DE4318117A1 - Verdunstungsschutzmittel für Zementmörtel und Beton - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verdunstungsschutzmittel sowie dessen Anwendung auf Zementmörtel und Beton.

Dem frisch eingebauten Mörtel oder Beton kann durch Verdunstung soviel Wasser entzogen werden, daß für die Erhärtung nicht mehr genug vorhanden ist. Man führt daher entweder der Betonoberfläche Feuchtigkeit zu oder verhindert durch Sperrschichten die Feuchtigkeitsabgabe aus dem Beton. Der Schutz vor dem Austrocknen soll möglichst sofort nach dem Beton-(Mör­ tel)einbau beginnen, weil sich - besonders bei windigem Wetter oder Luftzug - bereits im noch nicht erstarrten Beton Schrumpfrisse bilden können. Die Gefahr des Austrocknens ist be­ sonders groß, wenn die Temperatur des Betons höher als die der umgebenden Luft ist (z. B. im Winter). Betonoberflächen müssen daher bis zu 7 Tagen feucht gehalten werden, bei besonders langsam erhärtenden Zementen auch länger. Längeres Feuchthalten ist besonders dann erforderlich, wenn der Beton besondere Anforderungen erfüllen muß, wie z. B. geringes Schwinden, Wasserundurchlässigkeit, Frost-Tausalzbeständigkeit, hohe Abriebfestigkeit etc.

Zur Nachbehandlung von Beton wurden bisher verschiedenste Verfahren angewendet, welche diverse Vor- und Nachteile haben: Nachbehandlung mit direkter Wasserzufuhr; Nachbehand­ lung mit feucht gehaltenenen Abdeckungen; Folienabdeckungen; Filmbildende Nachbehand­ lungsmittel. Filmbildende Nachbehandlungsmittel sind auf Basis von organischen Lösungs­ mitteln oder als wäßrige Emulsion in zahlreichen Varianten im Handel. Sie werden mittels Spritzen deckend und ausreichend dick auf die frisch eingebaute Betonoberfläche aufgetragen.

Meist muß mit dem Spritzen gewartet werden, bis die Oberfläche nur noch mattfeucht ist.

Dann ist allerdings bereits viel Wasser verdunstet. Nach dem schnellen Verdunsten des Lösungsmittels oder dem Brechen der Emulsion bedeckt ein dichter Film die Betonoberfläche und verhindert größtenteils (je nach Sperrfaktor) das Verdunsten des Wassers aus dem Beton. Der Schutzfilm verrottet nach einiger Zeit durch Luft-, Wetter- und mechanische Einflüsse. Mechanische Beschädigungen des Films müssen daher zumindest in den ersten sieben Tagen vermieden werden.

Nicht, oder besonders langsam abwitternde (verrottende) Nachbehandlungsfilme können das Haften später aufzubringender Putze, Estriche, Beschichtungen, Kleber, Anstriche etc. beeinträchtigen oder verhindern. Andererseits ist man aus Gründen der Umweltbeeinträchti­ gung zunehmend bestrebt, organische Lösungsmittel (Benzin, aromatische Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe) zu vermeiden und biologisch rasch abbaubare Filmbildner in wäßrigen Systemen einzusetzen.

Von den bekannten Produkten haben sich diverse wäßrige Paraffinemulsionen besonders günstig in ihrem Kosten-Nutzenverhältnis erwiesen. Diese haben allerdings den Nachteil, besonders bei Betonflächen, die der Sonnenbestrahlung und anderen Witterungseinflüssen nicht unterliegen, besonders langsam zu verrotten und die Haftung nachfolgender Putze, Estriche, Beschichtungen, Anstriche etc. zu beeinträchtigen.

Ziel der vorliegenden Erfindung war daher, Paraffinemulsionen zu entwickeln , welche schon nach kurzer Zeit (jedoch später als sieben Tage) abzuwittern beginnen, damit den Film aufbrechen und damit die Abwitterung des Paraffinanteiles beschleunigen.

Es wurde nun gefunden, daß wäßrige Paraffinemulsionen, welche auch natürliche oder synthetische Kohlenwasserstoffharze enthalten, nicht nur nach kurzer Zeit (jedoch später als sieben Tage) abzuwittern beginnen, sondern auch als Verdunstungsschutzmittel hervorragende Sperrfaktoren aufweisen.

Gegenstand der Erfindung sind daher wäßrige Paraffinemulsionen, die als zusätzliche Komponente natürliche oder synthetische Kohlenwasserstoffharze enthalten.

