DE3222063A1 - Portland-zementstruktur mit fluiddichter oberflaeche und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Portland-zementstruktur mit fluiddichter oberflaeche und verfahren zu ihrer herstellung

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DE3222063A1 DE19823222063 DE3222063A DE3222063A1 DE 3222063 A1 DE3222063 A1 DE 3222063A1 DE 19823222063 DE19823222063 DE 19823222063 DE 3222063 A DE3222063 A DE 3222063A DE 3222063 A1 DE3222063 A1 DE 3222063A1
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Description

Portland-Zementstruktur mit fluiddichter Oberfläche und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erfindung betrifft eine Portland-Zementstruktur mit fluiddichter Oberfläche und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Zusammensetzung zur Behandlung der Oberfläche von noch nicht erhärtetem Portlandzement. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Zusammensetzung zur Bildung einer gehärteten Oberfläche von hoher Druckfestigkeit und besonderer Dichtigkeit gegenüber Fluiden, während sie gleichzeitig eine Erhöhung der Oberflächenhärte und Abriebbestondigkeit und Früh-Festigkeit zeigt. Das Verfahren wird durchgeführt durci5 trockenes Aufschütteln, d. h. Aufstreuen einer Mischung aus Tonerde-Zement und Gips auf die noch nicht erstarrte Oberfläche von Portland-Zement-Beton. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von trockenen zementartigen Zusammensetzungen, die Tonerde-Zement und Gips enthalten zur Ober-
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flächenbehandlung, indem diese Zusammensetzungen vorzugsweise auf nicht erstarrten Portland-Zement-Beton aufgestreut werden. Die Zusammensetzungen können ggf. noch weitere Zusätze enthalten.
Der Begriff "Zementzusammensetzungen" bzw. "Zementsysteme", wie er hier verwendet wird, soll Zusammensetzungen umfassen, welche im wesentlichen die Eigenschaft haben, unter Wasser auszuhärten, einschließlich zementartiger Imprägnierungen, Abdeckungen, Schützbeschichtungen u. dgl., wie auch Mischungen mit Zuschlagstoffen und Wasser, wie Beton, Mörtel, Putzmörtel und daraus hergestellte Produkte.
Der Begriff "Tonerde-Zement", wie er hier verwendet wird, soll solche zementartigen Materialien umfassen, die nach Ansicht der Fachwelt als zementartigen Hauptbestandteil Mono- calciumaluminat (CaOrAIpO3) enthalten, wie z. B. Zement mit hohem Tonerdegehalt und Calciumaluminat-Zement. Beispiele für im Handel erhältliche Tonerde-Zemente, die für die Zwekke der Erfindung besonders geeignet sind, sind Lumnit der Lehigh Portland Cement Company und der Zement mit hohem Ton erdegehalt Fondu oder Secar der Lonestar LaFarge Aluminous Cement Company, Ltd. Solche handelsübliche Tonerde-Zemente können Gipszusätze enthalten, die zur Herstellung des Klinkers vor dem Fixieren zugegeben werden. Er wird lediglich als eine Herstellungshilfe zugegeben, und man nimmt an, daß er zu einem S03-Gehalt im Zement führt, der gleich oder kleiner aus 2,5% ist. Gips wurde in geringeren Mengen auch schon zur Steuerung der Erstarrung zu Tonerde-Zement nach dem Brennen zugegeben.
Der Begriff "Gips", wie er hier verwendet wird, soll das umfassen, was von der Fachwelt normalerweise als Gips bezeich-
■ I III)
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net wird, einschließlich Calciumsulfat (CaSO4) und seine verschiedenen Formen, wie Calciumsulfatanhydrat, Calciumsulfathemihydrat, Calciumsulfatdihydrat sowie auch calcinierter Gips, druckcaleinierter Gips und gebrannter Gips. Beispiele für im Handel erhältliche Gipssorten, die für die Erfindung besonders geeignet sind, sind unter hohem Druck calcinierter Gips, der unter der Handelsbezeichnung "Densite", "K-5" und "K-34" von der Georgia Pacific Corporation oder unter der Handelsbezeichnung "Hydrostone" von der United States Gypsum Company auf den Markt gebracht werden.
