DE1945040A1 - Gypsum-free cement coating for steel - Google Patents

Gypsum-free cement coating for steel

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Abstract

A coating agent for protecting steel and other construction materials contains a proportion of hydraulically hardened cement consisting of cement clinker powder without addition of gypsum, and the clinker powder does not contain more than 0.5% of SO3.

Description

IIydraulische Stoffe enthaltende Überzugsmittel Die rostschützenden Eigenschaften von Portlandzement sind seit vielen Jahrzehnten bekannt. Dadurch wurde erst der Stahlbeton möglich, bei welchem Stahlarmierungen im Zementbeton eingebettet und durch die Wirkung des Zements ohne sonstigen Schutzanstrich dauerhaft gegen Rost geschützt sind. Coating agents containing hydraulic substances The anti-rust Portland cement properties have been known for many decades. This became Only reinforced concrete is possible, in which steel reinforcements are embedded in cement concrete and through the effect of the cement without any other protective coating permanently against Rust protected.

Die rost schützende Wirkung des Zements wird auf das bei der Hydratation sich abspaltende Calciumhydroxid zurückgeführt1 welches einen hohen pH-Wert von 12 und mehr im Innern des Zementsteines verursacht. Bei pH-Werten von 9 und höher findet aber bekanntlich keine Rostung mehr statt.The rust-protecting effect of the cement is applied during hydration calcium hydroxide which is split off1 which has a high pH value of 12 and more inside the cement stone. At pH values of 9 and higher but, as is well known, no more rusting takes place.

Man hat die rostschützende Eigenschaft von Zement auch dazu benutzt, daraus rontschützende Ubersugsmittel für Stahlteile und Stahlkonstruktionen herzustellen. Diese Mittel bestehen in ihrer einfachsten Form aus einer Suspension von Zement in Wasser, einer sogenannten ??Zementschlämme?1, die im Streich- oder mittels anderer Verfahren auf den zu schützenden Stahl aufgetragen wird.The anti-rust properties of cement have also been used to using it to produce protective materials for steel parts and steel structures. These remedies are at their simplest Form from a suspension of cement in water, a so-called "cement slurry" 1, which is spread in the spread or is applied to the steel to be protected by other methods.

Da solche Schlämmanstriche wegen der hohen Verdunstungsgeschwindigkeit des Wassers sehr schnell trocknen, der Wasserbedarf des Zements wegen der langsam verlaufenden Hydratation sich aber auf lange Zeit erstreckt, werden solchen Schlämmen meistens wasserzurückhaltende Stoffe, wie z.B. hydrophile Kolloide, Soda, Calciumchlorid usw., zugesetzt.Because such slurry coatings because of the high evaporation rate of the water dry very quickly, the water requirement of the cement because of the slow However, if hydration continues for a long time, such muds become mostly water-retaining substances such as hydrophilic colloids, soda, calcium chloride etc., added.

Es ist auch bekannt, Kunststoff-Dispersionen zuzugeben, weil dadurch eine zusätzliche Bindung des Zements erreicht und ein unerwünschtes Abmehlen des Überzugs verhindert werden kann.It is also known to add plastic dispersions, because as a result an additional binding of the cement is achieved and an undesirable grinding of the Coating can be prevented.

Weiterhin ist bekannt, Zementpulver als Füllstoff Anstrichmitteln auf der Grundlage gelöster und/oder reaktionshärtender Bindemittel ganz oder teilweise anstelle sonstiger Mineralmehle zuzusetzen.It is also known to use cement powder as a filler paint on the basis of dissolved and / or reaction-hardening binders in whole or in part add instead of other mineral flours.

Die rostschützende Wirkung von Zement in Uberzugsmitteln ist jedoch nicht so eindeutig wie bei der Einbettung von Stahl in Beton, sondern ist vielfach unbefriedigend, und man kann sogar beobachten, daß solche Überzüge keine rostschützenden Eigenschaften haben, sondern zum Teil sogar rostfördernd wirken. Damit hängt es zusammen, daß Überzüge aus Zementschlämmen und zementhaltigen Anstrichstoffen nur in begrenztem Umfang bzw. in Sonderfällen als Rostschutzmittel angewandt werden.The rust preventive effect of cement in coating agents is, however not as clear as when embedding steel in concrete, but is multiple unsatisfactory, and it can even be observed that such coatings are not anti-rust Have properties, but in some cases even have a rust-promoting effect. It depends on that together that coatings made from cement slurries and cementitious paints only can be used to a limited extent or in special cases as a rust inhibitor.

