DE69633329T2

DE69633329T2 - Zement zusammensetzungen

Info

Publication number: DE69633329T2
Application number: DE69633329T
Authority: DE
Inventors: Steven Neal Berke; Paul Michael DALLAIRE; Vasant Awdhoot KERKAR
Original assignee: WR Grace and Co Conn; WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co Conn; WR Grace and Co
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: JP4281975B2; EP0813506A4; JPH11501278A; CN1183091A; WO1996027564A1; KR19987002801A; ZA961175B; MX9706155A; DE69633329D1; US5779788A; TW389745B; EP0813506B1; CA2214378A1; AU4775296A; CN1095812C; EP0813506A1; KR19980702801A; ATE275535T1; AU707337B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zementzusatz, der die doppelte Wirkung hat, daß die Trockenschwindung von Zementzusammensetzungen gehemmt und eine verbesserte Verarbeitbarkeit der behandelten, ungehärteten Zusammensetzung bereitgestellt wird. Der vorliegende Zusatz ergibt weiterhin einen synergistischen Effekt von erhöhtem Setzmaß oder der Fähigkeit, das Wasser-zu-Zement-Verhältnis (W/C) erheblich zu verringern, um eine Zementstruktur von hoher Druckfestigkeit bereitzustellen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Zementzusatz, der aus einer synergistischen Kombination von bestimmten Monoalkyletheralkylenoxidaddukten und bestimmten organocyclischen Materialien zusammengesetzt ist, wie im folgenden ausführlich beschrieben wird.
Hydraulische Zementzusammensetzungen wie Mörtel (Zement, kleine Aggregate, zum Beispiel Sand, und Wasser) oder Beton (Zement, kleine Aggregate, große Aggregate, zum Beispiel zerkleinertes Gestein, und Wasser) haben bestimmte Eigenschaften, die ihre Haltbarkeit wesentlich beeinflussen. Eine dieser Eigenschaften ist die Schwindung, die normalerweise während des Trocknens der Zementzusammensetzung auftritt.
Herkömmliche hydraulische Zementzusammensetzungen zeigen beim Härten und Trocknen der gegossenen Zusammensetzung eine Abnahme des Volumens. Obwohl die Größenordnung der Volumenabnahme normalerweise klein ist, ist sie von größter Bedeutung. Diese Schwindung führt zu Rissen und anderen Defekten, die die Brauchbarkeit und Haltbarkeit der resultierenden Struktur verringern. Die Risse liefern einen Weg für Luft, in die Struktur einzudrin gen, fördern die Carbonisierung des Zements und die Korrosion der verstärkenden Metallstäbe, die darin enthalten sind. Weiterhin bieten die Risse einen Weg für Wasser, in die Struktur hinein- und durch sie hindurchzusickern. Solch ein Wassereintritt schädigt die Struktur weiter durch Frost/Tau-Wechsel-Spannungen, die auf die Zementstruktur über ihre Lebensdauer ausgeübt werden. Es ist hocherwünscht, einen Zement bereitzustellen, der eine hohe Festigkeit zeigt und nicht den Verschlechterungseffekten aufgrund von Schwindung und Frost/Tau-Wechseln unterworfen ist.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um das durch Trockenschwindung verursachte Rißbildungsphänomen zu vermeiden. Diese schließen das Bereitstellen von Fugen in der Zementstruktur ein, um die Stelle der Rißbildung an der Fuge zu konzentrieren und dadurch eine solche Bildung in anderen Bereichen der Struktur zu minimieren. Solche Fugen sind kostspielig zu installieren, bei bestimmten Strukturen wie vertikalen Wänden, Pfeilern und dergleichen nicht anwendbar und konzentrieren lediglich den Bereich der Rißbildung, vermindern diese jedoch nicht.