Der Ausdruck "Portland-Zement", wie er hier verwendet wird, soll Zemente umfassen, welche eine für die gegenseitige Beeinflussung mit den Oberflächenbehandlungsmitteln ausreichende Menge an "Portland-Zement" enthalten, und umfaßt die in der Fachwelt normalerweise als "Portland-Zement" bezeichneten Zemente einschließlich der, jedoch nicht beschränkt auf diejenigen Zemente, die in der ASTM C 150-Norm beschrieben sind, sowie zementartige Zusammensetzungen auf der Basis von Portland-Zement, wie expandierende Zemente, Puzzolanzement, Mischungen von Portland-Zement mit anderen Zementen und Mischungen von Portland-Zementarten. Der Ausdruck "Beton", wie er hier verwendet wird, soll eine Mischung aus Zement, Zuschlagstoffen und Wasser umfassen. Der Ausdruck "nicht erstarrt" bzw. "noch nicht erstarrt" soll jeden Zeitpunkt vor dem endgültigen Erstarren umfassen. In der Praxis ist dies im allgemeinen der Zeitpunkt, zu dem man sich auf der Oberfläche bewegen kann, d. h. auf der Oberfläche gehen kann, obwohl dabei noch Fußabdrücke hinterlassen werden.
Es wurden bisher zahlreiche Versuche zur Schaffung von zementartigen Oberflächenbehandlungsmitteln und Systemen unter-
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nommen, die den Erfordernissen der Bauindustrie gerecht werden, insbesondere in bezug auf den Schutz und das Abdichten von ßetonoberflachen gegen Wasser* Solche Systeme sollen vorzugsweise nichtentflammbar, leicht und in ökonomischer Weise auftragbar und nichttoxisch sein und innerhalb relativ kurzer Zeitdauer zu einer harten Masse oder einem Oberzug mit ausreichender Früh-Festigkeit, Abriebbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit erhärten. Sie sollten ebenfalls gegenüber Fluiden undurchlässig sein, insbesondere gegenüber Flüssigkeiten. Gleichz2itig sollten derartige Systame keine übermäßigen Volumenänderungen zeigen, weder unter nassen, noch unter trockenen Bedingungen. Solche Arten von Zementsystemen müssen außerdem eher positive ais schädliche Eigenschaften des Zusammenwirkens mit noch nicht erhärteten Betonoberflächen zeigen. Für ihre industrielle Anwendung müssen die Behandlungsmittel außerdem sowohl eine Früh- als auch eine Langzeit-Festigkeit besitzen sowie eine gute Verarbeitbarkeit im technischen Einsatz. Sie sollen gefrier- und taubeständig sein und außerdem der Einwirkung von Salzen, Lösungsmitteln und anderen korrosiven Substanzen widerstehen.
Obwohl es zementartige Behandlungsmittel für dia Oberflächen von Beton gibt, die eine oder mehrere der oben als erwünscht bezeichneten Eigenschaften besitzen, so haben doch die bisherigen Versuche, alle der oben genannten Eigenschaften bei einer Zusammensetzung zu erzielen, bisher kaum einen Erfolg ,gehabt. Viele Zusammensetzungen aus Zementmischungen zeigen eine schlechte Zusammenwirkung mit noch nicht erhärtetem Beton und/oder besitzen eine übermäßige Expansion. So haben bisherige Bemühungen, zementartige OberflächenbehandlungsmitteT für Beton mit industriellem Wert für die Bauindustrie zu schaffen, im allgemeinen zu speziellen oder besonders her-
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vorgehobenen Eigenschaften geführt ohne Beachtung der anderen erwünschten Eigenschaften oder, in manchen Fällen sogar unter nachteiliger Beeinflussung solcher Eigenschaften.
Mischungen aus Portland-Zement und Tonerde-Zement sind bekannt für ihre Eigenschaft des schnellen Abbindens bzw. Erhärtens, und diese Eigenschaft hat eine praktische Anwendung in weiten Bereichen gefunden. So wird von T. D. Robson- High Alumina Cements and Concretes, John Wiley & Sons, New York, 1962, Seite 182 beschrieben, daß beim Betonieren mit Portland-Zement zwischen den -Gezeiten und einer frühen Einwirkung von Wellen auf den Beton Zement mit hohem Tonerdegehalt auf die noch nicht erhärtete Oberfläche aufgebracht werden kann und die Reaktion zwischen den Zementen schnell zu einer harten Haut führt, welche hilft, Schaden zu vermeiden, bis der Hauptkörper des Betons ausreichend Zeit zum Verhärten hat.
Bei bekannten zementartigen Zusammensetzungen wurden Kombinationen von Portland-Zement, Tonerde-Zement und Gips zum Vermischen mit Wasser verwendet, um Massen zu bilden, die angeblich verschiedene Vorzüge besitzen.
