DE1646524B

DE1646524B - Zusatzmittel für Mörtel und Beton. Ausscheidung aus: 1495748

Info

Publication number: DE1646524B
Authority: DE
Inventors: Friedrich 6271 Wörsdorf; Lorentz Guido Dr. 6230 Frankfurt; Schultz Gerhart Dr. 6100 Darmstadt Girg
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG, vormals Meister Lucius & Brüning, 6000 Frankfurt

Description

Gegenstand der Erfindung sind Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form wäßriger Kunststoffdispersionen, die im wesentlichen aus Wasser, einem feinverteilten Kunststoffanteil und einem Emulgator bestehen und die bestimmte Zusätze enthalten, die das Schäumen der Dispersionen beim Anmischen des Mörtels oder Betons verhindern. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der entschäumende Zusatz den Dispersionen unmittelbar bei der Herstellung zugegeben werden kann, seine Wirkung auch bei langer Lagerung nicht verliert und die Stabilität der Dispersionen nicht beeinträchtigt.

Unter Kunststoffdispersionen sind im folgenden auch Dispersionen von Naturlatex verstanden. Unter Beton und Mörtel sollen Mischungen aus Zement und Zuschlagstoffen, unter Mörtel auch Kalk- und Gipsmörtel ohne Zementgehalt verstanden werden.

Beton und Mörtel sind, bedingt durch die chemischen Eigenschaften der anorganischen Bindemittel, anfällig gegen aggressive Medien. Sie enthalten außerdem in ihrem Gefüge Poren, Kapillaren und Fehlstellen, in die Wasser eindringen und durch die Wasser durchtreten kann. Endfestigkeit und Abriebfestigkeit des erhärteten Materials werden dadurch beeinträchtigt, daß beim Anmisohen mehr Wasser zugesetzt werden muß, als für das Abbinden erforderlich ist, damit die Massen gut zu verarbeiten sind.
Es ist bekannt, die Plastizität von Frischbeton und

S Frischmörtel durch Zusätze von beispielsweise Netzmitteln zu erhöhen, wodurch bei gleich guter Verarbeitbarkeit ein Teil des überschüssigen Anmachwassers eingespart werden kunn. Es wird dadurch zwar erreicht, daß die Massen leichter und vollständiger verdichtet werden können, was zu einem kompakten Gefüge und zu höherer Endfestigkeit führt, doch ist ein derartiger Beton oder Mörtel noch nicht dicht gegen Feuchtigkeit und Wasser.
Es ist weiter bekannt, Beton und Mörtel gegen Feuchtigkeit und Wasser durch Zusatz sogenannter Dichtungsmittel, beispielsweise Traß, Schlacken, Wasserglas, Silikone, Seifen oder Fettsäuren, abzudichten. Derartige Stoffe dichten zwar im Beton oder Mörtel die Fehlstellen ab, führen jedoch zu einer bisweilen

ao beträchtlichen Verminderung der Endfestigkeit, insbesondere der Druckfestigkeit des erhärteten Materials.

Als Zusätze zu Beton und Mörtel werden bekanntlich Kunstharzdispersionen verwendet. Solche Dispersionen erhält man, indem man geeignete Monomere unter Zusatz von Emulgatoren in Wasser dispergiert und in diesem Zustand polymerisiert. Sie werden dem Beton oder Mörtel beim Anmischen zugesetzt und bewirken eine Plastifizierung der Mischung. Beim Aushärten des Betons oder Mörtels scheidet sich das Kunstharz aus und bildet innerhalb des erhärteten Materials, vornehmlich in Poren, Kapillaren und Fehlstellen eine feste Masse, die diese Hohlräume ganz oder weitgehend ausfüllt und abdichtet. Durch den Einsatz geeigneter Kunstharze entsteht ein homogenes, festes Endprodukt von guter Dichtigkeit und Chemikalienbeständigkeit. Auch die Verarbeitbarkeit der frischen Mischung und die Haftfestigkeit auf altem, bereits erhärtetem Material wird verbessert.