Andere Versuche umfassen das Variieren der Zusammensetzung des Zements, das Variieren der Verfahren zur Herstellung von Betonmischungen und das Variieren des Ballastmaterials, das bei der Bildung der resultierenden Betonstruktur verwendet wird. Keiner dieser Versuche hat zu einer zufriedenstellenden Lösung geführt. Zum Beispiel sind bei Versuchen, der Schwindung des Betons entgegenzuwirken, Zemente mit ausdehnungsfähigen Zusätzen formuliert worden. Es ist jedoch schwierig, die geeignete Menge an ausdehnungsfähigem Zusatz zu bestimmen, die erforderlich ist, um der sich entwickelnden Trockenschwindung entgegenzuwirken.
Die Verwendung solcher Materialien führt daher zu unvorhersagbaren Ergebnissen.
Hinsichtlich der Überwindung der Trockenschwindung von Zementzusammensetzungen wie Betonzusammensetzungen lehrt die Literatur, daß verschiedene Oxyalkylenaddukte für diesen Zweck geeignet sind. Zum Beispiel schlagen die US-Patente 3,663,251 und 4,547,223 die Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel RO(AO)_nH, in der R ein C₁- bis C₇-Alkyl oder C₅- bis C₆-Cycloalkylrest sein kann, A ein C₂- bis C₃-Alkylenradikal sein kann und n 1 bis 10 ist, als Additive zur Verringerung der Schwindung für Zement vor. Ähnlich schlägt das US-Patent 5,147,820 endständig mit Alkyl veretherte oder mit Alkyl veresterte Oxyalkylenpolymere als zur Verringerung der Schwindung brauchbar vor. Weiterhin macht die JP-A-58-60293 den Vorschlag, daß eine Verringerung der Schwindung von Zement bewirkt werden kann, indem zu diesem Substanzen gegeben werden, die kettenförmige Verbindungen mit sich wiederholendem Oxyethylen- und/oder Oxypropyleneinheiten sind, die aliphatische, alicyclische oder aromatische Endgruppen aufweisen. Diese Oxyalkylenaddukte verbessern in keinem Maße die Fließeigenschaften des behandelten Zements, abgesehen davon, daß sie als flüssige Zusatzmaterialien als Teil der Gesamtflüssigkeit gezählt werden können, die verwendet wird, um die anfängliche Zementzusammensetzung herzustellen.
Zementzusammensetzungen, insbesondere Mörtel und Beton wurden mit herkömmlichen wasserreduzierenden Mitteln behandelt. Solche Mittel wurden verwendet, um die Fließbarkeit einer behandelten Zementzusammensetzung bei einem festen Wasser-zu-Zement-Verhältnis zu vergrößern (das Setzmaß zu erhöhen) und eine Zu sammensetzung bereitzustellen, die leicht gepumpt werden kann und/oder im wesentlichen selbstglättend ist. Alternativ wurden solche Mittel verwendet, um eine normale Verarbeitbarkeit einer behandelten Zementzusammensetzung zu gewährleisten, während das Wasser-zu-Zement-Verhältnis verringert wird. Es ist bekannt, daß eine Verringerung des Wasser-zu-Zement-Verhältnisses einer gegebenen Zementzusammensetzungsrezeptur eine resultierende Struktur mit einer erhöhten Druckfestigkeit ergibt. Eine Kombination von erhöhter Fließbarkeit und Druckfestigkeit kann erreicht werden, indem spezielle Mengen solcher Mittel und spezielle Wasser-zu-Zement-Verhältnisse verwendet werden. Es ist sehr erwünscht, einen Zusatz zu haben, der in der Lage ist, die Trockenschwindung von Zementzusammensetzungen zu hemmen, und ungehärteten Zementzusammensetzungen drastische Fließbarkeit bietet und/oder eine resultierende Zementzusammensetzungsstruktur bereitstellt, die eine erhöhte Druckfestigkeit aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zementzusatz, einen Zement, der den Zusatz enthält, und ein Verfahren zur Bildung einer verbesserten strukturellen Zementzusammensetzung, die in der Lage ist, die Trockenschwindung zu hemmen, während der ungehärteten Zusammensetzung ein hohes Setzmaß verliehen wird, um ein Gießen derselben zu gewährleisten und/oder die Druckfestigkeit der resultierenden Struktur zu erhöhen. Der Zusatz enthält eine synergistische Mischung aus einem Oxyalkylenetheraddukt mit der Formel (I), RO(AO)_nH, in der A ausgewählt ist aus C₂- bis C₄-Alkylengruppen, n einen Wert von 1–5 aufweist und R eine C₁- bis C₇-Alkyl- oder C₅- bis C₆-Cycloalkylgruppe ist, in Kombination mit bestimmten sulfonierten organocyclischen Materialien, die im folgenden beschrieben werden.