Durch die vorliegende Erfindung werden die rostschützenden Eigenschaften zementhaltiger Überzugsmittel entscheidend verbessert.The present invention enhances the anti-rust properties cement-based coating agents significantly improved.

Diese besteht darin, daß man anstelle üblichen Portlandzements, der bekanntlich aus einer Mischung von etwa 94 bis 95 % Zementklinkermehl und ca. 5 bis 6 % Gips besteht, Zernentklinkermeht ohne Gipszusatz verwendet, wobei das Zementklinkermehl nicht mehr als 0,5 % SO3 enthält.This consists in the fact that instead of the usual Portland cement, the known from a mixture of about 94 to 95% cement clinker powder and about 5 consists of up to 6% gypsum, no clinker can be used Gypsum additive used, wherein the cement clinker meal does not contain more than 0.5% SO3.

Die bessere Rostaschutzwirkung von Zementklinkermehl hängt offenbar damit zusammen, daß der hohe Gipsanteil des üblichen Portlandzements in solchen Überzugsmitteln die an sich rostschützende Wirkung des Zements schwächt bzw. daß er sogar rostfördernd wirkt. Daß Gips als solcher die Rostung begünstigt, ist jedem Baufachmann schon dadurch bekannt, daß Nägel und Dübel in feuchtem Gipsputz besonders stark rosten.The better rust protection effect of cement clinker powder obviously depends together with the fact that the high gypsum content of the usual Portland cement in such Coating agents weakens the rust-protecting effect of the cement or that it even has a rust-promoting effect. Everyone knows that plaster of paris as such favors rusting Construction expert already known that nails and dowels in damp gypsum plaster especially rust heavily.

Im Innern von Beton ist die rostfördernde Wirkung des Gipsanteils im Zement dadurch kompensiert, daß der erhärtet Zement als Reaktionsprodukt der Zementhydratation eine bedeutende Menge Calciumhydroxid enthält, welches infolge seines hohen pH-Wertes die Rostbildung verbindert.Inside the concrete is the rust-promoting effect of the plaster of paris in the cement compensated by the fact that the hardened cement as a reaction product of the Cement hydration contains a significant amount of calcium hydroxide, which as a result its high pH-value binds the rust formation.

Dies ist anders bei zementhaltigen Überzügen auf Stahl. . Bei ihrer geringen Schichtdicke von meist weniger als 1 mm dauert es nicht lange, bis das rostschützende Calciumhydroxid durch die Einwirkung der Luftkohlensäure in Calciumkarbonat umgesetzt ist, wobei der pU-Wert sinkt und die Rostschutzwirkung aufgehoben wird.This is different with cementitious coatings on steel. . At her With a thin layer thickness of usually less than 1 mm, it does not take long for the rust-protecting calcium hydroxide due to the action of air carbonic acid in calcium carbonate is implemented, whereby the pU value falls and the anti-rust effect is canceled.

Erfindungsgemtwß kann man die Dnuer der rostschützenden Wirkung des Klinkermehls dadurch steigern, daß man grob gemahlenes Klinkermehl verwendet oder eine Mischung aus cinem Mehl üblicher Zementfeinheit und einem Mehl, das überwiegend aus der Kornfraktion zwischen 40 und 100/u besteht.According to the invention one can reduce the rust preventive effect of the Increase clinker flour by using coarsely ground clinker flour or a mixture of a flour of the usual cement fineness and a flour that is predominantly consists of the grain fraction between 40 and 100 / u.