In der US-Patentschrift 3 861 929 sind die Schrumpfungseigenschaften von Betonsorten beschrieben, die aus herkömmlichen Zementsorten hergestellt sind. Solche Schrumpfungseigenschaften führen zu Rissen beim Erhärten und Trocknen. Dieses Patent beschreibt weiterhin einen expandierenden Zement, der während und nach dem Erstarren und Erhärten eine deutliche Volumenvergrößerung zeigt. Dieser expansive Zement besteht aus einer Mischung aus im wesentlichen Portland-Zement und Calciumaluminat-Zement und einer Menge an Calciumsulfat, welche in der Form von Gips vorliegen kann. Die US-
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Patentschrift 3 775 143 beschreibt einen "beanspruchbaren" Zement, welcher Portland-Zement und eine expandierende Komponente aus Calciumsulfat, Calciumoxid und einem Tonerde enthaltenden Material, wie Tonerde-Zement oder hochalkalischem Calciumhydroaluminat, enthält. Dieser Zement ist angeblich wasserdicht sowie dicht gegenüber Benzin und Gas.
Es sind auch Zusammensetzungen aus Tonerdezement und Port- = Ez3and-Zement zur Verwendung als schnell erhärtende Mischung : -_ ==bekannt. So erwähnt die US-Patentschrift 4 012 264, daß sehr ^ Ϊ0 !^schnell erstarrender und erhärtender Zement hergestellt werkann durch Vermischen von Portland-Zement und Zement mit
Tonerdegehalt und/oder durch Verwendung von verschie- -—denen Beschleunigern und beschreibt eine Zusammensetzung aus -=Calciumaluminat und Portland-Zement mit einem Gehalt an Ver- ^5; Evzögerern und/oder Beschleunigern. Zement mit hohem Tonerde-T-gehalt wurde auch schon gebranntem Gips oder Anhydrid-Gips ^zugesetzt, um festere Formen bzw. Güsse zu erhalten. T. D.
Robson, High Alumina Cements and Concretes, John Wiley & Sons "New York, 1962, Seiten 126 bis 127 beschreibt, daß Lithiumsalze als Beschleuniger für Zement mit hohem Tonerdegehalt vorgeschlagen wurden. Es wurde jedoch gefunden, daß Zusammensetzungen, die Tonerde-Zement, Gips und Lithiumsalze als Beschleuniger für sich alleine eine außerordentliche Schrumpfung beim Trocknen im erhärteten Zustand zeigen. Zusätzlich zeigen Zusammensetzungen, die lediglich Tonerde-Zement und Gips enthalten, eine außerordentliche Naßexpansion im erhärteten Zustand. Weiterhin führt die Zugabe von Portland-Zement zu solchen Zusammensetzungen, die Tonerde-Zement und Gips enthalten; zu einpr größeren Naßexpansion im erhärteten Zustand.
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Das trockene Aufstreuen von Oberflächenbehandlungsmitteln auf nichterstarrten Beton wird seit Jahren durchgeführt. Solche Mittel umfassen inerte Bestandteile wie Pigmente und spezielle Zuschläge zur Schaffung von Farben, Abriebsbeständigkeit und anderen erwünschten Eigenschaften. Zusätzlich enthalten Oberflächenbehandlungsmittel für das trockene Aufbringen häufig verschiedene Arten von Portland-Zement, welche zwar inert, aber doch mit der Oberfläche, auf die sie ^aufgebracht werden, verträglich sind. Es wurden bisher je- =äoch noch keine Oberflächenbehandlungsmittel eingesetzt, : -von denen man normalerweise erwarten müßte, daß sie mit der iioch nicht erstarrten Zementoberfläche unverträglich sind zünd unerwünschte Volumenänderungen zeigen, die zu einer Riß- =bildung der Oberfläche und zu unstabilen und von selbst schlechter werdenden Zementen führen.
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Die US-Patentschriften 4 045 237 und 4 157 263 beschreiben ^eine zementart'.ge Zusammensetzung mit einem hohen Maß an Un- \durchlässigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Dampf und einer verminderten Langzeitschrumpfung, die aus einer feinteil igen Mischung aus Portland-Zement, calciniertem Gips und Zement mit hohem Tonerdegehalt zusammengesetzt ist. Andererseits kann die Zusammensetzung auch aus einer feinteiligen Mischung7 aus Zement mit hohem Tonerdegshalt und druckcalciniertent Gips zusammengesetzt sein.
In der älteren, aber nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung des Anmelders P 32 17 558.2 vom 11. Mai 1982 ist ein Verfahren und eine Zusammensetzung zur Steuerung von Volumenänderungen bei schnell abbindenden fluiddichten Zementsystemen beschrieben. Die dort beschriebene zementartige Zusammensetzung ist nach dem Mischen mit Wasser in der Lage, schnell zu einer harten Masse von hoher Druckfestigkeit zu
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erstarren, ohne wesentliche Schrumpfung während des Erstarrens und mit verminderten Naß- und Trockenvolumenänderungen i-n gehärteten Zustand, jedoch mit einem hohen Haß an Undurchlässigkeit gegenüber Fluiden und Beständigkeit gegenüber Abrieb, Erosion urd chemischen Einwirkungen sowie mit weiteren, in der Bauindustrie erwünschten Eigenschaften. Diese Zusammensetzung umfasst *:ne Mischung aus Tonerde-Zement, Gips, einem Trocknu^s-Schrumpfungsinhibitor, insbesondere Portland-Zement, und einem Naßausdehnungsinhibitor, vorzugsweise einem Lithiunisalz.