Detaillierte Beschreibung
Es ist unerwarteterweise gefunden worden, daß, wenn die spezifische Kombination von Oxyalkylenaddukten und bestimmten sulfonierten organocyclischen Materialien verwendet wird, man die gewünschte Kombination der Inhibierung der Trockenschwindung der behandelten Zementstruktur mit einem unerwartet hohen Setzmaß und/oder einer hohen Druckfestigkeit erhält.
Die vorliegende Erfindung betrifft speziell eine Kombination von bestimmten Alkyletheroxyalkylenaddukten und bestimmten sulfonierten organocyclischen Materialien, die ausgewählt sind aus Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensaten oder Melamin/Formaldehyd-Kondensat. Der hierin und in den anhängenden Ansprüchen verwendete Ausdruck "organocyclisch" soll 6-gliedrige Ring-(Kohlenstoffatome oder Kohlenstoff- und Stickstoffatome) oder kondensierte Ring-Verbindungen mit drei ungesättigten Doppelbindungen umfassen, welche mit dem Ring assoziiert sind, wie z. B. Benzenyl, Naphthyl, Triazinyl und dergleichen.
Der vorliegende Zementzusatz erfordert die Verwendung eines Alkyletheroxyalkylenaddukts, das durch die Formel RO(AO)_nH (Formel I) dargestellt wird, in der R eine C₁- bis C₇-Alkyl- oder eine C₅- bis C₆-Cycloalkyl-, vorzugsweise eine C₃- bis C₅-Alkylgruppe darstellt. Beispiele solcher Gruppen R sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, Isopentyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl und dergleichen. Die bevorzugten Gruppen R sind C₃- bis C₅-Alkyl, wie Propyl, Isopropyl, n Butyl, tert.-Butyl, Isopentyl und dergleichen. Die am meisten bevorzugten Addukte haben als Gruppe R Butyl oder Cyclohexyl. Das Symbol A in der obigen Formel stellt mindestens eine C₂- bis C₄-Alkylengruppe dar, wie beispielsweise CH₂CH₂-, -CH₂CH₂CH₂-,
-CH₂CH₂CH₂CH₂-,
und dergleichen sowie Mischungen derselben. O stellt ein Sauerstoffatom, n eine ganze Zahl von 1 bis 5 dar. Die bevorzugten Verbindungen dieser Etheraddukte sind diejenigen, bei denen R eine C₃-C₅-Alkyl-, besonders bevorzugt eine Butylgruppe darstellt, A Ethylen oder Propylen darstellt und n 2 oder 3 ist. Das am meisten bevorzugte Addukt ist Dipropylenglykolmono-tert.-butylether und Tripropylenglykolmonotert.-butylether.
Eine große Vielzahl von Materialien ist bekannt, die als Fluidisierungsmittel für Zementzusammensetzungen wirken. Diese können als wasserreduzierende Mittel der organocyclischen Verbindungsklasse, wie z. B. Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat, Melaminsulfonat/Formaldehyd-Kondensat und Ligninsulfonat und dergleichen, sowie als sauerstoffhaltige Verbindungen eingestuft werden, wie z. B. Oxyalkylen oder Polyoxyalkylen enthaltene Verbindungen, wie sie in den Japanischen Patentveröffentlichungen (KOKAI) Nr. 285140/88 und 163108/90 veröffentlicht werden, und Copolymere von hydroxyterminiertem Allylether und Maleinsäureanhydrid oder deren Salzen und Estern, wie z. B. in der US 4,471,100 offenbart wird, oder veresterte Maleinsäurean hydrid/Styrol-Copolymere, wie sie z. B. in der US 5,158,996 offenbart werden. Es ist bekannt, daß alle obigen Verbindungen und andere den Zementzusammensetzungen ein erhöhtes Setzmaß verleihen. Um das Setzmaß einer Zementzusammensetzung weiter zu erhöhen, ist die ungewünschte Verwendung von großen Dosierungen dieser Additive oder von hohen Wasser-zu-Zement-Verhältnissen in Kombination mit derartigen Additiven erforderlich. Diese Verfahren sind beide nicht annehmbar.
