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Betonverflüssiger
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Unter Betonvrflüssigernversteht man Stoffe, die den für eine bestimmte
Konsistenz oder Verarbeitbarkeit erforderlichen Wassergehalt des Betons verringern
oder die Verarbeitbarkeit des Frischbetons verbessern. Die dadurch mögliche Wassereinsparung
ist abhängig vom Zusatzmittel und von der Betonzusammensetzung. Sie ist bei steifem
Beton geringer als bei weichem und liegt im allgemeinen zwischen 5 und 15 Prozent
(Zement-Taschenbuch 1972/73).
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Neben dem seit langem eingebürgerten Begriff "Betonverflüssiger" sind
in den letzten Jahren die Begriffe "Superverflüssiger" und "Fließmittel" aufgetaucht;
es handelt sich hierbei um Betonverflüssiger mit stärkerer Wirkung, die daneben
auch noch andere spezielle Eigenschaften besitzen können.
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In ihrer Anwendung sind Betonverflüssiger nicht auf Beton (Gemisch
aus Zement, Betonzuschlag (Kies) und Wasser) beschränkt; sie finden vielmehr auf
alle Zement-Wasser-Systeme Anwendung, wozu in erster Linie Zementmörtel (Zement/Sand/Wasser)
und Zementleim (Zement/Wasser) gehören. In allen genannten Fällen besteht das Ziel
in einer Viskositätsherabsetzung des Zement-Wasser-Systems. Der Begriff
"Betonverflüssiger"
ist im folgenden in diesem allgemeinen Sinn zu verstehen.
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Die Verwendung von Betonverflüssigern kann in vielen Fällen, insbesondere
bei Beton-Bauvorhaben, von großer technischer Bedeutung sein. Entweder erreicht
man eine bessere Fließ- und Pumpfähigkit des Betons sowie eine bessere Verteilung
und einen besseren Einschluß der Armierungsgestänge, oder man erreicht durch Wassereinsparung
bei genügender Fließbarkeit eine Verbesserung der Festigkeit des abgebundenen bzw.
hydratisierten Betons. Diese Erkenntnisse gehören zum Allgemeingut der modernen
Bautechnik.
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Zu den bekannten Betonverflüssigern gehören in erster Linie die Ligninsulfosäure
und ihre Salze, die Ligninsulfonate. Sie werden aus der Sulfitablauge des sauren
oder neutralen Sulfitzellstoffprozesses gewonnen. Weitere bekannte Betonverflüssiger
sind sulfonierte Ligninprodukte aus dem alkalischen Holzaufschluß, wässrige oder
schwach saure Druckhydrolysate aus Holz oder Einjahrespflanzen, wasserlösliche Naphthalin--ormaldehyd-Harze
sowie wasserlösliche Melaminharze. Bei der praktischen Anwendung dieser Stoffe und
Stoffklassen als Betonverflüssiger muß man jedoch verschiedene Nachteilé in Kaufnehmen.
Hierzu zählt die relativ starke Verzögerung des Äbbindeprozesses selbst bei geringer
Dosierung des Verflüssigers, wie sie vor allem bei den Ligninsulfonaten beobachtet
wird. Von Nachteil ist auch das Umkippen der Verzögerung bei steigender Dosierung
des Verflüssigers (false setting). Bei anderenfletonverfiüssigern wiederum ist es
unerwünscht, daß die verflüssigende Wirkung zu schnell nachläßt; daß also der Verflü-Sigererst
unmittelbar am Verwendungsort, d.h. am Bau, zugesetzt werden kann. Dieser Umstand
ist beim Transportbeton wichtig. Auch ein Ausschwitzen des Verflüssigers während
des Abbindens wird bisweilen beobachtet, was zu unterschiedlichen Verfärbungen führen
kann, die insbesondere bei Sichtbeton unerwünscht sind.
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Es wurde nungefunden, daß man die geschilderten Nachteile dadurch
verhindern kann, daß man als Betonverflüssiger wasserlösliche PHenolharze verwendet.
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Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung von wasserlöslichen
Phenolharzen als Betonverflüssiger.
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Die erfindungsgemäß verwendeten Phenolharze sind bekannt. In einer
bevorzugten Ausführungsform werden diejenigen wasserlöslichen Phenolharze verwendet,
die in Ullmanns Enzyclopädie der technischen Chemie, Band 13 (1962) 464 beschrieben
sind, wobei die wasserlöslichen Resole, insbesondere die Phenol-Formaldehydresole,
die ganz oder zu wesentlichen Teilen aus Phenolalkoholen bestehen, besonders bevorzugt
sind.
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Eine weitere bevorzugte Ausführunqsform besteht in der Verwendung
solcher wasserlöslicher Phenolharze, deren Löslichkeit durch Sulfosäuregruppen bedingt
ist. Ihre Herstellung erfolgt über Novolake. Auch die als Gerbstoffe bekannten Oxidiphenylsulfone
gehören hierzu. Die Verwendungsmöglichkeit der wasserlöslichen Phenolharze als Gerbstoffe
kann geradezu als Kriterium für erfindungsgemäß besonders geeignete Phenolharze
angesehen werden.
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Die genannten wasserlöslichen Phenolharze, ohne oder mit Sulfosäuregruppen,
können aus Phenol(Hydroxybenzol), aber auch aus o-, m- oder p-Kresol, oder aus einem
Phenol/Kresol-Gemisch sowie aus zweiwertigen Phenolen, wie Resorcin, Brenzkatechin
oder sogenannten Brenzölen, hergestellt werden.