Es wurde nunmehr eine trockene zementartige Zusammensetzung gefunden, die beim Aufstreuen auf nichterhärtete Oberflächen von Portland-Zement-Beton in der Lage ist, zu einer harten Oberfläche, d. h. zu einem Oberzug, einer Haut, einer Behandlungsschicht oder Masse in integrierter Form und hoher Früh-Druckfestigkeit zu erhärten ohne wesentliche Schrumpfung während des Erstarrens, wobei sie gleichzeitig verminderte Naß- und Trockenvolumenänderungen im erhärteten Zustand zeigt und ein hohes Maß an Dichtigkeit gegenüber Fluiden sowie Beständigkeit gegenüber Abrieb, Erosion und chemischen Einwirkungen sowie weitere, bei der Oberflächenbehandlung in der Betonindustrie erwünschte Eigenschaften zeigt. Dies wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines zementartigen Oberflächenbehandlungsmittels in Form einer Mischung aus im wesentlichen Tonerde-Zement und Gips, jeweils im trockenen Zustand, erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von noch nicht erstarrtem Portland-Zement durch Aufbringen einer trockenen zementartigen Zusammensetzung im wesentlichen aus Tonerde-Zement und Gips zur Bildung einer erhärteten Oberfläche.
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Beschleuniger und Verzögerer sowie auch Naßausdehnungsinhibitoren, wie ein Lithiumsalz, können verwendet werden. Das erfindungsgemäße zementartige Oberflächenbehandlungsmittel in Form einer Mischung aus Tonerde-Zement und Gips führt jedoch auch ohne solche Zusätze zu einer harten Oberfläche mit den oben erwähnten erwünschten Eigenschaften.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine trockene zementartige Zusammensetzung zur Aufbringung auf noch nicht erstarrten Portland-Zement, welche nach dem Aufbringen in relativ kurzer Zeitdauer zu einer harten Oberfläche ohne übermäßige Naß- oder Trockenvolumenänderungen im erstarrten Zustand führt.
Vorzugsweise werden zwischen 50 und 90 Gewichtsprozent Tonerde-Zement und zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent Gips eingesetzt. Zusätzlich zu den oben erwähnten wesentlichen Bestandteilen des zementartigen Mittels nach der Erfindung kann es zusätzliche Komponenten, wie Viskositätssteuerer, oberflächenaktive Mittel, Verzögerer, Beschleuniger, Gaserzeugur/gs- oder -freisetzungsmittel, Flugasche, Weichmacher, Pigmente, Wasserrückhaitung-mittel, Füllstoffe und Zuschläge enthalten, um gewünschte Eigenschaften des Mittels einzustellen und eine selektive Verbesserung spezifischer Eigenschaften zu erzielen.
Die durch die Erfindung erzielten Ergebnisse sind sowohl überraschend als auch unerwartet. Man würde normalerweise erwarten, daß eine Kombination aus Zement mit hohem Tonerdegehalt und Gips, die auf eine Oberfläche von Portland-Zement aufgestreut wird, zu einer uneinheitlichen Oberfläche führt, da Kombinationen von Zement mit hohem Tonerdegehalt und Port-
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land-Zement, wenn sie zu einer zementartigen Masse bereitet werden, Dimensionsänderungen sowie eine Naßschrumpfung zeigen. In ähnlicher Weise führt die Zugabe von Gips zu solchen Systemen zu einer Naßausdehnung. So waren bestenfalls unvorhersehbare Volumenänderungen zu erwarten. Auch war auf grund der Erfahrungen zu erwarten, daß das trockene Aufbringen bzw. Aufstreuen von zementartigem Material auf eine Oberfläche zu einer Rißbildung in der Oberfläche oder vielleicht sogar zu einer nachteiligen Reaktion führen würde.
Demgegenüber wurde erfindungsgemäß gefunden, daß das Aufschütteln bzw. Aufstreuen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung aus Tonerde-Zement und Gips auf nichterstarrten Portland-Zement zu einer Reaktion mit dem nichthydratisierten Portland-Zement führt und innerhalb einer kurzen Zeit-
'!5 dauer eine harte Oberflächenhaut bzw. -masse von hoher Druck-
festigkeit, hoher Abriebfestigkeit und hoher Erosionsbeständigkeit erzeugt ohne wesentliche Schrumpfung während des Erstarrens, welches ein hohes Maß an Undurchlässigkeit gegenüber Fluiden und an Beständigkeit gegenüber korrosiven Substanzen besitzt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Ansprüchen.
