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Betonents chalungsmittel Bei der Herstellung von Betonbauteilen und
Betonbauten ist infolge der weichplastischen Beschaffenheit des frischen Betons
die Verwendung von Formen erforderlich. Diese Formen bestehen meistens aus Holz-
oder Eisenkonstruktionen. Zur Verhinderung des Anhaftens von erhärtetem Beton an
diesen Formen bei der Entformung verwendet man Entformungsmittel, welche üblicherweise
Betonentschalungsmittel genannt werden.
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Als Betonentschalungsmittel haben sich bisher in der Praxis zwei verschiedene
Typen eingeführt, nämlich solche auf öliger Basis und Entschalungsmittel auf wäßriger
Basis.
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Betonentschalungsmittel auf öliger Basis bestehen in der Regel aus
mittelviskosen Mineralölen, denen gegebenenfalls Zusätze von Benzinfraktionen, z.B.
solche eines Siedebereiches von 130 bis 180°C, zugesetzt werden können. Es ist ebenfalls
bekannt, derartigen Produkten vegetabilische Öle und/oder flüssige natürliche Fettsäuren,
wie z.B. Ölsäure, zuzusetzen. Bei der Anwendung derartiger Entschalungsöle
ergeben
sich bei zu starkem Auftrag häufig Verfärbungen der Betonoberflächen durch an der
Oberfläche anhaftendes oder in die Oberflächenschicht eingedrungenes Ö1. Bei zu
niedriger Dosierung kann der Trenneffekt zu schwach sein, so daß Rückstände von
festhaftendem Beton an der Schalung verbleiben.
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Außerdem tritt trotz sachgemäßer Arbeitsweise durch Verhinderung des
Abbindens des Zementes an der Trennschicht bzw.
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durch ungenügende Trennung ein mehr oder weniger starkes Stauben auf
den Betonelementen bzw. der Schalung auf.
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Man hat auch bereits Entschalungsmittel auf wäßriger Basis entwickelt,
indem man z.B. Dispersionen der obengenannten Zubereitungen auf die Schalung aufspritzte,
ohne daß aber die Nachteile beseitigt werden konnten. Die Verwendung von Polyalkylenglykol
als Trennmittel brachte ebenfalls keine wesentliche Verbesserung, wenngleich ein
Vorteil dieser Verbindungen ihre Wasserlöslichkeit ist, die zumindest dann gegeben
ist, wenn im Polyalkylenglykol der Polyäthylenglykolanteil relativ hoch ist.
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Man hat auch bereits versucht, Siliconöle in Form von Lösungen oder
Emulsionen als Trennmittel zu verwenden.
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Diese weisen zwar hervorragende Trenneigenschaften auf, hydrophobieren
jedoch den Beton in unerwünschter Weise, da das spätere Aufbringen eines Anstrichmittels
durch die auf der Oberfläche haftenden Siliconöle erschwert oder unmöglich gemacht
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine oberflächenaktive Substanz
zu finden, welche üblichen Entschalungsmitteln zugefügt, deren Eigenschaften wesentlich
verbessert und gleichzeitig deren Nachteile reduziert oder beseitigt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Betonentschalungsmittel, welches
durch einen Gehalt von 0,1 bis 5 Gew.-a, bezogen auf Gesamtgemisch, einer in diesem
System oberflächenaktiven, polare Gruppen enthaltenden siliciumorganischen Verbindung
gekennzeichnet ist.
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Je nachdem ob man mit Betonentschalungsmitteln auf öliger Basis oder
auf wäßriger Basis arbeitet, muß man oberflächenaktive siliciumorganische Verbindungen
auswählen, die auf Grund ihrer polaren Gruppen in dem betreffenden System oberflächenaktiv
sind. Dies läßt sich somit durch den Aufbau dieser Verbindungen und die damit verbundene
Löslichkeit in organischem oder wäßrigem Medium erreichen.
