DE3519884C2 - Rostschutzzusammensetzung für Stahlbewehrungen - Google Patents
Rostschutzzusammensetzung für StahlbewehrungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rostschutzzusammen
setzung für Stahlbewehrungen in Beton (einschließlich
Stahlrahmen). Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Rostschutzzusammensetzung auf Zementbasis, bei der das
hydraulische Abbinden verzögert ist.
Im Hinblick auf die Verringerung des Gewichtes von
Betonbauwerken und anderen Konstruktionen und unter dem
Gesichtspunkt der Energieeinsparung ist das Interesse
an Porenbeton erheblich gestiegen, und die sogenannte
Vorfertigung wurde gefördert, wodurch eine große Anzahl
von Porenbetontafeln in letzter Zeit in Benutzung ge
nommen wurde.
Als ein typisches Beispiel eines Porenbetons kann
der sogenannte ALC genannt werden, d. h. ein autoklavier
ter Leichtbeton. Dieses Material ist Leichtbeton (LC),
der hauptsächlich aus kristallinem Calciumsilikathydrat
der Tobermoritarten besteht, das
durch Hydrothermalhärtung eines geschäumten und abge
bundenen Produktes bei einer hohen Temperatur unter
einem hohen Druck in einem Autoklav (A) gebildet ist.
Dieses hat einen großen kommerziellen Wert als stabiles
Baumaterial.
Der gegenwärtig im industriellen Maßstab hergestell
te ALC ist eingeteilt in einen Nachschaumtyp und einen
Vorschaumtyp entsprechend dem Verfahren, nach dem eine
Porenstruktur erzeugt wird. In jedem Falle wird normaler
weise eine Stahlbewehrung einer geeigneten Form angeord
net, wenn ein hydraulischer Zementmörtelschlamm
gegossen wird, um ein geformtes Betonprodukt zu verstärken.
Hochtemperatur-Hochdruck-Hydrothermalhärtungsbe
dingungen, die auf den ALC angewandt werden, rufen ex
treme Korrosion und Rostbildung bei der Stahlbewehrung
hervor. Da außerdem Beton an sich durch Kohlendioxid in
der Luft neutralisiert ist und seine Alkalität verliert,
wird ein Rosten der Stahlbewehrungen auch hierdurch ver
ursacht. Es ist daher erforderlich, die Stahlbewehrun
gen einer Rostschutz-Behandlung zu unterziehen.
Als ein Beispiel für Rostschutz, der Stahlbeweh
rungen eine Widerstandskraft gegen Rost gibt, kann ein
Mittel genannt werden, das Zement als einen Hauptbe
standteil aufweist. Der auf Zement basierende Rostschutz
enthält eine wäßrige Dispersion von Zement und Hilfszu
sätzen, die entsprechend den Erfordernissen zugesetzt
werden. Die Rostschutzbehandlung wird üblicherweise da
durch ausgeführt, daß eine Stahlbewehrung in ein Bad
eines Rostschutzmittels eingetaucht wird, die diese
wäßrige Dispersion enthält, um die Oberfläche der Stahl
bewehrung mit einer Rostschutzkomponente, wie beispiels
weise Zement, zu überdecken.
Wenn diese Rostschutzbehandlung in der Praxis aus
geführt wird, wird eine Zementdispersion in beträchtli
cher Menge hergestellt, die erforderlich ist, um eine
Konstruktion in diese Zementdispersion einzutauchen,
die aus zusammengesetzten Stahlbewehrungen besteht, wo
bei die so hergestellte Zementdispersion in einem Rost
schutztank aufbewahrt wird. Da Zement hydraulisch abbin
den kann, ist die Verwendung einer Zementdispersion in
der oben beschriebenen Weise sehr nachteilig. Wenn die
Zementdispersion nach der Rostschutzbehandlung in Ruhe
stehengelassen wird, findet ein Abbindevorgang statt,
so daß die Zementdispersion ihre Verarbeitbarkeit ver
liert, wodurch ein großer Verlust einer solchen Zement
dispersion entsteht. Selbst wenn kein Abbindevorgang
stattfindet, wird die Viskosität durch eine Hydrata
tionsreaktion erhöht, so daß der Zement, der an der
Stahlbewehrung anhaftet, nicht gesteuert werden kann.
