DE1471387B

DE1471387B - Stoffzusammensetzung und Verfahren für die Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Beton und unter seiner Verwendung hergestellten Erzeugnissen

Info

Publication number: DE1471387B
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Pickering geb. Jensen, Rita Edva, Aarhus-Risskov (Dänemark)

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoffzusammensetzung und ein Verfahren für die Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Beton und unter seiner Verwendung hergestellten Erzeugnissen, insbesondere für den Schutz von Beton gegen Alkalireaktionen.

Von Anbeginn der Herstellungsmöglichkeit von Beton an mußte man das Auftreten und die Wirkung von Alkalireaktionen, d. h. von Reaktionen zwischen den Alkalimetallverbindungen im Zement und Zuschlagstoffen im Beton, die einen Gehalt an reaktionsfähiger Kieselsäure aufweisen, bekämpfen, obwohl zunächst die Gründe für dieses Phänomen nicht bekannt waren. Erfahrungsgemäß ist Beton in bestimmten Fällen derartigen schädlichen Reaktionen ausgesetzt, so daß er mit zunehmendem Alter mehr und mehr brüchig wird, wobei die sogenannten »Netzrisse« auftreten. Bisher war es jedoch nicht möglich, ausreichend wirksame Gegenmaßnähmen zu ergreifen.

Zwar konnte die mechanische Festigkeit von Beton durch bessere Zementqualitäten, durch die Anwendung der günstigsten Kornverteilungskurven beim verwendeten Sand und durch verschiedene Arten von Bewehrung verbessert werden, jedoch ist das verwendete Bewehrungseisen ebenfalls Zersetzungen ausgesetzt, was eine Verringerung der mechanischen Festigkeit des Betons zur Folge hat.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, eine Stoffzusammensetzung sowie ein Verfahren zu finden, wodurch nicht nur das Problem der Alkalireaktionen in Beton, sondern auch der Korrosion von verwendeten Bewehrungseisen gelöst wird. Außerdem soll ein Schutz von Erzeugnissen, die unter Verwendung von Beton hergestellt worden sind, z. B. Mauerwerk, gegen Zersetzung, die durch chemische Reaktionen auftreten, ermöglicht werden. Durch eine Anwendung dieser Stoffzusammensetzung soll auch eine bereits eingeleitete Zersetzung aufgehalten werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine derartige Stoffzusammensetzung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem trockenen Gemisch besteht, das Zement und eine Säure, welche mit Calcium- oder Aluminiumionen Komplexe bildet, oder ein Salz einer solchen Säure sowie ein Alkalimetallsalz einer schwachen Säure, welches mit Calcium- oder Aluminiumionen in Wasser. unlösliche oder nur schwachlösliche Salze bildet, und gegebenenfalls weiterhin Füllstoffe, wie z. B. Sand, enthält, Eine bevorzugte Stoffzusammensetzung besteht erfindungsgemäß aus 80 Gewichtsteilen Zement, 2 bis 10 Gewichtsteilen komplexbildender Säure oder eines Salzes derselben und 10 bis 50 Gewichtsteilen Alkalimetallsalz einer schwachen Säure. Als Säure, welche mit Calcium- oder Aluminiumionen Komplexe bilden, enthält diese Zusammensetzung gemäß der Erfindung vorzugsweise eine Oxycarbonsäure, z. B. gemäß der Erfindung Zitronen-, Glycerin- oder Äpfelsäure. Als Beispiel von in der Stoffzusammensetzung verwendeten Salzen komplexbildender Säuren können Polyphosphate genannt werden.

Die komplexbildende Säure oder deren Salze und das genannte Alkalimetallsalz können in die Stoffzusammensetzung zweckmäßigerweise in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1: 25 und 1:1 eingemischt werden.

Das Verfahren zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Beton und daraus hergestellten Erzeugnissen kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß man eine Stoffzusammensetzung der erfindungsgemäßen Art, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Mengen Zement und/oder Sand in Wasser suspendiert (ungefähr 1 Gewichtsteil Pulver auf 0,8 bis 1 Gewichtsteil Wasser) und das Gemisch dann auf das zu schützende Objekt, beispielsweise durch Streichen, Spritzen, Überwerfen oder Spachteln, aufbringt, und zwar nachdem das Objekt möglichst weitgehend mit Wasser durchfeuchtet wurde. Dieser Zusatz weiterer Mengen Zement und/oder Sand erfolgt, falls die Stoffzusammensetzung nicht von vornherein optimale Mengen

ίο derselben enthält.

Wenn man das zu behandelnde Objekt vor der Aufbringung mit Wasser durchfeuchtet, dann haben die durch Suspension der Stoffzusammensetzung in Wasser gebildeten Komplexe und Salze trotz der Tatsache, daß das Gemisch nur auf die Oberfläche aufgebracht wurde, eine Tiefenwirkung, indem sie in das behandelte Material, beispielsweise den Beton, durch Kapillarwirkung eindringen und auf die Gesamtmasse des Materials zur Wirkung kommen.

Es wird angenommen, daß die günstige Wirkung der erfindungsgemäßen Stoffzusammensetzung einerseits auf der Tatsache beruht, daß die durch Suspension der Stoffzusammensetzung in Wasser gebildeten Komplexe verschiedene Mengen Kristallwasser binden und dabei die Wanderung der Salze, welche auf den Beton und auch auf das Bewehrungseisen einen zerstörenden Einfluß ausüben, aufhält, und daß sie andererseits auf der Tatsache beruht, daß bei der Bildung der Komplexe eine Bindung von SiO₂ stattfindet, welches in löslicher Form im Zuschlagstoff und/oder im Zement vorhanden sein kann. Die Erfindung ist jedoch nicht von der Richtigkeit dieser Annahmen abhängig.