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Siliciumorganische Tenside haben den Vorteil vor anderen oberflächenaktiven
Substanzen, daß sie die Oberflächenspannung und die Grenzflächenspannungen besonders
stark herabsetzen und somit außerordentlich grenzflächenaktiv sind.
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Als besonders brauchbare siliciumorganische Verbindungen mit polaren
Gruppen bieten sich ion ihrem Aufbau verschiedene,
dem Fachmann
bekannte Verbindungen an. Eine Gruppe von besonders bevorzugten siliciumorganischen
oberflächenaktiven Verbindungen sind die Polysiloxan-Polyoxyalkylen-Blockmischpolymerisate.
Diese können z.B. nach den US-PS 3 115 512, 3 402 192 und 3 398 104 hergestellt
werden. Diese Verbindungen haben den Vorteil, daß durch geeignete Auswahl der Struktur
des Polysiloxanblocks einerseits und des Polyoxyalkylenblocks andererseits die Löslichkeit
und damit die Systembezogenheit der oberflächenaktiven Verbindungen beeinflußt werden
kann.
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Blockmischpolymerisate mit einem hohen Gehalt an Polysiloxanblöcken
zeichnen sich durch geringe Wasserlöslichkeit aus.
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Diese kann auch durch die Verwendung größerer Mengen von Polyoxypropyleneinheiten
im P olyoxyalkylenb lock bewirkt werden. Derartige Verbindungen lassen sich z.B.
durch die folgenden Formeln darstellen:
Formel I
Formel II In der Formel I können die Indices b und m auch 0 sein.
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Es handelt sich dann um lineare Produkte. a und n haben immer endliche
Werte.
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In der Formel II muß c > 1 sein, wobei m wiederum den Wert von
0 annehmen kann.
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Der Siloxanblock eines mittleren Moleküls der Formel I oder II kann
3 bis 200 Siliciumatome enthalten. Die Polyoxyalkylenblöcke können in einem Molekulargewichtsbereich
zwischen 400 und 4500 liegen.
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Die für erfindungsgemäße Entschalungsmittel verwendeten Blockmischpolymerisate
enthalten in der Regel 10 bis 60,
vorzugsweise 15 bis 35 Gew.-%,
Methylpolysiloxanblöcke, deren Methylgruppen gegebenenfalls bis zu 30 Mol-% durch
Phenylgruppen oder gegebenenfalls längerkettige Alkylgruppen (C2 - C22) substituiert
sein können. Der Gewichtsanteil der Polyoxyalkylenblöcke ist demnach 40 bis 90,
bevorzugt 65 bis 85 %.
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Es sind ferner oberflächenaktive siliciumorganische Verbindungen anionischer
Art bekannt und z.B. in der DT-PS 1 157 789 beschrieben. In diesen Verbindungen
sind über Kohlenstoff an Silicium Sulfatester- oder Sulfonatgruppen gebunden. Derartige
Verbindungen seien durch die folgende Formel III erläutert:
Formel III wobei X eine Alkylgruppe (C1 - C8), eine Si(CH3)3-Gruppe oder ein Wasserstoffradikal
sein kann. Der Index n kann einen Wert zwischen 0 und 50 annehmen. Der Index m ist
in der Regel 1. Der Index a beträgt 1 oder 3 bis 8. Der Index b kann 0 oder 1 sein.
A+ steht für ein Alkali- oder Ammoniumkation.
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Diese Verbindungen sind besonders für kalte Entformungen geeignet.
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Schließlich seien aus der Reihe der oberflächenaktiven siliciumorganischen
Verbindungen als besonders brauchbar noch diejenigen genannt, die über Kohlenstoff
an das Silicium gebundene organische Ester- oder Carbonsäuregruppen enthalten. Die
Herstellung dieser Verbindungen kann z.B. den DT-PS 1 793 653 und 1 495 860 entnommen
werden.