Unter Paraffinemulsionen werden wäßrige Emulsionen von Paraffin oder Wachs und Mischungen daraus verstanden. Die Wirkstoffe sind höhere Alkane mit einem Erweichungs­ punkt über Umgebungstemperatur, die nach dem Austrocknen der Emulsion keinen Film im Sinne der Lacktechnik bilden (siehe auch Römpp, 9. Auflage, Band 1, Seite 102). Bevorzugt wird ein anionisch emulgiertes Paraffingemisch (Erweichungspunkt von 45-51°C) mit einer Teilchengröße unter 2 µ eingesetzt. Beispiele solcher Produkte sind die unter dem Handels­ namen MOBILCER 55 bzw. MULREX 62 der Firma MOBIL und UBATOL FPG 860 der Firma Cray Valley bekannten Paraffinemulsionen.

Kohlenwasserstoffharze (wie beispielsweise in Kirk Othmer′s "Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol. 12, p. 852-869" beschrieben) sind thermoplastische Polymere mit einem MG unter 2000, die aus Lösungen in organischen Lösungsmitteln dichte Filme bilden (siehe auch Römpp, 9. Auflage, Band 3, Seite 2291).

Bevorzugt werden solche, die als "terpene" oder "petroleum" oder als "resins from pure monomers" in Kirk Othmer bezeichnet werden.

Als solche sind beispielsweise die folgenden bekannt: Tallharz, Kolophonium, Kunstharze vom Typ ESCOREZ No. 1000 der Firma ESSO PETROSIN-Harz der Firma Mitsui, RESEN® der Firma FAIME oder NECIRES-Harze von verschiedenen Firmen, sowie Mischungen daraus.

Bevorzugt wird ein anionisch dispergiertes und mit Kasein stabilisiertes Tallharz der Firma KREMS-Chemie (Teilchengröße unter 2 µ) mit dem Handelsnamen SACOCELL verwendet.

Die Komponenten Paraffin bzw. Wachs und Kohlenwasserstoffharz sind in einem Gewichts­ verhältnis (bezogen auf Trockensubstanz) von 95 : 5 bis 30 : 70, bevorzugt von 70 : 30 bis 50 : 50 enthalten. Der Feststoffgehalt der Emulsionen kann in einem weiten Bereich schwanken, solange sie mit den üblichen Vorrichtungen gespritzt werden können. Im allgemeinen beträgt dieser Gehalt von 10 bis 60 Gewichtsprozent, bevorzugt liegt er zwischen 15 und 40 Gewichtsprozent. Emulsionen mit einem niederen Gehalt müssen eventuell mehrere Male gespritzt werden, um die notwendige Auftragsmenge zu erreichen (Verbrauch von 80 g/m² bis 250 g/m²).

Neben den Komponenten Paraffin bzw. Wachs und natürliches bzw. synthetisches Kohlen­ wasserstoffharz können weitere Bestandteile enthalten sein, die als Verdunstungsschutzmittel bereits bekannt sind. Als solche können Emulsionen von synthetischen Polymeren ver­ schiedenster chemischer Basis wie Polyvinylacetate, Styrol-Butadien-Harze, Styrol-Acrylate, diverse Acrylatcopolymere oder andere Harze (Epoxy), Kautschuke und Chlorkautschuke sowie Mischungen daraus, soweit sie mit Paraffin bzw. Wachs und Kohlenwasserstoffharz verträglich sind, eingesetzt werden.

Die folgenden Vergleichsbeispiele illustrieren die Eigenschaften der herkömmlichen Ver­ dunstungsschutzmittel.

Vergleichsbeispiel 1

Verdunstungsschutzmittel auf Basis von Kolophonium und Testbenzin, 25% Feststoffanteil, Verbrauch 180 g/m²; Sperrfaktor nach der österreichischen Richtlinie RVS 11.064 : 95,9%.

Vergleichsbeispiel 2

Paraffinemulsion (MOBILCER 55 der Firma Mobil), anionisch-nicht ionogen, 20% Feststoff­ anteil, Verbrauch 100 g/m², Sperrfaktoren: bei Applikation sofort nach Einbau der Betonober­ fläche: 24.2%, bei Applikation 2 Stunden nach Einbau der Betonoberfläche: 86,9%. Dieser Wert übertrifft das Mindesterfordernis von 85%.

Vergleichsbeispiel 3

Paraffin-Emulsion (UBATOL FPG 860 der Firma CRAY VALLEY), anionisch-nicht ionogen, 20% Feststoff. Verbrauch 100 g/m². Sperrfaktor bei Applikation sofort nach Betoneinbau: 5,06%. Sperrfaktor bei Applikation 2 Stunden nach Betoneinbau: 73,27%.

Vergleichsbeispiel 4

Kohlenwasserstoff-Harzemulsion (SACOCELL 309 der Firma Krems-Chemie), anionisch, Feststoffanteil 30%, Verbrauch 100 g/m².
Sperrfaktor bei Applikation sofort nach Betoneinbau: 14,9%.
Sperrfaktor bei Applikation 2 Stunden nach Betoneinbau: 8,53%.

