EP1928801A1 - Verwendung von polymeren mikropartikeln in baustoffmischungen - Google Patents

Verwendung von polymeren mikropartikeln in baustoffmischungen

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EP1928801A1
EP1928801A1 EP06792315A EP06792315A EP1928801A1 EP 1928801 A1 EP1928801 A1 EP 1928801A1 EP 06792315 A EP06792315 A EP 06792315A EP 06792315 A EP06792315 A EP 06792315A EP 1928801 A1 EP1928801 A1 EP 1928801A1
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EP
European Patent Office
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microparticles
building material
concrete
acid
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06792315A
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English (en)
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Inventor
Lars Einfeldt
Gerhard Albrecht
Gerd LÖHDEN
Holger Kautz
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Construction Research and Technology GmbH
Original Assignee
Construction Research and Technology GmbH
Evonik Roehm GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C04B16/04—Macromolecular compounds
    • C04B16/08—Macromolecular compounds porous, e.g. expanded polystyrene beads or microballoons
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    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/29—Frost-thaw resistance

Definitions

  • the present invention relates to the use of polymeric microparticles in hydraulically setting building material mixtures for improving their freeze-thawing resistance, compositions containing polymeric microparticles and hydraulically setting building material mixtures, and cured building material mixtures prepared using such compositions.
  • the structure of a cement-bound concrete is traversed by capillary pores (radius: 2 ⁇ m - 2 mm) or gel pores (radius: 2 - 50 nm). Pore water contained therein differs in its state form depending on the pore diameter.
  • a prerequisite for an improved resistance of the concrete during frost and thaw changes is that the distance of each point in the cement stone from the next artificial air pore does not exceed a certain value. This distance is also referred to as a distance factor or "powers spacing factor” [TC Powers, The air requirement of frost-resistant concrete, "Proceedings of the Highway Research Board” 29 (1949) 184-202]. Laboratory tests have shown that exceeding the critical "Power spacing factor" of 500 ⁇ m contributes to damage to the concrete Frost and thaw changes. In order to achieve this with a limited air-pore content, the diameter of the artificially introduced air pores must therefore be less than 200-300 ⁇ m [K.Snyder, K. Natesaiyer & K.Hover, The Static and Statistical Properties of Entrained Air Voids in Concrete: A Mathematical Basis for Air void Systems characterization) "Materials Science of Concrete” V (2001) 129-214].
  • an artificial air pore system depends largely on the composition and grain size of the aggregates, the type and amount of cement, the concrete consistency, the mixer used, the mixing time, the temperature, but also on the type and amount of the air entraining agent. Under consideration of the appropriate manufacturing rules, their effects can indeed be mastered, however, there may be a large number of undesired impairments, which ultimately leads to the desired air content in the concrete can be exceeded or fallen below and thus adversely affected the strength or frost resistance of the concrete ,
  • Such artificial air pores can not be dosed directly, but by the addition of so-called air entrainment agents, the air introduced by mixing is stabilized [L.Du & KJ Folliard, Mechanism of Air Entrainment in Concrete "Cement & Concrete Research” 35 (2005) 1463-71 ].
  • Conventional air entraining agents are mostly of a surfactant-like structure and break the air introduced by the mixing into small air bubbles with a diameter as small as possible of 300 ⁇ m and stabilize them in the moist concrete structure. One distinguishes between two types.
  • These hydrophobic salts reduce the surface tension of the water and accumulate at the interface between cement grain, air and water. They stabilize the microbubbles and therefore find themselves in the hardening concrete on the surfaces of these air pores again.
  • the other type e.g. Sodium lauryl sulfate (SDS) or sodium dodecylphenyl sulfonate, on the other hand, forms calcium salts which are soluble in calcium hydroxide, but which show an abnormal solution behavior. Below a certain critical temperature these surfactants show a very low solubility, above this temperature they are very soluble. By preferentially accumulating at the air-water interface, they also reduce the surface tension, thus stabilizing the microbubbles, and are preferably found on the surfaces of these air voids in the hardened concrete.
  • SDS Sodium lauryl sulfate
  • sodium dodecylphenyl sulfonate forms calcium salts which are soluble in calcium hydroxide, but which show an abnormal solution behavior. Below a certain critical temperature these surfactants show a very low solubility, above this temperature they are very soluble.
  • the content of fine substances in the concrete also affects the air entrainment. Also can Interactions with defoaming acting flow agents occur, which thus expel air pores, but also introduce additional uncontrolled.
  • microparticles described therein are characterized in particular by the fact that they have a cavity which is smaller than 200 microns (diameter) and this hollow core consists of air (or a gaseous substance). This also includes porous microparticles of the 100 ⁇ m scale, which can have a multiple of smaller cavities and / or pores.
  • the present invention was therefore based on the object to provide a means for improving the frost or freeze-thaw resistance for hydraulically setting building material mixtures, which unfolds its full effectiveness even at relatively low dosages.
  • This object is achieved in that microparticles are used, the cavity is filled with 1 to 100 vol .-% water.
  • polymeric microparticles are used, the cavity of which is filled with 1 to 100% by volume, in particular 10 to 100% by volume, of water.
  • Such water-filled microparticles are already known according to the prior art and are described in the publications EP 22 633 B1, EP 73 529 B1 and EP 188 325 B1.
  • these water-filled microparticles are sold commercially under the brand name ROPAQUE ® by the company. Rohm & Haas. These products have been found so far mainly their use in inks and inks to improve the opacity and opacity of paints or prints on paper, board and other materials.
  • the microparticles used consist of polymer particles comprising a polymer core (A) based on an unsaturated carboxylic acid (derivative) monomer and a polymer shell (B) based on a nonionic, ethylenically unsaturated monomer, wherein the core / Sheath polymer particles were swollen with the aid of a base.
  • the unsaturated carboxylic acid (derivative) monomers are selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid and crotonic acid.
  • the microparticles used according to the invention have a preferred diameter of 0.1 to 20 ⁇ m.
  • the polymer content of the microparticles used can be from 2 to 98% by weight, depending on the diameter and the water content.
  • the commercially available microparticles eg. Of the type ROPAQUE ®
  • the microparticles are dispersed in aqueous solutions which have a theological adjusting agent.
  • Such thickening agents which have a pseudoplastic viscosity, are mostly polysaccharidic in nature [DB Braun & MRRosen, "Rheology Modifiers Handbook” (2000), William Andrew Publ.].
