DE102011000998B4

DE102011000998B4 - Verwendung eines Additivs für einen Estrich und Estrichzusammensetzung

Info

Publication number: DE102011000998B4
Application number: DE102011000998.1A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: DE102011000998A1

Abstract

Verwendung eines Phosphorsäureesters gemäß der allgemeinen Formel Ials Additiv für einen manuell durch Abziehen zu verlegenden Estrich auf Basis von Zement als einzigem mineralischem Bindemittel, wobei R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und jeweils ausgewählt sind aus geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, wobei R2 und/oder R3 auch Wasserstoff sein können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Additivs für einen manuell durch Abziehen zu verlegenden Estrich auf Basis von Zement als einzigem mineralischem Bindemittel.
Die Erfindung betrifft ferner eine Estrichzusammensetzung zur Herstellung eines manuell durch Abziehen zu verlegenden Estrichs, die Zement als einziges mineralisches Bindemittel und Wasser umfasst.
Als Estrich bezeichnet man im Bauwesen denjenigen Teil im Aufbau eines Fußbodens, der den Untergrund für einen Fußbodenbelag (Fliesen, Parkett, Teppichboden usw.) bildet. Zum Einbau des Estrichs muss die verwendete Estrichzusammensetzung zunächst in einem fließfähigen oder zumindest plastisch verformbaren Zustand vorliegen. Die Verfestigung des Estrichs nach dem Einbau erfolgt je nach Art des Bindemittels durch verschiedene physikalische und/oder chemische Vorgänge.
Prinzipiell können verschiedene Arten von Estrichen je nach Art des verwendeten Bindemittels unterschieden werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Estriche auf Basis eines mineralischen Bindemittels, nämlich Zementestrich. Die entsprechenden Estrichzusammensetzungen umfassen neben dem mineralischen Bindemittel (Zement) auch Wasser, wobei sich beim Abbinden des Estrichs durch Wasseraufnahme stabile Verbindungen (Calciumsilikathydrate) bilden.
Die Verarbeitung eines Estrichs auf Basis von mineralischen Bindemitteln, insbesondere das so genannte Abziehen des Estrichs zur Erzielung einer ebenen Oberfläche, ist oft schwierig und arbeitsintensiv, d. h. der Estrich weist einen hohen Abziehwiderstand auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verarbeitbarkeit eines Estrichs auf Basis eines mineralischen Bindemittels zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Phosphorsäureesters gemäß der allgemeinen Formel I
als Additiv für einen Estrich auf Basis eines mineralischen Bindemittels, wobei R₁, R₂ und R₃ gleich oder verschieden sind und jeweils ausgewählt sind aus geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, wobei R₂ und/oder R₃ auch Wasserstoff sein können. Es kann sich bei dem Phosphorsäureester also um einen Mono-, Di- oder Triester handeln, wobei Triester im Rahmen der Erfindung bevorzugt sind.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch den Zusatz eines solchen Phosphorsäureesters zu einer entsprechenden Estrichzusammensetzung die Verarbeitbarkeit des Estrichs deutlich verbessert werden kann. Dies äußert sich insbesondere in einer Reduzierung des Abziehwiderstandes um etwa 20 bis 30%, was durch eine geringere Viskosität der Estrichzusammensetzung aufgrund des Additivs bedingt wird. Durch den reduzierten Abziehwiderstand sinkt der Arbeitsaufwand bzw. Zeitbedarf beim Verlegen des Estrichs, sodass sich ein unmittelbarer wirtschaftlicher Vorteil ergibt.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass durch die erfindungsgemäß verwendeten Additive auch die Wasserrückhaltung des Estrichs verbessert wird, d. h. die Neigung zum so genannten Bluten wird verringert. Dadurch ist der verlegte Estrich besser gegen eine zu schnelle Austrocknung, insbesondere in den oberen Randzonen, geschützt. Problematisch ist eine solche Austrocknung, weil sie zu einer unzureichenden Hydratisierung des mineralischen Bindemittels beim Abbinden führen kann, woraus wiederum eine mangelnde Festigkeit und Rissbildungen beim ausgehärteten Estrich resultieren können.
Schließlich wurde auch gefunden, dass die genannten Phosphorsäureester in dem Estrich auch eine Wirkung als Entschäumer aufweisen, wodurch der Luftporenanteil in dem Estrich um etwa 30 bis 40% reduziert werden kann. Ein geringerer Luftporenanteil führt zu einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit des Estrichs, was insbesondere bei Verwendung des Estrichs für eine Fußbodenheizung vorteilhaft ist. Die Rohrleitungen der Fußbodenheizung sind dabei in den Estrich eingebettet, die Wärme kann also umso schneller und effektiver an den zu beheizenden Raum abgegeben werden, je besser die Wärmeleitfähigkeit des Estrichs ist.