Aufgrund der Ergebnisse dieser Vergleichsbeispiele, würde man erwarten, daß bei Ver­ wendung von Mischungen aus Paraffinemulsionen und Kohlenwasserstoffharz-Emulsionen eine Verminderung des relativ guten Sperrfaktors der Paraffinemulsion stattfinden könnte. Überraschenderweise zeigt sich jedoch, daß eine signifikante Verbesserung eintritt. Beson­ ders überraschend für ein wäßriges System ist auch, daß der Sperrfaktor bei Applikation sofort nach Betoneinbringung auf über 70% erhöht werden konnte.

Beispiel 1

Mischung von Paraffinemulsion wie im Vergleichsbeispiel 2 und Kohlenwasserstoff-Harz­ emulsion wie im Vergleichsbeispiel 4 im Verhältnis der Feststoffgehalte von 7 : 1, Feststoff­ gehalt des Mischproduktes 20%, Verbrauch 100 g/m²,
Sperrfaktor bei Applikation sofort nach Betoneinbau: 56,2%.
Sperrfaktor bei Applikation 2 Stunden nach Betoneinbau: 89,5%.

Beispiel 2

Paraffinemulsion wie im Vergleichsbeispiel 3 mit Kohlenwasserstoff-Harz wie im Ver­ gleichsbeispiel 4, Mischungsverhältnis und Feststoffgehalt wie Beispiel 1, Verbrauch 100 g/m².
Sperrfaktor bei Applikation sofort nach Betoneinbau: 46,40%.
Sperrfaktor bei Applikation 2 Stunden nach Betoneinbau: 87,20%.

Beispiel 3

Paraffinemulsion wie im Vergleichsbeispiel 2 gemischt mit Kohlenwasserstoff-Harz wie im Vergleichsbeispiel 4 im Verhältnis der Trockenbestandteile von 1 : 1 bei einem Gesamtfest­ stoffgehalt von 20%; Verbrauch 100 g/m².
Sperrfaktor bei Applikation sofort nach Betoneinbau: 71,5%.
Sperrfaktor bei Applikation 2 Stunden nach Betoneinbau: 52.8%.

Beispiel 4

50 Teile Wasser werden mit 38,88 Teilen einer Paraffinemulsion (MULREX 62 der Firma MOBIL) und 11,12 Teilen der Kohlenwasserstoff-Harzemulsion von Vergleichsbeispiel 4 (SACOCELL 309 der Firma KREMS CHEMIE) gemischt. Der Sperrfaktor beträgt 86,82%. Im Vergleich ergibt eine Mischung von 50% Wasser und 50% MULREX 62 einen Sperr­ faktor von 81,83%.

Claims (10)

1. Wäßrige Paraffinemulsionen, die als zusätzliche Komponente natürliche oder syn­ thetische Kohlenwasserstoffharze enthalten.

2. Wäßrige Paraffinemulsionen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Paraffin höhere Alkane (C_17-150) mit einem Erweichungspunkt über 25°C enthalten.

3. Wäßrige Paraffinemulsionen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kohlenwasserstoffharz solche vom Typ "terpene", petroleum" oder "resin from pure monomer" entsprechend der Definition in Kirk-Othmer′s "Encyclopedia of Chemi­ cal Technology, 3rd Ed., Vol. 12, p. 852-869" enthalten.

4. Wäßrige Paraffinemulsionen gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Kohlenwasserstoffharz Tallharz, Kolophonium, Escorez No. 1000 (ESSO), Petrosin (MITSUI), Resen (FAIME), Necires (verschiedene Firmen) oder ähnliche Produkte enthalten.

5. Wäßrige Paraffinemulsionen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Paraffin bzw. Wachs und Kohlenwasserstoffharz im Verhältnis von 95 : 5 bis 30 : 70 bezogen auf Trockensubstanz enthalten.

6. Wäßrige Paraffinemulsionen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Feststoffgehalt (Paraffin bzw. Wachs und Kohlenwasser­ stoffharz) von 10 bis 60 Gewichtsprozent, bevorzugt von 15-40 Gew.-% aufweisen.

7. Verwendung der wäßrigen Paraffinemulsionen gemäß einem der Ansprüche 1-6 als Verdunstungsschutzmittel für Zementmörtel und Beton.

8. Verfahren zum Schützen von Zementmörtel und Beton gegen Verdunstung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß auf den frisch applizierten Zementmörtel oder Beton eine wäßrige Emulsion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufgetragen wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Emulsion 1 bis 3 Stunden nach Applikation des Zementmörtels oder Beton aufgetragen wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion in einer Menge von 80 g/m² bis 250 g/m² aufgetragen wird.