  • Outstanding microbial exopolysaccharides of the gellan group (S-60) and, in particular, welan (S-130) and diutane (S-657) are well suited.
  • EJLee & R. Chandrasekaran X-ray and computer modeling studies on gellan-related polymers: Molecular structures of welan, S-657, and rhamsan, "Carbohydrate Research” 214 (1991) 11-24].
  • the surfactants dissolved in the aqueous dispersion can be separated off by first coagulating the microparticles with calcium dichloride (CaCl 2 ), for example, and then washing them with water. Finally, redispersion in any thickening dispersant is possible.
  • CaCl 2 calcium dichloride
  • the water-filled, polymeric microparticles are used in the form of an aqueous dispersion (with or without surface-active surfactants).
  • the microparticles are - as described above - coagulated and isolated by conventional methods (eg, filtration, centrifugation, sedimentation and decanting) from the aqueous dispersion and the particles are then dried, whereby the water-containing core can be maintained.
  • washing the coagulated material with volatile liquids may be helpful.
  • the used ROPAQUE ® grades with their (poly) styrene peel, for example, alcohols such as MeOH or EtOH have proved successful.
  • the water-filled microparticles are added to the building material mixture in a preferred amount of 0.01 to 5% by volume, in particular 0.1 to 0.5% by volume.
  • the building material mixture for example.
  • the usual hydraulically setting binder such as cement, lime, gypsum or anhydrite.
  • Another aspect of the present invention relates to a cured building material mixture having high resistance to freeze and thaw cycles, in which preparation polymeric voided microparticles are used in the inventive manner.
  • the cured building material mixture is concrete or mortar.
  • compositions comprising polymeric, voided microparticles whose cavity is 1 to 100% by volume of water, preferably 10 to 100% by volume of water, filled and comprising a hydraulically setting building material mixture.
  • the composition comprises microparticles comprising an aqueous base swollen polymer core (A) based on an unsaturated carboxylic acid (derivative) monomer and a polymer shell (B) based on a nonionic, ethylenically unsaturated monomer.
  • the unsaturated carboxylic acid (derivative) monomers are selected from the group comprising acylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid and crotonic acid and that the nonionic, ethylenically unsaturated monomers, preferably are independently selected from the group comprising styrene, butadiene, vinyl toluene, ethylene, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylonitrile, acrylamide, methacrylamide, Ci-Ci 2 -alkyl esters of acrylic or methacrylic acid.
  • the microparticles in the composition have a polymer content of from 2 to 98% by weight.
  • the polymeric microparticles are preferably characterized in that they have a diameter of 0.1 to 20 .mu.m, in particular from 0.2 to 2 microns.
  • the microparticles preferably contain no surfactant surfactants.
  • the microparticles are present in an amount of from 0.01 to 5% by volume, in particular from 0.1 to 0.5% by volume, based on the building material mixture, in the composition according to the invention.
  • the building material mixtures which are comprised by the composition according to the invention preferably comprise building material mixtures from a binder selected from the group of cement, lime, gypsum and anhydrite.
  • the building material mixtures are preferably mortar or concrete.
  • the water content in the interior of the microparticles can be determined by Karl Fischer titration, if the externally dried (poly) styrene shell in a suitable solvent (eg anhydrous acetone) was previously dissolved. Is a coagulated ROPAQU E ® dispersion then washed first with water and then with methanol, so the trapped water content was by simple and fast air drying at room temperature and atmospheric pressure almost completely (100 Vol .-%) of the ROPAQUE ® - microparticles using the Karl- Fischer titration can be determined.
  • a suitable solvent eg anhydrous acetone
  • the determined water content does not exactly match the actual water content in the microparticles, since there is always a time interval between determination of the water content and use in the concrete in which water (or water vapor) diffuses out of the cavity through the shell of the microparticles can. Even with relatively timely testing, therefore, the specified water content can only represent a guideline.
  • Table 1 The most important data according to the manufacturer as well as theoretical calculations of the water content in% by volume of these microparticles are shown in Table 1 summarized.
  • the polymer content of the microparticles [in% by weight] is calculated as follows:
  • Polymer content [in% by weight] 100% - m (H 2 O) [in% by weight].
  • Example 2
  • the following variations were made: a) Microparticles of the type ROPAQUE ® used with different particle size:
  • microparticles were present as about 30% dispersion.
  • the water content of the microparticles is 100% by volume.
  • microparticles were added as a solid to the blender and again exposed to 180 freeze-thaw cycles per ASTM 666C (Procedure A). The following variations were made: a) Microparticles with different particle sizes, Ropaque Ultra-E (0.38 ⁇ m) or AF-1055 (1.0 ⁇ m), were cleaned of surfactants and dried:
  • Example 2 "surfactant-free" microparticles of a commercially available type ROPAQUE ® were in a rheological means (0.4 wt .-% strength diutan solution) dispersed in order to suppress agglomeration of the dried microparticles in the water or cement paste.
  • these microparticles were treated as a 20% by weight dispersion of a 0.4 wt% diutan solution in the blender and again exposed to 180 cycles of freeze-thaw according to ASTM 666 C (Procedure A).
  • the frost / thaw change resistance factor is based on ASTM 666 C (Procedure A). (The calculated values for the resistance to freezing and thawing of the concrete should not deviate more than 10% from the reference (classical air entrainment agent), ie in general, all values> 90 mean adequate protection of the concrete against frost damage.) (c) The weathering factor is a qualitative measure of the optically visible
  • the freeze-thaw resistance factor is based on ASTM 666 C (Procedure A). (The values determined for the resistance to freezing and thawing of the concrete should not deviate more than 10% from the reference (classical air entrainment agent), ie in general, all values> 90 mean adequate protection of the concrete against frost damage.)
  • the weathering factor is a qualitative measure of the optically visible.
  • the frost / thaw change resistance factor is based on ASTM 666 C (Procedure A). (The calculated values for the resistance to freezing and thawing of the concrete should not deviate more than 10% from the reference (classical air entrainment agent), ie in general, all values> 90 mean adequate protection of the concrete against frost damage.)
  • the weathering factor is a qualitative measure of optically visible frost damage and is subject to a visual rating on scale 0 (good) to 5 (bad).

