DE4130078A1

DE4130078A1 - Protein-modifizierter zementhaltiger verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE4130078A1
Application number: DE19914130078
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Vollhardt; Klaus Dr Forkel; Georg Prof Dr Tomaschewski; Horst Dr Hermel
Original assignee: ZENTRALINSTITUT fur ORGANISCH
Current assignee: ZENTRALINSTITUT fur ORGANISCH
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1993-03-11

Description

Die Erfindung betrifft einen Protein-modifizierten zementhaltigen Verbundwerkstoff auf der Basis von Zement-Polymer oder Zement- Polymer-Glasfaser-Kompositionen, wie er in der Baustoffindustrie für verschiedene Anwendungen benötigt wird.

Das Eigenschaftsbild zementhaltiger Verbundstoffe läßt sich durch verschiedenartige Beimischungen den Anwenderbedingungen anpassen. Verbundwerkstoffe mit hohen Elastizitätsmodulen bestehen üblicher weise aus Zement-Polymer-Glasfaser-Kompositionen, wobei bevorzugt hydraulischer Zement verwendet wird. Auch mit Kompositionen, die allein aus Zement und Polymeren bestehen, sind Verbundwerkstoffe herstellbar, die für bestimmte Anwendungsgebiete eine hinreichende mechanische und chemische Widerstandsfähigkeit aufweisen. Üblicherweise werden zur Herstellung dieser Verbundwerkstoffe Polymerdispersionen verwendet, die die Polymere als unlösliche Partikel enthalten. Die erzielbaren Produkteigenschaften werden hierbei entscheidend von der Partikelgröße bestimmt. Neben den überwiegend verwendeten synthetischen Polymeren werden auch natürliche Polymerstoffe für die Herstellung von zementhal tigen Verbundwerkstoffen vorgeschlagen. Beispielsweise ist aus der US-PS 42 03 674 bekannt, getrocknetes Blut in kolloidaler Form in hydraulischen Bindemitteln anzuwenden. Nachteil aller Polymerdis persionen verwendenden Verfahren ist jedoch, daß durch die unge lösten Polymerpartikel keine gute Wechselwirkung zwischen dem Zement und der Polymermatrix möglich ist, die die Voraussetzung für eine hohe Produktqualität darstellt.

Weiterhin beschreibt die US-PS 48 36 855 ein Verfahren, bei dem die Verarbeitbarkeit und die mechanischen Eigenschaften von hy draulischem Zement, Mörtel oder Beton durch die Behandlung mit natürlichen wasserlöslichen Proteinen, Polypeptiden bzw. Amino säuren oder deren Mischungen mit milchsäureproduzierenden Bak terienstämmen in Gegenwart von Kohlehydraten verbessert werden sollen.

Da die durch die milchsäureproduzierenden Bakterienstämme bewirk ten Modifizierungen der wasserlöslichen Proteine unkontrolliert verlaufen ist hierbei keine hinreichende Reproduzierbarkeit der Endproduktqualität gewährleistet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Verbundwerkstoff auf der Basis von Zement-Polymer- oder Zement-Polymer-Glasfaser-Kompo sitionen mit verbesserten mechanischen und chemischen Eigenschaf ten, insbesondere mit einer hohen chemischen Stabilität, zur Ver fügung zu stellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch der Ausgangskomponenten des Verbundwerkstoffs eine wäßrige Pro teinlösung enthält, die einen Proteingehalt von 2 bis 25 Ma.-% aufweist und 1 bis 80 Ma.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Proteins, eines Härtungsmittels enthält.

Als Härtungsmittel eignen sich aliphatische Aldehyde (zum Beispiel Form-, Acetat-, Propion-, Butyraldehyd) und aromatische Aldehyde wie Benz-, o- und p-Hydroxyanisaldehyd. Als weitere Härtungsmittel sind Cyanursäurechlorid und Chromationen liefernde Verbindungen wie Ammoniumdichromat einsetzbar.

Die erfindungsgemäßen Protein-modifizierten Verbundwerkstoffe zeichnen sich dadurch aus, daß die kontrolliert modifizierten Pro teine in der Bindemittelmatrix fest verankert sind. Auch sind bei den Zement-Polymer-Glasfaser-Kompositionen keine durch das Auftre ten basischer Porenflüssigkeit bedingten negativen Eigenschafts veränderungen im Verbundwerkstoff zu beobachten. Die erfindungsge mäßen Protein-modifizierten Verbundwerkstoffe weisen sehr gute me chanische Verbundeigenschaften und eine hohe chemische Stabilität auf.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele noch näher erläutert.

