Zusatzstoffe zu deren Wirksamkeitserhöhung geht bereits hervor, daß man den Effekt des Mikroluftporeneintrags nicht auf einfache Grenzflächenaktivitäten von Zusatzstoffen zurückführen kann. Offensichtlich ist es so, daß das definitive Zusammenwirken einzelner Zusatzstoffe den Luftporengehalt steuern kann, wobei alle notwendig gemeinsam die grenzflächenaktive Eigenschaft ist, wie aus der EP 0008094 wieder leicht erkennbar ist.

Wird, wie auch bekannt, bei der Wahl eines grenzflächenaktiven Stoffes als Mikroluftporenbildner auf das Alkalisalz von Harzsäuren oder deren Derivate bzw. verschnittenen Stoffe orientiert, so ist ns offensichtlich, daß mit dem Einsatz eines Alkalisalzes allein keine befriedigenden Effekte hinsichtlich Luftporeneintrag erreicht werden. Es bedarf zur Verbesserung weiterer Zusätze (SU 808436, SU 628115, SU 557074, SU 623839, SU 814928).

Den bekannt gewordenen Luftporenbildnern haftet der Mangel an, daß sich die eingetragenen Luftporen im Gemisch nicht ausreichend lange halten. Bei gezieltem Luftporeneintrag im Bereich von 5Vo!.-% in die Mischung und zeitlich unzureichender Beständigkeit unter den Verarbeitungsbedingungen führt der Einsatz derartiger Luftporenbildner zu unzureichender Frost-/ Tausalzbestäri.iigkeit.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Beton- und Mörtelbauten, die ständigen Klimaeinflüssen ausgesetzt sind, gegenüber Frost'/Tausalzwechseln zu stabilisieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung frostbeständiger Beton- und Mörtelbauten zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein überverseiftes Alkalisalz eines Tallharzes oder eines methylolisierten Tallharzes im Gemisch mi» einem Trimethyloctadecylammoniumsalz einer Beton- oder Mörtelmischung zugegeben wird. Das Gemisch wird mit 1 · 1 (T³ bis 2,0 · 1 CT²Gew.-%, bezogen auf den Bindemittelanteil, der Mischung zugesetzt.

Vorteilhaft wird das Gewichtsverhältnis von überverseiftem Tallharz zu Alkylammoniumverbindung im Gemisch mit 10-15 zu 1 gewählt. Die dem Trimethyloctadecylammonium-Kation zuzuordnende Anionenkomponente ist sekundär.

Es wurde gefunden, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Beton- und Mörtelbauten eine sehr gute Frost-/ Tausalzbeständigkeit aufweisen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, Luftporen mit geeignetem Abstandsfaktor und wirkungsrelevanter Größe einzutragen. Ein wesentliches und entscheidendes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die hohe Mikroluftporenstabilität, die zu einem offensichtlich optimalen Mikroluftporensystem im erstarrten Bauteil führt, das im Falle von Frostwechseln die Expansionskräfte des Wassers optimal aufnehmen kann. Vorteilhaft ist es, das überverseifte Tallharz/Ammoniumsalzgemisch dem Anmachwasser zuzusetzen. Die Zugabe kann als verdünnte Lösung oder als Paste erfolgen. Der Herstellungsprozeß des Frischbetolns oder Mörtels wird in seinem technologischen Ablauf nicht beeinflußt. In automatisierten Mischeranlagen ist die Zugabe des Gemisches mit üblichen Dosiersystemen als wäßrige Lösung leicht zu realisieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert gegenüber Verfahren mit industriell gefertigten Luftporenbildnern Beton- und Mörtelbauten mit verbesserter Frost-/Tausalzbeständigkeit.

Ausführungsbeispiele

' Die Erfindung soll an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Rezeptur für alle Beispiele

Zement 350 kg/m³ (PZ 4/45 K)

Zuschlagstoff 1 850 kg/m³ Sieblinie B "³

Konsistenz V₂

W/Z-Verhältnis 0,45 Die Betonherstellung erfolgte im 75-l-Ei: xh-Zwangsrnischer. D λ Mischerfüllung betrug 501, die Mischzeit 30/6Os.

Beispiel 1

12,5g eines neutralen Na-Salzes eines Tallharzes werden im Anmachwasser ßomäß Rezeptur (350 kg/m³ Zement) der Mischung zudosiert (Probe 1).

Beispiel 2

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dem Anmachwasser 3,5g eines Gemisches, bestehend aus 3.28g eines über/erseiften Na-SaUes eines Tallharzes und 0,22g Trimethyloctadecylammoniummethylsulfat, zudosiert (Probe 2).

Dem Anmachwasser werden 33g eines Gemisches, bestehend aus 30g eines überverseiften Tallharzes und 3g Trimeth .'loctadecylammoniummethylsulfat, zugesetzt und in den Mischprozeß eingetragen.

In einem ν 'eiteren Versuche erfolgte die Zugabe von 70g eines Gemisches aus einem überverseiften Na-SaIz eines methylolisierten Tallharzes und des Trimethyloctadecylammoniummethylsulfates direkt in den Mischprozeß. Das Gemisch setzte sich zu 65g des überseiften Na-Salzes und 5g des Trimethyloctadecylammrniummethylsulfates zusammen (Probe 4).

Beispiel 3

0,1 % eines handelsüblichen Luftporenbildners wurden dem Anmachwasser für obige Betonrezeptur zugesetzt und dem Mischvorgang zudosiert (Probe 5).

Unmittelbar nach Abschluß des Mischvorganges erfolgte an allen Frischbetonproben die Bestimmung des Luftporengehaltes sofort und nach 30 Minuten. Die Frost-/Tausalzbeständigkeit an den Prüfkernen wurde nach TGL 33433/06 bestimmt (Prüfverfahren B, Prüfungsflüssigkeit 3%ige Harnstofflösung). Die Anzahl der Frost-/Tausalzwechsel betrug 300.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.

Der Tabelle 1 kann entnommen werden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Betone gegenüber anderen Luftporenbildner enthaltenden Betonen eine sicher verbesserte Luftporenstabilität in den Frischbetonen und nach 300 Frost-/Tausalzwechseln eine deutlich verbesserte Frost-/Fausalzbeständigkeit ausweisen.

Tabelle 1:

Zuordnung der Volumenprozente an Luftporen und der Masse/Volumenverluste nach Frost-ZTausalzbelastung (FTW)

Beton-Probe

LP-Gehalt (Vol.-%) nach dem Mischprozeß 5 Min. 30 Min.

	FTWOOO)	V(cm³/cm²)
ALP	M(g)	0,13
0,9	21	0,99
1,6	17	0,075
0,3	12	0,071
0,5	11	0,072
0,4	11	0,130
1,3	21

Null-Probe

ohne LP

1,8 5,8 4,9 5,9 5,3 5,6

0,9 4,2 4,6 5,4 4,9 4,3

Claims

1. Verfahren zur Herstellung frostbeständiger Beton- und Mörtelbauten, dadurch gekennzeichnet, daß ein überverseiftes Alkalisalz eines Tallharzes eder methylolisierten Tallharzes im Gemisch mit einer Trimethyloctadecylammoniumverbindung von 1 · 1(T³ bis 2· 10 ²Gew.-%, bezogen auf den Bindemittelanteil der Mischung, zugesetzt wird.

2. Verfahren zur Herstellung frostbeständiger Beton- und Mörtelbauten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das überverseifte Tallharz zur Ammoniumverbindung in den Gewichtsverhältnissen wie 15-10:1 verhält.