DE2400458B2

DE2400458B2 - Betonentschalungsmittel

Info

Publication number: DE2400458B2
Application number: DE19742400458
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.rer.pol. 3280 Bad Pyrmont; Sattler Ernst 6100 Darmstadt; Schmidt Günter Dr. 4300 Essen Hoerling
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1974-01-05
Filing date: 1974-01-05
Publication date: 1976-10-28
Also published as: DE2400458A1

Description

Bei der Herstellung von Betonbauteilen und Betonbauten ist infolge der weichplastischen Beschaffenheit des fr sehen Betons die Verwendung von Formen erforderlich. Diese Formen bestehen meistens aus Holzoder Eisenkonstruktionen. Zur Verhinderung des Anhaftens von erhärtetem Beton an diesen Formen bei der Entformung verwendet man Entformungsmittel, welche üblicherweise Betonentschalungsmittel genannt werden.

Als Betonentschalungsmittel haben sich bisher in der Praxis zwei verschiedene Typen eingeführt, nämlich solche auf öliger Basis und Entschalungsmittel auf wäßriger Basis.

Betonentschalungsmittel auf öliger Basis bestehen in der Regel aus mittelviskosen Mineralölen, denen gegebenenfalls Zusätze von Benzinfraktionen, z. B. solche eines Siedebereiches von 130 bis 180⁰C, 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 Öl. Bei zu niedriger Dosierung kann der Trenneffekt zu schwach sein, so daß Rückstände von festhaftendem Beton an der Schalung verbleiben. Außerdem tritt trotz sachgemäßer Arbeitsweise durch Verhinderung des Abbindens des Zementes an der Trennschicht bzw. durch ungenügende Trennung ein mehr oder weniger starkes Stauben auf den Betonelementen bzw. der Schalung auf.

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.

Man hat auch bereits versucht, Siliconöle in Form von Lösungen oder Emulsionen als Trennmittel zu verwenden. 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine oberflächenaktive Substanz zu finden, welche üblichen Entschalungsmittel zugefügt, deren Eigenschaften wesentlich verbessert und gleichzeitig deren Nachteile reduziert oder beseitigt.

Gegenstand der Erfindung ist ein siliciumorganische Verbindungen enthaltendes Betonentschalungsmittel, welches durch einen Gehalt von 0,1 bis 5 Gew.-%. bezogen auf Gesamtgemisch, einer in diesem System oberflächenakiiven, polare Gruppen enthaltenden siliciumorganischen Verbindung gekennzeichnet ist.

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.

Siliciumorganische Tenside haben den Vorteil vor anderen oberflächenaktiven Substanzen, daß sie die Oberflächenspannung und die Grenzflächenspannungen besonders stark herabsetzen und somit außerordentlich grenzflächenaktiv sind.

Als besonders brauchbare siliciumorganische Verbindungen mit polaren Gruppen bieten sich in 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 31 15 512, 34 02 192 und 33 98 104 hergestellt werden. Diese Verbindungen haben den Vorteil, daß durch geeignete Auswahl der Struktur des Polysiloxanblock einerseits und des Polyoxyalkylenblocks andererseits die Löslichkeit und damit die Systembezogcnheit der oberflächenaktiven Verbindungen beeinflußt werden kann.

Blockmischpolymerisate mit einem hohen Gehalt an Polysiloxaiiblöeken zeichnen sich durch geringe Wasserlöslichkeit aus. Diese kann auch durch die Verwendung größerer Mengen von Polyoxypropylcneinheiten im Polyoxyalkylenblock bewirkt werden. Derartige Verbindungen lassen sich z. B. durch die folgenden Formeln dai stellen:

CH₃

CH₃-Si-

ί
O

CH — CH₃

CH₂

OR

Ο —Si-CH₃

CH,

O — Si — O

j CH₃-Si-CH₃

O CH₃ — Si — CH₃

RO(CH₁CH₁OuCH₁CHOi

"ι

CH₃ ../„ /Forme) J; CH,

O —Si —

CH₃

CH₃
O — Si — CH₃

CH-CH₃
CH₂

o !

