DE2803923C3 - Fließmittel für Beton und Mörtel - Google Patents

Fließmittel für Beton und Mörtel

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DE2803923C3
DE2803923C3 DE19782803923 DE2803923A DE2803923C3 DE 2803923 C3 DE2803923 C3 DE 2803923C3 DE 19782803923 DE19782803923 DE 19782803923 DE 2803923 A DE2803923 A DE 2803923A DE 2803923 C3 DE2803923 C3 DE 2803923C3
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hand
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Holmen 7500 Karlsruhe GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00—Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16—Sulfur-containing compounds

Description

Die Erfindung betrifft ein Fließmittel für Beton und Mörtel auf der Basis von Ligninsulfonat einerseits und kernsulfenierten oder sulfomethylierten Aromaten andererseits.
Aufgabe der Fließmittel ist es, einerseits eine hohe Fließfähigkeit des Betons zu erreichen, andererseits aber trotz hoher Fließfähigkeit die Abbindezeiten nicht unerwünscht zu verlängern.
Die Verflüssigung von Beton mit Ligninsulfonaten und anderen Dispergatoren ist bekannt In der Fertigteiltechnik und bei Transportbeton bzw. armierten Betonbauten hat man sogenannte Superverflüssiger eingesetzt um eine besonders gute Fließfähigkeit zu erlangen. Für diesen Zweck haben sich bisher Ligninsulfonate als ungeeignet erwiesen. Während auf anderen, begrenzten Einsatzgebieten mit einer relativ geringen Dosierung von Ligninsulfonaten deren gute Dispergierwirkung ohne besondere Nachteile nutzbar gemacht werden konnte, zeigte sich bei einer höheren Dosierung zwar eine bessere Verflüssigung, der Beton blutete jedoch aus und die Abbindezeiten verschoben sich in unerwünschte Dimensionen.
Um die gute Dispergiening der Ligninsulfonate nutzbar zu machen, hat man alle möglichen Mischungen von Ligninsulfonaten mit anorganischen und organischen Salzen (z. B. Dikarbonsäuren) versucht, um bessere Eigenschaften /u erzielen. Da diese Versuche erfolglos, blieben, wurden synthetische Dispergatoren angewandt, die aus dem Bereich der kondensierten Aromaten, kondensierten Heterozyklen und Aminoverbindungen stammen. Mit diesen Mitteln ergaben sich kejnc unerwünschten Abbindezeiten, jedoch konnte auch mit diesen Mitteln das Ausbluten des Betons nicht ganz vermieden werden. Zudem waren auch diese keineswegs voll befriedigenden Mittel im Vergleich zu reinen Ligninsulfonaten und Derivaten v.el zu teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fließmittel auf der Basis von Ligninsulfonat zu schaffen, das preiswert ist und alle betontechnologischen Anforderungen bezüglich Verflüssigung. Abbindeverhalten und Dosierung erfüllt.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei dem eingangs erwähnten Fließmitlei auf der Basis von Ligninsulfonat einerseits und kernsulfonierten oder sulfomethylierten Aromaten andererseits darin, daß das Gemisch der Basisstoffe nachkondensiert und nachsulfitiert wird.
Für die erfindiingsgemäß vorgeschlagene Lösung können vergorene oder unvergorene Ligninsulfonate eingesetzt werden, aber auch Ligninsulfonate, bei welchen der in ihnen enthaltene Zucker durch alkalische Oxydation zerstört worden ist
Die LigninJauge kann als Kation Calzium, Magnesium, Aluminium, Natrium oder Ammonium enthalten, wobei der Kationenaustausch vor der Zugabe des Ligninsulfonat durch Umsätzen durchgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Fließmittel verleiht dem Beton eine hohe Fließfähigkeit, ohne zu unerwünschtem
