DE1771608C - Verfahren zur Beeinträchtigung des Schrumpfens von Kapillaren und/oder Gelporen, die in anorganischem Material enthalten sind - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gips«, Nr. 9/1966, abgedruckt ist. Auf S. 410 dieser

Verfahren zur Beeinträchtigung des Schrumpfens von 30 Literaturstelle wird auch der Ausdruck »GelgTund-

KapilLren und/oder Gelporen, die in Kunststein masse« erläutert.

verschiedener Art, beispielsweise Beton, Porenbeton Weitere Untersuchungen über diesen Begriff finden mit Kalk oder Zement als Bindemittel, Kalksand- sich in der Zeitschrift »Materials Research & Stanstein, Sorel-Zement-Material u. dgl. enthalten sind. dards«, 6/1966, 8, insbesondere auf den S. 386 und 387 Die Volumenänderungen von anorganischen Bau- 35 Die Menge des Polyäthylenglykolzusatzes kann je stoffen sind normalerweise klein (etwa 0,4 v.T.), nach dem Grad der gewünschten Stabilisierung sov,ie haben aber nichtsdestoweniger ungemein große Be- je nach Porosität des zu behandelnden Materials unλ deutung. Die Volumenänderungen werden hervor- seiner Aufnahmefähigkeit für die Behandlungsflüssiggerufen durch Variationen des Feuchtigkeitsgehalts keit variiert werden. Als Anhaltspunkt kann jedoch und der Temperatur in der Umgebung und im 40 angegeben werden, daß gewöhnlich so viel PolyMaterial und verursachen innere und äußere Span- äthylenglykol beigegeben werden muß, daß das nungen, die zu Rissen und Deformationen führen anorganische Material mindestens 75 Gramm, besser können. Die Bewegungen erfolgen sowohl während sogar mindestens 100 Gramm pro Quadratmeter längerer als auch während kürzerer Zeit und sind der behandelten Fläche aufnimmt, um eine einwandinnerhalb gewisser Grenzen reversibel. In den meisten 45 freie Stabilisationswirkung zu erzielen. Obwohl die Fällen findet die größte Volumenänderung während Ursachen der vorteilhaften Wirkung der Lehre der der ersten Lebenszeit der Konstruktion statt. Die vorliegenden Erfindung gegenwärtig noch nicht vol!- Volumenänderungen stellen ein ernsthaftes tech- ständig erklärt werden können, ist es wahrscheinlich, nisches Problem dar, das in vieler Hinsicht die Ent- daß die Behandlung mit Polyäthylenglykol mit dem wicklung der Hoch- und Tiefbautechnik begrenzt. 50 angegebenen Molekulargewicht in der oben an-Dabei handelt es sich nicht nur um Rißgefahr und gegebenen Menge eine Art Barriere in der Oberdaraus entstehende Gefahr von Undichtheiten und flächenschicht des Materials erzeugt, die den Volumen-Korrosionsangriffen auf Stahleinlagen, sondern auch änderungen im ganzen Material und dem daraus um andere Probleme, wie z. B. die Änderung der entstehenden Schwinden und Quellen entgegenwirkt, Spannungsverhältnisse in Sp tnnbeton im Laufe der «5 wodurch sich eine Stabilisierung ergibt. Diese Sperr-Zeit. In dieser Beziehung s< ielt auch das Kriechen wirkung scheint zum Teil mit der feuchtigkeitsstabilides Materials eine wesentliche Rolle; dieser Faktor sierenden Wirkung von Polyäthylenglykol und zum steht im direkten Zusammenhang mit dem Schrumpfen Teil auch noch mit anderen, bisher nicht erforschten und soll durch die Erfindung ebenfalls im günstigen Faktoren zusammenhängen. Versuche mit Beton Sinne beeinflußt werden. Als ein weiteres Beispiel 60 haben ergeben, daß ausreichende Sperreigenschaften für die Nachteile des Schrumpfens sei erwähnt, daß mit den oben angegebenen Behandlungsmengen bei Betonfußböden in schwierigen Fällen gegenwärtig einer Eindringtiefe von 0,5 mm unter der Oberfläche mit Rücksicht auf die Rißgefahr nicht als zusammen- erzielt werden.

hängende größere Flächen, aber etwa 2 · 2 m, her- Die Behandlung mit Polyäthylenglykol kann bei gestellt werden können. Das Verfahren gemäß der 65 der Herstellung des Kunststeinprodukts auf der Bau-Erfindung ermöglicht es beispielsweise, das Schrump- stelle oder in der Fabrik zusammen mit oder unmittelfen im Beton von dem üblichen Wert von etwa bar nach seiner Herstellung erfolgen, aber es ist auch 0,4 v.T. auf einen Wert von unter 0,1 v.T. herab- möglich, durch Behandlung gemäß der Erfindung