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Beispiele für geeignete Aldehyde sind Formaldehyd, Acetaldehyd und
Furfurol, die auch als Gemisch verwendet werden können. Formaldehyd wird besonders
bevorzugt.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand der Beispiele und Vergleichsbeispiele
beschrieben.
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Vergleichsbeispiele 1 und 2 und Beispiele 1 bis 3 Es wird ein Mörtel
folgender Zusammensetzung verwendet:
450 g Portlandzement PZ 350
1350 g Normensand nach DIN 1164 242 g Wasser Diesem Mörtel werden verschiedene Verflüssiger
in Form 20prozentiger wässriger Lösungen in Mengen von 0,5 bis 5,0 Prozent, bezogen
auf Zement, unter Rühren zugesetzt.
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Es werden folgende Verflüssiger eingesetzt: Vergleichsbeispiel 1:
Calcium-Ligninsulfonat, gereinigt und entschäumt Vergleichsbeispiel 2: Melaminharz,
sulfoniert Beispiel 1: Phenolharz, Resoltyp Beispiel 2: Phenolharz, Novolaktyp,
uiioniert Beispiel 3: Gemisch aus 9 Gewichtsteilen Verflüssiger von Beispiel 2 und
1 Gewichtsteil Verflüssiger von Vergleichsbeispiel 1 In der Tabelle sind die anwendungstechnischen
Prüfergebnisse gemäß DIN 1164 zusammengestellt.
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Tabelle
| Menge Verflüssigungs- Abbindeverhalten des Mörtels |
| Verflüssiger |
| (%/Zement) effekt in cm Erstarrungs- Erstarrungsende % Luftgehalt |
| (Ausbreitmaß) beginn im Mörtel |
| (Std./min) (Std./min) (Std./min) |
| 0,5 26,0 5/15 6/45 4,3 |
| 1,0 28,5 5/30 9/20 4,2 |
| Vergleichs- |
| 2,0 29,0 0/50 8/10 4,0 |
| beispiel 1 |
| 3,0 30,0 0/25 0/35 2,8 |
| 4,0 31,0 0/20 0/40 2,6 |
| 5,0 31,5 0/35 1/30 2,4 |
| 0,5 24,5 4/15 5/45 4,4 |
| 1,0 25,0 4/15 5/45 4,5 |
| Vergleichs- |
| 2,0 28,5 4/20 5/45 4,2 |
| beispiel 2 |
| 3,0 30,0 3/00 6/20 3,0 |
| 4,0 30,5 3/30 8/00 2,8 |
| 4,5 31,0 1/45 9/10 2,8 |
| 0,5 24,5 5/00 6/45 4,8 |
| 1,0 25,0 5/30 7/15 5,0 |
| Beispiel 1 |
| 2,0 28,0 6/00 8/10 5,2 |
| 3,0 29,0 4/00 8/30 5,8 |
| 4,0 29,0 2/45 8/40 5,8 |
| 5,0 28,5 5/00 9/00 5,6 |
| 0,5 25,0 5/00 6/30 4,6 |
| 1,0 25,5 4/30 5/45 4,8 |
| Beispiel 2 |
| 2,0 27,0 5/30 6/45 4,6 |
| 3,0 27,5 6/00 8/00 4,2 |
| 4,0 27,5 5/30 8/20 4,2 |
| 5,0 29,0 4/00 7/30 4,0 |
| 0,5 25,0 4/45 6/15 4,0 |
| 1,0 26,0 4/15 6/45 3,6 |
| Beispiel 3 |
| 2,0 29,0 3/00 7/00 3,4 |
| 3,0 30,0 1/45 7/50 3,4 |
| 4,0 31,0 0/35 8/00 3,0 |
| 5,0 31,0 0/25 8/20 2,9 |
Die Tabelle zeigt, daß der Verflüssigungseffekt mit steigender
Konzentration bei allen Verflüssigern gegeben ist. Die erfindungsgemäß verwendeten
phenolharze zeigen jedoch folgende Vorteile: 1. Der Erstarrungsbeginn ist bei steigender
Verflüssigerkonzentration nicht so stark verkürzt wie beim Vergleichsbeispiel 1.
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2. Das Erstarrungsende zeigt nicht den zunächst starken Verzögerungseffekt
mit überraschendem Umschlag auf Beschleunigung (false setting) wie im Vergleichsbeispiel
1.
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3. Eine Beimischung des als Schaumbremse wirkenden Verflüssigers des
Vergleichsbeispiels 1 zu den erfindungsgemäß verwendeten Phenolharzen führt zu einer
Herabsetzung des Luftporengehalts im Mörtel und, hiermit verbunden, einer besseren
Verflüssigung bei steigender Konzentration. Dieser Effekt ist für den sogenannten
Fließbeton von besonderem Interesse.
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Weitere, erfindungsgemäß erzielte Vorteile, die nicht aus der Tabelle
hervorgehen, sind: 4. Die Wirksamkeit des in den Mörtel eingebrachten Verflüssigers,
vor allem essen Verflüssigungseffekt, läßt nicht so rasch nach wie ih den Vergleichsbeispielen
1 und 2. -5. Der Ausschwitzeffekt des Verflüssigers beim fortschreitenden Abbinden
(Hydratisierung) des Zements (z.B. des Betons) ist wesentlich geringer als bei den
Vergleichsbeispielen 1 und 2..
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Patentansprüche