Abstract

Es wird die Verwendung von polymeren, einen Hohlraum aufweisenden Mikropartikeln in hydraulisch abbindenden Baustoffmischungen beschrieben, wobei 1 bis 100 Vol.-% des Hohlraums dieser Mikropartikel mit Wasser gefüllt sind. Auf diese Weise wurde eine bemerkenswerte Betonresistenz gegen Frost- und Tauwechsel erreicht, wobei diese Mikropartikel selbst noch bei einem Durchmesser von 0,1 bis 1 µ und Dosierungen, die um 1 bis 2 Größenordnungen geringer sind als im Stand der Technik beschrieben, einen verbesserten Schutz des Betons gegen Frost- und Tauwechsel-Einwirkungen ergeben. Außerdem wird die Druckfestigkeit der entsprechend ausgehärteten Betone deutlich verbessert, was ebenfalls nicht hervorsehbar war. Ferner betrifft die Erfindung Zusammensetzungen, welche polymere Mikropartikel und hydraulisch abbindende Baustoffgemische enthalten, sowie unter Verwendung solcher Zusammensetzungen hergestellte ausgehärtete Baustoffgemische.

Description

Verwendung von polymeren Mikropartikeln in Baustoffmischungen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von polymeren Mikropartikeln in hydraulisch abbindenden Baustoffgemischen zur Verbesserung deren Frost- bzw. Frost-Tauwechsel-Beständigkeit, Zusammensetzungen, welche polymere Mikropartikel und hydraulisch abbindende Baustoffgemische enthalten, sowie unter Verwendung solcher Zusammensetzungen hergestellte ausgehärtete Baustoffgemische.
Für den Widerstand des Betons gegen Frost und Frost-Tauwechsel bei gleichzeitiger Einwirkung von Taumitteln sind die Dichtigkeit seines Gefüges, eine bestimmte Festigkeit der Matrix und das Vorhandensein eines bestimmten Porengefüges maßgebend. Das Gefüge eines zementgebundenen Betons wird von Kapillarporen (Radius: 2 μm - 2mm) bzw. Gelporen (Radius: 2 - 50 nm) durchzogen. Darin enthaltenes Porenwasser unterscheidet sich in seiner Zustandsform in Abhängigkeit vom Porendurchmesser. Während Wasser in den Kapillarporen seine gewöhnlichen Eigenschaften beibehält, klassifiziert man in den Gelporen nach kondensiertem Wasser (Mesoporen: 50 nm) und adsorptiv gebundenem Oberflächenwasser (Mikroporen: 2 nm), deren Gefrierpunkt beispielsweise weit unter -500C liegen kann [M.J.Setzer, Interaction of water with hardened cement paste, "Ceramic Transactions" 16 (1991 ) 415-39]. Das hat zur Folge, dass selbst bei tiefen Abkühlungen des Betons ein Teil des Porenwassers ungefroren bleibt (metastabiles Wasser). Bei gleicher Temperatur ist aber der Dampfdruck über Eis geringer als der über Wasser. Da Eis und metastabiles Wasser gleichzeitig nebeneinander vorliegen, entsteht ein Dampfdruckgefälle, das zu einer Diffusion des noch flüssigen Wassers zum Eis und zu dessen Eisbildung führt, wodurch eine Entwässerung der kleineren bzw. eine Eisansammlung in den größeren Poren stattfindet. Diese-Wasserumverteilung infolge Abkühlung findet in jedem porigen System statt und ist maßgeblich von der Art der Porenverteilung abhängig.
Die künstliche Einführung von mikrofeinen Luftporen im Beton erzeugt also in erster Linie sogenannte Entspannungsräume für expandierendes Eis und Eiswasser. In diesen Poren kann gefrierendes Porenwasser expandieren bzw. internen Druck und Spannungen von Eis und Eiswasser auffangen, ohne dass es zu Mikrorissbildungen und damit zu Frostschäden am Beton kommt. Die prinzipielle Wirkungsweise solcher Luftporensysteme ist im Zusammenhang mit dem Mechanismus der Frostschädigung von Beton in einer Vielzahl von Übersichten beschrieben worden [E.Schulson, Ice damage to concrete (1998),
>http://www. crrel. usace. army. mil/techpub/CRREL_Reports/reports/SR98_06 .pdf <; S.Chatterji, Freezing of air-entrained cement-based materials and specific actions of air-entraining agents, "Cement & Concrete Composites" 25 (2003) 759-65; G.W.Scherer, J.Chen & J.Valenza, Methods for protecting concrete from freeze damage, US-Patent 6,485,560 B1 (2002); M.Pigeon, B.Zuber & J. Marchand, Freeze/thaw resistance, "Advanced Concrete Technology" 2 (2003) 11/1-11/17; B.Erlin & B.Mather, A new process by which cyclic freezing can damage concrete - the Erlin/Mather effect, "Cement & Concrete Research" 35 (2005) 1407-11].
Voraussetzung für eine verbesserte Beständigkeit des Betons bei Frost- und Tauwechsel ist, dass der Abstand jedes Punktes im Zementstein von der nächsten künstlichen Luftpore einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Dieser Abstand wird auch als Abstandsfaktor oder "Powers spacing factor" bezeichnet [T.C. Powers, The air requirement of frost-resistant concrete, "Proceedings of the Highway Research Board" 29 (1949) 184-202]. Laborprüfungen haben dabei gezeigt, dass ein Überschreiten des kritischen "Power spacing factor" von 500 μm zu einer Schädigung des Betons bei Frost- und Tauwechsel führt. Um dies bei beschränktem Luftporengehalt zu erreichenrmuss der Durchmesser der künstlich eingeführten Luftporen daher kleiner 200 - 300 μm sein [K.Snyder, K.Natesaiyer & K.Hover, The stereological and Statistical properties of entrained air voids in concrete: A mathematical basis for air void Systems characterization) "Materials Science of Concrete"V\ (2001) 129-214].
Die Bildung eines künstlichen Luftporensystems hängt maßgeblich von der Zusammensetzung und der Kornformität der Zuschläge, der Art und Menge des Zements, der Betonkonsistenz, dem verwendeten Mischer, der Mischzeit, der Temperatur, aber auch von der Art und Menge des Luftporenbildners ab. Unter Berücksichtigung entsprechender Herstellungsregeln lassen sich deren Einflüsse zwar beherrschen, jedoch kann es zu einer Vielzahl von ungewünschten Beeinträchtigungen kommen, was letztendlich dazu führt, dass der gewünschte Luftgehalt im Beton über- oder unterschritten werden kann und somit die Festigkeit oder den Frostwiderstand des Betons negativ beeinflusst.