älteres Kunststeinmaterial so zu behandeln, daß, verglichen mit dem unbehandelten Material, wesentlich niedrigere Spannungen und Rißgefahr entstehen. Das Verfahren der Behandlung gemäß der Erfindung kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Beispielsweise kann der Kunststein nach dem Entschalen für eine bestimmte Zeit in die Behandlungsflüssigkeit getaucht werden, vorteilhaft für 1 bis 48 Stunden bei etwa 20⁰C. Die Behandlungszeit bei dieser Methode kann weitgehend verkürzt werden, wenn das Eintauchen bei etwa 40 bis 100⁰C ausgeführt wird. Dabei erhält man gleichzeitig ein beschleunigtes Härten, wenn das Kunststeinmaterial beispielsweise aus Beton besteht. Wenn man will, kann man das Tauchverfahren mit einer Behandlung im Vakuum und/oder unter Druck kombinieren, um das Eindringen de Flüssigkeit zu beschleunigen.

Eine andere Methode kann auf der Bausteile nach dem Entschalen und nach einer gewissen Trocknungszeit angewandt werden, indem man die Behanüungsflüssigkeit durch Pinseln. Rollen oder Spritzen aufträgt. Diese Methode ist schnell und für die Behandlung von größeren Flächen besonders brauchbar, die nicht in ein Bad eingetaucht werden können. Die Behandlungsflüssigkeil dient dann auch als Verdunstungssperre, so daß sich ein Abdecken mit Säcken, Fo'<en u. dgl. zur Erhaltung der Feuchtigkeit erübrigt.

Bei der Herstellung von dampfgehärteten Betonerzeugnissen, sowohl bei 40 bis i00°C als auch bei höheren Temperaturen untet Druck in Autoklaven lassen sich weitere Vorteile durch Aufbringen von kalter Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise durch Eintauchen oder Bespritzen erzielen. Man erhält dabei eine verbesserte Eindringfähigkeit bei höheren Temperaturen, ohne das Werkstück oder die Behandlungsflüssigkeit erhitzen zu müssen; gleichzeitig entsteht beim Abkühlen des Werkstückes eine Saugwirkung, die das Eindringen erleichtert.

Die Aufbringungsverfahren können natürlich auch noch auf andere Weise im Rahmen der Erfindung variiert werden, vorausgesetzt, daß durch das Aufsaugen der wirksamen Behandlungsflüssigkeit die obenerwähnte Barriere entstehen kann.

Die Behandlungsflüssigkeit kann aus Polyäthylenglykol in reiner, konzentrierter Form bestehen. Bei Bedarf können aber auch Lösungsmittel wie Wasser und/oder ein geeignetes organisches Lösungsmittel in Mengen bis zu 100% des Polyäthylenglykols beigegeben werden. Gewöhnlich wild mit dem Wirkstoff in konzentrierter Form eine gute Wirkung erzielt. Kleinere Mengen von anderen wirkungsfördernden Stoffen können bei Bedarf auch zugesetzt werden. Beispiele für solche Stoffe sind Netzmittel, die die Absorption und die Absorptionsgeschwi'uligkeit erhöhen, sowie Stoffe, die den Wirkstoff in der Oberflächenschicht des anorganischen Materials festhalten helfen. Beispiele für Stoffe der letztgenannten Gruppe ίο sind wasserlösliche Polyalkylenglykole mit Molekulargewichten von 650 bis 6000 oder, wasserlösliche aushärtende Kunstharze vom Typ Melamin—Formaldehyd, Karbamid—Formaldehyd und Phenol—Formaldehyd. Geeignete oberfläcnenaktive Mittel sind X5 z. B. Alkylphenol-Äihylen-Oxidaddukte und Fettalkoholsulfate. Die erfindungsgemäße Behandlungsflüssigkeit kann bei Bedarf mit Eindickmitteln in kleineren Mengen, z. B. wasserlöslichen Cellulosederivaten, Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat ge-ϊο mischt werden. Dadurch wird erreicht, daß die Behandlungsflüssigkeit nicht in einem zu frühen Stadium von dem behandelten Gegenstand herunterrinnt. Der Behandlungsflüssigkeit können auch korrosionsverhindernde und keimtötende Stoffe beigemengt werden. . Zur Erläuterung der Erfindung dienen folgende Ausführungsbeispiele:

