DE3212487A1

DE3212487A1 - Zusatzmittel fuer hydraulischen zement und beton

Info

Publication number: DE3212487A1
Application number: DE19823212487
Authority: DE
Inventors: James Michael 21043 Ellicott Gaidis, Md.; Lawrence Joseph 21797 Woodbine Kindt, Md.; Arnold Morry 20854 Potomac Rosenberg, Md.
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1982-04-03
Publication date: 1982-11-04
Also published as: MY8500692A; JPS57170855A; FR2504118A1; ZA818251B; KR830008941A; IT8220323A0; NZ199063A; US4351671A; GB2096591B; SG45684G; AU7984082A; PH17435A; KR860001756B1; AR226968A1; IT1153966B; GB2096591A; HK78584A; AU546030B2; JPH0147419B2; BR8108239A

Description

Beschreibung

Vonliegende Erfindung betrifft Zusatzmittel für hydraulischen Zement und Beton, durch die die zur Herstellung einer gießbaren Mischung erforderliche Wassermenge und die mitgerissene Luftmenge in der Zementmischung vermindert werden .

Wasservermindernde Mittel vom Lignintyp sind für die Herstellung von Betonmischungen bekannt. Solche Mittel dienen dazu, die Wassermengen, die üblicherweise zur Herstellung einer gießbaren Mischung erforderlich sind, zu vermindern, ohne dabei die anderen vorteilhaften Eigenschaften einer solchen Mischung zu beeinträchtigen. Es wurde jedoch festgestellt, d.aß unter" verschiedenen Umständen durch den Einsatz solcher wasservermindernden Mittel Luft in die Mischung eingeschleppt werden kann. Die mitgerissene Luft (ganz gleich, woher sie stammt) bewirkt in der Mischung eine Herabsetzung der Druckfestigkeit. Als allgemeine Regel gilt, daß mit jedem Volumenprozent Luft im Beton 5 % der Druckfestigkeit verlorengehen. Eine Menge von 5 % mitgerissener Luft bedeutet daher einen etwa 25 %igen Verlust an Druckfestigkeit.

M « φ W ν *

— 6 —

Wasservermindernde Mittel auf der Basis von Lignin sind in US-PS 4 205 993 beschrieben. Aus US-PS 4 116 706 (Spalte 16) ist bekannt, daß bestimmte ethoxylierte Alkylphenole, wenn sie in Zusammensetzungen zum schnelleren Abbinden des Zements eingesetzt werden, in hohem Maße Luft in den Zement einschleppen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zusatzmittel für hydraulischen Zement und Beton zu schaffen, mit denen sowohl die zur Herstellung einer gießbaren Mischung erforderliche Wassermenge als auch die Menge an mitgerissener Luft in der Zement- oder Betonmischung erheblich vermindert werden kann und Beeinträchtigungen der Druckfestigkeit der Mischung ganz oder weitgehend vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Zusatzmittel für hydraulischen Zement und Beton, das gekennzeichnet ist durch a) ein wasserverminderndes Mittel vom Lignintyp und b) 2 bis 8 Gew.%, bezogen auf das wasservermindernde Mittel vom Lignintyp, eines ethoxylierten Alkylphenols der Formel

O- CH,CH,( L ^{Ζ 2}

in der R eine Octyl- oder Nonylgruppe darstellt und η = 10 bis 18 ist.

Das wasservermindernde Mittel, zu dem das ethoxylierte Alkylphenol zur Verminderung der Menge an mitgerissener Luft erfindungsgemäß zugesetzt wird, setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen, wobei die Formulierung des Mittels beträchtlich variiert werden kann. Für den erfindungsgemäßen Zweck ist jedes wasservermindernde Mittel geeignet, das die Komponenten in den nachfolgend angegebenen Gewichtsmengenbereichen enthält:

Komponente Betriebsbereiter Bereich, Gewichtsteile

Ligninsulfonat 15 - 25

2)
Triethanolamin 0-15

Ameisensäure 0-3

Essigsäure 0 - 3

Formaldehyd " 0-4

Saccharide ³⁾ 0-15

Wasser 40 - 70

1) als Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalz

2) als handelsübliches reines Material oder als Triethanolamin-Destillationsrückstand

3) in Form von Getreidesirup, Dextrose, Melasse u. dgl.

