DE3152665C2 - Cement or concrete mass - Google Patents
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Classifications
-
- 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
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- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/28—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B24/32—Polyethers, e.g. alkylphenol polyglycolether
Description
Die Erfindung betrifft eine Zement- oder Betonmasse,
der eine Oxyalkylen-Verbindung zur Verringerung der
Schwindrißneigung zugesetzt ist.
Zement- oder Betonmassen neigen in der Regel beim Trocknen
infolge der Schwindung zur Rißbildung.
Aus der DE-OS 20 48 847 ist es bekannt, Polyoxyalkylenglykole
als Zementzusatzstoff zu verwenden, wobei hierdurch
in erster Linie eine Schaumbildung bei der Verwendung
z. B. als Spachtelmasse vermieden werden soll.
Gleichzeitig tritt hierdurch aber auch eine verbesserte
Haftung auf dem Untergrund, eine bessere Wasserbeständigkeit
und Festigkeit sowie Beeinflussung der Rißbildung
auf. Zur Anwendung kommen hierbei hydrophobe Eigenschaften
aufweisende langkettige Monoalkyläther.
Ferner ist es aus der DE-AS 10 03 640 bekannt, einen
frostbeständigen Beton dadurch herzustellen, daß Polyoxyalkylenkondensations-Produkte
zugesetzt werden
mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen, z. B. C₁₂, in der
Alkylgruppe. Auf das Problem der Verringerung der Schwindrißneigung
wird dabei nicht eingegangen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Zement-
oder Betonmasse der eingangs genannten Art, die eine
wesentlich verringerte Schwindrißneigung aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den
Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1.
Vorzugsweise Weiterbildungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Zu den im Patentanspruch 1 genannten C1-5-Alkyl-
oder C5-6-Cycloalkylgruppen gehören z. B. die Methyl-,
Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-,
n-Pentyl-, Isopentyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-Gruppe.
Von diesen Gruppen sind C1-5-Alkylgruppen oder die
Cyclohexylgruppe, insbesondere Butylgruppen, wegen
ihrer Wirkungen in bezug auf eine Verringerung des
Schrumpfens von Zement wünschenswert. Alkylgruppen
mit 8 oder mehr Kohlenstoffatomen sind unerwünscht,
weil sie die Löslichkeit des Zements in Wasser verringern,
geringere schrumpfungsregulierende Effekte
ergeben und/oder bei Zugabe von mehr Alkylenoxid zur
Erzielung einer vollständigen Wasserlöslichkeit der
Verbindung als grenzflächenaktive Mittel wirken können,
wodurch sie dem Beton ein übermäßiges Schaumbildungsvermögen
verleihen.
Äthylenoxid und Propylenoxid können gemeinsam verwendet
werden, und in diesem Fall liegt die Anzahl
der zuzusetzenden Mole im allgemeinen zwischen 2 und
10 je Mol Alkohol. Wenn die beiden Oxide verwendet
werden sollen, ist es wünschenswert, wenn das Molverhältnis
von C₂H₄O zu C₃H₆O in dem Bereich von
0,2-5,0 liegt, weil dieses zu einer geringen
Schaumbildungsfähigkeit und zur Verringerung des
Schrumpfens führt. Die Addition von zwei solchen
Alkylenoxiden kann der regellosen oder der Blockmethode
zur Erzielung des schrumpfungsverringernden
Effekts entsprechen. Aus Gründen einer geringen
Schaumbildungsfähigkeit wird jedoch die regellose
Addition bevorzugt.
Die Verbindung ist durch Zugabe von Äthylenoxid
und/oder Propylenoxid zu einem Alkohol erhältlich.
Beispiele für Verbindungen, sind
CH₃O(C₂H₄O-)₃H, CH₃O(C₃H₆O-)₁H, C₂H₅O(C₂H₄O-)₁H,
n-C₃H₇O(C₂H₄O-)₅H, i-C₃H₇O(C₃H₆O-)₁H, i-C₃H₇O(C₃H₆O-)₁H,
n-C₄H₉O(C₂H₄O-)₃H, i-C₄H₉O(C₃H₆O-)₁H,
n-C₅H₁₁O(C₂H₄O-)₂H,
i-C₅H₁₁O(C₂H₄O-)₄(C₃H₆O-)₂H,
Zu Zementen, bei denen das Mittel zur Verringerung
des Schrumpfens gemäß der Erfindung angewendet werden
kann, gehören gewöhnliche und schnell erhärtende
Zemente und bei mäßiger Temperatur gebrannte Portlandzemente,
Tonerdezement, Hochofenschlackenzement und
Flugaschenzement.
Von diesen Zementen sind die gewöhnlichen Portlandzemente
und die schnell erhärtenden Typen besonders
wünschenswert.