Dic bessere Wirkung einer gröberen Körnung ist darauf zurückzuführen, daß es bei größeren Teilchen jahrelang dauern kann, bis der Hydratationsprozess bis zum Kern vordringt und dann die Abspaltung on Calciumhydroxyd aufhört. Bei sehr feinen Klinkerteilchen dagegen erfolgt die ilydratation und damit dic Abspaltung von Calciumhydroxid rascher Im llinblick auf die Tatsache, daß die Luftkohlensäure dünne Zementüberzüge rasch durchdringt und dadurch das rostschützende Calciumhydroxid zu unwirksamem Calciumkarbonat umgesetzt wird, ist es von yroßer Wichtigkeit, dafür zu sorgen, daß über eine lange Zeit hinwey stets neues Calciumhydroxid entsteht, denn nur solange ist der Rostschutz gewährleistet. Dics geschieht nach vorliegender Erfindung durch einen hohen Anteil grober und damit langsam hydratisierender Klinkerteilchen.The better effect of a coarser grain is due to that with larger particles it can take years for the hydration process penetrates to the core and then the splitting off of calcium hydroxide ceases. With very fine clinker particles, on the other hand, are hydrated and thus split off of calcium hydroxide faster Im llin looking at the fact that the Air carbonic acid quickly penetrates thin cement coatings and thus the anti-rust Calcium hydroxide is converted to ineffective calcium carbonate, it is of great importance It is important to ensure that there is always new calcium hydroxide available for a long time arises, because only as long as the rust protection is guaranteed. Dics happens after present invention by a high proportion of coarse and thus slowly hydrating Clinker particles.

Die rostschützende Wirkung des Zementklinkermehls kann erfindungsgemäß auch von der Seite der chemischen Zusammensetzung becinflußt und gesteigert werden. Das rostschützende Calciumhydroxid entsteht nur bei der Umsetzung der Calciumsilikate C3S und C2S mit Wasser. Die beiden anderen Zementmineralien C3A (Aluminat) und C4AF (Aluminat-Ferrit), spalten kein Calciumllydrosid b, im Gegenteil, das C3A bindet einem Teil der aus Silikaten freiwerdenden Calciumhydroxids.The rust-protecting effect of the cement clinker meal can according to the invention can also be influenced and increased from the side of chemical composition. The rust-protecting calcium hydroxide is only created when the calcium silicates are converted C3S and C2S with water. The other two cement minerals C3A (aluminate) and C4AF (Aluminate ferrite), do not split calcium llydroside b, on the contrary, the C3A binds part of the calcium hydroxide released from silicates.

Deshalb ist es nach der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, einen Zementklinker mit hohem Silikatmodul, d.h. mit hohem Anteil von SiO2 im Verhältis zu Al2O3 und Fe203, und weiter mit hohem Kalkstandard,dh. großem Anteil an viel calciumhydroxydabspaltendem Tricalciumsilikat (C S) gegeniiber weniger calciumhydroxidal-3 spaltendem Dicalciumsilikat (C2S) zu verwenden.Therefore, according to the present invention, it is advantageous to use a Cement clinker with a high silicate module, i.e. with a high proportion of SiO2 in proportion to Al2O3 and Fe203, and further with a high lime standard, ie. big share of a lot Calcium hydroxide-releasing tricalcium silicate (C S) versus less calcium hydroxide-3 to use splitting dicalcium silicate (C2S).

Die beschriebenen Zemetklinkermehle können auf dieselbe Weise wie bisher der gipshaltige Zement zur Herstellung von Rostschutzmitteln verwendet werden, bringen jedoch ein besseres Ergebnis. In Mischung mit Wasser erhält man Suspensionen, die im Streich- oder Spritzverfahren aufgetragen werden können. Aus Gründen der Wasser zurückhaltung ist es zweckmäßig, wasserbindende Kolloide, wie z.D.The Zemet clinker flours described can be used in the same way as up to now the gypsum-containing cement has been used for the production of rust inhibitors, however bring a better result. When mixed with water, suspensions are obtained which can be applied by brush or spray. Because of Water retention, it is appropriate to use water-binding colloids, such as z.D.

Carboxymethylzellulose und andere, sowie hygroskopische Salze, wie bisher bei Zementschlämmen schon iiblich, zuzusetzen.Carboxymethyl cellulose and others, as well as hygroscopic salts such as So far it has been common practice to add cement slurries.