Solche künstlichen Luftporen lassen sich nicht direkt dosieren, sondern durch die Zugabe von sogenannten Luftporenbildnern wird die durch das Mischen eingetragene Luft stabilisiert [L.Du & K.J.Folliard, Mechanism of air entrainment in concrete "Cement & Concrete Research" 35 (2005) 1463-71]. Herkömmliche Luftporenbildner sind zumeist tensidartiger Struktur und brechen die durch das Mischen eingeführte Luft zu kleinen Luftbläschen mit einem Durchmesser möglichst kleiner 300 μm und stabilisieren diese im feuchten Betongefüge. Man unterscheidet dabei zwischen zwei Typen. Der eine Typ - z.B. Natriumoleat, das Natriumsalz der Abietinsäure oder Vinsolharz, einem Extrakt aus Kiefernwurzeln - reagiert mit dem Calci u mhyd roxi d der Porenlösung im Zementleim und fällt als unlösliches Calciumsalz aus. Diese hydrophoben Salze reduzieren die Oberflächenspannung des Wassers und sammeln sich an der Grenzfläche zwischen Zementkorn, Luft und Wasser. Sie stabilisieren die Mikrobläschen und finden sich daher im aushärtenden Beton an den Oberflächen dieser Luftporen wieder.
Der andere Typ - z.B. Natrium-Iaurylsuifat (SDS) oder Natrium- dodecylphenyl-sulfonat - bildet dagegen mit Calciumhydroxid lösliche Calciumsalze, die aber ein anormales Lösungsverhalten zeigen. Unter einer gewissen kritischen Temperatur zeigen diese Tenside eine sehr geringe Löslichkeit, oberhalb dieser Temperatur sind sie sehr gut löslich. Durch eine bevorzugtes Ansammeln an der Luft-Wasser-Grenzschicht verringern sie ebenfalls die Oberflächenspannung, stabilisieren somit die Mikrobläschen und sind bevorzugt an der Oberflächen dieser Luftporen im ausgehärteten Beton wiederzufinden.
Bei der Verwendung dieser Luftporenbildner nach dem Stand der Technik treten eine Vielzahl von Probleme auf [L.Du & K.J.Folliard, Mechanism of air entrainment in concrete "Cement & Concrete Research" 35 (2005) 1463-71. Beispielsweise können längere Mischzeiten, unterschiedliche Mischerdrehzahlen, veränderte Dosierabläufe bei den Transportbetonen dazu führen, dass die stabilisierte Luft (in den Luftporen) wieder ausgetrieben wird. Die Beförderung von Betonen mit verlängerten Transportzeiten, schlechter Temperierung und unterschiedlichen Pump- und Fördereinrichtungen, sowie das Einbringen dieser Betone einhergehend mit veränderter Nachbearbeitung, Ruckelverhalten und Temperaturbedingungen kann einen zuvor eingestellten Luftporengehalt signifikant verändern. Das kann im schlimmsten Fall bedeuten, dass ein Beton die erforderlichen Grenzwerte einer bestimmten Expositionsklasse nicht mehr erfüllt und somit unbrauchbar geworden ist [EN 206-1 (2000), Concrete - Part 1 : Secification, Performance, production and conformity].
Der Gehalt an feinen Stoffen im Beton (z.B. Zement mit unterschiedlichem Alkaligehalt, Zusatzstoffe wie Flugasche, Silikastaub, oder Farbzusätze) beeinträchtigt die Luftporenbildung ebenfalls. Auch können Wechselwirkungen mit entschäumend wirkenden Fließmitteln auftreten, die somit Luftporen austreiben, aber auch zusätzlich unkontrolliert einführen können.
All diese die Herstellung von frostbeständigem Beton erschwerenden Einflüsse lassen sich vermeiden, wenn das erforderliche Luftporensystem nicht durch o.g. Luftporenbildner mit tensidartiger Struktur erzeugt wird, sondern der Luftgehalt durch das Zumischen bzw. feste Dosieren von polymeren Mikropartikeln (Mikrohohlkugeln) herrührt [H.Sommer, A new method of making concrete resistant to frost and de-icing salts, "Betonwerk & Fertigteiltechnik" 9 (1978) 476-84]. Da die Mikropartikel zumeist Partikelgrößen kleiner 100 μm aufweisen, lassen sie sich im Betongefüge auch feiner und gleichmäßiger als künstlich eingeführte Luftporen verteilen. Dadurch reichen bereits geringe Mengen für einen ausreichenden Widerstand des Betons gegen Frost- und Tauwechsel aus.
Die Verwendung von solchen polymeren Mikropartikeln zur Verbesserung der Frost- und Frost-Tauwechsel-Beständigkeit von Beton ist entsprechend dem Stand der Technik bereits bekannt [vgl. DE 2229094 A1 , US 4,057,526 B1 , US 4,082,562 B1 , DE 3026719 A1]. Die darin beschriebenen Mikropartikel zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie einen Hohlraum besitzen, der kleiner 200 μm (Durchmesser) ist und dieser hohle Kern aus Luft (oder einer gasförmigen Substanz) besteht. Das schließt ebenfalls poröse Mikropartikel der 100 μm Skala ein, die ein Vielfaches an kleineren Hohlräumen und/oder Poren besitzen können.
Bei der Verwendung von hohlen Mikropartikeln zur künstlichen Luftporenbildung im Beton erwiesen sich zwei Faktoren als nachteilig für die Durchsetzung dieser Technologie auf dem Markt. Zum einen sind die Herstellungskosten von Mikrohohlkugeln nach dem Stand der Technik zu hoch, und zum anderen ist nur mit relativ hohen Dosierungen eine zufrieden stellende Resistenz des Betons gegenüber Frost- und Tauwechseln zu erzielen.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Mittel zur Verbesserung der Frost- bzw. Frost-Tauwechsel-Beständigkeit für hydraulisch abbindende Baustoffmischungen bereitzustellen, welche auch bei relativ geringen Dosierungen seine volle Wirksamkeit entfaltet. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Mikropartikel eingesetzt werden, deren Hohlraum mit 1 bis 100 Vol.-% Wasser gefüllt ist.
