DE2524228A1 - Portlandzement enthaltende beton- und moertelzusammensetzungen - Google Patents

Portlandzement enthaltende beton- und moertelzusammensetzungen

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DE2524228A1
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Ronald Henry Cooper
Ralph Douglas Eash
Emig Gale Laverne
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Description

Dr. Michael Hann ' H / T (810)
Pat ent anwalt
63 Giessen
Ludwigstrasse 67
The Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA
PORTLAIiDZEMENT ENTHALTENDE BETON- UND MÖRTELZUSAMMENSETZUNGEN
Priorität: 3· Jtini 1974- / USA / Ser.No. 475 377
In jüngster Zeit sind bestimmte verbesserte expansive Zemente, die als Typ K, Typ M und Typ S bekannt geworden sind, entwickelt worden. Diese Zemente werden in der Technik verwendet, um die Zugspannungen, die während des Trocknens oder Abbindens des Betons auftreten, zu kompensieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modifizierung von solchen die Schrumpfung kompensierenden Zementen, indem sie ihre ursprüngliche Expansion vergrößert. Ferner wird durch die Erfindung ein höheres Niveau einer langfristigen oder permanenten Expansion erreicht, es werden einige der mechanischen Eigenschaften erhöht, wie zum Beispiel die Druckfestigkeit und die Zugfestigkeit; weiterhin werden einige andere physikalische Eigenschaf ten verbessert, wie die Frost-Taubeständigkeit,
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und es wird ein höheres Niveau der permanenten Anfangsexpansion ohne ein "nasses" Härten des Beton erzielt.
Gegenstand der Erfindung sind verbesserte Beton- und Mörtelzusammensetzungen, die im wesentlichen eine Mischung von Portlandzement, mineralischem Zuschlagsstoff, 5 his 25 % bezogen auf das Gewicht des Zements eines Styrol-Butadien-1,3-Copolymerisats im Gewichtsverhältnis von 30:70 bis 70:30, Wasser in Mengen von 25 bis 65 % bezogen auf das Gewicht des Zements, und ferner bezogen auf das Gewicht des Copolymerisate (a) 2 bis 10% eines nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels, (b) 0,75 bis 7»5 % eines anionischen oberflächenaktiven Mittels, von dem mindestens 15 % ein Natriumalkylsulfat mit einem Alkylrest von 9 bis 17 Kohlenstoffatomen ist, und (c) 0,1 bis 5 % eines PoIyorganosiloxan-Entschäumers bezogen auf das Gewicht des aktiven Polyorganosiloxans enthält, wobei die Summe von (a) und (b) etwa 11 Gewichtsprozent des Copolymerisate nicht übersteigt und das Gewichtsverhältnis von (a) zu (b) im Bereich von 0,7:1 bis 10:1 liegt und die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Portlandzement ein expansiver Portlandzement ist und die Zusammensetzung Verstärkungsmittel zur Beschränkung der Expansion enthält.
Die bei der Erfindung verwendeten expansiven Zemente können wie folgt charakterisiert werden:
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Typ K: Hier handelt es sich um eine Mischung von
Portlandzementverbindungen, wasserfreiem Calciumsulfoaluminat (4CaO.3Al2O^.SO,), Calciumsulfat (CaSO^) und gebranntem Kalk (CaO). Das wasserfreie Calciumsulfoaluminat ist eine Komponente eines getrennt gebrannten Klinkers, der mit dem Portlandzementklinker verschnitten wird. Alternativ kann es aber auch gleichzeitig mit den Portlandzementklinkerverbindungen hergestellt werden.
Typ M; ist entweder eine Mischung von Portlandzement, Calciumaluminatzement und Calciumsulfat oder ein zusammen zerkleinertes Produkt aus Portland zementklinker, CaIc iumaluminat kl inker und Calciumsulfat.
Typ S: ist ein Portlandzement, der einen hohen
Gehalt an Tricalciumaluminat besitzt und durch einen Überschuß an Calciumsulfat im Vergleich zu den üblichen Mengen in anderen Portlandzementen modifiziert ist.