Beispiel 1

Betonproben in der Größe 10 · 10 · 40 cm wurden mit 300 kg Zement pro Kubikmeter und einem Wasserzementwert 0,50 hergestellt. Der Zuschlag war Standardzuschlag mit Kies und Schotter. Der Beton hatte folgende Zusammensetzung:

Zement 1,00 Gewichteanteile

Kies, Körnung 0,0 bis 5,6 nr.m 2,85 Gewichtsanteile Schotter, Körnung 8 bis 16 mm 1,76 Gewichtsanteile Schotter, Körnung 16 bis 32 mm 1,76 Gewichtsanteile Die Probekörper wurden nach 24 Stunden entschalt und dann mit Polyäthylenglykol in 80°/₀iger wässeriger Lösung durch Eintauchen bei verschiedenen Temperaturen und mit verschiedener Eintauchdauer, in einigen Fällen kombiniert mit Vakuum und/oder Druck, behandelt. Jede Versuchsgruppe enthielt außerdem unbehandelte Proben zum Vergleich. Nach der Behandlung wurden die Proben bei 65°/₀ relativer Luftfeuchtigkeit und 20⁰C bis zu einem Jahr aufbewahrt.

Die Ergebnisse zeigt die folgende Tabelle:

Aufgenommene Wirkstoffmenge

pro m¹

Behandlungstemperatur

168 g/m² ....

140g/m* ....

152g/m^a ....

Eintauch zeit Stunden

Vakuum Überdruck Zeit

Schrumpfen

Blind- I Behandlungsprobe v. T.l probe *) I v.T.

Schrumpf ma Q-verringerung

Polyäthylenglykol Molekulargewicht 200

■ 1 /\ t n%\ i

20 20 20 20 20

60
60
60
60
60

60
60
60

24					0,10»)
£tTt 24				—	0,25*)
94					0,313)
•74		—			0,41*)
24				—	0,4P)
6	„				o.io1)
XJ					0,25»)
U					0,31»)
	—		,		0,41«)
6				—	0,41»)
12				0,09»)
XX« 12	—			0,15»)
12	—	—	0,29s)

0,08 0,14 0,23 0,30 0,30

0,03 0,09 0,18 0,24 0,24

0,02 0,03 0,11

20 44 26 27 27

70 64 42 42 42

(Fortsetzung der Tabelle)

Aufgenommene

"·

Behandlungs

Ein-

Vakuum

Überdruck

Zeit

Schrumpfen

—

85

0,5

5

2

0,09l)

uenandlungs- probe

200

0,00

Schrumpfmaß-

Wirkstoffmengc

temperatur

13UCn- zeit

·/ I Zeit

Stunden

Blind probe v. T.

—

—

■ —

0,15*}

v.T.

0,00

verrirgerung

pro m1

0C

Stunden

" I Stunden

3lU

*)

—

—

—

0,293)

0,00

Vo

600 g/m1 .

Polyäthylenglykol, Molekulargewicht

P-obegröße 10 ·

10 · 30 crr

20

100

20

100

20

100

*) Gemessen nach einer Liegezeit von: ') 1 Woche, *)-l Monat, ^ä) 3 Monaten, *) 6 Monaten und ⁵) 1 Jahr.

Wie das Beispiel erkennen läßt, ergab die Behandlung nach der Erfindung ein stark reduziertes Schrumpfen; in einem Fall kam überhaupt kein Schrumpfen vor.

Beispiel

Probekörper aus Porenbeton in der Größe 100 · 100 · 450 mm wurden aus einem in der Fabrik hergestellten Porenbetonstab herausgesägt und wie nachstehend angegeben behandelt:

Schrumpf wert v.T.

Schrumpf maO-verringcrung v. H.

A. Unbehandelte Probe, 14 Tage im Ofen bei 50° C getrocknet und 24 Stunden bei 20- C und 65°, ο relativer Luftfeuchtigkeit klimatisiert

B. Probe in 8(Woiges Polyäthylenglykol mit dem Molekulargewicht 200 5 Minuten lang bei 20" C eingetaucht, 14 Tage im Ofen bei 50" C getrocknet und 24 Stunden bei 20⁰C und 65⁰O relativer Luftfeuchtigkeit klimatisiert

0,48

0,19

Wie das Beispiel erkennen läßt, ergab die Behandlung nach der Erfindung ein stark reduziertes Schrumpfen.