Die Erfindung wird am besten erläutert anhand der folgenden Beispiele und der dabei erhaltenen und nachfolgend in den Tabellen aufgeführten Ergebnisse. In den Beispielen wurden die Bestandteile zur Oberflächenbehandlung im trockenen pulvrigen Zustand gemischt, wobei die Tonerde-Zement-Gipskomponente mit einem feinen Zuschlag, d. h. Sand, in einem
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Gewichtsverhältnis von 1 : 1 gemischt und dann trocken übar frischen, nicht erstarrten Portland-Zement-Beton mit den
nachfolgend beschriebenen verschiedenen Auftragsmengen geschüttelt, d. h. gleichmäßig gestreut und dann mit einer
Kelle in die Oberfläche gedrückt zur Bildung einer gleichmäßigen dichten Oberfläche, worauf man die Oberflächenschicht erstarren ließ. Die zementartige Oberflächenbehandlungs-Zusammensetzung wurde auf vier verschiedene Portland-Zement-Beton-Proben mit den folgenden Maßen aufgebracht:
Probe
A B C
Dimension in cm (inch)
50x15x5 (20x6x2) 180x180x15 (72x72x6)
30(Durchmesser)x2 ,5 (12(Durchmesser)x1)
1800x304x20 (720x120x8)
Alle Betonproben wurden unter Verwendung von Portland-Zement Typ I hergestellt in Form von Mischungen mit 16 bis 20% Ze ment, 40 bis 46% Kies und 36 bis 40% Sand. Wasser wurde eingesetzt im Bereich von 45 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen
auf den Zement.
Bei den Betonproben A und B wurde die relative Durchlässigkeit der verschiedenen Arten der Oberflächenbehandlungen bestimmt durch umgekehrtes Anordnen eines einen langen Stiel
aufweisenden Polyäthylentrichters mit einem Durchmesser von ;ca. 7,5 cm (3 inch) direkt über der Testoberfläche ungefähr 24 Stunden nach der Behandlung. Der umgekehrte Trichter wurde über jeder Testoberfläche mit Hilfe eines Silikondichtungsmittels abgedichtet und aufgeklebt. Eine kalibrierte 10 cm3 Glaspipette mit einer Graduierung von jeweils 0,1 cm3 wurde
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an der Oberseite des Trichterstiels unter Verwendung eines kurzen Stückes eines flexiblen Schlauches befestigt und abgedichtet. Trichter, Schlauch und Pipette wurden dann mit Hasser gefüllt, wodurch ein Flächenbezirk von ca. 7,5 cm (3 inch) Durchmesser der Testoberfläche dem Wasser ausgesetzt war. Der Wasserspiegel in der Pipette wurde auf den Nullwert eingestellt, wodurch ein hydrostatischer Druck über der Testoberfläche von ca. 45 cm (18inch) geschaffen wurde. Unter Verwendung der Volumengraduierung auf der Pipette und Notieren der Zeitintervalle zwischen den Ablesungen konnte die relative Fließgeschwindigkeit und damit die Durchlässigkeit der verschiedenen Oberflächenbehandlungen bestimmt werden.
Beispiel 1
Es wurde eine relative Durchlässigkeitsbestimmung von Portland-Zement-Beton-Probe A ohne jegliche Oberflächenbehandlung durchgeführt und die Fließgeschwindigkeit wurde bestimmt zu 2,9 χ 10~4 cm3/Sekunde.
Beispiel 2
Eine Zementzusammensetzung für die Oberflächenbehandlung aus 80 Gewichtsprozent Tonerde-Zement "Lumnite" und 20 Gewichtsprozent Gips "Densite K-34" wurde auf die noch nicht erstarr- - te Oberfläche der Portland-Zement-Beton-Probe A, wie oben erwähnt, unter Verwendung von Auftragsmengen von 3,66 kg pro m2 bzw. 4,9 kg pro m2 (3/4 Ib. pro square foot und 1 Ib pro Square foot) aufgetragen. Die relative Durchlässigkeit wurde für die entsprechenden Auftragsmengen gemessen zu 1,8 χ 10" cm3/Sekunde bzw. 7,3 χ 10~5 cm3/Sekunde.
