-
Beton- und Mörtelgemische mit erhöhter Widerstandsfähigkeit gegenüber
Gefrieren und Auftauen Die Erfindung bezieht sich auf hydraulischen Zement, Beton
und Mörtel und insbesondere auf solche Materialien, welche verbesserte Eigenschaften
besitzen, vor allem eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber der Zerstörung durch
wiederholtes Gefrieren und Auftauen aufweisen.
-
Seit einigen Jahren ist es eine der Bestrebungen in der Zementindustrie,
einen Zement zu entwickeln, aus welchem man einen Beton herstellen kann, der einen
größeren Widerstand als die bisher erhältlichen und verfügbaren gegenüber den zerstörenden
Einflüssen aufeinanderfolgenden Gefrierens und Ruftauens zeigt, insbesondere in
der Gegenwart von Kalziumchlorid u. dgl. Kalziumchlorid wird mit Sand gemischt und
im Winter auf die Straßen gestreut, um Eis und Schnee abzuschmelzen. Nach der üblichen
Praxis im Gußverfahren hergestellte Betonstraßen, welche den örtlichen Witterungsverhältnissen
ausgesetzt sind, neigen zum Abschilfern und Abblättern, wenn sie mit Kalziumchlorid
behandelt werden. Die Widerstandsfähigkeit des Betons gegenüber Gefrieren und Auftauen
in Gegenwart oder Abwesenheit von Kalziumchlorid kann durch die Verwendung reicherer
und trockenerer Gemische sowie durch den Gebrauch von Vibratorgeräten beim Gußverfahren
etwas verbessert wgrden, aber leider schließen die erhöhten Baukosten, ;welche diese
Verfahren mit sich bringen, ihre Anwendung in vielen Fällen aus.
-
Ziele der vorliegenden Erfindung sind, eine hydraulische Zementmasse
zu schaffen, welche einen Beton von allgemein verbesserten Eigenschaften, insbesondere
von
höherer Widerstandsfähigkeit gegenüber wiederholtem Gefrieren und Auftauen ergibt,
ferner Mittel zu schaffen, durch welche Beton von verbesserter Widerstandsfähigkeit
gegenüber Gefrieren i und Auftauen erzeugt werden kann, und schließlich Zement und
daraus hergestellten Beton zu schaffen, Welche die erhöhte Widerstandsfähigkeit
gegenüber aufeinanderfolgendem Gefrieren und Auftauen in Gegenwart von Kalziumchlorid;
Kochsalz und ähnlichen Chemikalien, welche den Gefrierpunkt herabdrücken; aufweisen.
Weitere Ziele der vorliegenden Erfindung sind, Zement und Beton von verbesserter
Widerstandsfähigkeit gegenüber Gefrieren und Auftauen zu schaffen, welche ihre sonstigen
wünschenswerten Eigenschaften uneingeschränkt -beibehalten, und Zement sowie Beton
in dieser Hinsicht zu verbessern, ohne die Kosten dafür wesentlich zu erhöhen. Weitere
Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung
hervorgehen.
-
Es ist gefunden worden, daß viele der wünschenswerten Eigenschaften
von Beton, und insbesondere seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Gefrieren und Auftauen,
ganz wesentlich durch Hinzufügen eines verhältnismäßig kleinen Anteils der Fraktion
der Ablaugen aus dem Sulfatverfahren der Papiererzeugung der Cellulosefäbrikation,
welche unter dem Namen Tallöl bekannt ist, ohne nennenswerte Beeinträchtigung anderer
Eigenschaften oder einer Zunahme der Produktionskosten erhöht werden können.
-
Tauöl ist eine dunkelfarbige Flüssigkeit, welche aus der Schwarzlauge
abgesondert wird, die bei der Herstellung von Papier aus nach dem Sulfatverfahren
erzeugter Holzpulpe als Rückstand anfällt. Tallöl ist im Handel erhältlich. Verschiedene
Sorten davon werden unter . den .Handelsbezeichnungen »Liqroc(, nIndüsoilcc und
xWetso« gehandelt.
