DE1073932B

DE1073932B - Verfahren zur Herstellung eines Überzuges auf eine Bewehrungseinlage fur Leichtbeton

Info

Publication number: DE1073932B
Application number: DENDAT1073932D
Authority: DE
Inventors: Endel Wi jard Sodertalje Dipl-Ing (Schweden)
Original assignee: Internationella Siporex AB Stockholm
Publication date: 1960-01-21

Description

Verfahren zur Herstellung eines Überzuges auf eine Bewehrungseinlage für Leichtbeton Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergrößerung der Haftung der Bewehrungselemente und des Betons bei dampfgehärtetem Leichtbeton.
Sowohl bei bewehrtem Leichtbeton als auch bei bewehrtem gewöhnlichem Schwerbeton ist es zur Steigerung der Tragfähigkeit bzw. Festigkeit der bewehrten Betonkörper erforderlich, eine einwandfreie Verbindung zwischen den im allgemeinen aus Eisen oder Stahl bestehenden Bewehrungselementen und dem Beton zu erreichen. Zu diesem Zweck werden- die Bewehrungseinlagen oft derart indem Betonkörper bzw. dem Betonbauteil angeordnet, dag sie hauptsächlich die Zugspannungen aufnehmen, während der Beton selbst die Druckbeanspruchungen aufnimmt. Für die Verteilung der Spannungen in dieser Weise ist jedoch erforderlich, daß die Bewehrungseinlagen in dem Beton fest haften und nicht gleiten können.
Bei normalem Schwerbeton wird ein solches Gleiten meist durch Verankerung der Enden der Bewehrungseinlagen in dem Beton verhindert, z. B. dadurch, daß diese Enden zu Haken umgebogen werden, oder es werden in irgendeiner Weise aufgerauhte, z. B. mit Zähnen oder Wülsten versehene Bewehrungseinlagen verwendet. Dazukommt, daß bei gewöhnlichem Schwerbeton die natürliche Haftung zwischen dem Beton und den Einlagen ziemlich groß ist, was hauptsächlich auf die hohe Festigkeit des Betons und dessen Fähigkeit zurückzuführen ist, die Bewehrungseinlagen beim Abbinden oder in abgebundenem Zustand dicht zu umschließen.
Bei Leichtbeton liegen die Verhältnisse jedoch weniger günstig, da er eine geringere Festigkeit besitzt und sich hieraus die Schwierigkeit ergibt, eine genügend feste Verbindung zwischen den Bewehrungselementen und dem Leichtbeton zu erzielen. Es wurden Versuche gemacht, die Bewehrungseinlagen durchAufschweißen von Querstücken auf ihre Enden oder durch Umbiegen der Enden zu verankern, jedoch brachte diese Maßnahme mit sich, daß das Gewicht der Bewehrungseinlagen erhöht wird, was aber in Widerspruch zu dem Bestreben steht, das Einheitsgewicht bzw. die Einheitsdichte der Leichtbetonerzeugnisse, z. B. von Platten, Blöcken öd. dgl.; möglichst gering zu halten. Der gleiche Nachteil ist dem Vorschlag zu eigen, die Bewehrungseinlagen in schmale Streifen von gewöhnlichem Schwerbeton anzuordnen und diese bewehrten Schwerbetonteile dann in dem Leichtbeton einzubetten.
Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Schwierigkeiten bei der Herstellung von dampfgehärtetem Leichtbeton dadurch überwunden werden, daß die metallischen Bewehrungselemente mit einem Überzug aus einer Suspension bestimmter Anteile von hydraulischem Zement und Gummi versehen werden, der auf den Einlagen einen zähen und elastischen Oberflächenfilm bildet und nach dem Einbringen der so behandelten Einlagen in den Leichtbeton und beim anschließenden Dampfhärten in eine harte feste Hüllschicht verwandelt wird, die sowohl an den Bewehrungselementen, wie z. B. Eisen- oder Stahlstäben, als auch an dem umgebenden Leichtbeton außerordentlich fest haftet. Zusätzlich hierzu bildet dieser Überzug einen ausgezeichneten Rostschutz für aus Eisen oder Stahl bestehende Bewehrungselemente.