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> · * 4 ■ · a ■
Beispiel 6
Die zementartige Zusammensetzung zur Oberflächenbehandlung
gemäß Beispiel 3 wurde gleichmäßig über die frische, noch
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Beispiel 3
Eine zementartige Zusammensetzung zur Oberflächenbehandlung
aus 80 Gewichtsprozent Tonerde-Zement "Lumnite", 20 Gewichtsprozent Gips "Densite K-5" und 0,2 Gewichtsprozent, bezogen
auf den Tonerde-Zement und Gips, an Lithiumcarbonat als Naßexpansionsinhibitor wurde auf die frische, noch nicht erstarrte Oberfläche von Portland-Zement-Probe A aufgestreut»
Bei einer Auftragsmenge von 2,45 kg/m2 (1/2 Ib. pro square
foot) wurde die relative Durchlässigkeit zu 2,0 χ 10 cm3 1 pro Sekunde bestimmt. B
Beispiel 4 f
Zum Vergleich mit den obigen Beispielen wurde Portland-Ze- f ment alleine auf die noch nicht erstarrte Oberfläche von k
Portland-Zement-Beton-Probe A in einer Äuftragsmenge von *
4,9 kg/m2 ( 1 Ib pro square foot) aufgestreut. Es war nicht |
möglich, eine richtige relative Durchlässigkeitsbestimmung r
durchzuführen, da eine intensive Rißbildung an der Oberflä- |
ehe in Erscheinung trat. ;
Beispiel 5 |
Die relative Durchlässigkeitsbestimmung wurde an einer Port- |
land-Zement-Beton-Probe B durchgeführt ohne jegliche Ober- *
flächenbehandlung, und die Fließgeschwindigkeit wurde be- |
stimmt zu 7,7 χ 10" cm3/Sekunde. r
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nicht erstarrte Oberfläche der Portland-Zement-Beton-Probe B mit einer Auftragsmenge von 2,45 kg/m2 (1/2 Ib. pro square foot) aufgetragen und die relative Durchlässigkeit wurde bestimmt zu 3,8 χ 1Q~ cm3/Sekunden.
Die Ergebnisse der vorhergehenden Beispiele 1 bis 6 sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben.
Ta beeile
-Beispiel Probe
Oberflächenbehandlung
Auftragsmenge Fli eßge-
schwindi gkei t kg/m2 (Ibs/ft2). cmVSekunde
2,45 (1/2)
A keine
(KontrolIe)
A Tonerde-Ze- 3,66 (3/4) ment u.Gips 4,9 (1J)
A Tonerde-Zement u.Gips u.Li thiumsalz
A Portland- 4,9 (1) Zement
B keine
B Tonerde-Ze- 2.45 (1/2) ment u.Gips u.Lithiumsalz
2S9 χ 10
1 ,8 χ 10 7,5 χ 10
2,0 χ 10
-4
-4 -5
-4
Oberflächenrißbildung ,-5
7.7 χ
3.8 χ
10" 10
-5
Aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 6 der obigen Tabelle ist zu ersehen, daß durch Aufstreuen der trockengemischten Bestandteile von Tonerdezement und Gips oder Tonerdezement, Gips und einem Naßausdehnungsinhinbitor auf nichterstarrten Portland-Zement-Beton dem Beton eine Dichtheit gegenüber Wasser verliehen werden kann. Darüber hinaus werden keine
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Rißbildung oder Anzeichen von übermäßigen Volumenänderungen an der Oberfläche beobachtet, was anzeigt, daß keine merkenswerte expansive Reaktion zwischen dem Tonerde-Zement, Gips und dem frischen Portland-Zement stattfand.
Die Ergebnisse der Beispiele .? und 6 bestätigen weiterhin die überraschenden Ergebnisse, die durch Aufstreuen der trokken gemischten. Bestandteile «on Tonerde-Zement und Gips alrleine auf den nichterstarrten Portland-Zement-Beton erhalten werden, da die Zugabe des Naßexpansionsinhibitors keine merkliche Verbesserung derart gebracht hat, daß sich daraus die ^Notwendigkeit seiner Zugabe zur Steuerung von Volumenänderungen herleiten ließe. Der Naßexpansionsinhibitor, der normalerweise die Trocknungsschwindung erhöht, brachte keine Beeinträchtigung der Wasserdichtigkeit und trägt zur Abriebfestigkeit bei. Darüber hinaus ist er nicht notwendig, da ohnehin keine übermäßigen Oberflächenänderungen beobachtet wurden.