Die Menge des Mittels zur Verringerung des Schrumpfens,
die gemäß der Erfindung eingesetzt werden soll, liegt
im allgemeinen in dem Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-Teile,
vorzugsweise 1,5 bis 5 Gew.-Teile, bezogen auf 100
Gew.-Teile Zement, wenn diese Menge auch mit Faktoren,
wie der Kohlenstoffanzahl in der Alkylgruppe und
der Anzahl der zu der Verbindung zugesetzten Mole
Alkylenoxid, variieren kann. Wenn die Menge unter
0,5 Gew.-Teile liegt, ergibt die Verbindung nur einen
geringen Effekt in bezug auf die Verringerung des
Schrumpfens. Wenn die Menge 10 Gew.-Teile überschreitet,
wird für praktische Zwecke kein befriedigender Beton
gebildet, vielmehr ist die Festigkeit weniger als
etwa Zweidrittel derjenigen von ähnlichem Beton ohne
den Zusatz. Die zum Härten des Zements anzuwendende
Wassermenge ist nicht kritisch und muß nur ausreichend
sein, um den Zweck zu erreichen. Es sollten
29 bis 90 Gew.-Teile, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-Teile
Wasser, bezogen auf 100 Gew.-Teile Zement vorliegen.
Wenn es zur Härtung des Zements erforderlich ist,
kann ein Zuschlagstoff, wie Kies, Schotter, Sand,
Bimsstein oder gebrannter Perlit, verwendet werden.
Der Zuschlagstoff wird im allgemeinen in einer solchen
Menge verwendet, daß er 10-200 Gew.-Teile, vorzugsweise
15-100 Gew.-Teile, bei 100 Gew.-Teile Zement,
beträgt. Die Menge des Mittels zur Verringerung des
Schrumpfens beträgt im allgemeinen 0,5-10 Gew.-Teile,
bezogen auf 100 Gew.-Teile Zementgewicht, oder im
allgemeinen 0,1-5 Gew.-Teile bezogen auf das kombinierte
Gesamtgewicht von dem Zement, dem Mittel zur
Verringerung des Schrumpfens, dem Wasser und dem
Zuschlagstoff.
Gegebenenfalls kann außerdem ein anderer Bestandteil
oder können andere Bestandteile verwendet werden.
Zu den wahlweise verwendbaren Zusätzen gehören herkömmliche
Härtungsbeschleuniger, z. B. Metallchloride,
wie Calciumchlorid und Natriumchlorid, Metallsulfate,
wie Natriumsulfat und organische Amine, wie Triäthanolamin,
gewöhnliche Härtungsverzögerer, z. B. Alkohole,
Zucker, Stärke, Cellulose und Glycerin, Korrosionsinhibitoren
für Betonstahl, wie Natriumnitrit und
Calciumnitrit, und Dispersionsmittel für Zement, wie
Ligninsulfonsäure, Oxycarbonsäure und Formalinkondensat
von Naphthalinsulfonsäure. Die Menge eines
solchen wahlweisen Bestandteils oder solcher Bestandteile
beträgt im allgemeinen 0,1 bis 5 Gew.-Teile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile Zement.
Die Art und Weise der Zugabe des Mittels zur Verringerung
des Schrumpfens gemäß der Erfindung zu dem
Zement kann die gleiche sein wie bei gewöhnlichen
Zementzusätzen. Z. B. kann das Mittel zur Verringerung
des Schrumpfens mit einer geeigneten Wassermenge
vermengt und dann diese Masse mit Zement und Zuschlagstoff
vermischt werden.
Der Beton, welcher das Mittel zur Verringerung des
Schrumpfens gemäß der Erfindung enthält, kann auf
übliche Weise verarbeitet werden. Z. B. kann er mit der
Kelle aufgetragen, in Formen gefüllt, durch Sprühen
aufgebracht oder mit einer Dichtungspistole gespritzt
werden. Das Erhärten oder Härten des Betons kann nach
irgendeiner der Härtungstechniken durch Lufttrocknung,
mittels feuchter Luft, mittels Wasser und unter Unterstützung
durch Wärme (Wasserdampf im Autoklaven usw.)
erfolgen.
Gewünschtenfalls können zwei oder mehrere dieser
Techniken kombiniert werden. Die entsprechenden Härtungsbedingungen
können die gleichen sein wie bisher.
Die Zugabe des Mittels zur Verringerung des Schrumpfens
gemäß der Erfindung verringert erheblich das Schrumpfen
des erhaltenen Betons beim Trocknen im Vergleich mit
dem Schrumpfen des gewöhnlichen Betons. Der Zusatz
gemäß der Erfindung vermindert kaum die Nichtbrennbarkeit
des Betons und führt auch bei Zugabe in einem
großen Anteil (z. B. mehreren Prozenten) nicht wesentlich
zu einer Verminderung der Festigkeit des Produkts.
Das Mittel zur Verringerung des Schrumpfens gemäß der
Erfindung, das durch Zugabe einer kleinen Menge eines
Alkylenoxids zu einem Alkohol hergestellt wird, hat
nicht die Funktion eines grenzflächenaktiven Mittels,
wie Dispergierbarkeit und Schaumbildungsfähigkeit.