Überraschenderweise wurde eine bemerkenswerte Betonresistenz gegen Frost- und Tauwechsel erreicht, wenn zur Luftporenbildung entsprechende polymere Mikropartikel verwendet werden, deren Hohlraum nicht (nur) mit Luft, sondern mit Wasser gefüllt ist. Ebenfalls überraschend ist, dass diese Mikropartikeln selbst noch bei einem Durchmesser von 0.1 - 1 μm und Dosierungen, die um 1-2 Größenordnungen geringer sind als im Stand der Technik beschrieben, einen verbesserten Schutz des Betons gegen Frost- und Tauwechseleinwirkungen ergeben.
Dies war deshalb so überraschend, weil man bisher davon ausging, dass nur künstlich eingeführte Luftporen in Form von Mikroluftbläschen oder luftgefüllte Mikropartikel in der Lage sind, ausreichend freien Raum für expandierendes, gefrierendes Wasser zur Verfügung zu stellen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden polymere Mikropartikel verwendet, deren Hohlraum mit 1 bis 100 Vol-%, insbesondere 10 bis 100 Vol.-%, Wasser gefüllt ist.
Derartige wassergefüllte Mikropartikel sind entsprechend dem Stand der Technik bereits bekannt und in den Druckschriften EP 22 633 B1 , EP 73 529 B1 sowie EP 188 325 B1 beschrieben. Außerdem werden diese wassergefüllten Mikropartikel unter dem Markennamen ROPAQUE® von der Fa. Rohm & Haas kommerziell vertrieben. Diese Produkte fanden bislang hauptsächlich ihre Verwendung in Tinten und Farben zur Verbesserung der Deckfähigkeit und Lichtundurchlässigkeit (Opazität) von Anstrichen oder Drucken auf Papier, Pappen und anderen Materialien.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die eingesetzten Mikropartikel aus Polymerteilchen, die einen Polymerkern (A) auf Basis eines ungesättigten Carbonsäure-(Derivat-)Monomers sowie eine Polymerhülle (B) auf Basis eines nicht-ionischen, ethylenisch ungesättigten Monomers umfassen, wobei die Kern/Hülle-Polymerteilchen mit Hilfe einer Base gequollen wurden.
Vorzugsweise bestehen die ungesättigten Carbonsäure-(Derivat)-Monomere aus einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itaconsäure und Crotonsäure.
Als nicht-ionische, ethylenisch ungesättigte Monomere, welche die Polymerhülle (B) bilden, werden insbesondere bevorzugt Styrol, Butadien, Vinyltoluol, Ethylen, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, Ci-Ci2-Alkylester der Acryl- oder Methacrylsäure eingesetzt.
Die Herstellung dieser polymeren Mikropartikel durch Emulsionspolymerisation sowie deren Quellung mit Hilfe von Basen wie z. B. Alkali- oder Alkalihydroxide sowie Ammoniak oder einem Amin werden ebenfalls in den europäischen Patentschriften EP 22 633 B1 , EP 735 29 B1 sowie EP 188 325 B1 beschrieben.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Mikropartikel weisen einen bevorzugten Durchmesser von 0,1 bis 20 μm auf. Der Polymergehalt der eingesetzten Mikropartikel kann in Abhängigkeit vom Durchmesser und dem Wassergehalt bei 2 bis 98 Gew.-% liegen. Die handelsüblichen Mikropartikel (bspw. vom Typ ROPAQUE®) liegen in der Regel in Form einer wässrigen Dispersion vor, die einen gewissen Anteil an Dispersionsmittel tensidischer Struktur enthalten müssen, um Agglomerationen derMikropartikel zu unterdrücken. Man kann aber auch alternativ Dispersionen dieser Mikropartikel verwenden, die keine oberflächenaktiven (und im Beton möglicherweise störend wirkenden) Tenside aufweisen. Dazu werden die Mikropartikel in wässrigen Lösungen dispergiert, die ein Theologisches Stellmittel aufweisen. Solche verdickenden Agenzien, die eine pseudoplastische Viskosität besitzen, sind zumeist polysaccharidischer Natur [D.B.Braun & M.R.Rosen, "Rheology Modifiers Handbook" (2000), William Andrew Publ.]. Hervorragend geeignet sind mikrobielle Exopolysaccharide der Gellan-Gruppe (S-60) und insbesondere Welan (S-130) und Diutan (S-657) [E.J.Lee & R. Chandrasekaran, X-ray and Computer modeling studies on gellan-related polymers: Molecular structures of welan, S-657, and rhamsan, „Carbohydrate Research"214 (1991) 11-24].
Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Mikropartikeln lassen sich die in der wässrigen Dispersion gelösten Tenside dadurch abtrennen, dass die Mikropartikel beispielsweise mit Calciumdichlorid (CaCI2) zuerst koaguliert und anschließend mit Wasser gewaschen werden. Abschließend ist eine Redispersion in jedem beliebigen, verdickenden Dispersionsmittel möglich.
Erfindungsgemäß werden die wassergefüllten, polymeren Mikropartikel in Form einer wässrigen Dispersion (mit oder ohne oberflächenaktive Tenside) eingesetzt.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich, die wassergefüllten Mikropartikel direkt als Feststoff der Baustoffmischung zuzugeben. Dazu werden die Mikropartikel - wie zuvor beschrieben - koaguliert und durch übliche Methoden (z. B. Filtration, Zentrifugieren, Sedimentieren und Dekantieren) aus der wässrigen Dispersion isoliert und die Partikel anschließend getrocknet, wodurch der wasserhaltige Kern durchaus.erhalten bleiben kann. Um den Wassergehalt in den Mikropartikeln möglichst unverändert zu lassen, kann ein Waschen des koagulierten Materials mit leicht flüchtigen Flüssigkeiten hilfreich sein. Bei den verwendeten ROPAQUE®-Typen mit ihrer (Poly)styrolschäle haben sich beispielsweise Alkohole wie MeOH oder EtOH bewährt.
Die wassergefüllten Mikropartikel werden der Baustoffmischung in einer bevorzugten Menge von 0,01 bis 5 Vol%, insbesondere 0,1 bis 0,5 Vol%, zugegeben. Die Baustoffmischung bspw. in Form von Beton oder Mörtel kann hierbei die üblichen hydraulisch abbindenden Bindemittel wie z. B. Zement, Kalk, Gips oder Anhydrit enthalten.
