DE1646502B - Wasserabweisender Zement - Google Patents

Description

R₁
R₁-C-COOH

in der die Reste R₁, R₂ und R₃ unverzweigte Alkrylgruppen und wenigstens einer der Reste eine Methylgruppe bedeuten, in einer Menge von 0,05 bis 2 Gewichtsprozent enthalt.

2. Zement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Hydrophobierimgsmiitels 0.1 bis 0,5 Gewichtsprozent beträgt.

3. Zement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich 0,05 bis 0,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent. Paraffinöl oder Wachs enthält.

Durch die Bodenverfestigung wird die Tragfähigkeit eines Bodens erhöht, damit der Boden die durch verkehrsmäßige 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. Nach dem Mischen muß der Boden dann unter Einhaltung des nach der bodenphysikalischen Prüfung ermittelten optimalen Wassergehaltes verdichtet werden. line der hierfür vrichtigsten Prüfungen ist der sogenannte Proctor-Vcrsuch. bei dem die Beziehungen /wischen dem V> assergehalt und dem Trockenraumgewicht eines gestöricn Bodens bei konstanter Verdichtungsarbeit festgestellt werden. Das bei diesem Versuch erreichbare größte Trockenraumgewicht wird als Proctor-Dichtc. der zugehörige Wassergehalt als günstigster (optimaler) Wassergehalt bezeichnet.

Bei der Bodenverfestigung mit Zement wird so viel Zement in den Boden eingemischt, daß die durch das Erhärten des Zementes verfestigte Schicht auch bei Wasser- und Frosteinwirkung fcsl bleibt. Neben ausreichender Festigkeit wird also auch Frostbeständigkcit gefordert.

Bei rolligen Böden mit keinem oder geringem Anteil unter 0,06 mm berühren sich die Körner gegenseitig, und an ihren Berührungspunkten treten Reibungskräfte auf, deren Größe vom Druck abhängig ist. Bei der Verfestigung solcher Böden muß eine große Lagerungsdichte bzw. ein geringes Porenvolumen angestrebt werden. Der Zement hat hierbei die Aufgabe, die Berührungspunkte der einzelnen Körner zu verkitten und den Porenraum auszufüllen.

Bei bindigen Böden, die kein Traggerüst besitzen, beruht die Tragfähigkeit vdrneftmlicli auf dec Kohäsiött. Da die Kohäsion sich mit dem Wassergehalt des Bodens ändert, hat ein bindiger Boden b, Wassergehalt keine Tragfähigkeit mehr, gcmentverfestigung solcher Böden umhülli härtete Zement die beim Mischen sich I Bodenkrümel und verkittet diese gegenseiti die Umhüllung werden die Bodenkrümel ι harten Zementschale umgeben, die das Ei von Wasser in das Innere des Bodenkrümels ve soll. Bei ungenügender Schichtstärke und I

[o dieser Zementschale besteht die Gefahr, dal eindringt und die Zementschale durch d fähigen Komponenten des Bodens gesprei Auf solche nachträgliche Zerstörung der Zem sind die in der Praxis vorkommenden Fe einbüßen zurückzuführen.

Zur Verfestigung von rolligen und bindi^i wurden handelsübliche Zemente der Normi Z 275, Z 375 und Z 475 verwendet. Diese erfüllen aber nicht in jedem Fall die Anfon die an sie bei der Bodenverfestigung gestell Es hat sich erwiesen, daß die Verfestigung vt formigen Sanden mit einem Ungleichkörnig

Korndurchmesser bei 60" 0 Siebdurchgar Korndurchmesser bei 10% Siebdurchgar

und von bindigen Böden entweder nicht bei Verwendung eines hohen Zementzusatze ist.

Es ist bekannt. Zement bei seiner Herstellui abweisende Stoffe zuzusetzen, um die Lage de? feingemahlenen Zements zu verbessen er in Säcken an der Baustelle ungeschütz werden kann, ohne unbrauchbar zu wc Hydrophobierungsmittel sind verschiedene säuren oder deren Salze auch im Gemisch π Phenolen usvv vorgeschlagen worden (d.ut legeschnft 1 239 605). Ebenso wurden al phobierungsmittel ölsäure (deutsche Pa' I 109 587) oder Stearin- und Cerylalkohol Ausleg^schnft 1 126 298) sowie eine natürl säure, nämlich Stearinsäure (Zcment-Kalk-C S. 237) verwendet. Bei Einsatz dieser hydror Zemente für die Bodenverfestigung ist die der Zusätze nicht immer zufriedenstellend, weil natürliche Fettsäuren oder ihre De Boden durch Baktenenbefall abgebaut wer Gegenstand der Erfindung ist ein wasserab

für die Bodenverfestigung geeigneter, ein Y bierungsniiltel enthaltender Zement, der a phobierungMTiiüel gesättigte, aliphatische bonsäuren mit insgesamt 9 bis 20 Kohlenst der allgemeinen Formel

R,

R, C COC)H

da in der die Reste R₁, R₂ und R₃ unverzwei gruppen und wenigstens einer der Reste cir gruppe bedeuten, in einer Menge von 0,05 Wichtsprozent enthält.