Im allgemeinen erfolgt die Herstellung der Überzugsmasse gemäß der Erfindung durch Suspendieren der aus natürlichem oder synthetischem Gummi und einem hydraulischen Zement, z. $. Portlandzement, bestehenden Grundstoffe in einem geeigneten Suspensionsmittel in solchem Verhältnis, daß eine breiige Masse mit einer zum Aufbringen auf die Beverehrungselemente geeigneten Konsistenz entsteht. Dabei können auch andere Stoffe, z. B. Stoffe zur Regelung des Abbindens des Zementes, wie Gips oder Zucker, zugegeben werden. Das Aufbringen des Überzuges kann durch Eintauchen der Bewehrungselemente in die Überzugsmasse oder durch Aufspritzen oder Aufstreichen der Überzugsmasse auf die Bewehrungselemente erfolgen. Nach dem Trocknen des Überzuges werden die Bewehrungselemente in den Leichtbeton eingebettet bzw. von diesem umhüllt, worauf der bewehrte Beton in der üblichen Weise, z. B. unter einem Druck von 4 bis 12 kg/cm2, dampfgehärtet wird.
Die Zementgummisuspension gemäß der Erfindung kann im einzelnen in verschiedener Weise hergestellt werden. So kann z. B. der Gummi in einem geeigneten organischen Lösungsmittel aufgelöst werden und der Zement in der so erhaltenen Lösung suspendiert werden. Geeignete Lösungsmittel für diesen Zweck sind z. B. chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Trichloräthylen, zyklische Kohlenwasserstoffe, wie Reinbenzol und Toluol, aber auch aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Petroleum und Solventnaphtha, entweder allein oder in Mischung mit den vorerwähnten Lösungsmitteln. Das Verhältnis Lösungsmittel zu Gummi zu Zement wird so gewählt, daß die Mischung einen dünnen Brei bildet, der leicht als Überzug aufgebracht werden kann, indem z. B. die Bewehrungselemente in den Brei eingetaucht werden. Bei der Verdampfung des Lösungsmittels werden die Zementteilchen des Überzuges durch den Gummi gebunden, wodurch ein biegsamer, zäher und elastischer Film auf den Bewehrungselementen gebildet wird. Wenn die Bewehrungselemente dann im Beton eingebettet sind und dieser dampfgehärtet wird, hydratisiert der Zement, während der Gummi erweicht und die Poren des hydratisierten Produktes ausfüllt.
Es ist bereits ein Verfahren zur Haltbarmachung bzw. zur Verhinderung des Abplatzens eines auf Armierungseisen für Beton aufgebrachten Überzuges bekannt, der aus einer Schutzschicht aus geschlämmtem Portlandzement besteht. Bei diesem Verfahren soll das Abplatzen einer Rostschutzschicht auf Betoneisen verhindert werden. Im Gegensatz hierzu bezweckt die Erfindung, eine genügend feste Verbindung zwischen den Bewehrungselementen und dem eine gegenüber Schwerbeton geringere Festigkeit besitzenden Leichtbeton zu erzielen. Nach der Erfindung sollen also die Nachteile, die dem Leichtbeton infolge Fehlens der bei Schwerbeton vorhandenen guten, natürlichen Haftung zwischen Beton und Einlage anhaften, ausgeschaltet werden.
Es ist weiterhin bei der Herstellung von biegsamen, zementhaltigen Mörtelmassen bekannt, Kautschulz mit einem Weichmacher zu erhitzen, den weichgemachten Kautschuk mit einem Harz zu vermischen und die Mischung in einem wäßrigen Medium zu dispergieren, worauf die Feststoffe vulkanisiert werden und die vulkanisierte Dispersion in eine Zementmasse eingebracht wird. Eine derartige Masse-ist für den der Erfindung zugrunde liegenden Zweck -ungeeignet, da bei dieser Masse das Verhältnis zwischen Substanzgehalt der vulkanisierten Dispersion und dem Zement etwa 30:100 ist und bei diesem hohen Gummigehalt des Überzuges auf der Bewehrungseinlage eine Lösung der Überzugsschicht im Dampfhärtungsprozeß von der Bewehrung eintritt.
Nach einer abgeänderten Ausführungsform des Verfahrens können der hydraulische Zement und der Gummi in einer organischen Flüssigkeit suspendiert werden, in der Gummi unlöslich ist, z. B: in Alkohol, insbesondere Äthylalkohol, oder in Aceton und Dioxan. In diesem Fall muß jedoch der Überzug, nachdem er aufgebracht und die organische Flüssigkeit verdampft ist, angefeuchtet werden, damit der Zement genügend abbinden kann und der Überzug zusammenhält; bis er dampfgehärtet ist.