Ein wesentlicher Vorteil durch die Verwendung der wassergefüllten Mikropartikel besteht darin, dass nur ein außerordentlich geringer Lufteintrag in den Beton erfolgt. Dadurch sind deutlich verbesserte Druckfestigkeiten des Betons zu erzielen. Diese liegen etwa 25-50% über den Druckfestigkeiten von Beton, der mit herkömmlicher Luftporenbildung erhalten wurde. Somit können Festigkeitsklassen erreicht werden, die sonst nur durch einen wesentlich niedrigeren Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) einstellbar sind. Geringe W/Z-Werte schränken aber wiederum die Verarbeitbarkeit des Betons unter Umständen deutlich ein. Außerdem können höhere Druckfestigkeiten zur Folge haben, dass der für die Festigkeitsentwicklung erforderliche Gehalt an Zement im Beton verringert werden könnte und somit der Preis pro m3 Beton signifikant reduziert wird.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können in der Form zusammengefasst werden, dass
• die Verwendung von wassergefüllten Mikropartikel zu einem künstlichen Luftporensystem im ausgehärteten Beton führt, • im Vergleich zu herkömmlichen Luftporenbildnern der Luftgehalt im Beton deutlich abgesenkt wird,
• bereits außerordentlich geringe Mengen dieser wassergefüllten Mikropartikel ausreichen, um eine hohe Beständigkeit des Betons bei Frost- und Tauwechsel zu erzeugen,
• die Druckfestigkeit dieser Betone deutlich verbessert wird,
• die Erzeugung eines Luftporensystems mit Hilfe dieser wassergefüllten Mikropartikel deutlich die Robustheit gegenüber anderen Additiven, Zuschlägen, Fließmitteln, veränderten Zementzusammensetzungen, unterschiedlichen W/Z-Werten und weiteren beton-technoiogisch relevanten Parametern verbessert,
• die Verwendung von wassergefüllten Mikropartikeln die Applikationsanforderungen an Beton mit hoher Frost- und Tauwechsel-Beständigkeit hinsichtlich dessen Herstellung, Transport und Verarbeitbarkeit deutlich verbessert.
Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die Vorteile der Verwendung von wassergefüllten Mikropartikel, um eine hohe Beständigkeit des Betons bei Frost- und Tauwechsel und geringe durch Frost verursachte Abwitterung von Beton zu erhalten.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein ausgehärtetes Baustoffgemisch mit hoher Resistenz gegen Frost- und Tauwechsel, zu desen Herstellung polymere, einen Hohlraum aufweisende Mikropartikel in der erfindungsgemäßen Art und Weise verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim ausgehärteten Baustoffgemisch um Beton oder Mörtel.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Zusammensetzungen, welche polymere, einen Hohlraum aufweisende Mikropartikel, deren Hohlraum mit 1 bis 100 Vol-% Wasser, vorzugsweise 10 bis 100 Vol-% Wasser, gefüllt ist und eine hydraulisch abbindende Baustoffmischung umfassen.
Vorzugsweise umfasst die Zusammensetzung Mikropartikel, die einen mithilfe einer wässrigen Base gequollenen Polymerkern (A) auf Basis eines ungesättigten Carbonsäure-(Derivat)Monomers und eine Polymerhülle (B) auf Basis eines nicht-ionischen, ethylenisch ungesättigten Monomers umfassen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist es ferner bevorzugt, dass die ungesättigten Carboπsäure-(Derivat)Monornere ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Acylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itaconsäure und Crotonsäure und dass die nicht-ionischen, ethylenisch ungesättigten Monomere, vorzugsweise unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Styrol, Butadien, Vinyltoluol, Ethylen, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, Ci-Ci2-Alkylester der Acryl- oder Methacrylsäure.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Mikropartikel in der Zusammensetzung einen Polymergehalt von 2 bis 98 Gew.-% aufweisen. Ferner sind die polymeren Mikropartikel vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Durchmesser von 0,1 bis 20 μm, insbesondere von 0,2 bis 2 μm besitzen. Die Mikropartikel enthalten vorzugsweise keine oberflächenaktiven Tenside.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Mikropartikel in einer Menge von 0,01 bis 5 Vol.-%, insbesondere von 0,1 bis 0,5 Vol.-%, bezogen auf die Baustoffmischung, in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten.
Die Baustoffmischungen, welche von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung umfasst sind, umfassen bevorzugt Baustoffmischungen aus einem Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe Zement, Kalk, Gips und Anhydrit. Bei den Baustoffmischungen handelt es sich bevorzugt um Mörtel oder Beton.
Beispiele
Beispiel 1 :
Es wurden wassergefüllte Mikropartikel des Typs ROPAQUE® (Fa. Rohm & Haas) mit unterschiedlicher Partikelgröße getestet. Ein unterschiedlicher Wassergehalt im Kern der einzelnen ROPAQUE®- Typen wurde durch differenzierte Trocknung erzeugt. Er ist abhängig von der Trocknungstemperatur, der Trocknungszeit und dem verwendeten Niederdruck (Vakuum).
Der Wassergehalt im Innern der Mikropartikel lässt sich durch Karl-Fischer- Titration ermitteln, wenn die äußerlich getrocknete (Poly)styrolschale in einem geeignetem Lösungsmittel (z.B. wasserfreies Aceton) zuvor aufgelöst wurde. Wird eine koagulierte ROPAQU E®-Dispersion zuerst mit Wasser und dann mit Methanol gewaschen, so konnte durch einfache und schnelle Lufttrocknung bei Raumtemperatur und Normaldruck nahezu vollständig der eingeschlossene Wasseranteil (100 Vol.-%) der ROPAQUE®- Mikropartikel mit Hilfe der Karl-Fischer-Titration ermittelt werden. Angemerkt sei, dass der ermittelte Wassergehalt nicht genau mit dem tatsächlichen Wassergehalt in den Mikropartikeln übereinstimmt, da zwischen Bestimmung des Wassergehalts und Verwendung im Beton stets ein zeitlicher Abschnitt liegt, in dem Wasser (bzw. Wasserdampf) aus dem Hohlraum durch die Schale der Mikropartikel diffundieren kann. Auch bei relativ zeitnaher Austestung kann daher der angegebene Wassergehalt nur ein Richtwert darstellen. Die wichtigsten Angaben laut Hersteller sowie theoretische Berechnungen zum Wassergehalt in Vol.-% dieser Mikropartikel sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Der Polymergehalt der Mikropartikel [in Gew.-%] errechnet sich folgt:
Polymergehalt [in Gew.-%] = 100% - m(H2O) [in Gew.-%].