Dieses Problem kann vorübergehend durch Verwendung eines
Abbindeverzögerers gelöst werden; da jedoch der Abbinde
verzögerungseffekt der bekannten Abbindeverzögerer nicht
über eine lange Zeitspanne wirkt, ist dieses Problem
bisher ungelöst.
Wenn ein auf Zement basierender Rostschutz ent
wickelt werden könnte, der so gesteuert ist, daß fast
keine Hydratationsreaktion des Zements unter normalen
Rostschutzbehandlungsbedingungen auftritt, während die
Hydratationsreaktion unter Hochtemperatur-Hochdruck-
Hydrothermalalterungsbedingungen fortschreitet, wären
die obigen Probleme gelöst.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Rost
schutz anzugeben, so daß die Probleme der üblicherweise
angewandten Techniken gelöst sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Er
findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
sowie an Hand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige
Figur ein Diagramm, das die Änderung des Becherfließwer
tes einer Rostschutzzusammensetzung gemäß der Erfindung
im Zeitablauf darstellt.
Bei der auf Zement basierenden Rostschutzzusammen
setzung gemäß der Erfindung wird das Abbinden wirksam
verzögert, so daß selbst dann, wenn eine Stahlbewehrung,
die mit dieser Zusammensetzung behandelt worden ist,
nach der Behandlung getrocknet wird, ein Abbinden nur
in einem gewissen Umfang stattfindet, wobei die Hydra
tation unzulänglich ist, wohingegen unter Hochtemperatur-
Hochdruck-Hydrothermalalterungsbedingungen in einem
Autoklaven die Hydratation fortschreitet, um Ca(OH)₂ zu
bilden, wodurch ein Rostschutzeffekt erreicht wird. Da
zudem ein Abbinden in einem gewissen Umfang durch
Trocknung nach der Rostschutzbehandlung stattfindet,
haftet der so gebildete Überzug oder Film des Rost
schutzes dicht an der Stahlbewehrung.
Bei der einmal hergestellten Dispersion des Rost
schutzes gemäß der Erfindung kann eine Änderung der
Viskosität innerhalb von zwei bis zehn Tagen wei
testgehend verhindert werden. Wenn dabei eine
Methode angewendet wird, bei der etwa 1/3 der erzeugten
Dispersion an einem Tag verbraucht und eine frische Dis
persion der restlichen Dispersion jeden Tag zugeführt
wird, kann das Bad des Rostschutzes über eine unbegrenz
te Zeit benutzt werden, wobei keinerlei Verlust durch
Abbinden entsteht.
Die ausgezeichnete Abbindeverzögerungswirkung der
erfindungsgemäßen Rostschutzzusammensetzung kann nicht
aus der Wirkung abgeleitet werden, die durch die bekannte
kombinierte Verwendung zweier bekannter Abbindeverzögerungs
mittel, wie einer Oxycarbonsäure und eines Saccharids, hervor
gerufen wird; vielmehr findet gemäß der Erfindung eine
Synergie zwischen einem speziellen Vertreter der Oxycarbon
säuren und vor allem einem speziellen Zuckeralkohol statt,
der für sich allein eine völlig unzureichende Abbindeverzö
gerung hervorruft (siehe weiter unten Beispiel 1).
Die Rostschutzzusammensetzung gemäß der Erfin
dung wird nachstehend in Einzelheiten beschrieben.
Die Rostschutzzusammensetzung für Stahlbewehrungen
in Beton gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine
auf Zement basierende Zusammensetzung und enthält die
nachfolgend angegebenen Bestandteile. Mit dem Begriff
"Stahlbewehrung"
ist eine Verstärkungskonstruktion ge
meint, die aus einem eisenhaltigen Material, wie bei
spielsweise Stahl, besteht und im Inneren des Betons
verwendet wird, wobei der Begriff Stahlbewehrung auch
einen Stahlrahmen einschließt.
Der Hauptbestandteil der Rostschutzzusammensetzung
gemäß der Erfindung ist Portlandzement. Es ist bekannt,
Portlandzement als Rostschutz zu verwenden, und jeder
bekannte Zement, der in die Kategorie "Portlandzement"
fällt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
werden.