Eine wesentliche Verbesserung erhält man durch den an sich bekannten Zusatz von Kunststoff-Dispersionen wobei solche aus unverseifbaren oder schwer verscifbaren Kunststoffen am vorteilhaftesten sind, weil sie durch das sich aus dem Klinkermehl abspaltende Calciumhydroxid nicht verseift werden.A substantial improvement is obtained from the one known per se Addition of plastic dispersions, including those made of unsaponifiable or difficult to saponify Plastics are most beneficial because they are made up of the clinker flour calcium hydroxide that separates off cannot be saponified.

Weiterhin ist das Klinkermehl besonders gut geeignet als Füllstoff für Rostsehutzfarben uit in organischen Lösungsmitteln gelösten organischen Bindemitteln. Letztere bestehen vorteilhafterweise aus unverseifbaren organischen Filmbildnern wie Bitumen, Steinkohlenteerpech, löslichen Kunststoffen usw.Furthermore, the clinker flour is particularly suitable as a filler for rust protection paints uit organic binders dissolved in organic solvents. The latter advantageously consist of unsaponifiable organic film formers such as bitumen, coal tar pitch, soluble plastics, etc.

Fcrner ist das Zementklinkermehl aus den genannten Gründen auch geeignet als Füllstoff für Überzugsmittel die als Bindemittel reaktionshärtende Harze, wie z.B. Epoxidharz, Polyesterharz, Polyurethanharz, Polyacrylharz u.a., enthalten.The cement clinker powder is also suitable for the reasons mentioned as a filler for coating agents, as a binder, reaction-hardening resins, such as e.g. epoxy resin, polyester resin, polyurethane resin, polyacrylic resin, etc.

Im Fall der Verwendung als Füllstoff für organische Filmbildner hat das Klinkermehl neben seiner besseren Rostschutzwirkung noch den Vorteil, daß es wasserfestere Anstriche ergibt, denn der im Portandzement in beträchtlicher Menge enthaltene Gips ist wasserlöslich und wird bei Wassercinwirkung aus dem Überzugsfilm herausgelöst. Aus diesen Gründen ist auch die Verwendung von Gips als Füllstoff für Anstrichmittel nicht üblich.In the case of use as a filler for organic film formers the clinker flour in addition to its better anti-rust effect still has the advantage that it results in more water-resistant coatings, because that in Portandzement in considerable quantities The plaster of paris contained in it is soluble in water and, if the water has the effect, it turns out of the coating film detached. For these reasons, plaster of paris is also used as a filler not common for paints.

Die Dauer der Rostschutzwirkung der Überzüge kann noch wesentlich verlängert werden, wenn diese mit- einem das Eindringen von Luftkohlensäure verzögern den Überzug versehen werden. Dafür eignen sich Kunststoff-Dispersionen, insbesondere auf der Grundlage des dichte Filme ergebenden Polyvinylidenchlorid, sowie Auflösungen von Kunststoffen wie z.B. von Polyacrylatharzen, Chlorkautschuk, Polyvinylchlorid u.a. in organischen Lösungsmitteln.The duration of the anti-rust effect of the coatings can still be significant can be extended if they delay the penetration of carbon dioxide the coating can be provided. Plastic dispersions are particularly suitable for this based on the polyvinylidene chloride resulting in dense films, as well as dissolutions of plastics such as polyacrylate resins, chlorinated rubber, polyvinyl chloride e.g. in organic solvents.