Trotzdem die dem Beton durch Aufstreichen der erfindungsgemäßen mit dem Wasser gemischten Stoff-Zusammensetzung zugeführten Salze Alkalimetalle enthalten, stellte es sich heraus, daß in dem Beton keinerlei Alkalireaktionen stattfinden, so daß die Festigkeit des Betons sogar nach langen Zeiten nicht sank. Im Gegenteil war es möglich, eine Steigerung der mechanischen Festigkeit festzustellen.

Beispiele für erfindungsgemäße Stoffzusammensetzungen sind:

Beispiel 1

80 g Portland-Zement
2 g Glycerinsäure
15 g Natriumaluminat

Beispiel 2

80 g Rohlandshütte-Super-Zement

4 g Äpfelsäure

20 g Kaliumorthosilikat

Beispiel 3

80 g Aluminazement

5 g Zitronensäure
45 g Borax

Beispiel 4

80 g Rapid-Zement
40 g calcinierte Soda
8 g Äpfelsäure

Beispiel 5

80 g Portland-Zement
30 g Natriumphosphat
5 g Traubensäure

Beispiel 6

80 g See-Zement

50 g Borax

18 g Glyoxylsäure

Beispiel 7

80 g Rapid-Zement
30 g calcinierte Soda
5 g Tartronsäure

Beispiel 8

80 g Rapid-Zement
50 g calcinierte Soda
10 g Weinsäure

Beispiel 9

80 g Rapid-Zement
5 g calcinierte Soda
1 g Weinsäure

Verschleißfestigkeit: 1000 Umdrehungen
Abgeschlissenes Material:

Al 2,41g

A2 2,46 g

A3 . 2,41g

Unbehandelte Proben 6,83 g

Aufbewahrung in 5 % Na₂SO₄ Lösung

ίο Hier zeigten A1 bis A3 nach einem Jahr keine

nachweisbaren Änderungen. Die Blindproben zeigten nach drei Monaten Risse und »pop-outs«, die mit der Zeit schlimmer wurden.

Es ist ein Verbesserer für Zementmörtel und KaIkmörtel zur Verbesserung von beispielsweise der Härte und der Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung aus solchen Mörteln hergestellter Gegenstände in Form eines pulverförmigen Gemisches bekannt, welches aus bis 95 Gewichtsprozent Natriumcarbonat und 5 bis 50 Gewichtsprozent Weinsäure besteht. Die vorliegende Erfindung umfaßt einen solchen Verbesserer und seine Gemische mit Zementmörteln oder Kalkmörteln nicht.

Beispiel 10

25

80 g alkaliarmer Zement
40 g Kaliumcarbonat
6 g Weinsäure

Es hat sich gezeigt, daß alle obenerwähnten Stoffzusammensetzungen vorzüglich zum Schutz von Beton gegen Alkalireaktionen geeignet sind.

Nachfolgend werden einige »beschleunigte Versuche« beschrieben, die im Labor mit den Stoffzusammensetzungen gemäß den Beispielen 1, 2 und 3 (in den folgenden Ausführungen A1, A 2 bzw. A 3 genannt) ausgeführt wurden.

Die Versuchsresultate sind alle Durchschnittsresultate von wenigstens fünf Versuchen.

Würfel von 1:3:5, gegossen 10 · 10 · 10 cm, Zement = Portland-Zement, Betonkies <8 mm, Steine <32mm; Temperatur: 18 bis 23⁰C, relative Luftfeuchtigkeit 40 bis 60%.

Die Würfel behandelt mit Al bis A3 auf einer Seite am Tage nach dem Gießen. Lufttrocknung bei 20⁰C und 80% relativer Feuchtigkeit 24 Stunden lang. Wasserlagerung iii 28 Tagen und Nächten.

Druckfestigkeit

Al 270kg/cm^a±8%

A2 280kg/cm²±9%

A3 270kg/cm^a±8%

Unbehandelte Blindproben ... 205 kg/cm² ± 9 %

Mikroskopische Untersuchungen zeigten, daß die mit A 2 behandelten Würfel keine Mikrorisse aufwiesen und in Al und A3 nur sehr wenig Risse vorhanden waren. Die Blindproben hatten viele Risse, insbesondere in und um poröse Flintmaterialien von allen Größen <5 mm.

Claims

Patentansprüche:

1. Stoffzusammensetzung für die Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Beton und unter seiner Verwendung hergestellten Erzeugnissen, insbesondere zum Schutz von Beton gegen Alkalireaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem trockenen Gemisch besteht, das Zement und eine Säure, welche mit Calcium- oder Aluminiumionen Komplexe bildet, oder ein Salz einer solchen Säure sowie ein Alkalimetallsalz einer schwachen Säure, welches mit Calcium- oder Aluminiumionen in Wasser unlösliche oder nur schwachlösliche Salze bildet, und gegebenenfalls weiterhin Füllstoffe, wie z. B. Sand, enthält.

2. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 80 Gewichtsteile Zement, 2 bis 10 Gewichtsteile komplexbildender Säure oder eines Salzes derselben und 10 bis 50 Gewichtsteile Alkalimetallsalz einer schwachen Säure enthält.

3. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Säure, welche mit Calcium- oder Aluminiumionen Komplexe bildet, eine Oxycarbonsäure enthält.

4. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxycarbonsäure Glycerin-, Äpfel- oder Zitronensäure ist.

5. Verfahren zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Beton und daraus hergestellten Erzeugnissen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Stoffzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Mengen Zement und/oder Sand in Wasser suspendiert und das Gemisch auf das zu schützende Objekt aufbringt, und zwar nachdem das Objekt mit Wasser durchfeuchtet wurde.