Ein Zement, der üblicherweise als regulärer Port
landzement erhältlich ist, kann als Portlandzement in
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, jedoch ist
ein Portlandzement mit einem C₃S-Gehalt von 50 Gew.-%
oder weniger und einem C₃A-Gehalt von 8 Gew.-% oder we
niger (C, S und A bedeuten CaO, SiO₂ und Al₂O₃)
besonders be
vorzugt.
Aus DE-OS 33 46 948 ist es bekannt, Gluconsäure und
Maissirup gemeinsam als Abbindeverzögerer in Zement - neben
Calciumnitrit als Rostschutzmittel - zu verwenden. Gemäß der
Erfindung werden Gluconsäure und Sorbit in Kombination
miteinander angewandt, um einen noch verbesserten Synergie-Effekt
zu erzielen.
Aus DE-AS 16 21 443 ist es bekannt, einen derartigen
Polymerlatex in einen Zementmörtelschlamm ein
zuarbeiten, dem als Abbindeverzögerer eine Hydroxydicar
bonsäure zugesetzt wird.
Als Polymerlatex wird gemäß der Erfindung Styrol-
Butadien-Copolymer (SBR)-Latex verwendet.
Die Rostschutzzusammensetzung gemäß der Erfindung kann
ferner ein Dispergiermittel, ein Antioxydationsmittel für
das Polymer, ein wasserabstoßendes Mittel und besonders ein
Verdickungsmittel aufweisen. Diese Zusätze sind nicht
sonderlich kritisch, jedoch sollten sie verträglich oder
mischbar mit den oben erwähnten unumgänglichen Bestand
teilen sein.
Der letzte Bestandteil ist Wasser, und die Rost
schutzzusammensetzung gemäß der Erfindung ist eine
wäßrige Dispersion der oben erwähnten Bestandteile.
Die Rostschutzzusammensetzung gemäß der Erfindung
kann hergestellt werden, indem die oben erwähnten Be
standteile stufenweise oder gleichzeitig mitein
ander vermischt werden.
Nachfolgend wird die Anwendung der oben dargestell
ten Rostschutzzusammensetzung gemäß der Erfindung be
schrieben.
Die Rostschutzbehandlung kann nach irgendeiner Art
erfolgen, bei der die Rostschutzzusammensetzung gemäß
der Erfindung auf eine Stahlbewehrung aufgebracht wird,
um einen Rostschutzüberzug auf der Oberfläche der Stahl
bewehrung zu bilden. Bei einer typischen Art der Ausfüh
rung wird eine Stahlbewehrung in ein Bad einer Rost
schutzzusammensetzung eingetaucht, wobei sie erforderli
chenfalls nach dem Trocknen noch einmal eingetaucht wird.
Es ist bekannt, ALC durch Anordnung einer Stahlbe
wehrung, die der oben beschriebenen Rostschutzbehandlung
unterzogen wurde, in Beton herzustellen. Dieses Verfah
ren ist beispielsweise in bibliographischen Verweisungen
in "Fine Ceramics", Band 4, Seiten 56-66 (1983) und
"Concrete Engineering", Band 18, Nr. 12, Seiten 1-10
(1980), beide in japanischer Sprache, beschrieben.
Die Erfindung wird nachstehend in Einzelheiten mit
Bezug auf Beispiele beschrieben, die in keiner Weise den
Rahmen der Erfindung begrenzen.