Bei der praktischen Anwendung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Wasser als Suspensionsmittel zu verwenden. Hierbei kann üblicher Gummilatex Verwendung finden wie er im Handel für den Gebrauch in der Gummiindustrie erhältlich ist, einschließlich natürlichem und synthetischem Gummilatex, z. B. Polybutadiengummi, Polybutadien-Styrolgummi, Polyisobutadien.(Butylgummi), Polybutadien-Acrylnitril (Nitrilgummi), Chloropren- (Neopren-) Gummi, wobei diese Stoffe in der üblichen Weise mit Ammoniak (ammonia) und gegebenenfalls auch Kasein stabilisiert sind.
Diese Gummilatexemulsionen enthalten im allgemeinen etwa 60 bis 621% Gummi und können in dem Zustand verwendet werden, wie sie im Handel erhältlich sind; es kann aber gegebenenfalls auch vorteilhaft sein, eine geringe Menge eines Stabilisators zu dem bereits vorhandenen hinzuzufügen.
Für diesen Zweck geeignete Stabilisatoren sind neben Ammoniak und Kasein z. B. tertiäres Natriumphosphat, Natriumhydroxyd sowieProtein undMetallsalze enthaltende Schutzkolloide. Im allgemeinen wird der Latex mit Wasser verdünnt, bevor der Zement darin suspendiert wird. Als Zement kann einbeliebiger hydraulischer Zement, wie z. B. Portlandzement, Tonerdezement und Schlacken- oder Naturzement, verwendet werden. Im allgemeinen wird jedoch Portlandzement bevorzugt.
Ferner kann ein das Abbinden des Zementes regelnder Stoff, z. B. Zucker und Protein, z. B. Kasein, in geringen Mengen zugegeben werden. Kasein kann dabei sowohl als Stabilisierungsmittel für den Latex als auch als Mittel zur Regelung des Abbindens des hydraulischen Zementes dienen.
Die Anteile des Zementes und von Latex in der Überzugsmasse nach der Erfindung sollen derart sein, daß die bei der Dampfhärtung erzeugte Oberflächenüberzugsschicht bzw. der Oberflächenfilm hart und dicht ist und zugleich an den Bewehrungselementen sowie an dem umgebenden Leichtbeton gut haftet. Es hat sich herausgestellt, daß dies am besten erreicht wird, wenn der Latex in solcher Menge zugegeben wird, daß sein Gummigehalt etwa 1 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf den hydraulischen Zement, beträgt. Im allgemeinen werdenbefriedigendeErgebnisse mit einem Gummianteil von 1 bis 10%. erreicht. Wenn die Bewehrungselemente einer Aufrauhbehandlung unterworfen waren und demgemäß eine rauhe Oberfläche darbieten, kann ein höherer Prozentsatz an Latex gewählt werden, während in anderen Fällen ein geringerer Latexgehalt genügt. Bei der praktischen Anwendung war ein Zusatz vonLatex, der einem Gummigehalt von 1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den hydraulischen Zement, hätte, erfolgreich, und im Falle der Anwendung von natürlichem Gummilatex genügt sogar eineLatexmenge, die 2,5 bis 4%-Gummi enthält.
Wie bereits erläutert, ergibt das Verfahren nach der Erfindung vor der Dampfhärtung einen zähen, elastischen und an den Bewehrungselementen gut haftenden Überzug, der bei der Handhabung der Bewehrungselemente oder bei-deren -Transport nicht reißt oder abbröckelt. Bei der Dampfhärtung wird dieser Überzug in eine dichte und harte Schicht verwandelt, die nicht nur mit beträchtlicher Kraft an den eisernen oder stählernen Bewehrungseinlagen gut haftet, sondern sich auch zuverlässig mit dem umgebendenLeichtbeton verbindet. Es ist bekannt, daß zur Verbesserung der Haftfähigkeit von Gummi mit Vorteil Calciumhydrosilikate als Füllmasse zugesetzt werden können, und es scheint, daß die in der Überzugsmasse bei der Dampfhärtung erzeugten Hydrosilikate eine ähnliche Wirkung haben, welche die guten Ergebnisse, die bei denn Verfahren nach der Erfindung erreicht werden, erklärt. Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn Leichtbeton bestimmte Schwefelverbindungen, z. B. Sulfide, enthält, diese bei der Dampfhärtung mit dem Gummi reagieren und ihn vulkanisieren, wodurch die Haftfähigkeit der Überzugsschicht bzw. des Überzugsfilms weiter verbessert wird. Mit Rücksicht hierauf kann zur Herbeiführung einer Vulkanisation des Gummis zweckmäßig Schwefel, z. B. in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise aber 2 bis 5 Gewichtsprozent Schwefel, bezogen auf das- Gummigewicht, zugesetzt werden.