-
Beträchtliche Anstrengungen sind darauf verwendet worden, die verschiedenen
Bestandteile des Tallöls zu analysieren, um die ganze Zusammensetzung und die Konstitution
der zahlreichen darin enthaltenden chemischen Verbindungen zu bestimmen, jedoch
ohne großen Erfolg. Es ist schwierig, die verschiedenen Bestandteile abzutrennen,
und zum größeren Teil sind sie nicht identifiziert worden. Man weiß jedoch, daß
Tallöl in der Hauptsache aus Fettsäuren, flüssigen Harzsäuren und Sterolen besteht.
Die Anteile dieser Stoffe schwanken ganz erheblich, je nach den Hölzern, aus welchen
das Öl gewonnen wird, dem Grade der Reinigung und sonstigen Faktoren. Rohe Tallöle
haben im allgemeinen eine Zusammensetzung innerhalb der folgenden Grenzen: Fettsäuren
. .......:........... 4o bis 6o °% Flüssige Harzsäuren . . . . . . ... 3o bis 55
% Sterole ................:........ 5 bis io °/o Handelsübliche destillierte Tallöle
können etwa 85°/o Fettsäuren und etwa 12 % flüssiger Harzsäuren enthalten. Unter
den Fettsäuren sind Pahnitin-, Olein-, Linol- und Linolensäure festgestellt worden.
-
Die Harzsäuren sind Flüssigkeiten mit Säurezahlen von im allgemeinen
6o bis 85. Das Gemisch hat eine Universal-Saybolt-Viskosität von unter iooo Sekunden
bei 38° C und von unter 150 Sekunden bei ioö° C. Das spezifische Gewicht kann zwischen
o,96 und o,98, die Säurezahl zwischen =40 und Z80 und die Verseifungszahl zwischen
12g und igo schwanken. Der Aschengehalt ist im allgemeinen unter 0,5 °/o
und die Jodzahl zwischen 145 und 185.
-
Die Verbesserung der wünschenswerten Charakteristika von Zement und
Beton kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch den Zusatz von entweder rohem
oder raffiniertem Tallöl oder von Salzen oder von anderen Derivaten dieses Materials
erhalten werden. Der Einfachheit halber werden alle diese Materialien nachstehend
als Tallöl bezeichnet werden.
-
Die nachstehende Tabelle zeigt die Zunahme in der Widerstandsfähigkeit
gegenüber Gefrieren und Auftauen in Gegenwart von Kalziumchlorid, wie man sie durch
den Zusatz verschiedener Anteile an Tallöl zu sechs typischen Zementen erhält. Die
Tallölanteile sind Gewichtsteile, auf Zement bezogen.
| Tabelle I |
| Widerstandsfähigkeit gegenüber Gefrieren und Auf- |
| tauen in Gegenwart von Ca C12 |
| Vollständige Gefrier- und Tauperioden bis zum |
| Unbrauchbarwerden*) |
| Tallölzusatz Zement Nr. |
| I 2 3 1 4 5 f 6 |
| 0 35 35 30 35 15 45 |
| 0,015 °/a 70 115 8o 65 65 85 |
| 0030 °/o 6o 65 |
| 0,0500/, i I I 55 - 65 |
| *} Das Muster wurde als unbrauchbar angesehen, wenn es |
| 200.1. seines.ursprünglichen Gewichts verloren hatte. |
. Die Zunahme an Widerstandsfähigkeit gegenüber Gefrieren und Auftauen wird weiterhin
durch die folgende Tabelle veranschaulicht, welche die Zerfallzeit für Zement Nr.
2, Tabelle I, mit und ohne Tallöl, zeigt.
| Tabelle 11 |
| Zerfallsgeschwindigkeit |
| während der Gefrier- und Tauperioden |
| Gewichtsverlust in Prozent |
| Perioden ( ohne Tällölzusatz mit 0,01.5 Oh |
| Tallölzusatz |
| Zo 1,0 0 |
| 2o 5,o 0 |
| 30 14,0 0 |
| 40 42,0 0 |
| 50 0 |
| 6o 0 |
| 70 015 |
| 80 1,5 |
| go 5,0 |
| Zoo 7,5 |
| rZO 15,0 |
| 120 39,0 |
Bei der Zubereitung von Zementen und Mörteln gemäß vorliegender
Erfindung kann das Tallöl dem nassen, in der üblichen Weise hergestellten Gemisch
zugesetzt werden, oder es kann bereits vor dem Mischen einem der Bestandteile zugesetzt
werden, jedoch wird es aus Gründen, die nachstehend deutlicher zutage treten, vorgezogen,
die Zusätze zu dem Portlandzementklinker vor oder während des Mahlens zu machen.