Die bei der Erfindung verwendeten Styrol-Butadien-1,3-Copolymerisate können in wässriger Emulsion mit Hilfe von bekannten Verfahren hergestellt werden. Man kann zuni Beispiel die Monomeren Styrol und Butadien in Mengenverhältnissen, die den im Copolymerisat gewünschten entsprechen, mischen uncj. in Wasser in Gegenwart eines Emulgiermittels oder ähnlicher Mittel mischen und kann dann die ESLymerisation unter Rühren in Gegenwart eines Peroxidkatalysators durchführen.
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Die Konzentration der Styrol-Butadien-1,3-Copolymerisatfeststoffe in der Zementzusammensetzung ist erfindungswesentlich für die Erzielung der bei der Erfindung gewünschten Kombination von Eigenschaften. In dieser Hinsicht ist zu beachten, daß Konzentrationen von weniger als 5 % bezogen auf das Gewicht des Zements die verbesserten mechanischen Eigenschaften, wie Flexibilität, Abriebfestigice it und Haftung, nicht ergeben. Andererseits erniedrigen Latexfconzentrationen von mehr als 25 % Latexfeststoffe bezogen auf das Gewicht des Zements die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung wesentlich.
Die Verwendung von solchen Copolymerisaten in üblichem Portlandzement-und Mörtelzusammensetzungen ist bekannt. Bei der Erfindung können die genannten Copolymerisate auch in Kombination' mit andern polymeren Latices gemischt werden, wie zum Beispiel axt laticees von Tinylidenchloridpolymerisaten.
Wenn die modifizierten, die Schrumpfung kompensierenden Zementmischungen nicht in richtiger Weise beschränkt werden, expandieren sie derartig, daß ihre potentielle Festigkeit ernsthaft herabgesetzt wird oder vollständig verlorengeht. Im allgemeinen können beliebige Beschränkungsmittel verwendet werden,wie zum Beispiel verformte Stäbe, Stangen oder Masehendraht, wobei diese Beschränkungs-
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mittel in bekannten Mengen und in bekannter Weise angeordnet werden, um die Festigkeit und die Integrität der Zusammensetzung zu bewahren. Geeignete Beschränkungsmittel sind auch faserförmige Materialien, wie Stahlfasern oder alkalibeständige Glasfasern. Faserförmige Verstärkungsmittel bieten einige Vorzüge. Die Fasern können der Zusammensetzung während der Mischstufe zugegeben werden und werden dadurch gleichmäßig dispergiert und bilden einen integralen Bestandteil der Zusammensetzung. Diese Fasern sind statistisch orientiert und vermitteln deshalb eine dreidimensionale Beschränkung.
Es wurde gefunden, daß die Kombination von alkalibeständigen Glasfasern und Latex eine besonders gute Modifizierung der Beton- und Mörtelzusammensetzungen ergibt.
Ferner wurde festgestellt, daß die gegen die Schrumpfung modifizierten Zementmischungen wesentlich verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Gefrier-Taubeständigkeit (Tabelle II), der Biegefestigkeit (III) und der Merkmale für die Wasserabsorption (IV) besitzen. Die zur Herstellung der die Schrumpfung kompensierenden Zementmischung erforderliche Wassermenge ist bei der Erfindung ebenfalls wesentlich, um eine optimale Verarbeitbarkeit der Zusammensetzungen zu erhalten. Hinsichtlich dieses Merkmals sind mindestens 25 % Wasser bezogen auf das Gewicht des expansiven
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Zements erforderlich, wobei Wassermengen von 35 bis 65 % bevorzugt sind.
Einige oder alle nicht-ionischen und anionischen oberflächenaktiven Mittel, die in den Zementzusammensetzungen nach der Erfindung vorhanden sind, können bereits während der Mischpolymerisation des Styrole und des Butadiens zugegen sein. Üblicherweise geht man aber bei der Polymerisation dieser Monomeren so vor, wie es für die Herstellung von Styrolbutadien-Copolymerisatemulsionen für die Herstellung von Latexanstrichmassen bekannt ist. Deshalb wird ein Teil, aber nicht notwendigerweise das gesamte anionische oberflächenaktive Mittel in das Polymerisationsmedium zur EfBttlgierung des Butadiens und des Styrole eingeführt. Das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel wird nachher zur Stabilisierung der erhaltenen Copolymerisatdispersion zugegeben. Der PoIyorganosiloxan-Entschäumer und etwaige zusätzliche Mengen an nicht-ionischem und anionischem oberflächenaktiven Mittelnwerden nachher eingeführt, um die Zementzusammensetzung zu vervollständigen.