CH₁
CH₂
OR

(CH₃I₃Si-O

CH₃
-Si-O-

(CH₂),
O
CH-CH₃

CH₂

OR

Si-O- j Si(CH₃).,

Sulfonatgruppen gebunden. Derartige Verbindungen seien durch die folgende Formel 111 erläutert:

.15

40

(Formel II)

■45

In der Formel I können die Indices b und m auch O lein. Es handelt sich dann um lineare Produkte, a und η liaben immer endliche Werte.

In der Formel II muß c ^ 1 sein, wobei in wiederum den Wert von O annehmen kann.

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.

Die für erfindungsgemäß»; 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%.

Es sind ferner oberflächenaktive siliciumorganische Verbindungen anionischer Art bekannt und z. B. in der DT-PS 11 57 789 beschrieben. In diesen Verbindungen sind über Kohlenstoff an Silicium Sulfatester- oder ;CH₃
XO- Si —O —

' CH, !

Si— j XO

' CH₃ „ (CH₂)_e ;

(CM*

I SO₃-A
(Formel III)

wobei X eine Alkylgruppe (Ci-C₈), eine Si(CH₃)3-Gruppe oder ein Wasserstoffradikal sein kann. Der Index η 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.

Diese Verbindungen sind besonders für kalte Entformungen geeignet.

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 17 93 653 und 14 95 860 entnommen werden.

Die erfindungsgemäßen oberflächenaktive siliciumorganische Verbindungen enthaltenden Betonentsehalungsmittel 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

do 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 1. B. bei Brücken, aber auch bei anderen Hochbauten.

('5 In den folgenden Beispielen werden Richtrezepturen zur Hers'cllung von Bctoncntschalungsmitteln auf öliger und wäßriger Basis gegeben. Dem Fachmann ist es möglich, an Hand dieser Richtrezepturen für spezielle

Anwendungsfälle weitere geeignete Rezepturen zu entwickeln.

Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile, wenn nicht anders vermerkt.

Beispiel 1

Eine Mischung aus

900 Teilen Wasser,
100 Teilen Isopropanol,

10 Teilen Nuros-Harz (natürliches Wurzelharz),
5 Teilen eines unten näher beschriebenen nichuoni-

schen 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 450F, 350 kg Sand 0-7 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.

Das verwendete Siloxantensid entspricht der Formel I mit den Indices a = 6, 6=2,5, m=18, /?= 18 und R = C₄H₉.

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 zu Äthylenoxid wie 1 : 8 wurden
10 Teile eines Siloxantensids der Formel

CH₃

(CH₃I₃Si — O — Si — O — Si(CH₁),
CH₂
CH,

CH₂

SO, — HN (C₂H₅).,

zugemischl. Diese Formulierung wurde den Angaben des Beispiels 1 entsprechend eingesetzt, wobei die Aufheiztemperatur abweichend von Beispiel 1 50⁰C betrug. Es wurde auch hier eine völlig staubfreie, formgetreuc Umschulung ohne Betonrückstände auf der Mclallforni erreicht.

Beispiel 3

Das in Beispiel 2 verwendete Siloxantensid wurde auch in folgender Mischung eingesetzt:

800 Teile Spindelöl 4.5/50.
130 Teile Kristaliöl.
40 Teile Ölsäure.

1 Teil anionisches Siloxantensid. wie in Beispiel 2 ίο beschrieben.

Die Formulierung wurde in einer Menge von 30 g.-mauf 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 isi ebenfalls staubfrei. >hne anhaftende Rückstände von erhärtetem Beton, vollständig rostfrei und kann sofort

:o wieder verwendet werden.

B e i s ρ i c I 4

In drei Versuchen wird eine erfindungsgemäi.fe ;s Formulierung (Versuch A) mit einer siloxanfreien Formulierung (Versuch B) und einer solchen, welche Polydimcthylsilovan enthält (Versuch C), verglichen.