Beispiel 1 Herstellung der Caseingrundlösung

3000 g Casein, 760 g Borax und 2 g E 30 (Natrium-Alkansulfonat mittlerer C-Kettenlänge, Hersteller: Leuna-Werke) werden mit 21 l Wasser gemischt und 4,5 Stunden bei 50 bis 60°C gerührt. Nach dem Abkühlen ist die Lösung verwendbar und durch die Zugabe von 60 g Phenol über Wochen lagerfähig.

a) Dieser Caseingrundlösung werden unter Rühren 5 Ma.-% Acet aldehyd zugefügt. Anschließend werden 1000 g Portlandzement mit 500 g dieser wäßrigen Acetaldehyd-Caseinlösung intensiv ge mischt. Die erhaltene homogene Mischung bindet nach kurzer Zeit ab.
b) Zu 10 Teilen der Caseingrundlösung wird 1 Teil einer 3%igen Ammoniumdichromatlösung zugegeben. Anschließend werden 1000 g Portlandzement mit 500 g dieser wäßrigen mit Chromationen modi fizierten Caseinlösung intensiv gemischt. Die erhaltene homo gene Mischung bindet nach kurzer Zeit ab.
c) Dieser Caseingrundlösung werden unter Rühren 3 Ma.-% Propion aldehyd zugefügt. Anschließend werden 1000 g Portlandzement, 30 g gekürzte E-Glasseidenfasern und 425 g der Propionaldehyd Caseinlösung gemischt und zu 160×40×10 mm großen Formkör pern verarbeitet.

Zum Vergleich werden aus 1000 g Portlandzement, 400 g Wasser und 30 g gekürzten E-Glasseidenfasern Formkörper der gleichen Dimen sion hergestellt.

Nach 70tägiger Lagerung der Probekörper bei Zimmertemperatur in feuchter Atmosphäre ist die Biegezugfestigkeit der caseinmodifi zierten Glasfaser-Zement-Proben um den Faktor 4,5 höher als bei den nichtmodifizierten Glasfaser-Zement-Proben.

Beispiel 2 Herstellung der Gelatinegrundlösung

200 g Gelatine werden in 1500 g Wasser bei Raumtemperatur minde stens drei Stunden unter gelegentlichem Umrühren gequollen. An schließend wird die Gelatine bei 40 bis 60°C ebenfalls unter ge legentlichem Umrühren zu einer klaren kolloidalen Lösung aufge schmolzen.

a) Der Gelatinegrundlösung werden ebenfalls bei 40 bis 60°C 160 g Cyanursäurechlorid, gelöst in 500 g Wasser zugesetzt. An schließend werden 500 g Portlandzement mit 250 g dieser Gela tinelösung intensiv gemischt. Die erhaltene homogene Mischung bindet nach kurzer Zeit ab.
b) Der Gelatinegrundlösung werden ebenfalls bei 40 bis 60°C 160 g Cyanursäurechlorid, gelöst in 500 g Wasser zugesetzt. An schließend werden aus 500 g Portlandzement, 15 g gekürzter Glasseide und 200 g dieser Gelatinelösung 160×40×10 mm große Formkörper hergestellt.

Zum Vergleich werden aus 500 g Portlandzement, 200 g Wasser und 15 g gekürzten E-Glasseidenfasern Formkörper der gleichen Dimen sion hergestellt.

Nach 70tägiger Lagerung der Probekörper bei Zimmertemperatur in feuchter Atmosphäre ist die Biegezugfestigkeit der gelatinemodifi zierten Glasfaser-Zement-Proben um den Faktor 3,8 höher als bei den nichtmodifizierten Glasfaser-Zement-Proben.

Claims

1. Protein-modifizierter zementhaltiger Verbundwerkstoff auf der Basis von Zement-Polymer- oder Zement-Polymer-Glasfaserkomposi tionen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ausgangskomponenten eine wäßrige Proteinlösung enthalten, die einen Proteingehalt von 2 bis 25 Ma.-% aufweist und 1 bis 80 Ma.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Proteins, eines Härtungsmittels ent hält.

2. Protein-modifizierter zementhaltiger Verbundwerkstoff nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Protein Casein oder Gelatine eingesetzt werden.

3. Protein-modifizierter zementhaltiger Verbundwerkstoff nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Härtungsmittel ali phatische oder aromatische Aldehyde, Cyanursäure oder Chromat ionen darstellen.