Beispiele von nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln sindt Fettsäureester wie Glyzerinmonostearat, Diäthylenglycollaurat, Propylenglyeolmonostearat, Sorbitmonolaurat und Pentaerythritmonostearat, Säurederivate von Ithylenoxidproduk— ten, wie die Beaktionsprodukte aus sechs Molekülen Ithylenoxid mit ölsäure; Kondensationsprodukte
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von Ithylenoxid mit Alkoholen wie Stearylalkohol und Kondensationsprodukte von Ithylenoxid mit Phenolen, Naphtholen und Alkylphenolen, wie Di-t-Butylphenoxynonaoxyäthylen-Äthanol. Bevorzugt sind die Kondensationsprodukte von ithylenoxid mit Alkylphenolen.
Typische·Beispiele von anionischen oberflächenaktiven Mitteln sind zum Beispiel: Do-decylbenzolnatriumsulfonat, Sulfatderivate von höheren Fettalkoholen, d. h. Alkohole mit mindestens 9 Kohlenstoffatomen und üblicherweise nicht mehr als 17 Kohlenstoffatomen, wie Natriumlaurylsulfat; die sulfonierten tierischen und pflanzlischen öle, wie sulfoniertes Fisch- und Rhizinusöl; sulfonierte azyklische Kohlenwasserstoffe und dergleichen. Wie bereits festgestellt wurde, sollten mindestens 15 % des anionischen oberflächenaktiven Mittels des Zementzusatzstoffes gemäß der Erfindung ein höheres Natriumalkylsulfat, wie Natriumlaurylsulfat, sein. Bevorzugt sollte die anionische oberflächenaktive Komponente aus einer Mischung von einem Alkylarylsulfonat und einem derartigen höheren Natriumalkylsulfat bestehen.
Typische Beispiele von Polyorganosiloxane^ die bei dertErfindung verwendet werden können, sind: Kondensationsprodukte, die aus der Polymerisation von Organosilandiolen der Formel . ^. >
HO-
R
SiO
Si — OH
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entstehen, wobei in dieser Formel R und Rf organische Reste sind wie Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- und Älkarylreste oder heterozyklische Reste und η eins oder eine höhere Zahl ist. Auch Polykondensationsprodukte von Organosilandiolen, die in Gegenwart eines Organosilanmonols erhalten werden, und Kondensat ionsprodukte aus Mischungen von Organosilantriolen, - diolen und -monoolen sind brauchbar.
Bevorzugt sind die OrganosTibstituenten der Siloxane niedrige Alkylreste (d. h. Methyl-, Ithyl-, Propyl-), Cyclohexyl- oder Phenylreste. Am meisten bevorzugt ist der Methylrest, so daß die am meisten bevorzugten Polyorganosiloxane solche sind, die die Kondensationsprodukte von Methylsilicolen sind, insbesondere Kondensationsprodukte von Biaethylsilan— diol*
Die bei der Erfindung in Betracht kommenden Polyorganosiloxane sind im Handel in verschiedenen Formen erhältlich und werden als "flüssige Silikone" "Silikonemulsionen" xmd "Silikon-Compounds" bezeichnet. Die zuletzt genannten Verbindungen sind Polysiloxane, die durch Zugabe von fein verteilter Kieselerde oder andern fein verteilten inerten Feststoffen modifiziert sind. Alle diese Formen der Polyorganosiloxane können bei der Erfindung verwendet werden.
Der bei der Erfindung benutzte Zuschlagsstoff kann ein üblicherweise hergestellter Zuschlagestoff oder
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ein natürlich vorkommender Zuschlagsstoff sein, wie Sand oder eine Mischung von Sand mit Schotter, zerkleinerten Steinen oder äquivalente Zuschlagmaterialien.