Vorzugsweise beträgt die zugesetzte Mei 0.5 C iewichtsprozent. Die erwähnten gcsätl Wiegend tertiären Carbonsäuren sind üblich Produkte. Sie werden aus Olefinen, Wasser tu oxyd unter dem Einfluß starker Säuren ;

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Pie Carboxylgruppe ist bei 90% des Sauregemiseh.es tertiär gebunden, bei 10% sekundär. Tain Teil cjer tortmren Siuiren kann ringförmige Kahlenwasserstaffgerüste haben, und unter 4iesen treten bevorzugt Funferringe auf,

Bs hat sich überraschend gezeigt, daß die genannten vorwiegend tertiären Monocarbonsäuren ^s Zusatzmittel zu Zement eine sehr gute wasserabweisende Wirkung mit hervorragenden Eigenschaften bei der Bodenverfestigung vereinen. Sie werden von Bakterien im Boden nicht angegriffen, es kommt zu einer zügigen Festigkeitsentwicklung, und der verfestigte Boden behält auch auf die Dauer seine Festigkeit und Frostbeständigkeit.

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 0,5, vorzugsweise Q₁| bis 0,3 Gewichtsprozent, um das Stauben zu verhindern.

Die Herstellung des erfindwngsgemäßen Spezjalzementes kann durch gemeinsames Vermählen des Porilandzementklinkers mit den Zusatzstoffen in der Zementmühle oder aber durch nachträgliches Zumischen, insbesondere Aufsprühen der synthetischen Fettsäuren auf den gemahlenen Zement, erfolgen,

Die Vorteile dieses Pur die Verfestigung von Böden geeigneten Zementes seien an folgendem Beispiel näher erläutert:

Es wurde ein PZ 375 im Vergleich zu einem erfindungsgemäßen Zement, der einen Zusatz von 0,2% eines Gemisches tertiärer Monocarbonsäuren mit 9 bis Π C-Atomen (Versatic91LR) enthielt, geprüft.

Diese Zemente hatten bei der Prüfungnach DIN 1164 folgende Eigenschaften:

Ί Zement	Spezifische Oberfläche cm2 g	Ersta Beginn Sid.	rrcn Ende Sid.	3 Tage BzDr kp cm2	Festigkeiten 7 TaHc BzDr kp cm:	28 Taae Bz, Dr kp cnr
PZ 375	3330 3330	22O	315 320	57/267 61/275	75/387 73/398	86 174
PZ mit Zusatz	82 473

Mit diesen beiden Zementen wurden zwei Bodenarten verfestigt, und zwar ein sandiger Boden mit einem Ungleichkörnigkeitsgrad von 2,5 und ein bindiger Boden. Der Zementzusatz betrug jeweils 10%, entsprechend einem Zementverbrauch von 25 kg/m² bei einer Schichtstärke von 15 cm.

Druckfestigkeiten des verfestigten Sandbodens

40

	Gewichtsverlust	bindmer	Druck festigkeiten	hindiger
Zement	Sand	Boden	Sand	Boden
	baden	%	boden	kp cm2
	η	26	kp cm2	14
PZ 375	18	3	22	62
PZ mit Zusatz	2	68

Zement

PZ 375

PZ mit Zusatz

7 Tage kp cm²

47 59

28 Tage kp cm²

58 74

Druckfestigkeiten des verfestigten bindigen Bodens

Zement

PZ 375

PZ mit Zusatz

7 Tage kp cm²

37 45

28 Tage kp cm²

52 67

Bei gleichem Zementzusatz erhält man mit dem crfindungsgemäßcn Zement bei beiden Bödei. eine um etwa 30% höhere Druckfestigkeit.

Die nach der ASTM-Vorsdirifl D 560 durchgeführten Frost-Tau*Prüfungen an 7-cm*Würfelrt ergaben nach 25 Frost-Tau-Wechseln:

Nach der Frost-Tau-Behandlung betrug der Festigkeitsrückgang bei Verwendung von PZ 375 62 bzw. 73"ή; bei dem erfindungsgemäßen Zement betrug der Festigkeitsrückgang nur 8 bzw. 7%.

