DE1671263B1 - Verfahren zur Herstellung von Injektionsmoertel oder Porenbeton - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Injektionsmoertel oder Porenbeton

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DE1671263B1 DE19671671263 DE1671263A DE1671263B1 DE 1671263 B1 DE1671263 B1 DE 1671263B1 DE 19671671263 DE19671671263 DE 19671671263 DE 1671263 A DE1671263 A DE 1671263A DE 1671263 B1 DE1671263 B1 DE 1671263B1
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Description

Die bekannten Verfahren zum Auspressen von beton, dadurch gekennzeichnet, daß dem zement-
Spannbetonkanälen im vorgespannten Beton sowie haltigen Gemisch mindestens eine stickstoff abspaltende
zur Stabilisierung von Felsen, Böden oder durch- Verbindung, die eine durch Porenbildung bedingte
lässigem Beton sind dadurch gekennzeichnet, daß durch Expansion der Betonmasse bewirkt, zugesetzt wird. Es
Injizieren, Einpressen, Auspressen oder Einfüllen von 5 ist bekannt, daß Stickstoff abspaltende Verbindungen
Zement-Wasser-Mischungen oder Zement-Sand-Was- in der Kunststoffindustrie z. B. als Treibmittel für
ser-Mischungen sämtliche unerwünschten Hohlräume Kautschukprodukte verwendet werden, doch wird dort
durch expandierende, zementhaltige Mörtel verschie- bei Temperaturen über 1000C gearbeitet, um die
denster Zusammensetzung, die im folgenden kurz als Stickstoffabspaltung zu erreichen. Die Stickstoffab-
Injektionsmörtel bezeichnet werden, vollkommen und io spaltung der im Verfahren gemäß Erfindung verwen-
dauerhaft ausgefüllt werden. · deten Mittel ist im zementalkalischen Medium bei
Das Verfahren zur Herstellung solcher Injektions- ' allen Temperaturen^ bei denen der Zement normal abmörtel beruht im wesentlichen darauf, daß man außer binden kann, möglich. Die Art des verwendeten Ze-Zement, Wasser und eventuellen Zuschlägen Zusatz- mentes ist dabei nicht ausschlaggebend. Es werden mittel mitverwendet, welche gasabspaltende Verbin- xs Aktivatoren wie z. B. Aluminate und Kupfersalze mitdungen enthalten. Je nach Dosierung solcher Zusatz- verwendet, die auf die erfindungsgemäß verwendeten mittel kann, das Schrumpfen der zementhaltigen Mi- Mittel, welche Verbindungen mit mindestens einer schung gerade kompensiert oder eine Expansion Stickstoff-Stickstoff-Bindung enthalten, zersetzend wirsolcher Mischungen bewirkt werden. Es war mit den ken. Als stickstoff abspaltende Mittel eignen sich sobisher üblichen gas abspaltenden Mitteln, wie z. B. 20 wohl organische wie anorganische Verbindungen, vorAluminium-, Kalzium-, Magnesium- oder Zinkpulver, zugsweise Azo- und Hydrazinverbindungen. Die stick-Karbiden usw., nicht möglich, einheitliche und gleich- stoffabspaltenden Verbindungen können vorteilhaft mäßig wirkende Injektionsmörtel herzustellen. Die in Mischung mit weiteren Zusatzmitteln, wie Lignin-Verarbeitungstemperaturen und die Zementvariation sulfonaten, Eiweißabbauprodukten, Hydroxy- oder einerseits, die meistens notwendige Vorbehandlung 25 Polyhydroxycarbonsäuren und deren Derivaten, mit der Metallpulver und die Handhabung von Karbiden Aktivatoren zur Gasabspaltung und mit Füllstoffen, andererseits, verursachen viel zu große Unregel- wie Steinmehl, Quarzmehl, Bentonit, Kieselgur oder mäßigkeiten in der Verfahrenstechnik. Außerdem er- Kreide, verwendet werden. Die Wirtschaftlichkeit des gaben alle bisher bekannten, gasabspaltenden Mittel Verfahrens der Erfindung ist gegenüber den Verfahren, zu große Gasporen und Risse im abgebundenen Injek- 30 bei denen behandelte Metalle, beispielsweise passitionsmörtel, so daß auch minimale Festigkeitsanf or- viertes Aluminium, verwendet werden, verbessert, weil derungen oft sehr fraglich erschienen, oder lieferten. ein zeitraubender, kostspieliger und schwer kontrollierneben dem porenbildenden Gas korrodierende Neben- . barer Arbeitsvorgang in der Fabrikation des Zusatzprodukte. Der größte Nachteil der bisher eingesetzten mittels überflüssig wird. Auch erfolgt erfindungsgasabspaltenden Mittel ergab sich daraus, daß im 35 gemäß keine Bildung von Wasserstoff. Eine als Zezementalkalischen Medium entweder Wasserstoff oder mentzusatz geeignete Mischung enthält, beispielsweise Ammoniak entwickelt wurde. Die korrosionsfördernde Natriumaluminat, Soda, Calciumhydroxid, Calcium-Wirkung dieser Gase auf z. B. Spannstahl oder Armie- carbonat als Füllstoff, Kupfersulfat, einen Alginatrungseisen ist hinreichend bekannt und äußerst ge- verdicker, Ligninsulfonat und ein Hydrazid, wie Difährlich. Die eine gasabspaltende Komponente ent- 40 phenylsulfon-3,3'-disulfohydrazid und/oder Benzolhaltenden Zusatzmittel sollten in Funktion treten, wenn sulf ohydrazid.