Durch die Reduktion des Luftporenanteils wird auch die mechanische Festigkeit des Estrichs verbessert. So können durch den erfindungsgemäßen Additivzusatz die Druckfestigkeit und die Biegezugfestigkeit des ausgehärteten Estrichs um etwa 10 bis 30% erhöht werden.
Während die Alkylgruppen R₁, R₂ und R₃ des Phosphorsäureesters gemäß der allgemeinen Formel I prinzipiell wie oben definiert sein können, ist es bevorzugt, wenn R₁, R₂ und R₃ jeweils ausgewählt sind aus geradkettigen oder verzweigten, gesättigten Alkylgruppen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, die optional mit einer oder mehreren Alkoxygruppen substituiert sein können. Entsprechende Phosphorsäureester können ohne große Schwierigkeiten synthetisiert werden und sind daher relativ kostengünstig verfügbar.
Besonders günstig ist es, wenn R₁, R₂ und R₃ jeweils ausgewählt sind aus den Gruppen umfassend Wasserstoff, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Pentyl, Octyl und Dodecyl, sowie den Methoxyderivaten der vorgenannten Gruppen.
Besonders bevorzugte Phosphorsäureester, die erfindungsgemäß als Additiv verwendet werden können, sind ausgewählt aus Tributylphosphat, Triisobutylphosphat, Dodecylphosphat, Diethyl-octylphosphat, Butyl-ethyl-methoxyisopropylphosphat und Ethyl-dipentylphosphat.
Der Phosphorsäureester wird bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,02 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel, eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass bereits diese geringen Mengen zur Erzielung der oben beschriebenen Vorteile, insbesondere der verbesserten Verarbeitbarkeit des Estrichs, ausreichend sind.
Das mineralische Bindemittel, auf dessen Basis der Estrich gebildet ist, umfasst Zement. Der resultierende Estrich wird entsprechend als Zementestrich bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein hydraulisches mineralisches Bindemittel, das unter Aufnahme von Wasser (Hydratisierung) abbindet.
Der Phosphorsäureester kann dem Estrich bzw. der eingesetzten Estrichzusammensetzung auf verschiedene Weise zugegeben werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Phosphorsäureester zuerst mit Wasser gemischt und dann das Bindemittel zugegeben. In diesem Fall kann das Additiv als wässrige Lösung oder Suspension in den Handel gebracht werden, die dann vom Anwender vor Ort dem Anmachwasser oder der Estrichzusammensetzung zugegeben wird. Der Anwender kann hier also im Einzelfall entscheiden, ob und in welcher Menge er das erfindungsgemäße Additiv für einen bestimmten Estrich einsetzt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird der Phosphorsäureester zuerst mit dem Bindemittel gemischt und dann Wasser zugegeben. Bei dieser Variante kann das bereits mit dem Additiv gemischte Bindemittel in den Handel gebracht werden, was die Handhabung für den Anwender erleichtert, da eine geeignete Menge des Additivs bereits vorgegeben ist und er beim Anmachen des Bindemittels mit Wasser wie gewohnt vorgehen kann und nichts weiter beachten muss.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Estrichzusammensetzung der eingangs genannten Art, die neben dem mineralischen Bindemittel in dem Wasser einen Phosphorsäureester gemäß der allgemeinen Formel I umfasst.
Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Estrichzusammensetzung wurden bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verwendung des Phosphorsaureesters beschrieben.
Die Estrichzusammensetzung kann ferner einen Zuschlagstoff umfassen, der bevorzugt ausgewählt ist aus Gesteinskörnungen wie z. B. Sand, Split oder Kies.
Eine bevorzugte Estrichzusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst 8 bis 25 Gew.-% Zement oder wasserfreies Calciumsulfat, 3,5 bis 20 Gew.-% Wasser, 0,01 bis 0,1 Gew.-% des Phosphorsäureesters und 60 bis 88 Gew.-% des Zuschlagstoffs.
Im Fall von Zementestrich können verschiedene Zementsorten als Bindemittel verwendet werden, insbesondere Portlandzement (CEM I 32,5 N–42,5 R und CEM I 52,5 N–52,5 R) oder Portlandkompositzement (CEM II 32,5 N–42,5 R).
Als Zuschlagstoff kann z. B. Sand mit einer mittleren Korngröße von bis zu 2 mm oder Kies mit einer mittleren Korngröße von bis zu 16 mm, bevorzugt bis zu 8 mm, verwendet werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner auch die Verwendung der vorstehend beschriebenen Estrichzusammensetzung zur Herstellung eines Estrichs für eine Fußbodenheizungsanordnung. Die Rohrleitungen der Fußbodenheizungsanordnung sind dabei in dem Estrich, der hier auch als Heizungsestrich bezeichnet wird, eingebettet. Wie bereits oben beschrieben, ist die Verringerung des Luftporenanteils durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Phosphorsäureesters als Additiv bei einer Fußbodenheizung besonders günstig, da die Wärmeleitfähigkeit des Estrichs dadurch verbessert wird.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1