Die Zementverbindungen nach der vorliegenden Erfindung erhält man in einfacher Weise, indem man die Zusätze zu dem expansiven Zement hinzufügt und die Komponenten mischt, so daß die Mischung den gewünschten Fluß und die gewünschte Konsistenz hat. ■
Es ist zweckmäßig, die Zementzusammensetzungen gemäß der Erfindung als ein einheitliches Produkt zu erzeugen, in_dem man eine Vorkombination aus dem Styrolbutadien-Copolymerisat, dem nichtionischen und dem anionischen oberflächenaktiven Mittel und dem Polyorganosiloxan-Entschäumer herstellt und diese dann in die Mischung aus Zement und dem Zuschlagsstoff einführt, um die Betonoder Mörtelzusammensetzung fertigzustellen. Es ist Jedoch nicht erforderlich, die verschiedenen Zusatzstoffe vor der Vereinigung mit dem Zement und dem Zuschlagsstoff vorzumischen. So kann man zum Beispiel äquivalente Zemente, Mörtel oder Betonmischungen erhalten, indem man die erforderliche Menge der Styrolbutadien-Copolymerisatemulsion, die eine ausreichende Menge an anionischem und nicht-ionischem oberflächenaktiven Mittel enthält,
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um die Koagulation des Latex zu verhindern, dem Zement getrennt zugibt und die andern Zusatzstoffe, wie Polyorganosiloxan-Entschäuffier und gegebenenfalls weitexe nicht-ionische und anionische oberflächenaktive Mittel ebenfalls getrennt zuführt. Die erhaltenen Zusammensetzungen sind besonders wirksam, um rißfreie Bauwerke herzustellen, wie Flachdächer, Etagensysteme und andere dünne Bauwerke, wie Euppeln.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen noch näher" erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas anderes festgestellt wird.
BEISPIEIS
Es werden die Schrumpfung von Zement kompensierende Mischungen hergestellt, indem der expansive Zement vom Typ K gemischt wird mit: einer ausreichenden Henge an Wasser, um Zement verhältnis se von 0,29 bis 0,635 zu ergeben, einem scharfen Bausand in einer Menge, um ein Verhältnis von Sand zu Zement von etwa 2,75 - 1 zu 3 - .1 zu ergeben, einem Styrol-Butadiencopolymerisat latex in einer Menge,um etwa 15 % Latex— feststoffe bezogen auf das Gewicht des Zements zu haben, einem Polymethylsiloxan-Entschäumer in einer Menge, um etwa 0,4 Gewichtsprozent Silikonzusatz bezogen auf das Gewicht der Latexfeststoffe zu haben? und mit Drahtmaschensieb von verschiedener Größe und in verschiedenen Mengen oder mit etwa i ,25 Prozent, bezogen auf das absolute Volumen der gesamten Mischung einer alkalilaestandigen Glasfaser als Beschränkungsmittel.
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Der Typ K kompensierte Zement war eine Mischung von Portlandzementverbindungen, wasserfreiem Calciumsulfoaluminat (CaO)4 (Al2O^)5(SO5), Calciumsulfat (GaSO4) und gebranntem Kalk (CaO).
Der verwendete Styrolbutadien-Copolymerisatlatex war eine wässerige Emulsion mit einem Feststoffgehalt von etwa 48 Gewichtsprozent aus einem Copolymerisat von 66 Prozent Styrol und 3^· Prozent Butadien-1,3· Er enthielt bezogen auf das Gewicht des Copolymerisats 4-, 65 Prozent des nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels Di-t-Butylphenoxynonaäthylen-Äthanol und 0,78 Prozent einer Mischung von anionischen oberflächenaktiven Mitteln,*die überwiegende Mengen an Natriumlaurylsulfat und entsprechend geringere Mengen an Dodecylbenzolsulfonat. enthielt.
Die Expansions- und Schrumpfwerte sind in den Figuren 1 bis 5 zusammengestellt. Die Figuren 1 und 2 enthalten Werte, die an Mörtelstäben mit den Dimensionen 5 x 5 x 25,4 cm gemessen wurden, die aus einer Mischung mit einem Wasser-zu-Zement-Verhältnis von 0,4-75/1» einem Latex-zu-Zement-Verhältnis von 0,15/1 und einem Sand-zu-Zement-Verhältnis von 3,0/1 hergestellt wurden. Figur 1 zeigt die Werte für die "nichtbeschränkten" Stäbe. Figur^2 zeigt die Werte für die "beschränkten" Stäbe. Die "Beschränkung" bestand aus 5,7 x 5 x 5 cm Endplatten mit einem Stab aus einem weichen Stahl, der sich in Längsrichtung durch den Stab aus der Zementmischung erstreckte.