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Die erfindungsgemäßen oberflächenaktive siliciumorganische Verbindungen
enthaltenden Betonentschalungsmittel zeichnen sich durch hohe Wirksamkeit bereits
bei niedrigem Gehalt an Siloxan-Tensid aus. Es werden völlig glatte, porenfreie
und staubfreie Betonelemente erhalten. Die entformten Schalungen sind frei von anhaftendem
Beton und brauchen im Regelfall nicht gereinigt zu werden. Insbesondere bei Sichtbeton
fällt die Gleichmäßigkeit und Wolkenfreiheit der erhaltenen Oberflächen auf. Dies
ist insbesondere bei Bauten wichtig, deren Oberfläche nicht verkleidet wird, wie
z.B. bei Brücken, aber auch bei anderen Hochbauten.
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In den folgenden Beispielen werden Richtrezepturen zur Herstellung
von Betonentschalungsmitteln auf öliger und wäßriger Basis gegeben. Dem Fachmann
ist es möglich, an Hand dieser Richtrezepturen für spezielle Anwendungsfälle weitere
geeignete Rezepturen zu entwickeln.
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Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile1 wenn nicht anders vermerkt
.
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Beispiel 1 Eine Mischung aus 900 Teilen Wasser 100 Teilen Isopropanol
10 Teilen Nuros-Harz (natürliches Wurzelharz) 5 Teilen eines unten näher beschriebenen
nichtionischen Siloxantensids 10 Teilen Polyglykol 400 wird auf eine gereinigte
Eisenschalung aufgesprüht (Auftragsmenge 20 g/m²). Die Schalung wird zu einer Form
zusammengefügt. Nach einer Trockenzeit von 30 Minuten wird eine Betonmischung aus
200 kg Portlandzement PZ 450 F, 350 kg Sand O - 7 mm, 300 kg Kies 15 - 30 mm und
95 kg Wasser eingefüllt und durch Rütteln verdichtet. Zur Beschleunigung des Abbindens
wird die gefüllte Form auf 700C aufgeheizt. Nach Lagerung über Nacht wird entschalt.
Es resultiert ein Betonelement mit einer porenfreien, glatten Oberfläche, die Schalung
selbst ist rückstandfrei sauber und kann sofort weiterverwendet werden. Das entschalte
Betonelement ist leicht mit Wasser benetzbar.
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Das verwendete Siloxantensid entspricht der Formel I mit den Indices
a = 6, b = 2,5, m = 18, n = 18 und R = C4H9.
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Beispiel 2 Einer Mischung aus 400 Teilen Isopropanol 400 Teilen Wasser
und 20 Teilen eines Polyoxyalkylendiols vom mittleren Molekulargewicht 2200 und
einem Molverhältnis von Propylenoxid : Äthylenoxid wie 1 : 8 wurden 10 Teile eines
Siloxantensids der Formel
zugemischt. Diese Formulierung wurde den Angaben des Beispiels 1 entsprechend eingesetzt,
wobei die Aufheiztemperatur abweichend von Beispiel 1 50 0C betrug. Es wurde auch
hier eine völlig staubfreie, formgetreue Entschalung ohne Betonrückstände auf der
Metallform erreicht.
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Beispiel 3 Das in Beispiel 2 verwendete Siloxantensid wurde auch
in folgender Mischung eingesetzt: 800 Teile Spindelöl 4,5/50' 130 Teile Kristallöl
40 Teile Ölsaure 1 Te anionisches Siloxantensid, wie in Beispiel 2 beschrieben Die
Formulierung wurde in einer Menge von 30 g/m2 auf eine gereinigte Eisenschalung
aufgetragen. Bereits unmittelbar nach dem Auftragen wurde Beton eingefüllt. Nach
30 Stunden wurde entformt. Es resultierte ein vollkommen glatter, porenfreier, staubfreier
Beton ohne irgendwelche Verfärbung. Die Schalung selbst ist ebenfalls staubfrei,
ohne anhaftende Rückstände von erhärtetem Beton, vollständig rostfrei und kann sofort
wieder verwendet werden.
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Beispiel 4 In drei Versuchen wird eine erfindungsgemäße Formulierung
(Versuch A) mit einer siloxanfreien Formulierung (Versuch B) und einer solchen,
welche Polydinethylsiloxan enthält (Versuch C), verglichen.