Es ist unerwarteterweise gefunden worden, daß, wenn man die oben beschriebenen Addukte in Kombination mit sulfonierten organocyclischen Materialien in bestimmten speziellen Verhältnissen verwendet, man Zusatzprodukte erhält, die fähig sind, die Trockenschwindung zu hemmen und ein sehr hohes Setzmaß zu verleihen, das keiner der beiden Bestandteile zuzuordnen ist noch von den kombinierten Bestandteilen erwartet wurde. Die vorliegende Kombination kann daher entweder verwendet werden, um eine Zementzusammensetzung bereitzustellen, die selbstglättend ist und leicht zum Anwendungsort gepumpt werden kann oder deren Wasser-zu-Zement-Verhältnis zu einem sehr hohen Grad verringert werden kann, um ein Produkt von erhöhter Druckfestigkeit bereitzustellen. Aufgrund des sehr hohen Grads an Fließvermögen, das durch die vorliegende Kombination verliehen wird, kann man der ungehärteten Zusammensetzung leicht Fließvermögen verleihen und gleichzeitig das Wasser-zu-Zement-Verhältnis verringern, um die Druckfestigkeit des Konstruktionsprodukts zu erhöhen.
Die in Kombination mit den oben beschriebenen Addukten verwendeten sulfonierten organocyclischen Materialien sind Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat oder Melaminsulfonat/Formaldehyd-Kondensat. Obwohl jedes dieser Materialien für Zemente ein bekanntes Mittel zur Verringerung des Wassers ist, stellt, wenn sie zusammen mit den vorliegenden Addukten verwendet werden, die Kombination drastische erhöhte Fließeigenschaften zur Verfügung.
Der vorliegende Zementzusatz sollte Addukt und sulfoniertes organocyclisches Material in einem Gewichtsverhältnis von etwa 0,7 bis 7, vorzugsweise von etwa 1,5 bis 3 enthalten. Die Bestandteile des Zementzusatzes können entweder getrennt in Form von unverdünnten Materialien oder als wässrige Lösungen zu dem Zement gegeben werden. Alternativ können die Zusatzbestandteile in Form einer homogenen Zusammensetzung vorliegen, die aus einer unverdünnten Mischung von Addukt und sulfoniertem organocyclischen Material zusammengesetzt ist. Eine derartige homogene Zusammensetzung kann gebildet werden, indem das flüssige Addukt und das feste, pulverförmige, sulfonierte organocyclische Material mit kleinen Mengen (von etwa 0,1 bis 1% bezogen auf das feste organocyclischen Material) eines grenzflächenaktiven Carbonsäurederivats, wie z. B. Natriumdioctylsulfosuccinat und dergleichen, gemischt werden. Die unverdünnte, stabile Zusatzzusammensetzung wird vorzugsweise gebildet, indem die Materialien für kurze Zeiträume einer Intensivmischung oder dergleichen unterworfen werden. Der resultierende Zusatz kann leicht zu dem Anwendungsort transportiert und mit Hydrationswasser gemischt oder direkt zu der ungehärteten, feuchten Zementzusammensetzung gegeben werden.
Die Zusatzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann mit für Konstruktionsanwendungen geeigneten hydraulischen Zementen verwendet werden, wie z. B. gebräuchlichen schnellhärtenden und mäßig erwärmenden Portland-Zementen, Tonerdezementen, Hoch ofenschlackezementen und dergleichen. Von diesen sind Portland-Zemente von gebräuchlichen und schnellhärtenden Typen besonders erwünscht und werden am ehesten zur Bildung von Gebäudekonstruktionsteilen verwendet.