Bei dem mil dem hydrophoben Zement verfestigten Boden haben die obenerwähnten Zementschalen ein Eindringen von Wasser in den Kern verhindert, während durch die Portlandzement-Schalen Wasser eindrang und diese durch Quellung des Bodenkernes aufgesprengt wurden.
Die folgenden Ergebnisse von Versuchsreihen zeigen die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Zusätze gegenüber bekannten Produkten. In langfristigen Versuchsreihen wurden hydrophobe Zemente gemäß der Erfindung mit Zementen verglichen, die bekannte Hydrophobierungsmittel enthielten. 1 0 Ergebnisse

dieser Versuche sind in der folgenden I ibcüe zusammengefaßt. Die erfindungsgemäß unter Verwendung der stark verzweigten, vorwiegend tertiären gesättigten Monocarbonsäuren hefgestellten Zemente für die Bodenverfestigung wurden mit Zementsorten ver* glichen, die nach der deutschen Auslegeschrift 1 239 605 ein langkeftigcs Afflill, nämlich Stearylamin, und nach »Zement-Kalk-Gips«, 1959, S. 237, eine Fettsäure, nämlich Stearinsäure, enthielten.

Es wurden Prüfkörper aus bindigem Boden mit 10% jeder Zementsorte hergestellt und — nach i Verlagerung an Luft bei 2Q^PC und 95 bis 100% relativer Luftfeuchtigkeit — 40 cm tief in einen Garten eingegraben, Pie Druckfestigkeit der Prüfkörper wurde nach '/_?, ], 2 und 3 Jahren bestimmt.

Einfluß der Bodenbakterien auf die Druckfestigkeiten eines mic verschiedenen hydrophoben Zementen verfestigten bindigen Bodens

	Zusatz gemäß	Druckfestigkeiten ((cp/cnr)	an 7-cm-Wiirfßln naph Lagerung	von	I	2	19	3
				Jahren im Boden	59
Hydrophober Zement			V1	24		15
		vor Einlagerung		73	63	42
	deutsche Auslegeschrifl		22		86
PZ 375 ohne Zusatz	1 239 605	18	68	75		42
PZ 375 + 0.2% Stearylamin	ZK G/1959, Heft 5	56		80	83	85
0,1% Paraffine!	gemäß Anmeldung		70
PZ 375 + 0,35% Stearinsäure		58	7:	76		86
PZ 375 + 0,2% VS 911')	gemäß Anmeldung	62
0,1% Paraffinöl			70
PZ 375 + 0,3% SRS 100		59
Gemisch aus
Paraffinöl
+ etwa 50%
VS C15-CV)

') Erfindungsgemäß zu verwendende tertiäre Monocarbonsäuren mit insgesamt 9 bis II Kohlenstoffatomen. ²I Erfindungsgemäß zu verwendende tertiäre Monocarbonsäuren mit insgesamt 15 bis 19 Kohlenstoffatomen.

Aus der Gegenüberstellung geht eindeutig die große Überlegenheit der erfindungsgemäßen Zusätze aus tertiären gesättigten Monocarbonsäuren gegenüber den bekannten Produkten hervor. Nach dreijähriger Lagerung haben die Prüfkörper der mit den bekannten Produkten behandelten Zementbodenmischungen nur noch die halbe Festigkeit der Prüfkörper, die mit erfindungsgemäß hydrophobieren Zementen hergestellt wurden. Es wird angenommen, daß diese Überlegenheit vornehmlich darauf beruht, daß in den erfindungsgemäßen Zementen das Hydrophobierungsmittel nicht durch Bakterienbefall abgebaut wird, so daß die hydrophobierende Wirkung erhalten bleibt.

Bei den bekannten Zusätzen hingegen beginnt rich nach zweijähriger Lagerung die zerstörende Wirkung der Bakterien bemerkbar zu machen, wobei sich kein Unterschied zwischen Stearylamin und der für diesen Zweck längst bekannten Stearinsäure zeigt.

Die obigen Beispiele zeigen, wie wichtig die hydrophobe Eigenschaft des Zementes 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 Zemente — durch erhöhte Lagerbeständigkeit aus. Bei der Prüfung der Lagerfähigkeit durch Bestimmung des Glühverlustes des in offenen Schalen und bei hoher Luftfeuchtigkeit gelagerten Zementes hat der erfindungsgemäße Zement nach einer Lagerungsdauer von 6 Wochen eine Glühverluslzunahme von 1,45%, während der unter den gleichen Bedingungen gelagerte PZ 375 bereits nach 5 Wochen eine Glühverlustzunahme von 14,8% aufweist.

Claims (1)

1 646 302

Patentansprüche;

I, Wasserabweisender, für d}e Bodenverfestigung geeigneter, ein Hydrophobierungsmittel enthaltender Zement, dadurch gekennzeichnet, «laß er ajs Hydrophobierungsrnittel gesättigte aliphatische Monocarbonsäuren mit insgesamt 9 bis 20 Kohlenstoffatomen der allgemeinen Formel