Beispiel 7
In diesem Beispiel wurde eine Wasserdichtigkeitsprüfung von der negativen Seite einer Portland-Zement-Beton-Probe C durchgeführt. Die zementartige Zusammensetzung zur Oberflächenbehandlung gemäß Beispiel 3 wurde auf die noch nicht erstarrte Oberfläche der Probe B in einer Auftragsmenge von 2,45 kg pro m2 (1/2 Ib. pro square foot) aufgestreut, wonach man sie sieben Tage lang erhärten ließ. Nach den sieben Tagen wurden Löcher durch die Rückseite der Betonprobe gebohrt bis innerhalb 0,635 cm +_ 0,317 cm (1/4 +_ 1/8 inch) der behandelten oberfläche, flexible Rohre wurden in die Löcher geleimt und gedichtet. Die Rohre wurden mit Wasser gefüllt und auf einen Druck von 1,6 bar (23 psi) gebracht. Die Oberfläche wur-
a ■ * ■ ι s · 1 · * a β
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de auf ein etwaiges Durchdringen von Feuchtigkeit beobachtet. Nach sieben Tagen blieb die Oberfläche trocken.
Beispiel 8
Zum Vergleich mit im in Beispiel 7 unter Anwendung der Zusammensetzung und eiern Verfahren nach der Erfindung erhaltenen Ergebnissen wurde eine Portland-Zement-"Wasserdichtig-1TReI ts"-Zusa'"nensetzung vom kapillar-kristallinen Typ in der empfohlenen Auftragsmenge von 1,6 kg/mz (1/3 Ib. pro square Ifoot) auf die nichterstarrte Oberfläche von Probe C aufgebracht. Nach siebentägiger Reifung wurde der Durchlässig- £keitstest an der negativen Seite wie in Beispiel 7 wiederholt. Die behandelte Oberfläche war naß, was die Anwesenheit von Undichtigkeiten anzeigte.
Beispiel 9
:Die behandelten und unbehandelten Oberflächen der Proben der vorhergehenden Beispiele 1 bis 8 wurden mit verdünnte-Salzsäure versetzt und beobachtet. Es wurde gefunden, daß hur die Oberflächen, die mit der Zusammensetzung nach der Erfindung behandelt wurden, von der Säure nicht leicht angegriffen wurden. Die übrigen Oberflächen zeigten einen deutlichen Angriff. Darüber hinaus waren die Oberflächen, die mit Tonerde-Zement, Gips und Naßexpansionsinhibitor entsprechend der zementartigen Zusammensetzung für die Oberflächenbehandlung nach Anspruch 3 behandelt wurden, härter und abriebsfester als alle übrigen und zeigten somit zusätzliche günstige Eigenschaften.
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Beispiel 10
Zur Bestimmung der tatsächlichen Bearbeitbarkeit und Praktikabilität wurde eine größere Probe D in Form einer Platte hergestellt unter Verwendung einer Portland-Zement-Mischung, wie vorher beschrieben» die jedoch weiterhin 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung» an Calciumchlorid enthielt. Vier Stunden nach dem Einbringen, jedoch vor dem Erstarren wurde eine Zementzusammensetzung für die Oberflächenbehandlung aus 80 Gewichtsprozent Tonerde-Zement und 20 Ge- Wichtsprozent Gips trocken auf die nichterstarrte Betonoberfläche in einer Menge von 3,66 bis 5,9 kg/m2 (3/4 bis 1 Ib. pro square foot) aufgeschüttelt und dann sofort mit einer Kelle auf die Oberfläche aufgedruckt wonach eine glatte gleichmäßig behandelte Oberfläche gebildet wurde. Die Ober fläche erstarrte in weniger als einer Stunde. Am nachfolgen den Tag wurde die Oberfläche sehr hart ohne sichtbare Risse oder sonstige Oberflächenprobleme.
Die obigen Beispiele zeigen, daß die zementartige Zusammensetzung für die Oberflächenbehandlung aus Tonerde-Zement und Gips für sich alleine direkt auf nichterstarrten Portland-Zement-Beton im Rahmen einer integrierten Oberflächenbehandlung aufgebracht werden kann zur Bildung einer integrierten Beschichtung und zur Verbesserung der Fluiddichtigkeit, d. h. der Wasserdichtigkeit und der Korrosionsbe- ständigkeit. Durch die Gegenwart eines Naßexpansionsinhibitors kann die Abriebfestigkeit und Erosionsbeständigkeit des Portland-Zement-Betons weiterhin verbessert werden.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß die relativen Mengen von Tonerde-Zement und Gips variiert werden können und die gewünschten Ergebnisse dabei ebenfalls erzielt werden. Ob-
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wohl es bevorzugt ist, zwischen 50 und 90 Gewichtsprozent Tonerde-Zement und zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent Gips anzuwenden, so kann die wirksame Menge an Gips unter bestimmten Bedingungen auch weit unter 10% liegen. Die minimale wirksame Menge kann in jedem Falle leicht ermittelt werden, indem die oben beschriebenen Beobachtungen der Durchlässigkeit gegenüber Fluiden und des Oberflächenzustandes wiederholt werden, um das Ausmaß der gewünschten Verbesserung gegenüber einer unbehandelten Oberfläche zu bestimmen.
