DE2343457A1 - Waessrige hydrophobiermittelemulsion fuer hydraulische bindemittel - Google Patents
Waessrige hydrophobiermittelemulsion fuer hydraulische bindemittelInfo
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Description
BASF Aktiengesellschaft
Unser Zeichen; O. Z. 30 076 Ze/Wn
67OO Ludwigshafen, 27.8.1973
Die Erfindung bezieht sich auf Zusätze für Beton und Mörtel hydraulisch bindende Zusammensetzungen, wie Zement, sowie zur
Oberflächenimprägnierung für derart mit hydraulischen Bindemitteln hergestellte Mörtel oder Beton und sonstige Baustoffe,
wie Klinker, Eternit, Gasbeton, Beton, der geschäumte Kunststoffe enthält, und Asbestvlies, wobei diese Zusätze dazu
dienen, die hydraulischen Bindemittel hydrophob zu machen und damit eine Verbesserung gegen den Angriff von aggresivem
Wasser zu erzielen. Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Hydrophobierzusatz in Gegenwart von beispielsweise
Calcium- und Magnesiumionen wasserabweisende, auswaschbeständige
Salze liefert, die auch nach mehrjähriger Bewitterung in ihrer Stabilität nicht beeinträchtigt werden. Ein weiterer
Vorteil des erfindungsgemäßen Hydrophobiermittels gegenüber sonst gebräuchlichen Hydrophobiermitteln ist die Vermeidung
der häufig zu beobachtenden Grauschleier an imprägnierten Außenfassaden.
Beton und Mörtel beispielsweise sind, bedingt durch die chemischen
Eigenschaften der anorganischen Bindemittel, wie Zement, anfällig gegen aggressive Medien. Solche aggressive Medien
sind z.B. bei Unterwasserbauten das Meerwasser, bei sonstigen Bauten Wasser, die aggressive Ionen enthalten, wie Hydrogencarbonat,
Hydrogensulfat oder Chlorid. Solche Baustoffe enthalten außerdem in ihrem Gefüge Poren, Kapillaren und Fehlstellen,
in die Wasser eindringen oder durch die das Wasser durchtreten kann. Darunter leiden aber ihre mechanischen
Eigenschaften, insbesondere die Beständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen aller Art.
482/73 5 0 9 8 16/0384 -2-
c.z. 30 076
Als Zusätze zu hydraulischen Bindemitteln sind eine Vielzahl von Hydrophobierungsmitteln bekannt geworden, beispielsweise
Emulsionen von Silikonölen., Paraffinen und Leinöl sowie von
verschiedenen Kunstharzen. Auch Mischungen aus ölen oder Fettsäuren,
wie Stearinsäure und Paraffinsulfonaten, aus Fettsäuren sowie Emulsionen von ölförmigen Polyäthylenen wurden
hierfür schon verwendet. Schließlich kamen für diesen Zweck schon Alkalisalze von Fettsäuren, wie Natriumstearat in gelöster
oder emulgierter Form zum Einsatz.
Ein Nachteil solcher Hydrophobierungsmittel besteht darin, daß sie beim Anmischen von beispielsweise Beton oder Mörtel
teilweise zur Schaumbildung und dadurch zur Einführung von Luft in das Gemisch neigen, wodurch die Endfestigkeit des
Materials nicht die an sich möglichen Werte erreichen kann. Die eingeführte Luft kann in dem erhärteten Beton oder Mörtel
nicht mehr entweichen und führt deshalb aufgrund des erhöhten Luftporengehalts zu verminderten Endfestigkeiten des abgebundenen
Materials. Außerdem führt der zusätzlich eingeführte Luftgehalt zu einer Verminderung der Hydrophobiereigenschaften.
Weiterhin ist es bekannt, daß der Zusatz an Hydrophobierungsmitteln das Abbindeverhalten des Mörtels bzw. Betons beeinflußt,
wodurch es zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung der hydraulisch abbindenden Gemische kommen kann.
Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Hydrophob!erungsmittel
besteht darin, daß bereits nach kurzer Bewitterung des imprägnierten Betons bzw. Mörtels ihre Wirksamkeit verlorengeht
und an damit imprägnierten Außenfassaden, wie z.B. Klinkerfassaden, ein lästiger Grauschleier auftritt.
Es ist weiterhin bekannt, daß man die Plastizität von Firschbeton und Frischmörtel durch Zusätze von beispielsweise Netzmitteln
höhen kann, wodurch bei gleich guter Verarbeitbarkeit ein Teil des überschüssigen Anmachwassers eingespart werden
kann. Es wird dadurch zwar erreicht, daß die Massen leichter und vollständiger verdichtet werden können, was zu einem kompakteren
Gefüge und zu höherer Festigkeit führt. Doch ist ein derartiger Beton oder Mörtel nicht gegen Feuchtigkeit und
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Wasser geschützt. Aggressive wäßrige Medien können durch das ausgehärtete Material durchtreten, was besonders bei vorgespanntem
Beton zu schweren Schäden führen kann.
Das Ziel der Erfindung besteht in neuen Zusatzmitteln zum Hydrophobieren von hydraulischen Bindemitteln, die die oben
genannten Nachteile nicht mehr aufweisen bzw. bewirken.
Es wurde eine wäßrige Hydrophobiermittelemulsion für hydraulische Bindemittel gefunden, die gekennzeichnet ist durch
einen Gehalt an
a) 5 bis 50 Teilen eines zwischen 40 und 60°C erweichenden
Paraffins,
b) 1 bis 20 Teilen einer mit alkalisch reagierenden Stoffen neutralisierten Montanwachssäure einer Säurezahl zwischen
115 bis 155, einer Verseifungszahl von IJO bis 175 und
eines Schmelzpunkts von 70 bis 900C und
c) 95 bis 50 Teilen Wasser.
Die neuen Hydrophobiermittelemulsionen können in einfacher Weise hergestellt werden, indem man 95 bis 50, vorzugsweise
60 bis 70 Teile Trinkwasser mit einer alkalisch reagierenden Substanz, wie Ammoniak, Natronlauge, Kalilauge, Methylamin,
Diäthylamin, Triäthanolamin, vorzugsweise mit Ammoniak neutralisiert,
5 bis 50 Teile Paraffin des oben genannten Schmelzpunkts, vorzugsweise zwischen 52 und 51I-0C und 1 bis 25 Teile
Montanwachssäure der Säurezahl wie oben angegeben, vorzugsweise mit einer Säurezahl zwischen IJO und ΙβΟ bei 60 bis
100, vorzugsweise 70 bis 95°C zufügt und die Mischung bei erhöhtem Druck, vorzugsweise zwischen 100 und 200 atü homogenisiert.
Die neuen Hydrophobiermittelemulsionen können den hydraulischen Bindemitteln beim Ansetzen des Mörtels oder Betons zusammen
mit weiterem Wasser, das zum Ansetzen von Mörtel bzw. Beton sowieso nötig ist, zugegeben werden. Im allgemeinen verwendet
man dabei 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 3 Gewichtsprozent
des Hydrophob!ermitteis (als feste Anteile - ohne
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Wasser - berechnet), bezogen auf die Menge des hydraulischen Bindemittels. Man kann aber auch die Oberfläche der mit den
hydraulischen Bindemitteln angemachten Baustoffe, z.B. des Mörtels oder Betons, nach deren Verarbeitung mit den Emulsionen
behandeln, z.B. durch Besprühen oder Bestreichen. Schließlich ist es auch möglich, die Emulsionen den hydraulischen
Bindemitteln schon beim Mahlen zuzusetzen. Dabei kann man die Emulsionen in die Mahltrommeln einbringen, wobei zusätzliches
Wasser oder Glykol noch hinzugefügt werden können. Die Menge des Wassers oder Glykols kann dabei z.B. 0,1 bis
10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des Zements bzw. gelöschten Kalks, betragen.