der Injektionsmörtel nach seiner Herstellung durch Die Erfindung wird an Hand der aufgeführten Beivorgebohrte Löcher oder Leitungen an die Stelle gev spiele noch näher erläutert. Die Beurteilung der einpumpt oder gepreßt worden ist, wo er endgültig zelnen Mörtel-und Betonmischungen erfolgt nach den bleiben soll. Die dadurch bedingte Regulierung der 45 üblichen Maßstäben des Baugewerbes. Für alle Bei-Gasabspaltung war bisher nicht kontrollierbar durch- ■ spiele wurde ein Zementmörtel der folgenden Zusamzuf uhren. Ebenso war es nach den bisher üblichen Ver- mensetzung zugrunde gelegt:
fahren zur Herstellung von Porenbeton schwierig, die 2 000 kg Portlandzement
Gasabspaltung zeitlich so zu lenken, daß diese nach 0780 kg Wasser '
der Herstellung des Betons beendet ist. Bei unter- 50 0004kg Zusatzmittel
schiedlichen Mischtemperaturen, speziell bei tiefen '
Temperaturen, ergab sich die Schwierigkeit, daß die Mit einem Fließkonus nach Rilem-Norm wurden Gasabspaltung zu spät einsetzte und Risse im ver- nach 4minutiger Mischdauer die Durchflußzeiten gearbeiteten und bereits abgebundenen Beton entstanden. messen. Die erhaltenen Werte entsprechen dem Mittel In gewissen Fällen, wie z. B. bei der Herstellung von 55 aus drei Durchlaufzeiten. Anschließend wurden mit frostbeständigem Beton, bediente man sich deshalb dem Zementmörtel zylindrische Plastikdosen von 10 cm bisher verschiedenartigster oberflächenaktiver Mittel Durchmesser auf 10 cm Höhe aufgefüllt und mit einem im Sinne von Lufteinführungsmitteln. Es ist aber be- Tiefenmaß das Niveau des Mörtels an sechs Punkten kannt, daß dabei sehr unterschiedliche Eigenschafts- gemessen. Der Mittelwert dieser Messungen wurde sowerte der hergestellten Betonkörpsr erhalten werden. 60 fort nach dem Einfüllen in die Dosen und nach 3, 6 und Die so eingeführte Luftraenge ist je nach Wahl der 24 Stunden festgestellt. Jeweils gleichzeitig mit den Zuschlagstoffe und der Vibrationszeiten mengenmäßig Messungen zur Ermittlung von Expansion oder stark unterschiedlich, vor allem ist auch die erreichte Schrumpfen des Mörtels wurde die an der Oberfläche Porenverteilung oft schlecht, d. h., die Festigkeits- abgeschiedene Wassermenge bestimmt. Dies geschah proben von ein und demselben fertigen Betonobjekt 65 durch Absaugen des Wassers mit graduierter Meßsind je nach Ort der Probeentnahme sehr schwankend. pipette. Zur Ermittlung der Druckfestigkeit des Injek-
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfah- tionsmörtels wurden Würfelproben der Größe 10 · 10 ·
ren zur Herstellung von Injektionsmörtel oder Poren- 10 cm hergestellt und bei 1000/oiger relativer Feuchtig-
keit und bei 20° C bis zum Prüf datum so gelagert, daß die Expansion als behindert angesehen werden konnte, wie dies bei Hüllrohren mit Vorspannkabeln der Fall ist.