Eine Rostschutzzusammensetzung mit den nachfolgend
angegebenen Bestandteilen wurde hergestellt, indem Port
landzement in einer wäßrigen Lösung aus Gluconsäure und
Sorbit homogen verteilt wurde, woraufhin ein SBR-Latex
der Dispersion zugefügt wurde:
Portlandzement | |
100 Gewichtsteile | |
Gluconsäure | 1 Gewichtsteil |
Sorbit | 1 Gewichtsteil |
SBR-Latex | 5 Gewichtsteile (als Festbestandteil) |
Wasser | 38 Gewichtsteile |
Die Abbindeverzögerungseigenschaft dieser Zusammen
setzung wurde geprüft. Die Zusammensetzung blieb bei 20°C
in Ruhe stehen und wurde dann von einem Chemierührer ge
rührt, und es wurde die Änderung des Becherfließwertes
im Zeitablauf bestimmt. Der Becherfließwert gibt den
Durchmesser einer Schlammasse an, die auf eine flache
Platte aus rostfreiem Stahl aus einem zylindrischen Be
cher ohne Boden geflossen ist, wobei der Becher ein in
neres Volumen von 210 ml hat und auf der flachen Platte
aus rostfreiem Stahl angeordnet und mit Schlamm gefüllt
wurde, woraufhin der Becher angehoben und von der Platte
getrennt wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Kurve 1 der
Figur der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Zum Ver
gleich wurde das obige Experiment unter Verwendung einer
Zusammensetzung ausgeführt, die nur Gluconsäure oder nur Sor
bit enthielt (die Mengen waren dieselben wie oben ange
geben), und die erhaltenen Ergebnisse (Änderungen der
Becherfließwerte im Zeitablauf) sind in den Kurven 2
und 3 der Figur dargestellt.
Aus den in der Figur dargestellten Ergebnissen
ist zu ersehen, daß die Synergie, die durch kombinierte
Verwendung von Gluconsäure und Sorbit erreicht wird,
gemäß der vorliegenden Erfindung sehr bemerkenswert ist.
Ein polierter Stahlstab mit einem Durchmesser von
9 mm und einer Länge von 14 cm
wurde in die Rostschutzzusammensetzung eingetaucht,
die im Beispiel 1 erzeugt wurde, um einen Überzug mit
einer getrockneten Dicke von etwa 0,8 mm auf der Ober
fläche des Stahlstabes zu bilden, woraufhin der Überzug
getrocknet wurde. Der Stab wurde in den Mittelabschnitt
einer Stahlform einer Größe von 40 mm × 40 mm × 160 mm
eingesetzt, und ein geschäumter Schlamm mit einem
CaO/SiO₂ Gewichtsverhältnis von 4 : 6 und einem schein
baren spezifischen Gewicht von 0,8 wurde in den ver
bleibenden Abschnitt der Form gegossen, wo er erstarrte.
Der gegossene Gegenstand wurde in einem Autoklav bei
180°C 10 h lang hydrothermal-gehärtet, um ein Versuchs
stück zu bilden. Zehn so hergestellte Versuchsstücke
wurden mit einer salzhaltigen Lösung 1000 h lang be
sprüht entsprechend der Salzsprühversuchsmethode von
JIS Z-2371. Die Oberfläche des Stahlstabes und der auf
gebrachte Rostschutz wurden nach Entfernen des umgeben
den Porenbetonkörpers untersucht. Es stellte sich heraus,
daß absolut keine Rostbildung stattgefunden hatte.
Claims (3)
1. Rostschutzzusammensetzung für Stahlbewehrungen in Beton,
bestehend aus
100 Gew.-Teilen Portlandzement,
2 bis 10 Gew.-Teilen Styrol-Butadien-Copolymer-Latex (Feststoffgehalt),
0,3 bis 3 Gew.-Teilen Gluconsäure,
0,3 bis 3 Gew.-Teilen Sorbit,
0 bis 5 Gew.-Teilen Betonzusatzmittel und
30 bis 45 Gew.-Teilen Wasser.
2 bis 10 Gew.-Teilen Styrol-Butadien-Copolymer-Latex (Feststoffgehalt),
0,3 bis 3 Gew.-Teilen Gluconsäure,
0,3 bis 3 Gew.-Teilen Sorbit,
0 bis 5 Gew.-Teilen Betonzusatzmittel und
30 bis 45 Gew.-Teilen Wasser.
2. Rostschutzzusammensetzung nach Anspruch 1,
bei der das Betonzusatzmittel ein Dispergiermittel, ein Anti
oxydationsmittel für das Polymer, ein wasserabstoßendes
Mittel und/oder ein Verdickungsmittel ist.
3. Rostschutzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2,
bei der der Portlandzement einen C₃S-Gehalt von 50 Gew.-%
oder weniger und einen C₃A-Gehalt von 8 Gew.-% oder weniger
aufweist, wobei C, S und A die Bedeutung CaO, SiO₂ und Al₂O₃
haben.
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