Es wurde eine erfindungsgemäße Estrichzusammensetzung aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Bindemittel:	50 kg Zement CEM I 32,5 R
Zuschlagstoff:	350 kg Sand/Kies-Gemisch (Korngrößen bis 8 mm)
Wasser:	35 Liter
Additiv:	20 g Tributylphosphat (0,04 Gew.-% bezogen auf das Bindemittel)

Das Additiv wurde dem Wasser zugegeben und der Estrich dann auf herkömmliche Weise angemacht und verarbeitet.
Als Vergleichsbeispiel wurde eine entsprechende Estrichzusammensetzung aus denselben Bestandteilen, aber ohne das Additiv Tributylphosphat, hergestellt.
Bei der Verarbeitung der beiden Estrichzusammensetzungen zeigte sich, dass der Abziehwiderstand bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um etwa 20 bis 30% geringer war als beim Vergleichsbeispiel, d. h. die Verarbeitbarkeit dieses Estrichs war deutlich besser.
Der Luftporenanteil, der mittels eines Luftporentopfes gemessen wurde, lag bei der Estrichzusammensetzung ohne Additiv bei ca. 9% und bei der Estrichzusammensetzung mit Additiv bei ca. 5%. Dadurch weist der aus der erfindungsgemäßen Estrichzusammensetzung hergestellte Estrich eine bessere Wärmeleitfähigkeit auf, was insbesondere bei einer Verwendung als Heizungsestrich vorteilhaft ist.
Die mechanischen Eigenschaften der beiden Estriche wurden nach 28 Tagen bestimmt. Beim Vergleichsbeispiel betrug die Druckfestigkeit 22 N/mm² und die Biegezugfestigkeit 3,8 N/mm², während bei dem erfindungsgemäß hergestellten Estrich Werte von 27 N/mm² bzw. 4,6 N/mm² gemessen wurden.
Auch die mechanische Festigkeit des Estrichs wurde durch also den Zusatz des Additivs merklich verbessert werden.
Beispiele 2 bis 3