Beispiel 3

Es wurden Probekörper aus Beton in der Größe 100 · 100 · 400 mm hergestellt. Unbehandelte Blindproben wurden entnommen. Danach wurden die

Proben in einem Autoklav mit 80%-gem Polyäthylengiykol mit dem Molekulargewicht 200 eingesetzt. Der Druck wurde auf 5 kp/cm^a Überdruck gesteigert. Die Temperatur war 15 bis 30 Minuten lang etwa 60° C. Dann wurden mehrere Proben aus dem Autoklaven herausgenommen, während andere noch 6 Stunden bei 60⁰C im Polyäthylenglykolbad liegengelassen wurden. Die Resultate sind aus der nachstehenden Tabelle zu ersehen.

Aufgenommene Wirkstoflmcngc

g/m'

atü

Überdruck

Behandlung	Zeit	Zeit
	Minuten	Stunden
Atmosphärendruck

Schrumpfen v. T.*) Blindprobe

Behandlungsprobe

Schrumpfmaßverringerung

Polyäthyienp'ykol, Molekulargewicht 200

30

15

60

*) Gemessen nach einer Liegezeit von ') 1 Woche, ·) 4 Wochen und ³) 18 Wochen.

0,12»)
0,20²)
0,30³)

0.12¹)
0,20«)
0,30³)

40,03») 0.08²) 0_r20³)

0.08¹) 0,00«) 0,10³)

125 60 33

166

100

67

Wie die Tabelle erkennen läßt, ergab die Bc- 6o nung eine gewisse Zeit lang bei erhöhter Temperatur

liandWmg gemäß der Erfindung ein stark reduziertes in der Lehandlungsfiüssigkeit liegen zu lassen. An

Schrumpfen bei Aufnahme einer mäßigen Menge zerbrochenen, mit Polyäthylenglykol behandelten

Polyäthylenglykol (etwa 350 g/m²), entsprechend etwa Probekörpern wurde eine Eindringtiefe von 1 bis

5% 'ⁿ der Oberflächenschicht. Es ist auch zu sehen, 3 mm festgestellt,

daß es vorteilhaft ist, das Material bei der Entspan-

Claims (4)

zusetzen, d.h. um mindestens 75% zu verringern. Patentansprüche: In ^556n FäIIen jst es sogar möglich, das Schrump-

1. Verfahren zur Beeinträchtigung des Schrump- fen völlig zu beseitigen. Man arbeitet seit langer Zeit fens von Kunststein, der Kapillaren und/oder intensiv daran, eine wirksame Losung des ^chrumpf-Gelporen enthält, dadurch gekennzeich- 5 problems zu finden, und hat dabei verschiedene Mogn e t, daß Polyäthylenglykol mit einem Molekular- Henkelten ausprobiert, z. B. Variationen.der lementgewicht von 106 bis 650 in einer Eindringtiefe eigenschaften, der Herstellungsmethodik bei der von mindestens 0,5 mm in die Oberflächenschicht Betonaufbereitung und der Zusammensetzung der des Kunststeins eingebracht wird. Zuschlagstoffe. Dabei wurde jedoch keine zufneden-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- io stellende Lösung erzielt. Erst durch die vorliegende Erzeichnet, daß Polyäthylenglykol in solcher Menge findung wurde ein wirklich akzeptables Resultat erreicht, zugeführt wird, daß das anorganische Material Die vorliegende Erfindung bezweckt, durch besonmindestens 75 Gramm, vorzugsweise mindestens dere Behandlung die obenerwähnten Nachteile zu 100 Gramm davon, bezogen auf einen Quadrat- beseitigen, also die Volume.iänderungen wesentlich meter seiner Oberfläche, aufnimmt. 15 zu verkleinern oder ganz auszuschalen. Das Haupt-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch merkmal der Erfindung ist, daß das Kapx'.iren und/ gekennzeichnet, daß das Polyäthylenglykol in einer oder Gelporen enthaltende anorganische Material Lösung mit einer Konzentralion von 50 bis mit Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht 100 Gewichtsprozent verwendet wird. von 106 bis 150 behandelt wird. Man läßt diesen

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ao Stoff bis zu einer Tiefe von mindestens 0,5 mm unter gekennzeichnet, daß das anorganische Material die Oberfläche des Materials eindringen. Die genannten auf eine Temperatur von 40 bis 120⁰C gebracht Polyäthylenglykole sind flüssig.

wird, ehe die Besprühung erfolgt und daß die Der Begriff »Gelporen« ist in einer »Untersuchung

Oberflächenbehandlung bei einer Temperatur von über die Neubildungen beim Beginn der Hydratation 40 bis 8O⁰C vorgenommen wird. »5 von Klinker und Zement« von Sch wie te und

N i e I, Institut für Gesteinhüttenkunde der Rheinisch-

Westfälischen Technischen Hochschule Aachen, behandelt worden, die in der Zeitschrift »Zement-Kalk-