Als Zusatz zu Beton und Mörtel sind eine Vielzahl von Kunstharzdispersionen bekannt, beispielsweise Dispersionen von Polyvinyl- und Polyvinylidenchlorid, Polyviny!estern, '"ie Polyvinylacetat, Polyvinylpropionat, Polyvinyläthern, Polystyrol, Polyäthylen, PoIypropylen, Polybutadien, Polymethylbutadien, PoIychlorbutadien, Polyäthylenoxyd, Polyacrylsäure sowie ihre Derivate wie Polymethacrylsäure, Polyacrylsäureester und -nitrile sowie auch von Naturlatizes.
Auch geeignete Emulgatoren stehen in reicher Auswahl zur Verfügung, und zwar:

Anionenaktive Verbindungen:

Salze von Carbonsäuren (z. B. von Fettsäuren, Arylaminocarbonsäuren, Alkylsulfamidocarbonsäuren), Salze saurer Schwefelsäureester (Sulfate) wie sulfatierte öle, Fette, Fettsäuren und Derivate, Alkylsulfate, sulfatierte Fettsäurealkanolamide, sulfatierte Polyglykolätherderivate,
Salze von Sulfonsäuren (Sulfonate) wie Alkylsulfonate, Kondensationsprodukte von Oxy- und Aminoalkanolsulfonsäuren,
Salze von Alkylsulfopolycarbonsäureestern, Alkylarylsulfonate, Salze von Alkylarylpolyglykoläthersulfonat.

Kationenaktive Verbindungen:

wie z. B. Salze von aliphatischen Aminen, quaternäre Ammoniumsalze.

Nichtionogene Verbindungen:

wie Fettsäureester von Polyalkoholen, Fettsäurealkanolamide, Äthylonoxyaddukte wie Polyglykole von Fettsäuren, Polyglykoläther von Fettsäureestern, Polyglykoläther von Fettalkoholen und Mercaptanen, Polyglykoläther von Acylamiden und Fettsäurealkanolamiden, Polyglykoläther von Fettaminen, Polyglykoläther von Alkylaromaten, Polypropylenoxyd-Äthylenoxydaddukte, Phosphorsäureester (sekundär und tertiär), deren Alkyl- bzw. Acylreste direkt oder über eine Athylenoxyd-Brücke an ortho-Phosphorsäure gebunden sind.

Hochpolymere, grenzflächenaktive Verbindungen:

Polyvinylalkohole, Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylpyridin.

Ein Nachteil der bisher verwendeten Kunstharzdispersionen besteht darin, daß sie wegen ihres Emulgatorgehaltes beim Anmischen von Beton oder Mörtel schäumen. Dadurch wird Luft in das Gemenge eingeführt, die nicht mehr entweichen kann. Die Endfestigkeit des abgebundenen Materials erreicht infolge des Luftporengehaltes nicht die an sich mögliehen Werte.

Um das Schäumen der Dispersionen zu unterbinden, sind schon Entschäumer zugesetzt worden. Die bisher bekannten Entschäumer konnten den Dispersionen aber erst unmittelbar vor dem Anmischen des Betons oder Mörtels zugesetzt werden, weil die entschäumende Wirkung bereits nach kurzer Lagerzeit verlorengeht. Manche Entschäumer führen sogar zum Zusammenbruch der Dispersion.

Es wurden nun Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form wäßriger Kunstharzdispersionen gefunden, die beim Anmischen nicht schäumen und die über lange Zeiträume gelagert werden können, ohne daß die Wirkung des Entschäumers nachläßt. Die Zusatzmittel bestehen im wesentlichen aus Wasser, einem feinverteilten Kiinstharzanteil und einem Emulgator und enthalten als Entschäumer gemäß der Erfindung ein Gemisch aus mindestens zwei oxäthylierten Ver-

s bindungen, die Anlagerungsprodukte von Äthylenoxid an Alkylphenole, Fettalkohole, Fettamine oder Fettsäuren sind, mit der Maßgabe, daß die oxäthylierten Verbindungen gleiche oder verschiedene hydrophobe Reste und unterschiedlichen Oxäthylierungsgrad

ίο haben.