Zusätzlich zu den Emulsionen können den hydraulischen Bindemitteln
beim Anmachen gegebenenfalls im Gemisch mit den Emulsionen auch andere übliche Zusätze, z.B. wäßrige Dispersionen
von Polymerisaten auf Basis äthylenisch ungesättigter Carbonsäureester, z.B. von Vinylestern, wie Vinylacetat und Vinylpropionat,
oder Acrylestern und/oder Methacrylestern, wie Acrylsäureäthyl- und -tert.-butylester, ferner auf Basis von
Butadien, Styrol und/oder Vinylidenchlorid, zugesetzt werden. Auch bei den üblichen Oberflächenbehandlungsverfahren für geformte
Gebilde aus hydraulischen Bindemitteln können die Emulsionen mit Vorteil, z.B. im Gemisch mit Kunststoffdispersionen,
mitverwendet werden.
Die Wirkung der Emulsionen besteht vermutlich darin, daß das Ammoniumsalz der Montanwachssäure in Verbindung mit den CaI-ciumanteilen
des hydraulischen Bindemittels unlösliche CaI-ciumsalze
bzw. mit den Magnesiumanteilen unlösliche Magnesiumsalze bildet, welche die restlichen Paraffine einschließen und
somit die Feinverteilung der Emulsion auch in dem Baustoff aufrechterhalten. Die hydrophobierende Wirkung der neuen
Emulsionen ist nach ihrer Anwendung außerordetnlich stark und übertrifft sogar die der bisher verwendeten besten Hydrophobiermittel
wesentlich.
Als überraschend ist anzusehen, daß bereits verhältnismäßig
kleine Mengen des erfindungsgemäßen Zusatzmittels ausgezeich-
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nete hydrophob!erende Wirkung zeigen und in ihrer Hydrophobierung
selbst entsprechende Mengen an handelsüblichen Siliconölen übertreffen können. Ein weiterer wesentlicher Vorteil
des erfindungsgemäß verwendeten Zusatzmittels liegt darin, daß es unter dem Einfluß der Alkalitat des Bindemittels, z.B. des
Zements im Beton und des Zements bzw. Kalks im Mörtel, keine schädlichen Stoffe bildet, d.h. insbesondere keine anorganischen
oder organischen Säurereste, wie Acetat-, Propionat-, Chloridsulfat oder Nitrationen in Freiheit setzt. Das Zusatzmittel
ist frei von korrosionsfordernden Stoffen, die z.B. zu
einer Korrosion der Armiereisen führen könnten. Die nunmehr folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Angegebene Teile sind Gewichtsteile.
Ansatz 1:
70 Teile Trinkwasser, 1,5 Teile 25 $iger Ammoniak, ZJ Teile
Paraffin (Schmelzpunkt 52 bis 54°C) und 3 Teile Montanwachssäure
(Säurezahl 1J55, Verseifungszahl I60) werden bei 70 bis
950C 1 Stunde bei I50 atü homogenisiert.
Ansatz 2:
70 Teile Trinkwasser, 1,5 Teile 25 $iger Ammoniak, 27 Teile
Paraffin (Schmelzpunkt 52 bis 54°C) und 3 Teile Montanwachssäure (Säurezahl 155) werden bei 70 bis 95°C 1 Stunde bei
150 atü homogenisiert.
100 Teile Zement PZ 350 P (DIN Il64) werden mit 1 Teil des
erfindungsgemäßen Zusatzmittels gemäß Beispiel 1 (Tabelle A) und 45 Teilen Wasser gemischt, die erhaltene Masse in eine
Form gegossen urri. 24 Stunden aushärten gelassen. Der Probekörper
wird ausgeformt, 6 Tage in Wasser gelagert und dann 6 Tage bei 1000C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Anschließend
wird der Probekörper mehrmals J50 Sekunden bzw. 24 Stunden in Wasser gelagert und die dabei erfolgte Wasseraufnahme
gemessen. Zwischendurch wird jeweils 24 Stunden bei 1000C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, wobei sich wieder
das ursprüngliche Gewicht einstellt. In der folgenden Tabelle
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-D-
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sind die Mengen an Wasser angegeben, die jeweils beim Lagern im Wasser aufgenommen werden.