Tabelle i
(a) Die Angaben sind aus dem technischen Datenblatt von ROPAQUE® (Fa. Rohm & Haas) entnommen.
(b) Die Schalendicke d wurde aus den angegebenen Daten errechnet, wenn bei den Mikropartikeln eine ideale Kugelform vorausgesetzt wird: d = [1 - (Void fraction /100%) 1'3] • Size /2
(c) Der Wassergehalt der Mikropartikel [in Gew.-%] errechnet sich folgt: Wassergehalt [in Gew.-%] = Vol.-% • m(H2O) / [Vol.-%/100% • m(H2O) + m(pS)] mit m(H2O) = P(H2o> • ττ/6 • (Size - 2d)3 , mit rτi(ps) = p<ps) • VPS und VPS = π/6 • Size3 [1 - (Void fraction /100%) ], und mit einer Dichte für die (Poly)styrolschale von p(PS) = 1.05 g/cm3.
Der in den Beispielen verwendete Beton enthielt 355 kg/m3 des amerikanischen Zement "Lonestar Type l/N". Alle weiteren Zuschläge (z.B. Kies, Sand, etc.) waren in der für Beton üblichen Zusammensetzung. Es wurde ein Wasser-Zement-Verhältnis von W/Z = 0.55 eingestellt. Beispiel 2:
Zur Ermittlung der Beständigkeit des Betons bei Frost- und Tauwechsel wurde eine käufliche Dispersionsprobe mit Mikropartikel des Typs ROPAQUE® entsprechend ASTM C 666 (Procedure A) dem Beton zugegeben und dieser 180 Frost-Tau-Zyklen in einer Frost-Tau-Kammer ausgesetzt. Zusätzlich wurde der plastische Luftgehalt im Beton ermittelt und die Druckfestigkeit der Betone nach 7 und 28 Tagen bestimmt. Die ermittelten Werte zur Frost- und Tauwechsel-Beständigkeit des Betons sollten nicht mehr als 10% von der Referenz (klassischer Luftporenbildner) abweichen. D.h., alle ermittelten Werte > 90 (Referenz: 99) bedeuten einen ausreichenden Schutz des Betons gegen Frostschädigung. Der Abwitterungs-Faktor gibt ein qualitatives Maß zur optisch sichtbaren Frostschädigung der äußeren Schichten des Betons wieder, und wird wie folgt benotet: 0 = gut, 5 = schlecht. Er sollte daher nicht schlechter als "3" sein. Folgende Variationen wurden vorgenommen: a) Es wurden Mikropartikel des Typs ROPAQUE® mit unterschiedlicher Partikelgröße verwendet:
Ultra-E (0.38 μm) bzw.
OP-96 (0.55 μm).
Die Mikropartikel lagen als ca. 30%-ige Dispersion vor.
Der Wassergehalt der Mikropartikel beträgt 100 Vol.-%.
b) Es wurden unterschiedliche Mengen an Mikropartikeln zudosiert: 0.01 , 0.05, 0.1 und 0.5 Vol-% ROPAQUE® bezogen auf den Beton.
Zum Vergleich wurde ein konventioneller Luftporenbildner hinzugezogen und die Ergebnisse in der Tabelle 2 zusammengefasst. Beispiel 3:
Eine käufliche Dispersion des Typs ROPAQUE® wurde zuvor mit Calcium- dichlorid koaguliert (CaCI2 / EtOH / Dispersion = 1/1/1 ) und-die in der Dispersion gelösten Tenside (Emulgatoren) herausgewaschen. Die "tensidfreien" Mikropartikel wurden anschließend im Vakuum bei 4O0C getrocknet.
Bei der Ermittlung der Frost- und Tauwechsel-Beständigkeit des Betons wurden diese Mikropartikel als Feststoff in den Mixer gegeben und nach ASTM 666 C (Procedure A) erneut 180 Frost-Tau-Zyklen ausgesetzt. Folgende Variationen wurden dabei vorgenommen: a) Es wurden Mikropartikel mit unterschiedlicher Partikelgröße, Ropaque Ultra-E (0.38 μm) bzw. AF-1055 (1.0 μm), von Tensiden gereinigt und getrocknet:
SF-01 (0.38 μm) mit einem Wassergehalt von 30 Vol.-% H2O1 SF-11 (0.38 μm) mit 45 Vol.-% H2O, SF-02 (1.0 μm) mit 40 Vol.-% H2O, bzw. SF-12 (1.0 μm) mit 60 Vol.-% H2O. b) Es wurden unterschiedliche Mengen dieser Mikropartikel zudosiert:
1. Charge: 0.025, 0.05 und 0.25 Vol-%;
2. Charge: 0.1 , 0.25 und 0.5 Vol-% bezogen auf den Beton. Zum Vergleich wurde wiederum ein konventioneller Luftporenbildner hinzugezogen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefasst.
Beispiel 4:
Die nach Beispiel 2 "tensidfreien" Mikropartikel eines käuflichen Typs ROPAQUE® wurden in einem rheologischen Stellmittel (0.4 Gew.-%ige Diutan-Lösung) dispergiert, um eine Agglomeration der getrockneten Mikropartikel im Wasser bzw. Zementleim zu unterdrücken. Bei der Ermittlung der Frost- und Tauwechsel-Beständigkeit des Betons wurden diese Mikropartikel als 20 Gew.-%ige Dispersion einer 0.4 Gew.-%igen Diutan-Lösung in den Mixer gegeben, und nach ASTM 666 C (Prozedur A) erneut 180 Frost-Tau-Zyklen ausgesetzt. Folgende Variationen wurden dabei vorgenommen: a) Es wurden die "tensidfreien" Mikropartikel mit unterschiedlicher Partikelgröße [SF-11 (0.38 μm)~und SF-12 (1.0 μm)] in einer 0.4 Gew.-%igen Diutan-Lösung redispergiert:
SF-D1 (0.38 μm) mit 45 Vol.-% H2O1 und SF-D2 (1.0 μm) mit 60 Vol.-% H2O. b) Es wurden unterschiedliche Mengen dieser Mikropartikel-Dispersionen zudosiert: 0.1 , 0.25, und 0.5 Vol-% bezogen auf den Beton.
