DE1646502A1

DE1646502A1 - Wasserabweisender Zement

Info

Publication number: DE1646502A1
Application number: DE19681646502
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Ing Dr Loch; Wilhelm Dipl-Ing Striebel
Original assignee: Dyckerhoff GmbH
Current assignee: Dyckerhoff GmbH
Priority date: 1968-01-08
Filing date: 1968-01-08
Publication date: 1971-09-09
Also published as: CH502962A; US3656979A; FR1598894A; NL151687B; NL6900156A; DE1646502C3; GB1190903A; DK122173B; BE726272A; SE409122B; ES361943A1; AT288234B

Description

Köln, den 2. Januar I968 Eg,-"pz / 272

Dyckerhoff Zementwerke Aktiengesellschaft, Wlesbaden-Arriöiieburg

'Wasserabweisender Zement

Durch die Bodenverfestigung wird die Tragfähigkeit eines Bodens erhöht, damit der Boden die durch verkehrsraäßige Belastung und Witterung bedingte Beanspruchung erfüllen kann. Die Tragfähigkeit eines Bodens kann entweder durch Zumischen anderer geeigneter Bodenarten oder aber durch Vermischen mit Zement erhöht werden, ilach den; Mischen raus der Boden dann unter Einhaltung des nach der bodenphysikalischen Prüfung ermittelten optimalen Wasserge- ä haltes verdichtet v/erden. Eine der hierfür wichtigsten Prüfungen ist der sogenannte Proctor-Versuch, bei dem die Beziehungen zwischen den: Wassergehalt und deru Trockenraun.-gewicht eines gestörten Bodens bei konstanter Verdichtungsarbeit festgestellt werden. Das bei diese.a Versuch erreichbare größte Trockeriraurngewicht wird als Proctor-Dichte, der zuijehr-vige Wassergehalt als günstigster (optimaler)Wassergel la L ί bezel ohne t.

Z^ Bei der Bodenverfestigung rr.it Zement wird soviel Zement in —* den Boden eingemischt, daß die durch das Erhärten des Ze- -j Hiöxitec verfestigte Schicht auch bei Wasser- und Prosteinwirkung fest bleibt. Neben ausreichender Festigkeit wird

also auch Prostbeständigkeit gefordert.

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Bei rolligen Böden rait keinem odor gerinne;:, ,-...teil unter o,ob mm berühren sich die Körner gegenseitig, und ar* inreu Berührungspunkten treten Reibungskräfte auf, deren Gv'CZe vom Druck abhängig ist. Bei der Verfestigung solcher Böden muß eine große Lagerungsdichte bzw. ein geringes Porenvolumen angestrebt werden. Der Ze;..ent hat hierbei die Aufgabe, die Berührungspunkte der einzelnen Körner zu verkitten und den Porenrauin auszufüllen.

Bei bindigen Böden, die kein Traggerüst besitzen, beruht die Tragfähigkeit; vornehmlich auf der Kohäsion. Da die Kohäsion sich mit dem VJassergehalt des Bodens ändert, hat w ein bindiger Boden bei hohem Wassergehalt keine Tragfähigkeit mehr. Bei der Zementverfest igung solcher Böden uir.hüllt der erhärtete Zement die beim wischen sich bildenden Bodenkrürael und verkittet diese gegenseitig. Durch die Umhüllung werden die Bodenkrümel mit einer harten Zementschale umgeben, die das Eindringen von V/asser in das Innere des Bodenkrüraels verhindern soll. Bei ungenügender Sc.iichtstärke und Festigkeit dieser Zer.ientschale besteht die Gefahr, daß Wasser eindringt und die Zementschäle durch die quellfähigen Komponenten des Bodens gesprengt wird. Auf solche nachträgliche Zerstörung der Zen.entschale sind die in der Praxis vorkommenden Pestigkeitseinbußen zurückzuführen.

Zur Verfestigung von rolligen und bindigen Böden wurden handelsübliche Zemente der Normenklassen Z 275* Z 375 und Z 475 verwendet. Diese Zemente erfüllen aber nicht in Jedem Falle die Anforderungen, die an sie bei der Bodenverfestigung gestellt werden. Es hat sich erwiesen, daß die Verfestigung von gleichförmigen Sanden mit einem UngleichkÖrnigkeitsgrad

Korndurchmesser bei 6o # Siebdurchgang ^ a Korndurchmesser bei Io % Siebdurchgang

und von. bindigen Böden entweder nicht oder nur bei Verwendung eines hohen Zemeritzusatzes möglich ist.