ίο Ausbluten des Betons oder unerwünschten Abbindezeiten zu führen und ist überdies im Vergleich mit bekannten, ihm hinsichtlich der vorteilhaften Eigenschaften am nächsten kommenden Fließmittel wesentlich preisgünstiger.
Anhand der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird diese näher erläutert
Sulfomethylierter Aromat
Phenol oder Naphthalin oder Kresol wird mit Natriumsulfit und Wasser sulfitiert anschließend wird mit Formaldehyd kondensiert Nun wird Ligninsulfonat zugegeben, mit Harnstoff und Formaldehyd nachkondensiert und mit Natriumsulfit nachsulfitiert
Beispiel I
100 Teile Phenol und 40 Teile Natriumsulfit und 30 Teile Wasser werden 1 Stunde lang bei 1000C sulfitiert;
dann erfolgt die Zugabe von 100 Teilen 30%igem Formaldehyd, und es wird 2,5 Stunden bei 1050C kondensiert;
nach Abdestillieren von 40 Teilen Wasser wird abgekühlt und anschließend verdünnt;
Zugabe:
200-300 Teile Lignin-Sulfonat 45%ig,
30 Minuten rühren bei 30—800C;
Kondensation:
20-50 Teile Harnstoff,
30 Minuten rühren bei ca. 30-800C;
50-100Teile Formaldehyd 30%ig,
4'· 30 Minuten rühren bei 30-800C;
30-60Teile Natriumsulfit,
30 Minuten rühren bei 30—800C
Zugabe:
Wasser, bis gewünschte Trockensubstanz
in erreicht
r>as pH wird auf 4—8 eingestellt.
Aus den nachfolgenden Tabellen ergeben sich die Eigenschaften eines Betons unter Verwendung eines
Y-> Fließmittels auf der Basis von Ligninsulfonat, welches nach dem Sulfit-Aufschlußverfahren für Zellstoff gewonnen wurde, einerseits und sulfomethyliertem Aromat andererseits.
Die Tabelle 1 gibt die Ergebnisse einer Erstarrungs-
M) prüfung für eine Prüfmenge von 30 ml Fließmittel pro I kg Zement wieder. Die Tabelle 2 zeigt bei gleicher Ausbreitung des Zements die Wassereinsparung bei einem mit Zusatz des erfindungsgemäßen Fließmittels hergestelltem Beton im Vergleich zu einem Beton ohne
(T) entsprechenden Zusatz. Die Tabelle 3 gibt die Ergebnisse einer Wirksamkeitsprüfung für Beton mit und ohne Zusatz von erfindungsgemäßem Fließmittel wieder.
Tabelle 1
Zement
% Wasseranspruch o. Z. m. Z.
Erstarrungsbegjnn
ο. Z. m.Z.
-ti-' -h-'
Erstarrungsende m.Z
o.Z. -h-'
-h-' 7.10
5.20 6.4a
3.10 5.00
3.00 5JO
4.20 9.50
3.40
PZ 35
PZ 45
PZ 55
HOZ 35
HOZ 45
25,8
28,5
32,0
27,0
25,0
21,4 25,5 28,5 21,5 19,5
2.40 2.35 2.15 3.30 3.25 5.00
5.45
3.20
4.50
6.40
o. Z. = ohne Zusatzmittel; m. Z. = mit Zusatzmittel.
Tabelle 2
Ohne Mit
Zusatz Zusatz
Zusatzmittelmenge _ 15
in ml/kg Zement
Mischungsverhältnis 1:6,2 1:6,2
in Gewichtsteilen
W/Z-Faktor 0,67 0,61
Ausbreitmaß in cm 40 40
Frischbetonrohdichte 2,35 2,35
in kg/dm1
Tatsächliche Zusammensetzung
des verdichteten Frischbetons:
Zement in kg/m3 300 300
Zuschlag, kg/m' 1855 1871
Wasser, fcg/mJ 201 184
% Wasserersparnis - 8,4
Luftporengehalt in VoI.-% 1,2 1,4
Tabelle 3
Ohne Mit
Zusatz Zusatz
Zusatzmittelmenge in ml/kg Zement
Mischungsverhältnis 1:62 1:62 in Gewichtsteilen
W/Z-Faktor 0,67 0,67
Ausbreitmaß in cm 40
Änderung des Ausbreitmaßes - +18 in cm
Frischbetonrohdichte 2,35 2,37
Herstellung des Fließmittels auf der Basis von Ligninsulfonat und kernsulfoniertem Aromat
Phenol oder Naphthalin oder Kresol oder eine beliebige Mischung dieser Aromaten wird mit Schwefelsäure so lange sulfoniert, bis klare Wasserlöslichkeit eintritt.
Dann wird mit Harnstoff und Formaldehyd kondensiert Dem Kondensat werden zur Nachkondensation Ligninsulfonat, Harnstoff und Formaldehyd zugegeben, danach wird mit Natriumsulfit nachsulfiliert.
Beispiel II