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Auf Jedes Ende des Stahlstabes war eine Schraube angebracht, um die Endplatten dicht gegen den
Zementstab zu drücken. Diese Art der Verstärkung gleicht derjenigen mit verformten Stab-verstärkungen. In der beigefügten Zeichnung zeigen ununterbrochene Linien von die Schrumpfung kompensierenden Zementmischungen ohne Latexmodifizierung an. Gestrichelte Linien zeigen die Ergebnisse der Erfindung an. Die mit 11O11 gekennzeichnete Linie betrifft O Tage bei 100 % relativer
Feuchtigkeit {H.H.). Me mit "3" gekennzeichnete linie zeigt die Ergebnisse bei 3 'lagen !Trocknung bei 100 % B-H.. Die mit "?" gekennzeichnete Linie seigt die Ergebnisse nach ?tagiger Trocknung bei 100 % fi*fL Der Best entspricht der Trocknung bei 50 % S. H.
Figur J enthalt die Werte von Zusammensetzungen die denjenigen der "Figuren 1 und 2 ähnlich sind, mit der Ausnahme, daß das Sand-zu-Zement-Verhältnis 2,75/1 beträgt und die Größe der Stäbe 7?6 χ 10 χ 25j^ cm beträgt. Die gestrichelten Linien
zeigen die Werte nach der Erfindung und die ausgezogenen Linien die Merte für die gleiche Zusammensetzung aber ohne den Styrolbutadien-Copolymerisatzusatz. Die Werte der Linien 1 und 2 wurden bei 50 % fi.fi* erhalten. Die Linien 3 und 4 zeigen Werte, die in 7 üPagen bei 100 % R.H. gemessen wurden und die restlichen Linien Werte bei 50 % S,H, Die Linien 1 und 3 zeigen das Verhalten des kompensierenden Zements und die Linien 2 und 4 zeigen das Verhaltes, des kompensierendes Zements mit
Latexzusatz.
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In Figur 4 sind Werte für eine Zusammensetzung gemäß der Erfindung aufgetragen. Das Latex-zuZement -Verhältnis beträgtO,15/1» das Wasser-zu— Zement-Verhältnis 0,475/1 und das Sand-zuZement-Verhältnis 2,75/1. Die Größe der Stäbe betrug 7,6 χ 10 χ 25,4 cm. Die Trocknungsbedingungen waren wie in Figur 3. Die Linien 1 und 3 zeigen den kompensierenden Zement mit Glasfaserzusatz, die Linien 2 und 4 zeigen den kompensierenden Zement plus Latex plus Glasfasern.
Figur 5 zeigt Werte von Stäben mit den Dimensionen 7»6 χ 10 χ 25,4- cm, die Schichten von Maschendraht als Verstärkungsmittel zur Beschränkung enthalten. Die Zusammensetzung der Mischung entspricht der Erfindung. Das Latex-zu-Zement-Verhältnis liegt bei 0,15/1, das Sand-zu-Zement-Verhältnis bei 3/1 und die Wasser-zu-Zement-Verhältnisse schwanken im Bereich von 0,283/1 bis 0,388/1.
Bei diesem Beispiel wurde "El Toro"-Zement verwendet. Die Kurve mit den quadratisch Q eingezeichneten Werten entspricht einem Wasser-zu-Zement-Verhältnis von 0,388, die Kurve mit den dreieckig ^ eingezeichneten Werten entspricht einem Wasser-zu-Zement-Verhältnis von 0,307 und die Kurve init den rautenartig φ eingezeichneten Werten entspricht einem Wasser-zu-Zement-Verhältnis von 0,20. Die quadratische und die dreieckige Kurve stammen von Mischungen mit 4 Schichten von Mascheridraht mit einer 3,8 cm hexagonalen öffnung und einem Gewicht
von 0,77 kg/m . Die rautenartige Kurve stammt von einer Mischung mit 2 Schichten des gleichen Maschendrahts.
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Die Härtung für die Mischungen für die quadratische, rautenartige und dreieckige Kurve wurde bei 100 % H.H. und für die + und χ Kurve bei 50 % R.H. durchgeführt. Die + Kurve entspricht einem Wasser-zuZement-Verhältnis von 0,588 und die χ Kurve einem Wasser-zu-Zement-Verhältnis von 0,307. Jede Mischung für diese Kurven enthielt 4- Schichten des bereits beschriebenen Maschendrahts.