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Versuch A Ein Entschalungsöl wurde formuliert aus 300 Teilen Spindelöl
200 Teilen schwerem Heizöl 400 Teilen Testbenzin 20 Teilen ölsäure 60 Teilen Fischöl
20 Teilen eines Polymethylsiloxan-Polyoxyalkylen-Blockmischpolymers entsprechend
Formel I mit a = 5, b = 2, m = 0, n = 30 und R = CH3.
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Dieses produkt wurde mit 30 g/m² auf eine auf 60°C vorgeheizte quadratische
Eisenwanne von 60 cm Seitenlänge und 6 cm Seitenhöhe gestrichen. In die so behandelte
Form wurde eine Betonmischung eingerüttelt und der Beton anschließend bei 80°C ausgehärtet.
Die Entformung erforderte nur geringen Xraftau-fwand. Weder auf der Form noch auf
dem Formling waren Spuren von Betons taub zu beobachten; sämtliche Kanten und Flächen
waren sehr genau abgebildet.
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Versuch B Ein Parallelversuch ohne den erfindungsgemäßen Zusatz ergab
ungenau Abbildung der Formflächen, etwa 0,2 mm starke Abbrüche an den Kanten und
starken Abrieb von Betonstaub.
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Versuch C In einem zweiten Paralielversuch wurde der erfindungsgemäße
Zusatz dieses Beispiels durch ein Polydimethylsiloxanöl einer Viskosität von 50
cP bei 200C ersetzt. Die Entformung gelang leichter als im ersten Parallelversuch
B, aber nicht staubfrei.
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Alle drei entformten Betonplatten wurden mit einer weißen, wäßrigen
Dispersionsfarbe gestrichen. Dabei ergab sich auf den Platten aus den Versuchen
A und B ein gleichmäßiger Anstrich; auf der Platte aus Versuch C dagegen zeigten
sich starke Verlaufstörungen und einzelne, nicht überstreichbare Flecken.
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Beispiel 5 Es werden wie in Beispiel 4 zwei nicht erfindungsgemäße
Formulierungen mit einer erfindungsgemäßen verglichen.
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Versuch A (erfindungsgemäß) Gehobelte Schalbretter, deren Maserung
noch ein deutliches Profil zeigte, wurden mit einem Schalöl folgender Zusammensetzung
mit einer Auflage von 50 g/m2 gestrichen:
500 Teile Weißöl 5 E
300 Teile Kristallöl 100 Teile Rüböl 10 Teile eines Estergruppen enthaltenden Siloxans
der Formel
für das mittlere Molekül.
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Das Präparat war durch Hochvakuumdestillation bei 2000C von niedermolekularen,
nur Methylsiloxyeinheiten enthaltenden Individuen befreit worden.
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Es wurde eine Form genagelt, mittels derer ein Betonprisma der Abmessung
100 cm x 150 cm x 20 cm gegossen wurde. Nach dem Aushärten bei einer Umgebungstemperatur
zwischen 12 0C und 230C wurde entformt. Die Holzmaserung war unerwartet deutlich
abgebildet; es wurde keinerlei Stauben beobachtet; eine mit Latexfarbe gestrichene
Prismenfläche zeigte keine Verlauffehler oder Abblätterungserscheinungen.
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Versuch B Das Entschalungsmittel dieses Beispiels ohne erfindungsgemäßen
Zusatz ergab in einem analogen Versuch starkes Stauben bei der Entschalung, ungenaue
Abbildung der Holzmaserung, aber gute Überstreichbarkeit.
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Versuch C Substitution des erfindungsgemäßen Zusatzes durch ein Dimethylpolysiloxan
der Viskosität 100 cP bei 20 0C ergab keine staubfreie Entschalung, die überstreichbarkeit
des entschalten Betons war schlecht; nach einigen Tagen blatterten sogar Bereiche
des unregelmäßigen Anstrichs ab.