100 Teile Phenol und 120 Teile konzentrierte Schwefelsäure werden bei 115° C zwei Stunden im Autoklav sulfoniert, dann wird abgekühlt auf ca. 50° C;
Kondensation:
30 Teile Harnstoff
70-80 Teile Wasser
100 Teile Formaldehyd 30%ig zugeben, 12 Stunden bei 30—500C weiter kondensieren;
2 Stunden bei 500C;
Zugabe: 400-500TeileLignin-Sulfonat45%ig,
30 Minuten rühren bei 50-80°C;
Zugabe: 20-50Teile Harnstoff.
30 Minuten bei 50 - 80° C;
Zugabe: 50-100 Teile Formaldehyd 30%ig,
30 Minuten' uhren, 50-800C;
v-, Zugabe: 30—60 Teile Natriumsulfit,
30 Minuten rühren bei 50-80°C;
Zugabe: Wasser, bis gewünschte Trockensubstanz
erreicht
Das pH wird auf 4-8 eingestellt.
Aus den nachfolgenden Tabellen ergeben sich in gleicher Weise wie für das Beispiel I die Eigenschaften eines Betons unter Verwendung eines Fließmittels auf
η der Basis von Lignin-Sulfonat, welches nach dem Sulfit-Aufschlußverfahren für Zellstoff gewonnen wurde, einerseits und kernsulfoniertem Aromat andererseits.
Die Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse einer Erstarrungs-
bo prüfung für eine Prüfmenge von 30 ml Fließmittel pro 1 kg Zement. Die Tabelle 5 zeigt bei gleicher Ausbreitung des Zements die Wassereinsparung bei einem mit Zusatz des erfindungsgemäQen Fließmittels hergestelltem Beton im Vergleich mit einem Beton ohne
b-, entsprechenden Zusatz. Die Tabelle 6 gibt die Ergebnisse einer Wirksamkeitsprüfung für Beton mit und ohne Zusatz von erfindungsgemäßem Fließmittel wieder.
Tabelle 4
Zement
% Wasseranspruch m.Z
a.Z. 18,5
24,5 25,0
28,5 23,5
26,5 20,0
24,5 20,0
25,0 25,0
27,0 25,0
28,0 27,0
30,5 28,0
32,5 29,5
31,5 18,5
24,0 23,0
27,0 20,5
27,0 21,5
27,5 21,5
28,0 19,0
24,5
Erstarrungsbegjnn
m.Z.
-h-'
Erstarrungsende
o. Z. m.Z.
PZ 35
PZ 45
PZ 55
KOZ 35
HOZ 45
Tabelle 5
Beton
ohne
Zusatz-
mittei
3.00 2.15 3.00 2.40 2.35 3.10 1.55 2.40
3.30 4.30 1.35 3.50 4.10
2.15
4.30
6.55
6.25
5.10
6.45
4.30
6.15
3.55
2.45
2.35
5.50
2.50
6.25
7.10
6.30
jo Tabelle 6
mit
Zusatzmittel 3.15
2.40
3.35
3.35
3.05
3.40
2.25
3.30
3.15
2.45
4.25
5.00
2.20
4.45
4.50
3.30
7.40 5.40 7.40 7.25 6.15 7.15 5.45 7.30
5.00 5.00
4.40 11.20 4.05 9.10 9.00
10.20
Beton mit
ohne Zusatz
Zusatz mittel
mittel
Zusatzmittelmenge in - 15
cmVkg Zement
Mischungsverhältnis in 1:6,2 1:6,2 Gewichtsteilen
W/Z-Faktor 0,67 0,60
Ausbreitmaß in cm 40 40 Frischbetonrohdichte in kg/dm3 2,36 2,36 Tatsächliche Zusammensetzung
des verdichteten Frischbetons:
Zement in kg/m3 299 302 Zuschlag in kg/m3 1860 1875 Wasser in kg/m3 200 183
% Wasserersparnis - -8,5
Luftporengehalt in Vol.-% 1,2 1,4
Zusatzmittelmenge in
ml/kg Zement
Mischungsverhältnis in
Gewichtsteilen
W/Z-Faktor
Ausbreitung in cm
Änderung des Ausbreitmaßes
in cm
Frischbetonrohdichte in kg/dm3
1:6,2
0,67 40
2,36
15 1:6,2
0,67
60
+20
2,38
Das Lignin-Sulfonat kann als vergorene, unvergorene bzw. absolut zuckerfreie Lauge zugegeben werden, die als Kation Calzium, Magnesium, Aluminium, Natrium oder Ammonium enthält.
Für die Untersuchung der Betoneigenschaften wurde das nach den Beispielen I oder II gewonnene Fließmittel je ve-ls im Verhältnis 1 :1 verdünnt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Fließmittel für Beton und Mörtel auf 4er Basis von Ligninsulfonat einerseits und kernsulfonierten oder sulfomethylierten Aromaten andererseits, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch der Basisstoffe nachkondensiert und nachsulfitiert ist
DE19782803923 1978-01-30 1978-01-30 Fließmittel für Beton und Mörtel Expired DE2803923C3 (de)

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