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Es ist bekannt, Zement bei seiner Herstellung wasserabweisende Stoffe zuzusetzen, um die Lagerfähigkeit des feingemahlenen Zements zu verbessern, so dass er in Säcken an der Baustelle ungeschützt gelagert werden kann, ohne unbrauchbar zu werden. Als Hydrophobierungsmittel sind verschiedene Carbonsäuren oder deren Salze auch im Gemisch mit Fetten, Phenolen etc. vorgeschlagen worden (DAS 1 2J59 605). Bei Verwendung dieser hydrophobieren Zemente für die Bodenverfestigung ist die Wirkung der Zusätze nicht immer zufriedenstellend , vor allem weil natürliche Fettsäuren oder ihre Derivate im Boden durch Bakterienbefall abgebaut werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein wasserabweisender, für die M Bodenverfestigung geeigneter, ein Hydrophobierungsmittel enthaltender Zement, der sich dadurch auszeichnet, dass er als Hydrophobierungsmittel stark verzweigte, vorwiegend tertiäre, gesättigte, aliphatische Monocarbonsäuren mit 5 bis 20, insbesondere 9 bis 11 Kohlenstoffatomen im Molekül, in Mengen von 0,05 bis 2 Gew.-^, vorzugsweise o,l bis 0,5 Gew.-Jö , enthält. Die erwähnten gesättigten, vorwiegend tertiären, Monocarbonsäuren mit 9* 10 und 11 Kohlenstoffatomen einschliesslich der Carboxylgruppe im Molekül, werden aus Olefinen, Wasser und Kohlenoxyd unter dem Einfluss starker Säuren hergestellt. Die Carboxylgruppe ist bei 90$ des Säuregemisches tertiär gebunden, bei 10 % sekundär. Ihre Struktur entspricht der folgenden allgemeinen Formel I

R₀-C-COOH
2 t

In praktisch allen Fällen ist wenigstens eine der drei Seitenketten R eine Methylgruppe. Alle drei Seitenketten sind ihrerseits im wesentlichen unverzweigt, ein kleiner Anteil der tertiären Säuren kann ringförmige Kohlenwasserstoffgerüste haben und zwar treten unter diesen bevorzugt Fünfer-ringe -?.uf.

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Es hat sich überraschend gezeigt, daß die genannten vorwiegend tertiären Monocarbonsäuren als Zusatzrnittel zu Zement eine sehr gute wasserabweisende Wirkung mit hervorragenden Eigenschaften bei der Bodenverfestigung vereinen. Sie werden von Bakterien im Boden nicht angegriffen, es kon.mt zu einer zügigen Pestigkeitsentwicklung und der verfestigte Boden behält auch auf Dauer seine Festigkeit und Prostbeständigkeit.

Da hydrophobe Zemente allgemein stärker stauben als ein gleich fein gemahlener Portlandzement, empfiehlt sich ein Zusatz von ParaffinÖl oder Wachs in Mengen von 0,05 bis o,5, vorzugsweise o,l bis o,3 Gew.-#, um das Stauben zu verhindern.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Spezialzen.entes kann durch gemeinsames Vermählen des Portlandzementklinkers mit den Zusatzstoffen in der Zementmühle, oder aber durch nachträgliches Zumischen, insbesondere Aufsprühen der synthetischen Fettsäuren auf den gemahlenen Zement, erfolgen.

Die Vorteile dieses für die Verfestigung von Böden geeigneten Zementes seien an folgendem Beispiel näher erläutert.

Es wurde ein PZ 375 in. Vergleich zu einer, erf indungsgemäßen Zement, der einen Zusatz von o,2 % eines Gemisches tertiärer Monocarbonsäuren mit 9-11 C-Atornen (Versatic 911 R ) enthielt, geprüft.