In den Figuren 1 bis 5 ist besonders zu beachten, daS die der Erfindung entsprechenden Zusammensetzungen eine deutlich verbesserte Anfangsexpansion und eine permanentere Expansion während der Alterung im Vergleich zu Zusammensetzungen ohne Latex haben. Veiter ist zu beachten, daß dort, wo keine Beschränkungsmittel vorhanden sind, die latexhaltigen Zusammensetzungen eine höhere Anfangs- und permanente Expansion haben im Vergleich zu den nichtmodifizierten Zusammensetzungen. Dieses Verhalten würde wünschenswert für die Verwendung als "selbstspannende" expansive Zemente sein. Diese Zemente sind Portlandzemente mit zusätzlichen expansiven Komponenten im Vergleich zu den gewohnlichen expansiven Zementen, uai eine stärkere und permanente Expansion zu erzielen. Diese Zemente werden für eine chemische Vorspannung von verstärktem Beton verwendet. Die vergrößerte Expansion führt zu größeren Vorspannungskräften, wenn sie entsprechend beschränkt ist. Die vergrößerte und permanentere Expansion der Zusammensetzungen nach der Erfindung ist für die Verwendung von "selbstspannenden" Zementen bei chemisches Selbst* spannungsanwendungen von Interesse.
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Die Werte in Tabelle 1 wurden an 5 x 5 cm Würfeln gemessen, die aus dem Mittelabschnitt von 4-5,7 x 45,7 x 5 cm Platten geschnitten wurden. Die Formseiten der 45,7 x ^5,7 cm Formen wurden nach 24 Stunden entfernt, so daß keine äußere Beschränkung auf die Seiten der Form einwirkte. Die einzige Beschränkung bestand nach 24 Stunden in der inneren Beschränkung, die durch die Verstärkungsmittel (Glasfasern oder Maschendraht) gewährt wurde. Es wurden folgende 2 Typen der inneren Verstärkung verwendet: hexagonaler Maschendraht mit einem Gewicht von 0,77 kg/m und alkalibeständige Glasfasern mit einer Länge von 1,27 cm. Für die Mischungen E, F, G und H wurden 3 Schichten von Drahtverstärkungen benutzt. Für die Mischungen C und D wurden 1,25 % alkalibeständige Glasfasern bezogen auf das absolute Volumen der Mischung als innere Verstärkung benutzt. Die Härtung erfolgte in zwei verschiedenen Weisen. Die Härtung A bestand in einer Härtung bei 100 % R.H. und bei 230C für sieben Tage und für den Rest der Zeit bei 50 % R.H. und 23°C. Die Härtung B erfolgte bei 50 % R.H. und 230C bis zur Prüfung. Ale Proben waren bei der Prüfung 45 Tage alt.
Die Tabelle 1 zeigt ein charakteristisches und unerwartetes Ergebnis. Vergleiche der Mischungen E und G zeigen, daß die Koixtrollmischungen (kein Latex) einen beachtlichen Anteil ihrer Festigkeit ohne jede Härtung bei 100 % R.H. .Härtung verlieren.
Mischungen F und H zeigen andererseits diesen Festigkeitsverlust nicht ohne irgendeine 100% R.H. Härtung. In der Technik ist es gut bekannt, daß
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Betonzusammensetzungen mit die Schrumpfung kompensierenden Zementen ohne eine Latexmodifizierung 3 bis 5 Tage Härtung bei 100 % R.H. erfordern. Durch die Erfindung entfällt aber dieses Erfordernis.
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TABELLE I
Mischling Lat.ex-Zement-Verhaltnis Verstärkungsarten O keine Druckfestigkeit kg/cm
A 0,15 keine 259
B 0 Glasfasern 424
C 0,15 Glasfasern 407
D 0 3 Schichten von 423
E 0,15 Maschendraht 288
F 0 Il 445
G 0,15 Il 224
H 462
CD CO OO
tr
1. Alle Mischungen hatten ein Sand-zu-Zement-Gewichtsverhältnis von 3 zu Die Kontrollmischungen A, C, E und G hatten ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von etwa 0,57 zu 1. Die Latexmischungen B, D, P und G hatten ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von etwa 0,38 zu 1. Die Mischungen A, B, C, D, E und F wurden 7 Tage bei 230G und 100 % R.H. und anschließend 38 Tage bei 23°C und 50 % R.H. gehärtet. Die Mischungen G und H wurden 45 Tage bei 23°C und 50 % ^ H.H. gehärtet. K)
2. Die Mischungen B, D, F und G hatten ein Latexfeststoff-zu-Zement-Gewichts- 1^ verhältnis von 0,15 zu
Die folgende Tabelle II zeigt die Werte für die Gefrier-Taubeständigkeit für die angegebenen Mischungen als Maß für die Gesamtzahl der durchgeführten Gefriertauzyklen, den gesamten Gewichtsverlust und den endgültigen relativen Elastizitätsmodul.