Der verbesserte erfindungsgemäße Zement ist aus einer im wesentlichen einheitlichen Mischung eines hydraulischen Zements und des vorliegenden Zementzusatzes zusammengesetzt. Der verbesserte Zement kann in jeder Stufe der Bildung oder Verwendung des Zements gebildet werden, wie z. B. durch Einbringen des Zusatzes in Zementpulver während des Vermischens mit anderen trockenen Materialien, um einen spezifischen Zementtyp herzustellen. Obwohl kleine Mengen an Wasser während des Vermischens anwesend sein können, wird die Menge an Wasser nicht ausreichend sein, um eine wesentliche Hydration des Zements zu bewirken.
Alternativ kann eine verbesserte Zementzusammensetzung in situ während des Verlaufs der Herstellung einer Zementzusammensetzung, wie einer Mörtelmischung oder eines Betons, gebildet werden. Der Zusatz kann entweder getrennt (entweder als getrennte Bestandteile oder als eine unverdünnte Zusammensetzung) oder als Teil des Hydrationswassers zugegeben werden. Wenn der Zusatz in Form einer wässrigen Lösung vorliegt, sollte der Wassergehalt der Lösung als Teil des Gesamtwassergehalts der Zementzusammensetzung berechnet werden.
Der erfindungsgemäße Zementzusatz sollte in einer solchen Menge in der Zementzusammensetzung vorhanden sein, daß das Addukt zu etwa 0,5 bis etwa 4, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zementgehalts der Zementzusammensetzung, die behandelt wird, vorliegt. Das sulfonierte organocyclische Material sollte zu etwa 0,35 bis 1, vorzugsweise etwa 0,5 bis 0,9 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zementgehalts der Zementzusammensetzung, vorliegen. Die Menge an Wasser, die zum Härten der Zementzusammensetzung verwendet wird, kann innerhalb der Gewichtsverhältnisse von Wasser zu Zement von 0,25 : 1 bis 0,7 : 1, vorzugsweise 0,3 : 1 bis 0,5 : 1 variieren. Zuschlagstoffe, wie z. B. Kiesel, Kies, Sand, Bims oder gebrannter Perlit, je nach Bedarf, können in herkömmlichen Mengen verwendet werden. Wie oben erwähnt, kann das Wasser-zu-Zement-Verhältnis drastisch verringert werden, wenn der vorliegende Zusatz verwendet wird, um eine flüssige Zementzusammensetzung zu erhalten, die fähig ist, eine hohe Druckfestigkeit zu erzielen.
Verschiedene herkömmliche Bestandteile können gegebenenfalls verwendet werden. Unter den gegebenenfalls verwendbaren Bestandteilen sind herkömmliche Härtungsbeschleuniger, zum Beispiel Metallchloride, wie Calciumchlorid und Natriumchlorid, Metallsulfate, wie Natriumsulfat, und organische Amine wie Triethanolamin, gewöhnliche Härtungsverzögerer, wie Alkohole, Zucker, Stärke und Cellulose, Korrosionsschutzmittel für Bewehrungsstahl, wie Natriumnitrat und Calciumnitrit, Luftporenzusatzstoffe, wie Tallölfettsäuren und ihre Ester, Gummiharze und Naturharze, Sulfitlaugen und dergleichen sowie Mischungen davon.
Die behandelte Zementzusammensetzung, die den erfindungsgemäßen Zementzusatz aufweist, kann auf herkömmliche Weise verwendet werden. Zum Beispiel kann sie gegossen und aufgespachtelt werden, in Formen gefüllt werden, durch Sprühen aufgebracht werden, oder dergleichen. Das Härten oder Trocknen des Betons und dergleichen kann durch jegliche Lufttrocknungs-, Feuchtluft- oder wasser- und wärmeunterstützten (Dampf, Autoklav, etc.) Här tungstechnik erfolgen. Falls gewünscht, können zwei oder mehrere solcher Techniken kombiniert werden. Die jeweiligen Härtungstechniken können die gleichen wie in der Vergangenheit sein.