Besonders geeignet haben sich Mischungen aus gleichen Teilen von oxäthyliertem Oleylamin mit 2 bis 3 Mol Äthylenoxid pro Mol und oxäthyliertem Oleylalkohol mit 4 Mol Äthylenoxid pro Mol.

Gute Ergebnisse zeigen auch Mischungen, die aus 1 bis 3 Teilen Nonylphenolpolyglykoläther mit 6 bis 30 Mol Äthylenoxid pro Mol und 1 bis 2 Teilen oxäthylierter Ölsäure mit 2 Mol Äthylenoxid pro Mol bestehen. An Stelle des Nonylphenolpolyglykoläthers kann mit gleichem Erfolg Tributylphenolpolyglykoläther mit 4 bis 7 Mol Äthylenoxid pro Mol verwendet werden.

Ebenfallt, gut wirksam sind Gemische aus 4 Teilen oxäthyliertem Ricinusöl mit 9 Mol Äthylenoxid pro Mol und 1 Teil oxäthyliertem Ricinusöl mit 3 Mol Äthylenoxid pro Mol. Die zuzusetzende Entschäumermenge hängt etwas von der Art und Menge des in der jeweiligen Dispersion enthaltenen Emulgators ab und wird in jedem Fall durch einen einfachen Vorversuch ermittelt. Im allgemeinen sind Mengen zwischen 5 und 15 Gewichtsprozent Entschäumermischung, bezogen auf den ^eststoffgehalt der Dispersion, erforderlich.
Die folgende Tabelle I zeigt an einer Reihe von Vergleichen die Vorteile der gemäß der Erfindung entschäumenden Zusatzmittel.

Tabelle II zeigt an einem Beispiel, daß die entschäumende Wirkung auch bei lang andauernder Lagerung voll erhalten bleibt.

Tabelle I

Verarbeitungsversuche mit Zementmörtel unter Zusatz verschiedener Kunststoffdispersionen (mit und ohne entschäumend wirkende Zusätze).

Für die Versuche wurde eine Zement-Sand-Mischung mit folgender Zusammensetzung verwendet: 1 Gewichtsteil Portlandzement 275,
3 Gewichtsteile Quarzsand 0 bis 3 mm,

0,55 Gewichtsteile Anmachwasser, in einigen besonders angezeigten Fällen 0,7 und 0,9 Gewichtsteile Wasser.

Die Das	Mischungen wurden in einem Labormischer in der Dispersion befindliche Wasser wurde	3 Feststoff gehalt	4 Art und Menge des Emulgators	hergestellt, vom Anmachwasser abgezogen.	6 Zusatzmenge und Zusammensetzung des Entschäumungsmittels (Zusätze auf Kunstharztrockenmasse in der Dispersion)	7 Ausbreitmaß (cm)	8 Luft gehalt (Volum prozent)
1 Nr.	2 Zusammensetzung der Kunststoffdispersion	47%	3% Nonyl phenolpoly glykoläther mit 30 Mol AeO	5 Zusatz von Dispersions- feststofi auf Zement	15% 4 GT Ricinusöl + 9 Mol AeO, 1 GI Ricinusöl + 3 Mol AeO	17,5/17,8 18,5/18,6	4,2 4,5
1	Butylacrylat/ Methylmeth- acrylat/Acryl säure 55 : 44:1 mit NH₄OH auf pH 8,5	ohne 2,5%