Statt dessen wirkt es so ähnlich, wie ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel. In diesem Sinne
unterscheidet es sich hinsichtlich der Eigenschaften
völlig von den üblichen Alkylenoxidaddukten als gewöhnliche
Zementzusätze.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele
erläutert, welche jedoch nicht begrenzend sind.
Verschiedene gemäß der Erfindung hergestellte Mittel
zur Verringerung des Schrumpfens und Alkylenoxidaddukte
anders als diejenigen, die für die Mittel der Erfindung
verwendet wurden, wurden in Anteilen von 4%, jeweils
bezogen auf das Gewicht des Zements zu gleichen Zementmengen
gegeben. Bei einer Zementmenge wurde kein solcher
Zusatz verwendet. Die erhaltenen Betonproben wurden auf
Schrumpfung hin nach der Skalenmeßmethode gemäß dem
Verfahren der Japanese Industrial Standards A-1129,
auf die Luftmenge hin gemäß JIS A-1116 und auf die
Festigkeit hin gemäß JIS R-5201 getestet. Die Ergebnisse
werden in der Tabelle 1 zusammengefaßt wiedergegeben.
Auf 40 Gew.-Teile Wasser kommen 100 Gew.-Teile Zement
und auf 200 Gew.-Teile Sand 100 Gew.-Teile Zement. Die
Testbetons wurden durch Wasserhärtung für eine Woche
und anschließendes Stehenlassen in einer Atmosphäre bei
20°C und einer relativen Feuchte von 50% für eine
bestimmte Zeitdauer gehärtet.
Das Mittel Nr. 5 zur Verringerung des Schrumpfens in
der Tabelle 1 wurde durch willkürliche Addition von
4 Molen von jeweils Äthylenoxid und Propylenoxid zu
1 Mol Äthanol hergestellt.
Das in dem Beispiel 1 benutzte Mittel Nr. 1 zur
Verringerung des Schrumpfens wurde in verschiedenen
Anteilen, von 0,1 bis 20 Gew.-Teile, dem Zement zugegeben,
und die so erhaltenen Betonproben wurden auf
die in dem Beispiel 1 angegebene Weise getestet. Die
Ergebnisse werden in der Tabelle 2 angegeben.
Das Mittel zur Verringerung des Schrumpfens von Zement
und die Zementmasse gemäß der Erfindung ergibt gehärtete
Produkte in der Form von Betons, die die oben
beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften haben und
als Baumaterialien und Werkstoffe für Fundamente,
Mauern, Straßen, Brücken, Dämme, Wellenbrecher, Ablaufleitungen
und andere Bauwerke bzw. -teile und außerdem
in Form von Zementmörteln zum Verputzen, Mauern,
Gesteinsausmauern, zum Dachdecken, Kacheln usw.
geeignet sind.
Claims (5)
1. Zement- oder Betonmasse, der eine Oxyalkylen-Verbindung
zur Verringerung der Schwindrißneigung zugesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß als Oxyalkylen-Verbindung
mindestens eine aus der Gruppe der nachstehenden
Verbindungstypen hinzugesetzt ist:
RO(C₂H₄O)1-5H (1)
RO(C₃H₆O)₁H (2)
RO(A₁O)2-10H (3)wobei R Alkylgruppen der Zusammensetzung C1-5 oder eine Cycloalkylgruppe mit C5-6 darstellt, während (A₁O)2-10Polyoxyalkylengruppen aus 2 bis 10 Molen von Verbindungen des Typs C₂H₄O und C₃H₆O darstellen und der zuzusetzende Anteil der Oxyalkylenverbindung, bezogen auf Zement, 0,5 bis 10 Gew.-Teile beträgt.
RO(C₃H₆O)₁H (2)
RO(A₁O)2-10H (3)wobei R Alkylgruppen der Zusammensetzung C1-5 oder eine Cycloalkylgruppe mit C5-6 darstellt, während (A₁O)2-10Polyoxyalkylengruppen aus 2 bis 10 Molen von Verbindungen des Typs C₂H₄O und C₃H₆O darstellen und der zuzusetzende Anteil der Oxyalkylenverbindung, bezogen auf Zement, 0,5 bis 10 Gew.-Teile beträgt.
2. Zement- oder Betonmasse nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von C₂H₄O zu
C₃H₆O in (A₁O)2-10 zwischen 0,2 und 5,0 beträgt.
3. Zement- oder Betonmasse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß R in den Formeln
(1), (2), (3) eine Cyclohexylgruppe bedeutet.
4. Zement- oder Betonmasse nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zement ein gewöhnlicher
Portlandzement, ein schnell erhärtender
Portlandzement, ein bei mäßiger Temperatur gebrannter
Portlandzement, Tonerdezement, Hochofenschlackenzement
oder Flugaschenzement ist.
5. Zement- oder Betonmasse nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wassermenge 25 bis
90 Gew.-Teile, bezogen auf das Gewicht des Zements,
ausmacht.
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