Ein solcher Überzug bildet bei den wasserhaltigen Überzugsmitteln nach Anspruch 4 und 5 noch den Vort-eil, daß dadurch die vorzeitige Verdunstung des für die Hydratation des Zementklinkermehls wichtigen Wassers verzögert wird. Da die llydratation des Zementklinkermehls in den Überzugsmittel-n nach Anspruch 4 und 5 nur durch Feuchtigkeitseinwirkung aus der Luft und damit sehr langsam erfolgt, kann diesen Mischungen mit organsichen Bindemitteln auch eine geringe enge Wasser zugegeben werden, welches dann eine rasche Hydratation bewirkt.Such a coating forms in the case of the water-containing coating agents according to claim 4 and 5 still the advantage that it prevents premature evaporation of the water, which is important for the hydration of the cement clinker meal, is delayed. Since the llydratation of the cement clinker meal in the coating agents according to claim 4 and 5 only takes place through the action of moisture from the air and therefore very slowly, these mixtures with organic binders can also have a low level of water can be added, which then causes rapid hydration.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel sind nicht nur zum Schutz von Stahl gegen Rost, sondern auch für andere Bau- und Werkstoffe, wie z.B. beton, geeignet. Hierbei ist von Vorteil, daß durch Umsetzung mit dem den Mischungen zugegebenen oder aus der Luft hinzukommenden Wasser auf der Oberfläche der Klinkerteilchen kristalline Neubildungen entstehen, welche eine Vergrößerung der ursprünglichen Teilchen und damit deren gegenseitige Durchdringung und Verfilzung bewirkt,was zu einer Erhöhung der Dichtigkeit und Festiglceit des Überzugs führt. Auch bei nichtmetallischen Untergründen ist das Fehlen des Gipses wegen seiner Wasserlöslichkeit, wie weiter vorne beschrieben, von Vorteil.The coating compositions according to the invention are not only for the protection of Steel against rust, but also suitable for other building materials such as concrete. The advantage here is that by reaction with that added to the mixtures or water coming from the air crystalline on the surface of the clinker particles New formations arise, which increase the size of the original particles and thus causing their mutual penetration and matting, which leads to an increase the tightness and strength of the coating. Even with non-metallic substrates is the lack of gypsum because of its water solubility, as described above, advantageous.

B e i s p i e l e: 1) 100 Teile Zementklinkermehl werden mit einer Auflösung von 0, 5 Teilen wasserlöslicher Methylzellulose in 50 Teilen Wasser intensiv bis zur völligen Knollenfreiheit gemischt. Es entsteht ein sahniges Material, mit dem im Streich- oder Spritzverfahren Schutzüberzüge hergestellt werden können.EXAMPLE: 1) 100 parts of cement clinker powder are mixed with a Dissolution of 0.5 parts of water-soluble methyl cellulose in 50 parts of water intensively mixed until completely free of nodules. A creamy material is created, with which can be used to produce protective coatings by brushing or spraying.

2) 50 Teile feingemahlenes Zementklinkermehl, 50 Teile Zementklinkermehl der Korngröße 30 bis 100/u und 70 Teile 50%iger Acrylharzdispe»ion werden intensiv gemischt. Es entsteht ein viskoses Material, das entsprechend Beispiel 1 verarbeitet werden kann.2) 50 parts of finely ground cement clinker meal, 50 parts of cement clinker meal the grain size 30 to 100 / u and 70 parts of 50% acrylic resin dispersion are intense mixed. The result is a viscous one Material that according to example 1 can be processed.

3) 90 Teile Zementklinkermehl werden mit 110 Teilen einer Auflösung von 25 Teilen Chlorkautschuk, 10 Teilen Chlordiphenyl-Weichmacher in 65 Teilen aromatischem Lackbenzin mit Zusatz von 10 Teilen Titandioxid gemischt und mittels einer Homogenisiermaschine auf hohe Feinheit gebracht. Es entsteht ein lackartiges Material, das auf übliche Weise zu Überzügen verarbeitet werden kann ls) 100 Teile Zementklinkermehl, 100 Teile feinsand der Körnung 0.03 bis 0,12 mm werden mit 75 Teilen lösungsmittelfreiem Epoxidharz und 25 Teilen eines cycloaliphatischen Polyamins intensid gemischt. Es entsteht ein Mörtel, der auf übliche Weise auf Stahl und anderen Untergründen aufgebracht werden kann und durch chemische Reaktion erhärtet.3) 90 parts of cement clinker powder are made with 110 parts of a dissolution of 25 parts of chlorinated rubber, 10 parts of chlorodiphenyl plasticizer in 65 parts of aromatic White spirit mixed with the addition of 10 parts of titanium dioxide and using a homogenizer brought to a high degree of fineness. The result is a lacquer-like material that is customary Can be processed into coatings ls) 100 parts cement clinker powder, 100 Parts of fine sand with a grain size of 0.03 to 0.12 mm are combined with 75 parts of solvent-free Epoxy resin and 25 parts of a cycloaliphatic polyamine mixed intensid. It the result is a mortar that is applied to steel and other substrates in the usual way can be and hardened by chemical reaction.

