DE1239605B

DE1239605B - Verfahren zur Erhoehung der Lagerfaehigkeit von Zement

Info

Publication number: DE1239605B
Application number: DE1963T0023353
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Hellmut Weithase
Original assignee: TEUTONIA CEMENTWERK
Current assignee: TEUTONIA CEMENTWERK
Priority date: 1963-01-18
Filing date: 1963-01-18
Publication date: 1967-04-27

Description

Verfahren zur Erhöhung der Lagerfähigkeit von Zement Man hat dem Gemisch aus Zement und Zuschlagstoffen beim Anmachen von Beton oder Mörtel vor deren Verarbeitung bereits wasserabweisende Stoffe oder Stoffgemische zugesetzt. Dabei ist man von der Annahme ausgegangen, daß solche Zusätze den erhärteten Beton oder Mörtel wasserundurchlässig machen könnten. Als Zusatzmittel hat man Salze der ölsäure (deutsche Patentschrift 342 404), Salze der Fettsäuren (deutsche Patentschrift 592 876), Fette oder Fettsäuren (deutsche Patentschrift 576 766), Stearinsäure oder deren Salze (deutsche Patentschrift 599 851), Öle und Fette (deutsche Patentschrift 604 340), höhennolekulare Fettsäuren (deutsche Patentschrift 643 546) und Ammoniumsalze der Fettsäuren (deutsche Patentschrift 671897) benutzt.
Andererseits hat man auch dem Zement bei seiner Herstellung wasserabweisende Stoffe zugesetzt, damit der frische, im normalen Herstellungsverfahren gemahlene Zement möglichst lange lagerfähig bleibt, also beim Liegen an der Luft nicht erhärtet. Als solche wasserabweisenden Stoffe hat man bei der bisherigen Hydrophobierung ein Gemisch aus Ölsäure und chlorierten Kresolen (deutsche Patentschrift 1109 587) sowie ein Gemisch aus einem spezifischen Stearin, nämlich einem Stearin mit einer Jodzahl kleiner als 2,0, und Cetylalkohol (deutsche Auslegeschrift 1126 298) bzw. Walölsäuren und Cetylalkohol (britische Patentschrift 830 861) benutzt. Weiterhin sind vorgeschlagen worden Naphthensäuren, ölsäure oder andere höhere Fettsäuren und ihre wasserlöslichen Salze, oxydiertes Erdöl oder oxydierte Paraffine (synthetische Fett- oder Naphthensäuren) und ähnliche Stoffe (»Silikattechnik«, 1957, S. 534; 1959, S. 556).
Die Lagerfähigkeit von Zement wird also bisher dadurch erhöht, daß dem Zement im wesentlichen eine Verbindung zugesetzt wird, die eine Carboxyl-oder eine Carboxylatgruppe enthält.
Auch die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Lagerfähigkeit von Zement durch ein dem Zement zugesetztes Hydrophobierungsmittel. Erfindungsgemäß wird dem Zement ein carboxylgruppenfreies Hydrophobierungsmittel zugesetzt, das einen langen hydrophoben Rest und eine funktionelle Gruppe enthält, die sich durch Adsorption oder durch Salzbildung mit den Zementmicellen verknüpft und damit einen wasserabstoßenden Molekularfilm bildet. An Stelle des carboxylgruppenfreien Hydrophobierungsmittels kann auch eine carboxylatgruppenfreie Verbinduna benutzt werden, die mit im den Zementmicellen einen wasserabstoßenden Molekula,rfilm bildet. Der erwähnte lange hydrophobe Rest kann gegebenenfalls aus einem unverzweigten und bzw. oder aus einem substituierten aliphatischen oder aliphatisch-aromatischen Rest bestehen. Ein wasserabweisender Molekularfilm entsteht durch Adsorption, wenn als Hydrophobierungsmittel ein lankettiges Alkylsulfat oder ein langkettiges Alkylarylsulfonat oder ein lanäkettiges pnmares, sekundäres oder tertiäres Amin oder ein langkettiges Alkylolamid verwendet wird. Deren funktionelle Gruppe lagert sich den einzelnen Partikelzusammenballungen oder Zementmicellen an. Die aliphatische Kette ragt dann als wasserabweisender Rest aus dem durch die Adsorption gebildeten Abdukt heraus und verhindert so den Zutritt von Feuchtigkeit zu den mit dem Molekularfilm umhüllten Micellen.
Andererseits entsteht ein wasserabweisender Molekularfilm als Salz, wenn solche sauren Verbindungen als Hydrophobierungsmittel dem Zement zugesetzt werden, die mit dessen basischen Bestandteilen möglichst wasserunlösliche Salze bilden. Dabei wird das Hydrophobierungsmittel zweckmäßigerweise weitestgehend im Zement verteilt, bevor das Salz entsteht und dafür gesorgt, daß das Salz sich möglichst langsam bildet. Infolgedessen darf der pH-Wert der sauren Verbindungen nicht zu groß sein, und das Hydrophobierungsmittel muß im Zement möglichst schnell verteilt werden.
Die vorher beschriebenen Hydrophobierungsmittel können dem Zement im Gemisch mit langkettigen, gegebenenfalls verzweigten und bzw. oder substituierten aliphatischen oder aliphatisch-aromatischen Säuren bzw. sauren Verbindungen zugesetzt werden. C, Diese Säuren können synthetische Fettsäuren sein oder das natürlich vorkommende Gemisch von Fettsäuren pflanzlicher oder tierischer Herkunft, und zwar aus Cocosöl, -Palmkernöl, Palmöl, Erdnußöl, Sojaöl, Rüböl, Cottonöl, Talg, Hartfett, Tran sowie aus tierischen Abfallfetten verschiedener Herkunft sowie auch aus Montansäuren und Wachssäuren.
Der Erfindungsgedanke wird nun an einigen Beispielen erläutert: Ungeeignete Zusatzstoffe, wie z. B. manche langkettigen Alkohole oder langkettigen Verbindungen ohne funktionelle Gruppe, wie z. B. Paraffinöl, lassen den Zement bereits nach einigen Sekunden oder Minuten beim Aufbringen auf Wasser, also bei der Schwimmprobe, absinken. Die mit den herkömmlichen Fettsäuren oder Salzen der Fettsäuren behandelten Zemente zeigen in verhältnismäßig kurzer Zeit Sedünentationserscheinungen. Dagegen sind Zemente, die erfindungsgemäß mit einem Ci.-Alkylsulfonat, einem Alkylolamid, einem Stearylamin oder ähnlichen Verbindungen behandelt sind, selbst nach einer Lagerung von mehreren Wochen von solchen nennenswerten Sedimentationserscheinungen frei. Die Lagerfähigkeit läßt sich an Hand von Glühverlusten ermitteln. Zu dem Zweck werden Proben von Zementen in offenen Schalen unter definierten Bedingungen an feuchter Luft gelagert, und nach bestimmten Zeitabschnitten wird der Gewichtsverlust ermittelt. der nach dem Glühen der Proben entstanden war.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt das Ergebnis von Untersuchungen über die Lagerfähigkeit von Zementen, die mit verschiedenen Hydrophobierungsmitteln behandelt worden sind.
Der linke Teil der Tabelle I gibt die Glühverluste in Prozenten der Einwaage an, der rechte Teil die Differenzen aus den Glühverlusten der abgelagerten und frischen Probe. Der rechte Teil gibt ein Maß für die Feuchtigkeitsaufnahme während der Lagerzeit an.
Zu den Untersuchungen wurde der gleiche Klinker benutzt. In der Tabelle 1 bedeutet A einen Zement ohne Zusatzmittel, B einen Zement mit Ca-Stearat-Zusatz, C einen Zement mit Zusatz an freier Fettsäure D einen Zement mit Zusatz einer Verbindung ohne funktionelle Gruppe, nämlich Silikonöl, * einen Zement mit Zusatz einer Verbindung ohne funktionelle Gruppe, nämlich einer Mineralölfraktion, * einen Zement mit Zusatz einer erfindungsgemäßen Verbindung, nämlich mit Zusatz von Stearylamin.