-
Ferner ist gefunden worden, daß Tallöl als Mahlhilfe wirkt und den
zur Vermahlung des Klinkers auf eine gegebene Feinheit erforderlichen Zeit- und
Kraftaufwand ganz erheblich herabsetzt.
-
Ferner ist gefunden worden, daß Tallöl auf Betonmischungen eine plastifizierende
Wirkung ausübt, wenn es in den im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten
Anteilen eingeschlossen wird. Diese Plastifizierungswirkung ergibt eine erheblich
verbesserte Bearbeitung der Mischung, so daß man den für eine zufriedenstellende
Verarbeitung erforderlichen Mindestgrad an Fluidität mit einem geringeren Anteil
an Wasser erhalten kann, mit den sich daraus ergebenden Verbesserungen in den Eigenschaften
des fertigen Betons, wie sie als eine Folge der Herabsetzung der Mischwassermenge
wohlbekannt sind. Die Verbesserung zweier typischer Zemente in dieser Hinsicht zeigt
die folgende Tabelle. Bei den in derselben wiedergegebenen Versuchen wurde ein Standardzement
mit einem Standardzuschlag im Verhältnis von i Teil auf 6 Teile vermischt. In jedem
Falle wurde genügend Wasser zugesetzt, um eine Mischung zu erhalten, welche einen
Zusammenfall von rund 9o mm, mit dem Normalkegel von
305 mm gemessen, aufwies.
Die Menge des Wassers ist als das Verhältnis von Wasser zu Zement ausgedrückt. Die
einzige Variable ist die Menge an
| Tabelle III |
| Verhältnis Wasser : Zement |
| Tallöl Zement |
| A B |
| 0 0,9o 0,9o |
| o,oi5 o,85 o,83 |
| 0030 o,85 o,83 |
| 0,030 o,83 o,83 |
Tallöl, welche dem Zement während des Mischens zugesetzt wird. Wie erklärt, macht
es keinen Unterschied, ob das Tallöl dem trockenen Zement vor dem Wasser zugesetzt
oder ob dasselbe der feuchten Mischung zugefügt wird. Die angegebene Menge an Tallöl
bezieht sich auf das Trockengewicht des Zementes.
-
Man sieht, daß der Anteil des Zusatzmittels, welches für verschiedene
Zwecke und verschiedene Verhältnisse wünschenswert ist, in weitem Umfange schwankt,
und zwar je nach der Zusammensetzung und dem Reinheitsgrad des Tallöls. In jedem
Falle ist der Anteil an Tallöl verhältnismäßig gering. Es ist gefunden worden, daß
die erfindungsgemäßen Wirkungen am besten erreicht werden, wenn man Tallöl in einer
Menge von 0,007 bis 0,05o Gewichtsprozent, auf die Zementkomponente der Mischung
bezogen, hinzufügt. Zusätze in Mengen, welche sich unter diesem Prozentsatz halten,
haben wohl einen guten Einfluß, jedoch ist die Wirkung im allgemeinen gering und
von keiner großen praktischen Bedeutung; Mengen, welche über den erwähnten Prozentsatz
hinausgehen, können gegebenenfalls unerwünschte Wirkungen ergeben, wie z. B. eine
zu große Abnahme der Dichte des fertigen Betons.
-
Die maximale Zunahme der Widerstandsfähigkeit gegenüber Gefrieren
und Auftauen bei minimaler Abnahme der Dichte erhält man bei den allgemein verwendeten
Zementen durch Zusatz von Tallöl in Mengen von o,oio bis 0,030 °/o zum Zement;
die bevorzugte Menge innerhalb dieses Bereiches ist 0,015 °/o.