Um die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Zu-■satzmittel zu illustrieren, wurden für jedes Beispiel Proben mit einer Mischungstemperatur von 20° C hergestellt.
Der Nullversuch enthält Wasser und Zement im Gewichtsverhältnis 39:100 ohne weitere Zusatzmittel. Die angegebenen Gewichtsprozente beziehen sich immer auf das Zementgewicht, soweit nicht anders angegeben.
Beispiel 1
15
-Zu der Mischung gemäß Nullversuch wurden noch 2 Gewichtsprozent eines Zusatzmittels, das 2 Gewichtsprozent Aluminiumpulver als gasabspaltende Komponente und 4 Gewichtsprozent Ligninsulfonat als Plastifizierungsmittel enthält, hinzugefügt. Die erhaltenen ao Meßwerte dienen dazu, eines der bisher üblichen Verfahren zur Herstellung von Injektionsmörtel zu charakterisieren.
Beispiel 2
Zur Nullversuchsmischung wurden noch 2 Gewichtsprozent eines Zusatzmittels hinzugefügt, das als stick-.stoffabspaltendes Treibmittel 3 Gewichtsprozent Benzolsulfohydrazid und 1 Gewichtsprozent Methylzellulose als wasserrückhaltende Komponente enthält. Außerdem sind dem Zusatzmittel 5 Gewichtsprozent eines basischen Aktivators, welcher zu 2O°/o aus Kaliumkupfertellurat besteht, beigefügt worden.
B ei spiel 3
An Stelle von Kaliumkupfertellurat wurden 9 Gewichtsprozent Kupfers ulfat und 5 Gewichtsprozent Natriumaluminat verwendet. Im übrigen entspricht die .Zusammensetzung der Mischung derjenigen, wie sie im Beispiel 2 beschrieben ist.
35
Beispiel 4
Das im Beispiel 2 verwendete Benzolsulfohydrazid und Kalium-Kupfertellurat wurde durch 2 Gewichtsprozent Dihydrazinsulfat und 20 Gewichtsprozent Kupfersulfat ersetzt. Im übrigen entspricht die Zusammensetzung der Mischung, wie sie im Beispiel 2 beschrieben ist.
Beispiel5
In diesem Beispiel wurde als stickstoffabspaltende Verbindung Benzolsulfohydrazid in einer Dosierung von 0,05 Gewichtsprozent zugegeben. Als Aktivator wurde Bleiperoxyd in einer Dosierung von 0,068 Gewichtsprozent eingesetzt. Außerdem wurden der Mischung 0,05 Gewichtsprozent eines Alginsäureesters als wasserrückhaltende Komponente zugegeben.
Beispiel 6
An Stelle des im Beispiel 5 verwendeten Bleiperoxydes wurde Kaliumpersulfat in einer Konzentration von 0,08 Gewichtsprozent verwendet. Im übrigen entspricht die Zusammensetzung der Mischung wie sie im Beispiel 2 beschrieben ist.
Beispiel 7
Einer Betonmischung von 10 kg Portlandzement, 30 kg Zuschlag (Größtkorn 3 mm) und 5 kg Wasser wurden 200 Gramm eires Zusatzmittels, das als Wirkkomponente 3 Gewichtsprozent Benzolsulfohydrazid, 3 Gewichtsprozent Natriumperborat und 3 Gewichtsprozent Ligninsulfonat enthält, zugesetzt.
Beispiels
In diesem Beispiel enthielt das Zusatzmittel 30 Gewichtsprozent p-Nitrobenzoldiazoniumsalz der Naphthalindisiilfonsäure-(l,5) und 7,5 Gewichtsprozent Eisen(II)-glukonat. Im übrigen entspricht die Zusammensetzung der Mischung, wie sie im Beispiel 6 beschrieben ist.