Zum Vergleich wurde wiederum ein konventioneller Luftporenbildner AE-90 hinzugezogen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 2
(a) Als Referenz (Ref.) steht ein Beton mit Luftporenbildner AE-90.
(b) Der Frost/Tauwechsel-Beständigkeits-Faktor beruht auf ASTM 666 C (Prozedur A). (Die ermittelten Werte zur Frost- und Tauwechsel-Beständigkeit des Betons sollten nicht mehr als 10% von der Referenz (klassischer Luftporenbildner) abweichen. D.h. im Allgemeinen, alle ermittelten Werte > 90 bedeuten einen ausreichenden Schutz des Betons gegen Frostschädigung.) (c) Der Abwitterungs-Faktor ist ein qualitatives Maß der optisch sichtbaren
Frostschädigung und unterliegt einer visuellen Benotung in der Skala 0 (gut) bis 5
(schlecht).
(Ein Beton mit guter Frost-Tauwechsel-Beständigkeit sollte mindestens mit der Note 3 bewertet werden.)
(a) Als Referenz (Ref.) steht ein Beton mit Luftporenbildner AE-90.
(b) Der FrostTTauwechsel-Beständigkeits-Faktor beruht auf ASTM 666 C (Prozedur A). (Die ermittelten Werte zur Frost-und Tauwechsel-Beständigkeit des Betons sollten nicht mehr als 10% von der Referenz (klassischer Luftporenbildner) abweichen. D.h. im Allgemeinen, alle ermittelten Werte > 90 bedeuten einen ausreichenden Schutz des Betons gegen Frostschädigung.) (c) Der Abwitterungs-Faktor ist ein qualitatives Maß der optisch sichtbaren.
Frostschädigung und unterliegt einer visuellen- Benotung in der Skala 0 (gut) bis 5
(schlecht).
(Ein Beton mit guter Frost-Tauwechsel-Beständigkeit sollte mindestens mit der Note 3 bewertet werden.)
Tabelle 4
(a) Als Referenz (Ref.) steht ein Beton mit Luftporenbildner AE-90.
(b) Der Frost/Tauwechsel-Beständigkeits-Faktor beruht auf ASTM 666 C (Prozedur A). (Die ermittelten Werte zur Frost- und Tauwechsel-Beständigkeit des Betons sollten nicht mehr als 10% von der Referenz (klassischer Luftporenbildner) abweichen. D.h. im Allgemeinen, alle ermittelten Werte > 90 bedeuten einen ausreichenden Schutz des Betons gegen Frostschädigung.)
(c) Der Abwitterungs-Faktor ist ein qualitatives Maß der optisch sichtbaren Frostschädigung und unterliegt einer visuellen Benotung in der Skala 0 (gut) bis 5 (schlecht).
(Ein Beton mit guter Frost-Tauwechsel-Beständigkeit sollte mindestens mit der Note 3 bewertet werden.)

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von polymeren, einen Hohlraum aufweisenden Mikropartikeln in hydraulisch abbindenden Baustoffmischungen, dadurch gekennzeichnet, dass 1 bis 100 Vol.-% des Hohlraums mit Wasser gefüllt sind.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel Polymerteilchen umfassen, die einen mithilfe einer wässrigen Base gequollenen Polymerkern (A) auf Basis eines ungesättigten Carbonsäure-(Derivat)Monomers und eine Polymerhülle (B) auf Basis eines nicht-ionischen, ethylenisch ungesättigten Monomers umfassen.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigten Carbonsäure-(Derivat)Monomere gewählt sind aus der Gruppe Acylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itaconsäure und Crotonsäure.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-ionischen, ethylenisch ungesättigten Monomere vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Styrol, Butadien, Vinyltoluol, Ethylen, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, C1-C12- Alkylester der Acryl- oder Methacrylsäure.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel einen Polymergehalt von 2 bis 98 Gew.-% aufweisen.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 100 Vol.-% des Hohlraums der Mikropartikel mit Wasser gefüllt sind.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel einen Durchmesser von 0,1 bis 20 μm, insbesondere von 0,2 bis 2 μm, besitzen.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel keine oberflächenaktiven Tenside enthalten.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel in einer Menge von 0,01 bis 5 Vol.-%, insbesondere von 0,1 bis 0,5 Vol.-%, bezogen auf die Baustoffmischung, eingesetzt werden.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Baustoffmischungen aus einem Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe Zement, Kalk, Gips und Anhydrit, bestehen.
11. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Baustoffmischungen um Beton oder Mörtel handelt.
12. Ausgehärtetes Baustoffgemisch mit hoher Resistenz gegen Frost- und Tauwechsel, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des ausgehärteten Baustoffgemisches polymere, einen Hohlraum aufweisende Mikropartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet werden.
13. Ausgehärtetes Baustoffgemisch gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Baustoffgemisch Beton oder Mörtel ist.
14. Zusammensetzung, umfassend polymere, einen Hohlraum aufweisende Mikropartikel, deren Hohlraum mit 1 bis 100 Vol-% Wasser, vorzugsweise mit 10 bis 100 Vol-% Wasser gefüllt ist, und eine hydraulisch abbindende Baustoffmischung.
15. Zusammensetzung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel Polymerteilchen umfassen, die einen mithilfe einer wässrigen Base gequollenen Polymerkern (A) auf Basis eines ungesättigten Carbonsäure-(Derivat)Monomers und eine Polymerhülle (B) auf Basis eines nicht-ionischen, ethylenisch ungesättigten Monomers umfassen.
16. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigten Carbonsäure-(Derivat) Monomere ausgewählt sind aus der Gruppe Acylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itaconsäure und Crotonsäure und dass die nicht-ionischen, ethylenisch ungesättigten Monomere, vorzugsweise unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Styrol, Butadien, Vinyltoluol, Ethylen, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, Ci-Ci2-Alkylester der Acryl- oder Methacrylsäure.
17. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel einen Polymergehalt von 2 bis 98 Gew.-% aufweisen.
18. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 bis 17-, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel einen Durchmesser von 0,1 bis 20 μm, insbesondere von 0,2" bis 2 μm, besitzen.
19. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die. Mikropartikel in einer Menge von 0,01 bis 5 Vol.-%, insbesondere von 0,1 bis 0,5 Vol.-%, bezogen auf die Baustoffmischung, vorliegen.
20. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Baustoffmischungen aus einem Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe Zement, Kalk, Gips und Anhydrit, bestehen.
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