Die Zugabe des erfindungsgemäßen Zementzusatzes zu einem Zement verringert die Trockenschwindung der resultierenden Zementzusammensetzung (z. B. Mörtel und Beton) im Vergleich zu der von unbehandelten Zusammensetzungen deutlich und ergibt eine Zusammensetzung mit einem sehr hohen Setzmaß, das verringert werden kann, indem das Wasser-zu-Zement-Verhältnis verringert wird, um eine resultierende gehärtete Struktur von erhöhter Druckfestigkeit bereitzustellen. Die Kombination von erhöhtem Setzmaß und erhöhter Druckfestigkeit kann durch die vorliegende Erfindung leicht erreicht werden.
Die folgenden Beispiele werden nur für illustrative Zwecke angegeben und sollen keine Beschränkung der Erfindung, wie sie in den dieser Beschreibung angefügten Ansprüchen definiert ist, darstellen. Alle Teile und Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen, falls nicht anders angegeben. Der Ausdruck "S/S" bedeutet das Gewicht an festem Additiv bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Zements.
Beispiel 1
Es wurden Betonmischungen mit einem Gemischaufbau an feinem Zuschlagstoff formuliert, der 789 kg/m³ (1330 Pfund pro Kubikyard) West Sand, 1098 kg/m³ (1850 Pfund pro Kubikyard) zerkleinertes Wrentham-Gestein (ASTM c-cc Grade 67), 307 kg/m³ (517 Pfund pro Kubikyard) Portland-Zement und einem Wasser (oder Wasser und die angegebenen flüssigen Zusatzstoffe)-zu-Zement-Verhältnis (L/C) von 0,44 entsprach. Die Betonmischungen enthielten einen Luftporenzusatzstoff (ein kommerzielles Produkt auf Tallölbasis, Darex II, 25 g/100 kg Zement (0,4 Unzen/100 Pfund), vertrieben durch W. R. Grace & Co.) in Mengen, um den Luftgehalt im wesentlichen konstant zu halten. Die Betonmischungen wurden nach der volumetrischen Methode gemäß den Richtlinien des American Concrete Institutes portioniert. Die Proben wurden mit Addukt allein oder mit Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat (NSF) allein sowie mit einer Mischung von Addukt und NSF als Teil des Hydrationswassers gebildet. Der Beton wurde gemäß der ASTM C-192 ("Herstellung und Härtung von Betonproben im Labor") gemischt. Weichbetontests des Setzmaßes wurden gemäß der ASTM C-143 gemessen.
Diese Proben wurden gebildet, um den Effekt zu zeigen, den der vorliegende Zusatz auf das Setzmaß der behandelten Zusammensetzung hat. Die Ergebnisse werden unten in Tabelle I gezeigt. TABELLE I

DPTB: Dipropylenglykol-tert.-butylalkoholaddukt
NSF: Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat (WRDA-19)
S/S: feste Additive bezogen auf das feste Gewicht des hydraulischen Zementbestandteils.

Die Daten in Tabelle I zeigen, daß der vorliegende durch Probe 2 veranschaulichte Zusatz im Vergleich zu Probe 1, die nur das herkömmliche Wasser reduzierende NSF enthält, bei einem konstanten Flüssigkeits-zu-Zement-Verhältnis eine mehr als zweifache Erhöhung des Setzmaßes einer Betonzusammensetzung ergibt. Es ist bekannt, daß DPTB das Setzmaß von Zementzusammensetzungen nicht erhöht.
Weitere Betonmischungen wurden auf die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben gebildet, mit der Ausnahme, daß der Gemischaufbau 737 kg/m³ (1242 Pfund pro Kubikyard) an feinem Zuschlagstoff, 1038 kg/m³ (1750 Pfund pro Kubikyard) an zerkleinertem Gestein, 390 kg/m³ (658 Pfund pro Kubikyard) an Portland-Zement entsprach und Wasser (oder Wasser und die angegebenen flüssigen Zusatzstoffe) zu Zement in einem Verhältnis (L/C) wie angegeben eingestellt wurden, um einen im wesentlichen einheitlichen druckfesten Beton zu erhalten. Die Ergebnisse, die unten in Tabelle 2 dargestellt sind, zeigen, daß NSF allein (Probe 4) eine Verringerung des Wassers erlaubt, um die Druckfestigkeit zu erzielen, während nur eine geringe Abweichung des Setzmaßes im Vergleich zur Blindprobe (Probe 3) verursacht wird. Das Vorliegen eines Alkyletheroxyalkylenaddukts allein, DPTB, erhöhte nicht das Setzmaß (Probe 5). Probe 6, die die wie in Probe 4 verwendete vorliegende Kombination von Bestandteilen mit dem geringen L/C-Verhältnis enthielt, stellt ein Material mit sehr hohem Setzmaß zur Verfügung, das stets die höchste Druckfestigkeit in der Probengruppe erreichte.