30 Sek. 24 Std. 30 Sek. 24 Std.
HpO-Aufnahme HpO-Aufnahme HpO-Aufnahme HpO-Aufnahme
Nr. in κ in cc in g in κ
| a | 1. | 4,5 | 24,9 | 3,6 | 19,2 |
| Vergleichs proben |
2. | 7,3 | 29,6 | 6,2 | 21,5 |
| 3. | 5,0 | 26,7 | 4,9 | 22,5 | |
| 7,0 | 25,6 | 6,1 | 20,3 | ||
Zum Vergleich sind in den letzten drei Zeilen der Tabelle die unter identischen Bedingungen mit einem Probekörper erhaltenen
Ergebnisse zusammengestellt, zu dessen Herstellung ein Gemisch aus jeweils 100 Teilen Zement, PZ 350 F und 45 Teilen Wasser
verwendet wurde, das
1. keinen Zusatz
2. 1 Teil Zinkstearat bzw.
3. 1 Teil handelsübliches Silikonöl in emulgierter Form enthielt.
1 Teil der Paraffinemulsion aus Herstellungsbeispiel 1 wird mit 9 Teilen Wasser verdünnt. Diese Verdünnung wird auf einen
abgebundenen Außenputz bzw. Sichtbeton aufgebracht. Nach dem Abdampfen des Lösungsmittels ist die Oberfläche des Außenputzes
und des Sichtbetons sehr stark hydrophob, so daß aufgebrachtes Wasser sofort abperlt. Dagegen findet auf dem unbehandelten
Außenputz bzw. Sichtbetonschicht beim Aufbringen des Wassers eine Filmbildung des Wassers und eine damit verbundene
Durchnässung des Putzes bzw. Sichtbetons statt.
1 Teil der Paraffinemulsion aus Herstellungsbeispiel 1 wird mit 9 Teilen Wasser verdünnt. Diese Verdünnung wird durch
Aufstreichen oder Aufsprühen auf die Oberfläche einer Klinker-
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wand und Eternitwand gebracht. Nach Abtrocknen der Oberfläche wird die Eternitwand und Klinkerwand 6 Monate mit Wasser berieselt.
Danach beträgt die Wasseraufnahme der Eternit- bzw.
Klinkerwand gleich Null und der Abperleffekt ist nach wie vor ausgezeichnet. Ein eventuell auftretender Grauschleier bei der
behandelten Klinker- bzw. Eternitwand wird nicht festgestellt.
Bei einer unbehandelten Klinker- und Eternitwand wird die Fassade vollkommen durchtränkt,und es treten vereinzelt Risse
auf.
Eine Eternitwand wird wie nach Beispiel 3 behandelt. Nach Abtrocknen
der Oberfläche wird die Eternitwand 1 Jahr im Freien bewittert. Danach beträgt die Wasseraufnahme gleich Null,und
der Abperleffekt wird nicht beeinträchtigt.
Eine unbehandelte Eternitwand wird beim Besprühen mit Wasser vollkommen durchtränkt.
500 Teile eines Gemische aus 500 Teilen Normsand I und 1000 Teilen Normsand II werden mit 166 Teilen Zement PZ 350 F und
1 Teil Paraffinemulsion nach Herstellungsbeispiel 1 in 45
Teilen Wasser angesetzt. Aus der Masse werden Prismen der Abmessungen 4 χ 4 χ l6 cm gegossen, die nach eintägigem Aushärten
entformt und dann 27 Tage unter Wasser gelagert werden. Danach werden die Prismen der BiegeZugprüfung nach DIN 1164
unterworfen und dabei festgestellt, daß die Eindringtiefe von Wasser bei den Prismen 1,5 cm beträgt.