In dieser Weise zusammengesetzte Mittel werden als wasservermindernde Mittel vom Lignintyp bezeichnet. Diese Mittel werden Zement vorteilhaft in Mengen von 0,05 bis 0,25

0 U- β *» U -* · kr ν ν ν ■> «* V

Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zement, eingesetzt

Die weitere Komponente des erfindungsgemäßen Zusatzmittels ist ein ethoxyliertes Alkylphenol der Formel 5

R —tOt—"Ο

in der R eine Octyl- oder Nonylgruppe darstellt und η = 10 bis 18 ist. Solche ethoxylierten Verbindungen sind im Handel erhältlich, z. B. unter den Bezeichnungen Renex 678, T-DET N-14, TRITON X-102, N-lll, N-150 sowie ARKOPAL N-130, N-150 usw.

Dieses Material kann der Zement- oder Betonmischung zu j3der Zeit vor dem Zeitpunkt zugemischt werden, bei dem· das Gemisch kräftig gerührt wird. Vorzugsweise wird es zusammen mit dem wasservermindernden Mittel oder vor der Zugabe des wasservermindernden Mittels zugegeben. Das ethoxylierte Alkylphenol wird in einer Menge von 2 bis 8 Gew.%, vorzugsweise von etwa 4 Gew.%, bezogen auf den Feststoffgehalt des wasservermindernden Mittels auf Lignin basis, zugesetzt.

Vorzugsweise wird als ethoxyliertes Alkylphenol ein Nonylphenol mit 14 Ethoxygruppen eingesetzt.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Herstellung des wasservertnindernden Mittels. Ein wasserverminderndes Mittel wurde durch Zusammenmischen der folgenden Komponenten hergestellt:

Komponente	Gewichtsteile
Calcium- ligninsulfonat	21,2
Triethanolamin	9,6
Ameisensäure	0,9
Formaldehyd	2,8
Getreidesirup (Polysaccharide)	10,2
Wasser	55,3

•100,0

1) Triethanolamin-Destillationsrückstand ist geeignet

Wasservermindernde Mittel dieses Typs sind in der US-PS 3 619 221 beschrieben.

Y₁₀= _ - "- 32 Ί 2487

Beispiel 2
(Vergleichsversuch)

Eine Mörtelmischung wurde durch Zusammenmischen der folgenden Ingredienzien hergestellt, wobei die Mischung in einem Mischapparat zusammengemischt wurde, der aus einem Hobart-Mischer bestand, wie er in der ASTM-Vorschrift C-305-65 beschrieben ist.

Komponente Menge (g)

Hydraulischer Zement (Typ I oder II) 350

Sand 1400

Feststoffe des wassermindernden

Mittel¹⁾ · 0,35

Wasser 255

Λ) ein Triethanolamin-Destillationsrückstand ist geeignet.

Der Mörtel wurde auf Lufteinschlüsse überprüft entsprechend der ASTM-Vorschrift C-185-75. Es wurde festgestellt, daß

der Mörtel 15 Vol.% mitgerissene Luft enthielt. 20

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß dem wasservermindernden Mittel (das 0,35 g Feststoffe enthielt) 0,0144 g ethoxyliertes Nonylphenol zugesetzt wurden, bevor das Mittel der Mörtelmischung zugesetzt wurde. Der Gehalt an mitgerissener Luft wurde mit 11,0 Vol.% bestimmt, d.h. es ergab sich eine Reduzierung der mitgerissenen Luft von 26,7 %.

Weitere Tests wurden nach der ASTM-Vorschrift C-185 durchgeführt. Wasservermindernde Mittel auf der Basis von Lignin mit 0,1 % Feststoffen, bezogen auf den Zement, und 4 % ethoxyliertes Nonylphenol mit 14 Molen Ethylenoxid, bezogen auf den Feststoffgehalt des wasservermindernden Mittels auf Ligninbasis, wurden eingesetzt. Die Ergebnisse der ■ Tests sind nachfolgend tabellarisch zusammengestellt. Bezüglic-h des Gehalts an eingeschlossener Luft und hinsichtlich des Fließverhaltens ergaben sich für die beiden untersuchten Zementtypen I und II, verglichen mit dem wassei— vermindernden Ligninmittel allein, ausgezeichnete Werte.