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TABELLE II
Gefrier-Tau-Beständigkeit von beschränkten, die Schrumpfung kompensierenden Zementmörteln
Schichten Wasser- 0,53 Härtuns; • Tauzyklen Gesamt 28 545 11,41 endgültiger I •
Maschendraht Zement - : modifizierte Alterung Gefrier- gewichts- Schrumpfung kompensierende Zementmörtel relativer _^ ro
0,92 kg/md Verhältnis 0,39 % R. ,H. Tage verlust % 28 317 10,81 dynamischer vT) cn
0,39 131 610 4,93 Elastizitäts I
• •0,39 28 345 5,30 modul % -Ρ—
I. Nichtmodifizierter die 0,39 Schrumpfung kompensierender Zementmörtel 60 826 6,06 ro
cn 2 0,37 100 28 356 18,55 58
O
CD		 II. Mit Latex 0,37 die; 60 472 10,12
OO
cn		 4 0,37 50 28 1257 12,49 71
CD 4 0,37 50 60 1114 9,73 75
4 : modifizierte 100 Schrumpfung kompensierende Zementmörtel 60
σ 4 % Glasfasern 100 63
co 4 0,55 50 28 120 4,15 62
—* 4 0,55 50 28 179 8,56 61
CD 4 ; 0,40 100 28 586 6,21 72
4 " 0,40 100 28 625 4,89 81
III. Mit,Latex 0,55 die 107 189 1,69
mit 1,25 0,55 60 236 5,29
0,40 50 93 717 4,27 66
0,40 100 60 693 2,74 57
50 60
100 68
50 70
100 60
50 74
100 63
Die folgende Tabelle III zeigt den Vergleich der Biegefestigkeit von einer Reihe von Zementzusammenset zungen. Diese Werte zeigen, daß 4-, 76 mm
Stäbe und Glasfasern den gleichen Beschränkungsgrad ergeben und zu einer etwa gleichen Biegefestigkeit in der Kontrollmischung führen. Bei
Mischungen nach der Erfindung, die Latex enthalten, ist die Biegefestigkeit der Formkörper, die Glasfasern enthalten, beachtlich und ist unerwar- teterweise erhöht gegenüber der Biegefestigkeit
der mit dem Stab (rod) beschränkten Mischung.
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TABELLE III
Biegefestigkeit von mit Latex modifizierten die Schrumpfung kompensierenden beschränkten Zementmörteln 1)
Zusammensetzung Beschränkung Wasser/ Härtung Biege-
Zement- (2) festig-Verhält. keit kg/cm
Kompensierender 4,76 mm Stab 0,635 A 52,5
Zement 0,635 B 72,1
(Kontrolle)
Kompensierender 4,76 mm Stab 0,635 A 85,4
Zement plus 0,635 B 117,6
Latex 0,475 A 105,0
(Erfindung) 0,475 B 122,5
Kompensierender Glasfasern 0,635 A 56,0
Zement 0,635 B 82,25
(Kontrolle) 0,55 A 65,8
0,55 B 88,2
Kompensierender Glasfasern 0,635 B 117,6
Zement plus 0,475 A 141,0
Latex 0,475 B 148,4
(Erfindung)
1) 5 x 5 x 25,4 cm Prismen
2) Härtung A - 23°C bei 50 % R.H.
Härtung B - 7 Tage bei 23 C und 100 % R.H. Rest bei 23 C und 50 % R.H.
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In der folgenden Tabelle IV sind die Werte für die Wasserabsorption im Verlauf von 24 Stunden für weitere Zusammensetzungen angegeben. Diese Zusammensetzungen unterscheiden sich von den vorher beschriebenen Zusammensetzungen, die Glasfasern enthalten, nur in dem Verhältnis von Wasser zu Zement. Aus diesen Werten ergeben sich ebenfalls die synergistischen Eigenschaften der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung, die eine Kombination von Styrolbutadien-1,3-Latex und alkalibeständigen Glasfasern enthalten.