Die Ziffern in Kursivschrift bedeuten die Differenz zwischen der Zahl, die in der Reihe 0 Tage steht, und derjenigen Zähl, die unter der in Kursivschrift geschriebenen Zahl steht.
Die günstigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel, z. B. des Stearylamins, äußern sich nicht nur im hydrophoben Verhalten, sondern auch im Verhalten der Festigkeitswerte. Manche der erfindungsgemäß als Hydrophobierungsmittel für Zement geeigneten Stoffgruppen beeinflussen die Festigkeit wesentlich weniger schlecht als Fettsäuren oder andere herkömmliche Zusatzstoffe, welche die Festigkeit negativ beeinflussen.

Den Einfluß der Hydrophobierungsmittel auf die Festigkeit des Zements zeigt die nachstehende Tabelle 11.

Tabelle II

Druckfestigkeit nach

Hydrophobierungsmittel 1 1 3 1 7 28

Tagen

Fettsäure ....... 145 304 369 417

Mineralöl ......... 153 283 356 380

Stearylamin ....... 182 355 1 434 513

Die Hydrophobierungsmittel werden entweder bei der Herstellung des Zements, also beim Vermahlen der Klinker, diesem zugesetzt oder nach der Fertigstellung des Zements dadurch, daß das Hydrophobierungsmittel auf irgendeine Weise im Zement feinst verteilt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erhöhung der Lagerfähigkeit von Zement durch den Zusatz eines mit dem Zement sich vereinigenden Hydrophobierungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zement ein carboxylgruppenfreies Hydrophobierungsmittel mit einem langen hydrophoben Rest und einer funktioneRen Gruppe zugesetzt wird, die durch Adsorption oder Salzbildung -' die Verknüpfung mit den Zementmicellen und damit die Bildung eines wasserabstoßenden Molekularfilms herbeiführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als carboxylgruppenfreie Verbindung eine carboxylatgruppenfreie Verbindung verwendet wird. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zenient zur Hydrophobierung langkettige Alkylsulfate oder All,-ylarylsulfonate zugesetzt werden. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zement zur Hydrophobierung ein langkettiges primäres, sekundäres oder tertiäres Amin oder ein langkettiges Alkylolamid zugesetzt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zement die Hydrophobierungsmittel gemäß Anspruch 1 bis 4 im Gemisch mit langkettigen, gegebenenfalls verzweigten und bzw. oder substituierten aliphatischen oder aliphatisch-aromatischen Säuren bzw. sauren Verbindungen zugesetzt werden. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Säuren synthetische Fettsäuren oder das natürlich vorkommende Gemisch von Fettsäuren pflanzlicher oder tierischer Herkunft, und zwar aus Cocosöl, Palmkernöl, Palmöl, Erdnußöl, Sojaöl, Rüböl, Cottonöl, Talg, Hartfett, Tran sowie aus tierischen Abfallfetten verschiedener Herkunft sowie auch Montansäuren und Wachssäuren zugesetzt werden. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrophobierungsmittel den Klinkern bei ihrer Vermahlung zugesetzt werden. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrophobierungsmittel dem fertigen Zement durch irgendeine Art der feinsten Verteilung zugesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 762 6693 797 819, 801652.