TABELLE II
Beispiel 2
Eine Reihe von Mikrobetonproben wurden hergestellt, um den Effekt des vorliegenden Zementzusatzes auf das Setzmaß im Vergleich zur Verwendung von Alkyletheroxyalkylenaddukt allein und Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat allein zu bestimmen.
Der Mikrobeton wurde gebildet, indem 800 Teile Portland-Zement vom Typ I mit einer Mischung der folgenden nach ASTM ein gestuften Zuschlagstoffe vermischt wurden: 475 Teile F-95-Sand, 432 Teile C-109-Sand, 432 Teile C-185-Sand und 821 Teile 15-5-Sand. Das trockene Vermischen wurde in einem Hobart-Mischer für etwa 2 Minuten durchgeführt, um ein einheitliches Gemisch zu erzielen, das ein Verhältnis von Zuschlagstoff zu Zement von 2,7 aufwies. Zu dem Gemisch wurden 320 Teile Wasser (oder Wasser und flüssige Zusatzmaterialien) gegeben, wie unten dargestellt wird. Das Verhältnis von Wasser zu Zement wurde so eingestellt, daß in allen Proben ein konstantes Verhältnis von Gesamtflüssigkeit zu Zement zur Verfügung gestellt wurde. Das Setzmaß wurde für jeden dreifachen Probensatz gemäß der ASTM C-143 gemessen, und die Ergebnisse sind unten in Tabelle III wiedergegeben.
TABELLE III
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Kombination von Addukt und NSF innerhalb des durch die vorliegende Erfindung gelehrten Bereichs ein einzigartiges und unerwartet hohes Setzmaß bereitstellt, das weder durch beide Materialien allein erhältlich ist noch durch einen additiven Effekt erwartet wurde. Das resultie rende Material würde einen Beton vom selbstglättenden Typ bereitstellen. Weiterhin kann das W/C-Verhältnis verringert werden, um eine erhöhte Druckfestigkeit zu erreichen, während immer noch eine hochflüssige Zusammensetzung beibehalten wird.
Beispiel 3
Proben wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 2 beschrieben gebildet, mit der Ausnahme, daß Melaminsulfonat/Formaldehyd-Kondensat (MSFC) (Melment) anstelle von NSF in Beispiel 2 verwendet wurde. Die unten in Tabelle 4 wiedergegebenen Ergebnisse zeigen, daß, wenn man das vorliegende Addukt in Kombination mit MSFC im vorgeschriebenen Verhältnis verwendet, man ein unerwartet hohes Fließvermögen erreicht.
TABELLE IV
Beispiel 4
Zu Vergleichszwecken wurde eine Reihe von Mikrobetonproben auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß andere kommerziell erhältliche wasserreduzierende Mittel, Ligninsulfonat (WRDA-79 von W. R. Grace & Co.) oder ein alkylterminiertes Alkoxyallylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymer (AKM-0531 von Nippon Oil & Fat Co.) anstelle von NSF in Beispiel 2 verwendet wurden. Die Materialien wurden bezüglich des Addukts sowohl niedrigen als auch hohen Gewichtsverhältnisbereichen verwendet. Keine dieser Kombinationen stellte die hohen Setzmaße bereit, die durch die vorliegend beschriebene Kombination erreicht werden. In bestimmten Fällen wurde ein geringeres Setzmaß erhalten. Die Ergebnisse, die mit Ligninsulfonat erhalten wurden, werden unten in Tabelle V und die mit dem oxygenierten Copolymer werden unten in Tabelle VI gezeigt.