Tabelle
Mischungen
Mi-
schungs-
w/z- tem-
Falctor peratur
in Grad
Celsius
0,39 20°C
0,39 20° C
0,39 20° C
0,40 20° C
0,40 20° C
0,40 20° C
0,40 20° C
Fließzeit
durch
Normtrichter
in Sekunden
Wasserabscheidung
in Volumprozent nach
Std. I 3 Std. i 7 Std. I 24 Std,
Mörtelvolumenänderung
in Prozent, wobei
Zunahme = + und
Abnahme = —
nach
24 Std.
IStd. 3 Std. 7 Std.
-2,3 -3,8 -3,6
+0,5 +0,8 +1,8
+0,2 +1,0 +2,6
+0,6 +1,3 +3,4
+2,0 +3,3 +3,5
+2,6 +4,5 +5,2
+5,3 +5,5 +5,8
Nullversuch
Beispiel 1..
Beispiel 2..
Beispiel 3..
Beispiel 4..
Beispiel 5..
Beispiel 6..
stockt;
17,5"
18,0"
15,4"
16,6"
15,6
16,6
1,5
3 2,5
2 4,5
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
2 4 0 0 0 0 0
-3,5
+2,6 +4,3
+4,7
+3,5
+5,5
+6,0
Tabelle 2
Würfeldruckfestigkeiten nach 7 und 28 Tagen, gelagert bei 100% Feuchtigkeit 20° C (in kg/cm2)
Mischungen 7 Tage 28 Tage Beispiel 3
Beispiel 4
Beispiel 5
Beispiel 6		 7 Tage 28 Tage
Nullversuch
Beispiel 1
Beispiel 2		 211 414
294
354		 247
253
258
213		 352
364
341
302
Tabelle
Betonmischungen
WZ-Faktor
Frischbetoneigenschaften Raumgewicht in kg/1 Luft in %
Druckfestigkeiten
in kg/cm2 nach
7 Tagen
28 Tagen
Nullversuch.
Beispiel 7 ..
Beispiel 8 ..
0,5 0,5 0,5
2,23 2,21 2,20 2,3
5,8
6,0
390
322
311
435
361
354

Claims (20)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von ■ Injektionsmörtel oder Porenbeton, dadurch ge kenn- zeichnet, daß einem zementhaltigen Gemisch mindestens eine stickstoffabspaltende Verbindung, die eine Expansion der Injektionsmasse bzw. eine Porenbildung in der Betonmasse bewirkt, zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als stickstoffabspaltende Verbindung eine Verbindung mit mindestens einer Stickstoff-Stickstoff-Bindung, vorzugsweise einHydrazinderivat, verwendet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als stickstoffabspaltende Verbindung Dihydrazinsulfat verwendet.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als stickstoffabspaltende Verbindung Hydrazinsulf at verwendet.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als stickstoffabspaltende Verbindung Benzolsulfohydrazid verwendet.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als stickstoffabspaltende Verbindung stabilisiertes Diazoniumsalz verwendet.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als stiekstoffabspaltende Verbindung das Salz eines diazotierten Nitroanilins verwendet.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,1°/0() bis 6°/00, bezogen auf das Zementgewicht, an stickstoff- ' abspaltender Verbindung zusetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-. zeichnet, daß man einen Aktivator iür die" stickstoffabgebende Verbindung mitverwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von Hydrazinderivaten ein oder mehrere Oxydationsmittel als Aktivatoren verwendet.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivatoren Kupfersulfat und zusätzlich Natriumaluminat verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivator Kaliumkupfertellurat verwendet.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivator Kaliumpersulfat verwendet.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivator Bleiperoxyd verwendet.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivator Natriumperborat verwendet,
16. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von Diazoniumverbindungen als stickstoffabspaltehde Verbindungen Reduktionsmittel als Äktivatoren zusetzt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivator Eisen(II)-glukonat verwendet.
18. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den Aktivator in einer Menge von 0,l°/00 bis 5°/00, bezogen auf das Zementgewicht, zusetzt.
19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die stickstoff abspaltende Verbindung zusammen mit plastifizierenden Komponenten wie Ligninsulf onaten, Eiweißabbauprodukten, Hydroxy- oder Polyhydroxykarbonsäuren und deren Derivate verwendet.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man die plastifizierenden Komponenten in einer Menge von 0,l°/00 bis 4°/M, bezogen auf das Zementgewicht, zusetzt.
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