Im einzelnen kann zur Herstellung der Überzugsmasse nach der Erfindung folgende Zusammensetzung der Bestandteile gewählt werden, wobei die Anteile in Gewichtsteilen angegeben sind:

Teile

Hydraulischer Zement ......... 100

Gummilatex (60 bis 62%) ...... 1 bis 25

vorzugsweise 1 bis 8

Ammoniak . ............. 1 bis 2

Kasein ........:............... 1 bis 5

vorzugsweise 1 bis 2

Wasser ....................... 20 bis 40

vorzugsweise 25 bis 35

Bei der Herstellung der Mischung wird im allgemeinen der, Ammoniak dem Wasser zugegeben, worauf das Kasein in der so erhaltenen alkalischen Lösung aufgelöst wird. Der Lösung wird sodann der Latex beigegeben und danach der Zement in ihr suspendiert. DieLösung wird alsdann auf dieBewehrungselemente, z. B. Eisen- oder Stahlstäbe oder Bewehrungsmatten, in der oben erläuterten Weise durch Tauchen, Aufstreichen, Aufspritzen oder in anderer Form aufgebracht, worauf der Überzug getrocknet, vorzugsweise luftgetrocknet wird. Nach dem Einbringen der so behandelten Bewehrungselemente in den Leichtbeton wird die Dampfhärtung unter einem Druck von 5 bis 12 kg/cm2, vorzugsweise 8 bis 10 kg/cm2, z. B. für eine Zeit von 5 bis 25 Stunden durchgeführt.

Nachstehend sind einige Sonderbeispiele für die Herstellung der Überzugsmasse erläutert, wobei die Bestandteile in Gewichtsteilen angegeben sind:

Beispiel 1

Teile

Portlandzement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Wasser ............................. 30

Ätzammoniak ....................... 1

Kasein .............................. 2

Natürlicher Gummilatex (60 bis 620/0) 4

Die Bestandteile werden wie oben beschrieben gemischt und die Mischung gut durchgearbeitet. Der so erhaltene Überzugsbrei wird auf die metallischen Bewehrungsstäbe oder -matten z. B. durch Aufspritzen oder Eintauchen der Bewehrungselemente in die Überzugsmasse aufgebracht. Dann läßt man den Überzug an der Luft trocknen, was im allgemeinen einige Stunden dauert. Auf diese Weise entsteht ein dichter, gut haftender und elastischer Film auf den Bewehrungselementen, die dann zum Einbringen in den Leichtbeton fertig sind. Der bewehrte Betonkörper wird dann unter einem Druck von 5 bis 12 kg/cm2 5 bis 20 Stunden lang dampfgehärtet, wobei der Überzug in eine harte, dichte Hüllschicht verwandelt wird, die mit dem umgebenden Leichtbeton innig verbunden bzw. vereinigt ist.