Es ist weiterhin verständlich, daß die Auftragsmenge der zementartigen Zusammensetzung für die Oberflächenbehandlung auf die Betonoberfläche variieren kann, wobei die maximale Menge von der Menge an vorhandenem freien Wasser abhängt. Die Menge sollte auf die gewünschte Fluiddichtigkeit abgestellt werden und liegt im allgemeinen im Bereich von 2,5 bis 5 kg/m2 (1/2 bis 1 Ib. pro square foot). Das Material wird vorzugsweise durch "trockenes Aufschütteln" aufgebracht, das auf diesem Gebiet üblich ist und unter Anwendung von Druck in die nichterstarrte Betonoberfläche eingedrückt wird.

Claims (1)

  1. Portland-Zementstruktur mit fluiddichter Oberfläche und Verfahren zu ihrer Herstellung.
    Verfahren zur Herstellung einer gehärteten fluiddichten Oberfläche auf Portland-Zement, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Behandlungsmittel aus Tonerde-Zement und Gips in trockenem Zustand auf die Oberfläche von noch nicht erstarrtem Portland-Zement aufbringt und den Portland-Zement und das Behandlungsmittel erstarren läßt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Behandlungsmittel einsetzt, in dem der Tonerde-Zement in einer Menge im Bereich von 50 bis 90 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Tonerde-Zement und Gips, vorhanden ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Behandlungsmittel einsetzt, in dem der Gips in
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    » r τ *·
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    einer Menge von 10 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Tonerde-Zement und Gips, vorhanden ist.
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Behandlungsmittel einsetzt, das zur Bildung einer erhöhten Abrieb+estigkeit weiterhin ein Lithiumsalz enthält.
    !Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch !gekennzeichnet, daß man ein Behandlungsmittel einsetzt, das zusätzlich einen Beschleuniger enthält.
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch !gekennzeichnet, daß man ein Behandlungsmittel einsetzt, das zusätzlich einen Verzögerer enthält.
    !Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Tonerde-Zement ein Tonerde-Zement mit ho- !hem Tonerdegehalt, Calciumaluminat-Zement oder ein Zement verwendet wird, dessen zementartiger Hauptbestandteil Mono- !calciumaluminat ist, und als Gips Calciumsulfat, Calciumsulfatanhydrat, Calciumsulfathemihydrat, GaIciumsulfatdihydrat, gebrannter Gips, calcinierter Gips oder druckcalcinierter Gips verwendet wird.
    Mittel zur Behandlung von Zementoberflächen, das nach trockenem Aufstreuen auf die Oberfläche von nichterstarrtem Portland-Zement in der Lage ist, zu einem integrierten erhärteten f 1 uiddic-hten Qherzua zu erstarren, dadurch gekennzeichnet, daß es in trockenem Zustandvorliegt und im wesentlichen aus Tonerde-Zement und Gips besteht.
    _ V1,
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    9. Mittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Lithiumslaz enthält.
    10. Mittel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerde-Zement ein Zement mit hohem Tonerdegehalt, ein Calciumaiuminat-Zer..v=i.t und/oder ein Zement ist, dessen zementartiger Hauptbestandteil aus Monocalciumaluminat besteht, und d.-' Gips Calciumsulfat, Calciumsulf atanhydrat, ΞΞ 1HCaIcIUmSi; »f^themihydrat5 Calciumsulfatdihydrat, gebrannter :=l1 HGips, calcinierter Gips und/oder druckcalcinierter Gips ist.
    ^TI τι Portland-Zementstruktur mit einer darauf gebildeten erhär-E rEteten fluiddichten Oberfläche, gekennzeichnet durch Portland- - EEZement und einen damit integrierten Oberzug aus den Reaktions· £~ produkten von im wesentlichen nicht erstarrtem Portland-Ze-':": -ment und einer trockenen Zusammensetzung aus Tonerde-Zsment und Gips.
    7i£.7lPortland-Zementstruktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerde-Zement ein Zement mit hohem Tonerjdegehalt, ein Calciumaluminat-Zement und/oder ein Zement ist, dessen zementartiger Hauptbestandteil aus Monocalciumaluminat besteht, und der Gips Calciumsulfat, Calciumsulfatanhydrat» Calciumsulfathemihydrat, Calciumsuifatdi hydrat, gebrannter Sips, calcinierter Gips und/oder druckcalcinierter Gips ist.
    13. Verwendung einer Mischung aus Tonerde-Zement und Gips und ggf. weiterer Zusätze zur Abdichtung von noch nicht erstarrtem Fortland-Zement bzw. diesen enthaltenden Mischungen.
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