509850/0310
TABELLE IV
Stunden Wasserabsorption von kompensierenden Zementmörteln
Absorption Prozent
Härtungsbedingungen Vergleich A Vergleich B Vergleich G Erfindung I
ro
VJJ
28 Tage bei 50 % Έ.Η.
23°C		 (ohne Latex
oder
Glasfasern)		 (mit Glasfasern
aber ohne
Latex)		 (mit Latex
a£>er ohne
Glasfasern)		 (mit Latex
und Glas
fasern)
5098 W/Z=
0,635		 W/Z=
0,635		 W/Z=
0,635		 W/Z=
0,635
50/0 8,75 9,18 7,29 6,95
7 Tage bei 1"00 % R.H. 21 Tage bei 50 % R.H. 230G
6,36
7,50
4,13
3,65
W/Z = Wasser-Zement-Verhältnis
NJ -Ο« K) NJ OO

Claims (8)

  1. Patentansprüche
    wesentlichen eine Mischung von Portlandzement, mineralischen Zuschlagstoffen, 5 bis 25 % bezogen auf das Gewicht des Zements eines Styrolbutadien-1,3-Copolymerisats im Gewichtsverhältnis von 30:70 bis 70:30, Wasser in Mengen von 25 bis 65 Prozent bezogen auf das Gewicht des Zements und ferner bezogen auf das Gewicht des Copolymerisate (a) 2 bis 10 Prozent eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, (b) 0,75 bis 7,5 Prozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels, von dem mindestens 15 % ein Natriumalkylsulfat mit einem Alkylrest mit 9 bis 17 Kohlenstoffatomen ist, und (c) 0,1 bis 5 Prozent eines Polyorganosiloxan-Entschäumers, bezogen auf das Gewicht des aktiven Polyorganosiloxane, enthält, wobei dis Summe von (a) und (b) etwa 11 Gewichtsprozent des Copolymerisate nicht übersteigt und das Gewichtsverhältnis von (a) zu (b) im Bereich von 0,7 : Ibis 10:1 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Portlandzement ein expansiver Portlandzement ist und die Zusammensetzung Verstärkungsmittel zur Beschränkung der Expansion enthält.
  2. 2. Zusammensetzung nach, Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der expansive Portlandzement ein expansiver Zement vom Typ K ist.
  3. 3· Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel von alkalibeständigen Glasfasern gebildet wird.
    509850/0910
    _ 25
  4. 4. Zusammensetzung nach, einem der Ansprüche 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel ein Maschendraht ist.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von Bauwerken aus
    Beton- und Mörtelzusammensetzungen, die im
    wesentlichen eine Mischung von Portlandzement, mineralischem Zuschlagstoff, 5 bis 25 Prozent bezogen auf das Gewicht des Zements eines Styrolbutadien-1,3-Copolymerisats im Gewichtsverhältnis von 30:70 bis 70:30, Wasser in Mengen von 25 bis 65 Prozent bezogen das Gewicht des Zements, und ferner bezogen auf das Gewicht des Copolymerisats (a) 2 bis 10 Prozent eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, (b) 0,75 bis 755 Prozent eines anionischen oberflächenaktiven Mittels, von demmnindestens 15 % ein Natriumalkylsulfat mit einem Alkylrest mit 9 bis 17 Kohlenstoffatomen ist, und (c) 0,1 bis 5 Prozent eines Polyorganosiloxan-Entschäumers, bezogen auf das Gewicht des aktiven Polyorganosiloxane, enthält, wobei die Summe von (a) und (b) etwa 11 Gewichtsprozent des Copolymerisats nicht übersteigt und das Gewichtsverhältnis von (a) zu (b) im Bereich von 0,7 : Ibis 10:1 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beton- oder Mörtelzusammensetzung verwendet, die einen expansiven Portlandzement und ein Verstärkungsmittel zur Beschränkung der Expansion enthält.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der expansive Portlandzerneut ein expansiver Zement vom Typ K ist.
    509850/0910
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 ©der 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel von
    alkalibsständigen G-lasfasem gebildet wird.
  8. 8. Verfahren nach. Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel ein
    Maschendraht ist.
    509850/0910
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