Beispiel 2

Teile

Portlandzement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Wasser ...:......................... 35

Ätzammoniak ....................... 2

Kasein .............................. 2

Natürlicher Gummilatex (60 bis 62%) 7

Die Herstellung der Mischung und ihre Anwendung sowie die Dampfhärtung erfolgen in der gleichen Weise wie beim vorhergehenden Beispiel.

Beispiel 3

Teile

Portlandzement : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Wasser ............................. 33

Ätzammoniak , ...... *''*''*""*'** ... 1

Kasein .............................. 1

Schwefel .........:.................. 0,5

Natürlicher Gummilatex (60 bis 6201o) 8

Das Mischen der Bestandteile und das Aufbringen des Überzuges auf die Bewehrungselemente erfolgt wie oben. Beim Dampfhärten, das z. B. unter einem Druck von 8 bis 10- kg/cm2 vorgenommen wird, reagiert der Schwefel mit dem Gummi, wobei vulkanisierter Gummi erhalten wird.

Beispiel 4

Teile

Schlackenzement .................... 100

Wasser ............................. 25

Ätzammoniak ....................... 1

Kasein .............................. 3

Natürlicher Gummilatex (60 bis 620%) 2,5

Die Zubereitung der Mischung, das Aufbringen des Überzuges und das Dampfhärten erfolgen wie in den vorhergehenden Beispielen.

Beispiel 5

Teile

Portlandzement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Wasser ............................. 30

Ätzammoniak . . . . . . . . . . . . . . . . . , ..... 1

Kasein ......................... .. 2

Butylgummilatex (etwa 60%) .. ... . . . 4

Das Mischen der Bestandteile, -Aufbringen des Überzuges und das Dampfhärten wird entsprechend den vorherigen Beispielen durchgeführt.

Beispiel 6

Teile

Portlandzement...................... 100

Wasser ............ ............... 32

Tertiäres Natriumphosphat ........... 2

Kasein .............................. 1

Natürlicher Gummilatex (60 bis 62%) 5

Die Herstellung der Mischung, das Aufbringen des Überzuges und das Dampfhärten erfolgen wie vorher beschrieben.

Abgesehen von dem Aufbringen des haftenden überzuges auf die Bewehrungselemente wird der bewehrte Leichtbeton gemäß der Erfindung in an sich bekannter Weise hergestellt. Die Leichtbetonmischungen, in welche die entsprechend der Erfindung behandelten bzw. überzogenen Bewehrungselemente eingebettet werden, können daher aus kieselartigen Materialien und kalkhaltigen Materialien, z. B. Sand, gemahlenem Sand, Hochofenschlacke, Flugasche, hydraulischem Zement, gelöschtem oder ungelöschtem Kalk, in den üblichen Verhältnissen und mit Zusätzen in Form von gasentwickelnden Stoffen, wie Aluminiumpulver, von Schaum oder schaumbildenden Stoffen, wie Alkyl-Aryl-Sulfonaten, von das Abbinden regelnden Stoffen, wie Gips und Zucker usw., in an sich bekannter Weise hergestellt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; diese können vielmehr verschiedene Abweichungen und Änderungen erfahren, ohne die wesentlichen Gesichtspunkte der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines eine feste Haftung zwischen einer Bewehrungseinlage und dem umgebenden Leichtbeton schaffenden überzuges unter Verwendung einer wäßrigen Dispersion von Zement und einem organischen Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungseinlage mit einem breiigen Überzug aus einer aus hydraulischem Zement und Gummi, vorzugsweise stabilisiertem Gummilatex, gebildeten Suspension versehen wird, die etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent Gummi, bezogen auf den hydraulischen Zement enthält, dann der Überzug getrocknet wird, wodurch ein zäher elastischer Film auf der Bewehrungseinlage entsteht, anschließend die so behandelte Bewehrungseinlage in den Leichtbeton eingebettet bzw. von diesem umhüllt und dann das Ganze dampfgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung von Gummilatex, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugsmasse ein Emulsionsstabilisator, vorzugsweise Ammoniak und/oder Kasein, zugesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzugsmasse zur Herbeiführung einer Vulkanisation des Gummis bei der Dampfhärtung 1 bis 10 Teile Schwefel, bezogen auf das Gummigewicht, zugesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 842 468, 852 669.