d s d d

	2	5	3	1 646 524	f 6	(Fortsetzung Tabelle I)	4	5	6	7	8
	Zusammensetzung				Zusatz von	Zusatzmenge und Zusammensetzung		Luft
1	der	Feststoff.	Art und Menge	Dispersions-	des EntschiliirruingsmiUels	Ausbreitmaß	gehalt
	Kunststoßdispersion	gehalt	des Emulgators	feststoff	(Zusiltze	(cm)	(Volum
TwTm				auf Zement	auf Kunslharztrookenmasse		prozent)
Nr,					In der Dispersion)
	Vinylchlorid/	etwa	3%Na-Lauryl-	2.5%		16,2/16,3	16,0
	Butylacrylat/	35%	sulfat
2	Acrylsäure
	54: 43: 3			2,5%	10%3GTTrlbutyl-	24,0/23,5	7,0
	auf pH 7 mit				phenol + 4 Mol AeO,
	Triäthanol-				2 GT Nonylphenol
	amin				+ 6 Mol AeO
	Vinylacetat	50%	5 7o Polyvinyl	2,5%	—	19,5/19,6	16,0
			alkohol	10%	—	23,0/23,1	14,0
3				2,5%	10 7o 2 GT Ölsäure	20,5/20,4	3,2
					+2 Mol AeO,
					3 GT Nonylphenol
					+ 6 Mol AeO
				2,5%	12% IGT Oleyl	22,3/22,0	7,0
					alkohol
					+ 4 Mol AeO,
					1 GT Oleylamin
					+ 2 bis 3 Mol AeO
				10%	5 7o 2 GT Ölsäure	24,7/25,0	1,0
					+2 Mol AeO,
					3 GT Nonylphenol
					+ 6 Mol AeO
				10%	5 7₀ Oleylalkohol	23,0/23,6	2,3
					+ 4 Mol AeO,
				10%	57„lGTOleylalkohol	24,4/24,2	5,0 J
					+ 4 Mol AeO,
					1 GT Oleylamin		i
					+ 2 bis 3 Mol AeO		j
	Vinylacetat	50%	17o äthensulf o-	2,5%	—	16,8/16,8	21,5 j
			saures Na
4			27„dodecylsulfo-	10%	—	13,2/13,1	16,8 j
			saures Na
				2,5%	10 7o 2 GT Ölsäure	23,0/23,2	3,9 j
					+ 2 Mol AeO,		ί
					3 GT Nonylphenol
					+ 6 Mol AeO		j
				2,5%	12 7o IGT Oleylamin	23,9/24,1	6,5 j
					+ 2 bis 3 Mol AeO,		j
					1 GT Oleylalkohol		3
					+ 4 Mol AeO		i
				10%	5 7o 2 GT Ölsäure	27,0/27,4	6,5 I
					+ 2 Mol AeO,		I
					3 GT Nonylphenol		1
					+ 6 Mol AeO		Ϊ
				10%	5 7o IGT Oleylamin	über 30	6,5 I
					+ 2 bis 3 Mol AeO,
					1 GT Oleylalkohol		I
					+ 4 Mol AeO		i
	Naturlatex	50%	auf Eiweißbasis	2,5%		17,3/17,5	21,0 5
				2,5%	20 7o 2 GT Ölsäure	22,0/22,3	9,0 I
5					+ 2 Mol AeO,		8
					3 GT Nonylphenol
					+ 6 Mol AeO		I
	Naturlatex	50%	auf Eiweißbasis	2,5%		17,3/17,5	21,0 I
				2,5%	2O7o2GTtert. Oleyl-	22,0/22,3	9,0 §
6					phosphat,
					3 GT Nonvlohenol		§

Tabelle II

In den hier dargestellten Versuchen wurde an Stelle des bisher zur Prüfung benutzten Zementmörtels ein Kalkmörtel mit einer Zusammensetzung von 1 Gewichtsteil Weißkalkhydrat + 3 Gewichtsteile Zuschlagstoff (Körnung 0 bis 3 mm) + 0,9 Gewichtsteile Anmachwasser eingesetzt.