Weitere erfindungsgemäße Estrichzusammensetzungen wurden aus den Bestandteilen gemäß der folgenden Tabelle hergestellt:

	Beispiel 2	Beispiel 3
Bindemittel	50 kg Zement CEM II 42,5 N A-LL	62,5 kg Zement CEM II 42,5 N A-LL
Zuschlagstoff	350 kg Sand/Kies-Gemisch (Korngrößen bis 8 mm)	337,5 kg Sand/Kies-Gemisch (Korngrößen bis 8 mm)
Wasser	35 Liter	37,6 Liter
Additiv (Tributylphosphat)	0,05 Gew.-% bezogen auf das Bindemittel	0,06 Gew.-% bezogen auf das Bindemittel

Bei den entsprechenden Vergleichbeispielen wurde das Additiv wiederum weggelassen.
Auch bei diesen Beispielen war der Abziehwiderstand durch das erfindungsgemäß verwendete Additiv jeweils geringer. Der Luftporenanteil sowie die Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit nach 28 Tagen ergeben sich aus der folgenden Tabelle:

Beispiel 2 Beispiel 3

Additiv ohne mit ohne mit

Luftporenanteil 10% 5,6% 12% 6%

Druckfestigkeit in N/mm² 27 38 32 43

Biegezugfestigkeit in N/mm² 4,3 5,9 4,9 6,1
Die Beispiele zeigen, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Phosphorsäureesters gemäß der allgemeinen Formel I die Eigenschaften eines Estrichs auf Basis eines mineralischen Bindemittels merklich verbessert werden können.

Claims

Verwendung eines Phosphorsäureesters gemäß der allgemeinen Formel I
als Additiv für einen manuell durch Abziehen zu verlegenden Estrich auf Basis von Zement als einzigem mineralischem Bindemittel, wobei R₁, R₂ und R₃ gleich oder verschieden sind und jeweils ausgewählt sind aus geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppen mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen, wobei R₂ und/oder R₃ auch Wasserstoff sein können.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei R₁, R₂ und R₃ jeweils ausgewählt sind aus geradkettigen oder verzweigten, gesättigten Alkylgruppen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, die optional mit einer oder mehreren Alkoxygruppen substituiert sein können.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei R₁, R₂ und R₃ jeweils ausgewählt sind aus den Gruppen umfassend Wasserstoff, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Pentyl, Octyl und Dodecyl, sowie den Methoxyderivaten der vorgenannten Gruppen.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei der Phosphorsäureester ausgewählt ist aus Tributylphosphat, Triisobutylphosphat, Dodecylphosphat, Diethyl-octylphosphat, Butyl-ethyl-methoxyisopropylphosphat und Ethyl-dipentylphosphat.
Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Phosphorsäureester in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bevorzugt 0,02 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel, eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Phosphorsäureester zuerst mit Wasser gemischt wird und dann das Bindemittel zugegeben wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Phosphorsäureester zuerst mit dem Bindemittel gemischt wird und dann Wasser zugegeben wird.
Estrichzusammensetzung zur Herstellung eines manuell durch Abziehen zu verlegenden Estrichs, umfassend Zement als einziges mineralisches Bindemittel, Wasser und einen Phosphorsäureester gemäß der allgemeinen Formel I.
Estrichzusammensetzung nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Zuschlagstoff.
Estrichzusammensetzung nach Anspruch 9, umfassend 8 bis 25 Gew.-% Zement, 3,5 bis 20 Gew.-% Wasser, 0,01 bis 0,1 Gew.-% des Phosphorsäureesters und 60 bis 88 Gew.-% des Zuschlagstoffs.
Verwendung einer Estrichzusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 zur Herstellung eines Estrichs für eine Fußbodenheizungsanordnung.