Versuch A
ίο Ein Entschaltmgsöl wurde formulier· aus

300 Teilen Spindelöl
200 Teilen schwerem Hei/öl
400 Teilen Testbenzin
20 Teilen Ölsäure
60 Teilen Fischöl

20 Teilen eines Polymelhylsiloxan-Polyoxyalkylen-Blockmischpolymers entsprechend Formel I mit <?=5. 6=2, /7! = 0, n = 30 und R=CH₃.

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 80⁰C ausgehärtet. Die Entformung erforderte nur geringen Kraftaufwand. Weder auf der Form noch auf dem Formling waren Spuren von Betonstaub zu beobachten; sämtliche Kanten und Flächen waren sehr genau abgebildet.

Versuch B

Ein Parallelversuch ohne den erfindungsgemäßen Zusatz ergab ungenaue Abbildung der Formflächen, etwa 0,2 mm starke Abbruche an den Kanten und starken Abrieb von Betonstaub.

Versuch C

In einem zweiten Parallelversuch wurde der erfindungsgemäße Zusatz dieses Beispiels durch ein

do Polydimethylsiloxanöl einer Viskosität von 50 cP bei 20⁰C ersetzt. Die Entformung gelang leichter als im ersten Parallelversuch B, aber nicht staubfrei.

Alle drei entformten Betonplattcn wurden mit einer weißen, wäßrigen Dispersionsfarbe gestrichen. Dabei

(>5 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 überstrrirlih:irr Flprknn

Beispiel 5

Es werden wie in Beispiel 4 zwei nicht erfindungsgemäße Formulierungen mit einer erfindungsgemäßen verglichen.

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

(CH₃J₃Si-O-'tSi(CH₃)₂-O-]₄Si(CH₃)-O-'

(CH₂)₃
O
C=O

CH₃

für das mittlere Molekül.

Si(CH

Das Präparat war durch Hochvakuumdestillation bei 200⁰C von niedermolekularen, nur Methylsiloxyeinheiten enthaltenden Individuen befreit worden.

Es wurde eine Form genagelt, mittels derer ein Betonprisma der Abmessung 100 cm χ 150 cm χ 20 cm gegossen wurde. Nach dem Aushärten bei einer Umgebungstemperatur zwischen 12⁰C una 23°C wurde entformt. Die Holzmaserung war unerwartet deutlich abgebildet; es wurde keinerlei Stauben beobachtet; eine mit Latexfarbe gestrichene Prismenfläche zeigte keine Verlauffehler oder Abblätterungserscheinungen.

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.

Versuch C

Substitution des erfindungsgemäßen Zusatzes durch ein Dimethylpolysiloxan der Viskosität 100 cP bei 20° C ergab keine staubfreie Entschalung, die Überstreichbarkeit des entschalten Betons war schlecht; nach einigen Tagen blätterten sogar Bereiche des unregelmäßigen Anstrichs ab.

Claims

Patentansprüche:

1. Betonentschalungsmittel, welches siliciumorganische Verbindungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf Gesamtgemisch, 0,1 bis 5 Gew.-% einer in diesem System oberflächenaktiven, polare Gruppen enthaltenden siliciumorganischen Verbindung enthält.

2. Betonentschalungsmittel nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die siliciumorganische Verbindung ein Polysiloxan-Polyoxyalkylen-Blockmischpolymerisat ist.

3 Betonentschalungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die siliciumorganische Verbindung ein anionaklives Siloxan-Tensid ist, welches über Kohlenstoff an das Silicium gebundene Sulfatester- oder Sulfonatgruppen enthält.

4. Betonentschalungsmittel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die siliciumorganische Verbindung ein Polysiloxan ist, welche·, über Kohlenstoff an das Silicium gebundene organische Ester- oder Carbonsäuregruppen enthält.