Zusammensetzung der Kunststoffdispersion	Feststoff gehalt	Emulgatormenge- und -art (bezogen auf eingesetztes Monomeres)	Zusatz von Dispersions feststoff auf Kalk	Zusatzmenge und Zusammensetzung des Entschäumungsmittels (bezogen auf Kunstharz trockenmasse in der Di spersion)	Ausbreit maß (cm)	Luft gehalt (Volum prozent)
Butylacrylat/Methyl- methacrylat/ Acrylsäure 40:59:1 mit NH₄OH auf pH 8,5 eingestellt	47%	3 % Nonylphenol + 30 Mol AeO	ohne 2,5% 2,5 %	10% 2 GT Ölsäure + 2 Mol AeO, 3 GT Nonylphenol + 6 Mol AeO	17,2/17,3 18,7/18,8 19,4/19,5	2,0 12,0 3,5

Dauerlagerfähigkeit der entschäumten Dispersionen

Die Versuche wurden mit einem Mörtel folgender Zusammensetzung durchgeführt: 1 Gewichtsteil Portlandzement zu 3 Gewichtsteilen Zuschlagstoff zu 0,5 Gewichtsteilen Anmachwasser.

	Fest	Emulgatormenge	Zusatz von	Zusatzmenge und Zusammensetzung	Prüf werte bei Lagerbeginn	Luft	\	Prüfwerte	Luft	-Lagerun 60°	gbei C
	stoff	und -art,	Disper	des Entschäumungs		gehalt		nach 4 Monate 20° C	gehalt		Luft
Zusammensetzung	gehalt	bezogen auf	sions-	mittels (Zusätze	Aus	(Vo- lum- pro-		(Vo- lum- pro-	Aus	gehalt
der Kunststoff		eingesetztes Monomeres	feststoff auf Zement	auf Kunstharz trockenmasse in der Dispersion)	breit maß (cm)	zent)	Aus	zent)	breit maß (cm)	(Vo- lum- pro-
dispersion						3,6	breit maß (cm)	4,2		zent)
			ohne	_	17,5/				17,4/	4,2
	47%				17,8	15,2	17,4/	16,6	17,2
		3% Nonyl	2,5%	—	18,7/		17,2		18,0/	15,4
Butylacrylat/		phenol			18,9		17,9/		18,2
Methyl-		+ 30 Mol					18,0
methacrylat/		AeO				4,5		4,9
Acrylsäure			2,5%	15 % 4GTRiCi-	18,6/				18,5/	4,8
55: 44:1				nusöl	18,8		18,8/		18,7
mit NH₄OH				+ 9 Mol AeO,			18,9
auf pH 8,5				1 GT Ricinusöl
				+ 3 Mol AeO

Claims

Patentansprüche:

1. Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form wäßriger Kunstharzdispersionen, die im wesentlichen aus einem feinvertoilten Kunstharzanteil und einem Emulgator bestehen und einen entschäumenden Zusatz enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der entschäumende Zusatz aus einem Gemisch aus mindestens zwei oxäthylierten Verbindungen besteht, die Anlagerungsprodukte von Äthylenoxid an Alkylphenole, Fettalkohole, Fettamine oder Fettsäuren sind, mit der Maßgabe, daß die oxäthylierten Verbindungen gleiche oder verschiedene hydrophobe Reste und unterschiedlichen Oxäthylierungsgrad haben.

2. Zusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der entschäumende Zusatz ein Gemisch aus gleichen Teilen von oxäthyliertem Oleylamin mit 2 bis 3 Mol Äthylenoxid pro Mol und oxäthyliertem Oleylalkohol mit 4 Mol Äthylenoxid pro Mol ist.

3. Zusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der entschäumende Zusatz ein Gemisch aus 1 bis 3 Teilen Nonylphenolpolyglykoläther mit 3 bis 30 Mol Äthylenoxid pro Mol oder Tributylphenolpolyglykoläther mit 4 bis 7 Mol Äthylenoxid pro Mol und 1 bis 2 Teilen oxäthylierte ölsäure mit 2 Mol Äthylenoxid pro Mol ist.

4. Zusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der entschäumende Zusatz aus 4 Teilen oxäthyliertem Ricinusöl mit 9 Mol Äthylenoxid pro Mol und einem Teil oxäthyliertem Ricinusöl mit 3 Mol Äthylenoxid pro Mol besteht.

5. Zusatzmittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge desEntschäumungsmittels 5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf den Feststoffgehalt, der Dispersion beträgt.