TABELLE V
TABELLE VI

Claims

Zementzusatz, der fähig ist, Trockenschwindung zu hemmen, und einer Zementzusammensetzung einen hohen Grad an Fließfähigkeit zu verleihen, die eine Mischung aus (a) mindestens einem Alkyletheroxyalkylen-Addukt, dargestellt durch die Formel RO(AO)_nH, wobei A ein C₂-C₄ Alkylenradikal, O Sauerstoff, R eine C₁-C₇ Alkyl- oder C₅-C₆ Cycloalkylgruppe und n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist, und (b) einem sulfonierten organocyclischen Material in einem Gewichtsverhältnis von 0,7 bis 7 enthält.
Zusatz nach Anspruch 1, bei dem der Bestandteil (b) aus der aus Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat oder Melaminsulfonat/Formaldehyd-Kondensat bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Zusatz nach Anspruch 2, bei dem die Bestandteile (a) zu (b) in einem Gewichtsverhältnis von 1,5 bis 3 vorliegen.
Zusatz nach Anspruch 2, bei dem R eine Butylgruppe und n eine ganze Zahl von 2 oder 3 darstellt und Bestandteil (b) Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat ist.
Zusatz nach Anspruch 2, bei dem R eine Butylgruppe und n eine ganze Zahl von 2 oder 3 darstellt und Bestandteil (b) Melaminsulfonat/Formaldehyd-Kondensat ist.
Zusatz nach Anspruch 2, der weiterhin mindestens einen herkömmlichen Zementzusatzstoff enthält.
Zusatz nach Anspruch 2, bei dem der Zusatz eine homogene Zusammensetzung ist, zusammengesetzt aus einer unverdünnten Mischung aus Addukt, sulfoniertem organocyclischem Material und von etwa 0, 1 bis 1 Gew.-% einer von einer Carbonsäure abgeleiteten grenzflächenaktiven Verbindung, bezogen auf das Gewicht des sulfonierten organocyclischen Materials.
Zementzusammensetzung, die eine Mörtelzusammensetzung, zusammengesetzt aus einem hydraulischen Zement, Sand und Wasser oder eine Betonzusammensetzung, zusammengesetzt aus hydraulischem Zement, Sand, grobem Zuschlag und Wasser, enthält, wobei der hydraulische Zement von 0,5 bis 4 Gew.-% von Bestandteil (a) und von 0,35 bis 1 Gew.-% von Bestandteil (b) des Gemischs nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 enthält, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Zements.
Zementzusammensetzung nach Anspruch 8, die ein Beton ist, zusammengesetzt aus hydraulischem Zement, Sand, Zuschlag und Wasser, wobei das Wasser-zu-Zement-Verhältnis von 0,25 bis 0,7 reicht.
Verfahren zum Hemmen der Trockenschwindung einer gegossenen, hydraulischen Zementstruktur, wobei ein hohes plastisches Setzmaß in dem ungehärteten Zement und/oder eine hohe Druckfestigkeit in der resultierenden Struktur erreicht werden, bei dem man in eine ungehärtete Zementzusammensetzung eine Mischung von (a) etwa 0,5 bis 4 Gew.-%, bezogen auf den Zementgehalt der Zusammensetzung, mindestens eines Aklyletheroxyalkylen-Addukts, dargestellt durch die Formel RO(AO)_nH, wobei A ein C₂-C₄ Alkylenradikal, 0 Sauerstoff, R eine C₁-C₇ Akyl- oder C₅-C₆ Cycloalkylgruppe und n eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist, und (b) etwa 0,5 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zementgehalts der Zusammensetzung, eines sulfonierten organocyclischen Materials einbringt, wobei Bestandteil (a) und (b) in einem Gewichtsverhältnis von 0,7 bis 7 vorliegen, man die behandelte Zementzusammensetzung in eine gewünschte Form gießt und es der Zusammensetzung erlaubt auszuhärten.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem man den Bestandteil (b) aus der aus Naphthalinsulfonat/Formaldehyd-Kondensat oder Melaminsulfonat/Formaldehyd-Kondensat bestehenden Gruppe auswählt.