Zementtyp I

Fluß % Luftgehalt

kein Additiv kein Additiv

Ligninmittel aus Beispiel 1

Ligninmittel aus Beispiel 1 u. ethoxyliertes Nonylphenol

Luftverunreinigung

86 100

122

135

kein Additiv kein Additiv

Ligninmittel aus Beispiel 1

Ligninmittel aus Beispiel 1 u. ethoxyliertes Nonylphenol

Zementtyp II

Luftverunreinigung

90 113

127 160

7,0 10,0

13,0 11,0

10,0 14,0

15,0 11 ,0

Neben den erfindungsgemäß vorgesehenen Additiven können auch andere konventionelle Additive eingesetzt werden, beispielsweise Abbindeverzögerer, Beschleuniger, Korrosionsschutzmittel, Additive zur Festigkeitsentwicklung oder Additive zur Modifizierung der Eigenschaften des Wasserausströmens ("bleeding").

Claims

*UEXKÜLL & STOLBERG

PATENTANWÄLTE

BESELERSTRASSE 4 D-2000 HAMBURG 52

W.R. Grace & Co.

1114 Avenue of the Americas,

New York, N.Y. 10036

V.St.A.

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

DR. J-D. FRHR. von UEXKÜLL DR. ULRICH SRAF STOLBERG DIPL.-INS. JÜRGEN SUCHANTKE DIPL-ING. ARNULF HUBER DR- ALLARD von KAMEKE DR. KARL-HEINZ SCHULMEYER

Prio: 15. April 1981 US 254 235 (18164 sy/lU)

April 1982

Zusatzmittel für hydraulischen Zement und Beton

Patentansprüche

1J Zusatzmittel für hydraulischen Zement und Beton, gekennzeichnet durch

a) ein wasserverminderndes Mittel vom Lignintyp und

b) 2 bis 8 Gew.%, bezogen auf das wasservermindernde Mittel vom Lignintyp, eines ethoxylierten Alkylphenols der Formel

in der R eine Octyl- oder Nonylgruppe darstellt und η = 10 bis 18 ist.
2. Zusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasservermindernde Mittel vom Lignintyp zusammengesetzt ist aus

15-25 Gewichtsteilen Ligninsulfonat, 0-15 Gewichtsteilen Triethanolamin, 0-3 Gewichtsteilen Ameisensäure, 0-3 Gewichtsteilen Essigsäure, 0-4 Gewichtsteilen Formaldehyd,

0-15 Gewichtsteilen Saccharide und 40-70 Gewichtsteilen Wasser.
3. Zusatzmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasservermindernde Mittel vom Lignintyp im wesentlichen zusammengesetzt ist aus

21,2 Gewichtsteilen Calciumligninsulfonat,

9,6 Gewichtsteilen Triethanolamin,

0,9 Gewichtsteilen Ameisensäure,

2,8 Gewichtsteilen Formaldehyd,

10.2 Gewichtsteilen Getreidesirup und

55.3 Gewichtsteilen Wasser.
4. Zusatzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ethoxylierte Alkylphenol ein Nonylphenol mit 14 Ethoxygruppen ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Zement- oder Betonmischung durch Zusammenmischen von hydraulischem Zement, Wasser, Sand, Zuschlagsstoffen im. Falle von Beton und einem wasservermindernden Ligninmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung eine ethoxylierte Verbindung der Formel

CH₂CH₂Ol _nH

in der R eine Octyl- oder Nonylgruppe darstellt und η = 10 bis 18 ist, in einer Menge von 2 bis 8 Gew.%, bezogen auf die Feststoffe des wasservermindernden Mittels, zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als ethoxylierte Verbindung ein Nonylphenol mit 14 Ethoxygruppen eingesetzt wird.
7. Verwendung des Zusatzmittels gemäß Ansprüchen 1 bis 4 als Mittel zur Reduzierung der mitgerissenen Luftmenge und zur Verminderung der erforderlichen Wassermenge in hydraulischem Zement und Beton.