Diese Zemente hatten bei der Prüfung nach DIN 1164 folgende Eigenschaften;

Festigkeiten

Zement spez. Erstarren 3 Tg. 7 Tg. 28 Tg. Oberfl. Beginn Ende Bz/Dr Bz/Dr Bz/Dr

cm /g

Std. Std. kp/cm² kp/cm kp/cm~

PZ 575 PZ mit Zusatz

333o

3¹⁵

„2o

'J

57/^67 61/275

75/387 80/474 73/393 82/473

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kit diesen beiden Zementen wurden zwei Bodenarten verfestigt, und zwar ein sandiger Boden mit einem Ungleichkö'rnigKeitsgrad von 2,5 und ein bindiger Boden. Der Zementzusatz betrug jeweils Io %, entsprechend einem Zement verbrauch von 25 kg,, n," bei einer Schichtstärke von 15 cm.

Druckfestigkeiten des verfestigten Sandbodens Zement J Tage 28 Tage

ρ ρ

kp/cm kp/om

PZ 575 47 58

PZ rr.it Zusatz 59 74

Druckfestigkeiten des verfestigten bindigen Bodens Zement 7 Tage 28 Tage

p p

kp/cm kp/cm

PZ n.lt Zusatz 45 67

Bei gleichem Zementzusatz erhält man mit dem erfindungs Zement bei beiden Böden eine um ca. Jo % höhere

Druckfestigkeit.

Die nach der ASTH-Vorschrift D 5βο durchgeführten Prost- ä

Tau-Prüfungen an J cm - Würfeln ergaben nach 25 Prost-

Gewichtsverlust Druckfestigkeiten

Zeineut Sandboden bindiger Boden Sandboden bindiger. Boden ;ί % kp/cm kp/cm^

Z 375 13 26 22 14

Z mil
Zusatz

^{PZ ralt} . 5 68 62

!Jach der Prost-Tau-Behandlung betrug der FestigkeitsrüektSang bei Verwendung von PZ 375 62 Ja bzw. 73 %\

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-O -

bei dem erf indungsgeir.äßen Zement betrug der Festigkeitsrückgang nur 8 % bzw. J ^c/>. . ■

Bei dem mit dein hydrophoben Zement verfestigten Boden haben die oben erwähnten Zenrencschalen ein Eindringen von Wasser in den Kern verhindert, während durch die Portlandzement-Schalen V/asaer eindrang und diese durch fuellung des Bodenkernes aufgesprengt wurden.

Die Beispiele bevjeisen, wie wichtig die hydrophobe Eigenschaft des Zen.entes ist und wie notwendig es ist, daß diese durch bakterielle Einflüsse nicht aufgehoben wird.

Der nach der Erfindung hergestellte Zement zeichnet sich - wie alle hydrophoben Zen.ente - durch erhöhte Lagerbeständigkeit aus. Bei der Prüfung der Lagerfähigkeit durch Bestimmung des Glühverlustes des in offenen Schalen und bei hoher Luftfeuchtigkeit gelagerten Zer.-ientes hat der erfindungsgemäße Zement nach einer Lagerungsdauer von 6 Wochen eine Glühverlustzunähme von 1,45 %> während der unter den gleichen Bedingungen gelagerte PZ 375 bereits nach 5 Wochen eine Glühverlustzunahrr.e von 14,8 % aufweist.

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I \

Claims

Patentansprüche

1. Wasserabweisender, für die Bodenverfestigung geeigneter, ein Hydrophobierungsmittel enthaltender, Zement, dadurch gekennzeichnet, daß 3r als Hydrophobierurigsmittel stark verzweigte, vorwiegend tertiäre, gesättigte, aliphatische Monocarbonsäuren :nit 5 - 2o Kohlenstoffatomen im Molekül in einer Menge von 0,05 bis 2 Gew.-% enthält.

2. Zement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er gesättigte, tertiäre Monocarbonsäuren mit 9 - H Kohlenstoffatomen im Molekül enthält.

3. Zement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

da? der Gehalt des Hydrophobierungsmittels o,l bis

Gew.
o,5 Jib beträgt.

h„ Zement nach Anspruch 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich o,o5 bis o,5 Gew.-#, vorzugsweise o,l bis o,3 Gew.-^, Paraffinöl oder Wachs enthält.

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