Claims (8)

P a t e n t - A n s p r ü c h e P a t e n t - A n s p r ü c h e ;) Überzugsmitel zum Schutz von Stahl sowie anderen Bau- und Werkstoffen mit einem Anteil von hydraulisch erhärtendem Zement, dadurch gekennzeichnet, daß der Zementanteil aus Zementklinkermehl ohne Gipszusatz besteht und daß das Zementklinkermehl nicht über 0,5 % SO3 enthält.;) Coating agent to protect steel and other building materials and materials with a proportion of hydraulically setting cement, characterized in that the cement component consists of cement clinker meal without the addition of gypsum and that the cement clinker meal does not contain more than 0.5% SO3. 2. Überzugsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zementklinkermehl überwiegend aus Teilchen der Korngröße 40 bis 100µ besteht.2. Coating agent according to claim 1, characterized in that the Cement clinker powder consists predominantly of particles with a grain size of 40 to 100μ. 3. Überzugsmittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch geliennzeichnet daß das Zementl;linkerme!ll einen hohen Silikatmodul und oder hohen Kalkstandard von mindestens 95 aufweist.3. Coating agent according to Claims 1 and 2, characterized thereby that the cement oil; linkerme! ll has a high silicate module and / or high lime standard of at least 95. 4. Überzügsmittel nach Anspruch 1 und gegebenenfalls den Ansprüchen 2 und 3, bestehend aus einer wässrigen Suspension von Zementklinkermehl, , gegebenenfalls mit Zusätzen von Pigmcnten, mineralischen Füllstoffen, wasserzurückhaltenden Kolloiden und hygroskopischen Salzen.4. Coating agent according to claim 1 and optionally the claims 2 and 3, consisting of an aqueous suspension of cement clinker powder, if necessary with additions of pigments, mineral fillers, water-retaining colloids and hygroscopic salts. 5. Überzugsmittel nach den Ansprüchen 1 und 4, sowie gegebenenfalls den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß es wässrige Dispersionen aus vorwiegend unverseifbaren Kunststoffen gegebenenfalls ohne sonstigen Wasserzusatz enthält.5. Coating agent according to claims 1 and 4, and optionally claims 2 and 3, characterized in that it watery Dispersions of predominantly unsaponifiable plastics, if necessary without any other Contains added water. o. Überzugsmittel nach Anspruch 1 und segebenenfalls den Ansprechen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß es übliche lösungsmittelhaltige Anstrichbinderittel, vorzugsweise auf der Grundlage von unverseifbaren bituminösen Stoffen und/ oder Sunststoffen allein oder in Mischung mit anderen Pigmenten und Füllstoffen enthält.o. Coating agent according to claim 1 and, if appropriate, the response 2 and 3, characterized in that there are conventional solvent-based paint binders, preferably based on unsaponifiable bituminous substances and / or Contains plastics alone or in a mixture with other pigments and fillers. 7. Überzugsmittel nach Anspruch 1, und gegebenenfalls den Ansprüchen 2 und 3,- dadurch gekennzeichnet, daß es reaktionshärtende Kunstharzbindemittel, wie Epoxidharz, Polyurethanharz, Polyesterharz, Polyacrylatharz u.a. allein oder in Mischung mit anderen Pigmenten und Füllstoffen enthält.7. Coating agent according to claim 1, and optionally the claims 2 and 3, - characterized in that there are reaction-hardening synthetic resin binders, such as epoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, polyacrylate resin and others alone or in a mixture with other pigments and fillers. 8. Verfahren zur Verbesserung der mit den Überzugsmitteln nach den Ansprüchen 1 bis 7 hergestellten Überzüge, dadurch gekennzeichnet, daß diese noch durch einen wenig gas- und feuchtigkeitsdurchlässigen Film aus organischer Bindemittel, vorzugsweise auf Kunststoffbasis, gegen das Eindringen von Luftkohlensäure und gegen vorzeitiges Austrocknen geschützt werden.8. Method for improving with the coating agents according to the Claims 1 to 7 produced coatings, characterized in that these still through a film of organic binding agent that is not very permeable to gas and moisture, preferably based on plastic, against the penetration of air carbonic acid and against premature drying out must be protected.
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