Unter denselben Bedingungen werden Prismen, die ohne Zusatz der Paraffinemulsion nach Herstellungsbeispiel 1 aus dem
Zement-Sand-Wassergemisch hergestellt sind und die dieselben
Abmessungen haben, vollständig von Wasser durchnäßt.
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Eine Betonmischung folgender Zusammensetzung 1 Teil Sand (Körnung 0,2 bis 0,6 ram)
1 Teil Sand (Körnung 0,6 bis 0,9 mm)
2 Teile Sand (Körnung 0,9 bis 1,5 mm)
2 Teile Sand (Körnung 1,5 bis 3 mm)
4 Teile Sand (Körnung 3 bis 7 mm)
5 Teile Sand (Körnung 7 bis 15 mm)
5 Teile Sand (Körnung 15 bis 30 mm)
5 Teile Sand (Körnung 15 bis 30 mm)
3 Teile Zement PZ 350 P
wird mit 0,1 Teil Paraffinemulsion nach Herstellungsbeispiel 1
in 2 Teile Wasser angesetzt. Aus der Masse werden Würfel der Abmessungen 12 χ 20 χ 20 cm gegossen. Die Würfel werden nach
eintägigem Aushärten entformt und dann 27 Tage unter Wasser gelagert. Danach werden die Betonwürfel der Wasserundurchlässigkeitsprüfung
nach DIN 1045 unterzogen. Nach Versuchsende stellt man an den aufgespaltenen Proben fest, daß die
größte Wassereindringtiefe nur 4 cm beträgt. Ein unbehandelter Betonwürfel dagegen wird unter den gleichen Versuchsbedingungen
vollkommen durchnäßt.
Aus einem Gemisch von 100 Teilen Zement PZ 350 P, 100 Teilen
Normsand 0, 200 Teilen Normsand II, 20 Teilen einer handelsüblichen 50 $igen wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisats
aus Acrylsäurebutylester/Styrol, einem Teil Paraffinemulsion nach Herstellungsbeispiel 2 und 45 Teilen Wasser werden Prismen
der in Beispiel 5 angegebenen Abmessungen hergestellt. Die Prismen werden nach 24-stündiger Lagerung entformt und
dann 27 Tage unter Wasser gelagert. Danach beträgt die Wassereindringtiefe 2,0 cm, die Biegezugfestigkeit 8l kp/cm und die
Druckfestigkeit 430 kp/cm .
Bei einem Prisma, das ohne Zusatz einer Kunststoffdispersion und ohne Zusatz der erfindungsgemäßen Paraffinemulsion hergestellt
und unter somit gleichen Bedingungen untersucht wird, dringt Wasser bis zur vollständigen Durchnässung ein; die
Biegezugfestigkeit beträgt 73,3 kp/cm2 und die Druckfestigkeit
420 kp/cm2. 503816/0384 9
ο.ζ. ^o
Bei einem Prisma, das mit Zusatz einer Kunststoffdispersion und ohne Zusatz des erfindungsgemäßen Zusatzmittels hergestellt,
nach vorhergehenden Bedingungen geprüft wird, beträgt die Wassereindringtiefe j5,0 cm, die BiegeZugfestigkeit 80,2 kp/cm
und die Druckfestigkeit 4θ4 kp/cm2.
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Claims (1)
- ο.ζ. 30 ογβPatentanspruchWäßrige Hydrophobiermittelemulsion für hydraulische Bindemittel gekennzeichnet durch einen Gehalt ana) 5 bis 50 Teilen eines zwischen 40 und 60°C erweichenden Paraffinsb) 1 bis 20 Teilen einer mit alkalisch reagierenden Stoffen neutralisierten Montanwachssäure einer Säurezahl von 115 bis 155* einer Verseifungszahl von IJO bis 175 und eines Schmelzpunktes von 70 bis 900C undc) 95 bis 50 Teilen Wasser.BASF Aktiengesellschaft509816/0384 ^^ \
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- 1974-08-29 FR FR7429495A patent/FR2242343A1/fr active Granted
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