WO1991007362A1 - Wasserabweisender mörtel - Google Patents

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WO1991007362A1
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Martina Binek
Jens-Jürgen Lau
Hans-Peter Sattler
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Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials

Definitions

  • the invention relates to a water-repellent mortar and its manufacture.
  • a mortar with such components is described in AT 379 139.
  • the use of the following composition as a dehumidifier plaster is proposed there: 1. as a binder, a specific cement, 2. as an additive, a light aggregate, preferably perlite, 3. as a water repellent, metal soap such as calcium stearate, 4. as a surface-active substance, fatty alcohol sulfonates, and 5. as a water retention agent, methyl cellulose.
  • This is to prevent salts from the floor or the moist masonry from penetrating into the plaster and causing efflorescence (see page 2, lines 6, 7, 16 and 17).
  • the efflorescence of salt can also have other causes.
  • sands are often used for the production of mortars, which are contaminated with salts which are harmful to the building structure, in the case of sea sand in particular sodium chloride, but also sodium sulfate.
  • the mortar produced with such sands has considerable disadvantages, because plasters produced with them are damaged after a short time due to the high salt content, due to a so-called crystallization or hydration pressure of the salts on their surroundings. The first signs of such damage are efflorescence on the plaster.
  • the invention seeks to provide a simple and inexpensive remedy using mortar which reduces the damage caused by salt, regardless of whether it comes from the floor, the masonry or the aggregate.
  • the invention is based on the knowledge that the use of a mixture C) as an air entraining agent for mortar based on salt-containing sands gives mortar or plaster compositions which, despite their content of destructive salts such as sodium chloride and / or sodium sulfate, in an amount of 0.5, in particular 1.0 to 5% by weight, based on quartz sand, have a high mechanical stability and a long service life with a low tendency towards moisture penetration.
  • "Water-repellent" means a reduced capillary absorbency for liquid water with unchanged or even high permeability to water vapor.
  • the inorganic binder is preferably cement. However, lime and gypsum and their mixtures can also be used. According to an advantageous embodiment of the invention, the aggregate is quartz sand and has a particle size of at most 0 to 2 mm.
  • the fatty acid component of the metal soaps to be used according to the invention can be formed by natural and / or synthetic fatty acids having 12 to 22 carbon atoms; typical examples of such fatty acids are lauric, myristic, palmitic, stearic, oleic, behenic and erucic acid. These fatty acids are usually used in the form of their technical mixtures, such as those obtained from natural renewable raw materials, e.g. animal and / or vegetable fats are available. Instead of or together with the metal soaps of zinc, aluminum, magnesium and / or calcium, it is also possible to use the corresponding alkali salts of the fatty acids mentioned, in particular sodium or potassium salts, which react with the calcium ions from the mortar composition to give the corresponding calcium salts. Mixtures can also be used.
  • the metal soap is a calcium soap of fatty acids with 16 to 18 carbon atoms from the above list of fatty acids.
  • the fine quartz sand (additive b)) mainly serves as a filler and carrier.
  • H 34 or F 36 come into question, which means quartz sands down to 355 ⁇ m.
  • Quartz flour types are also possible, e.g. W 3, which means quartz sands up to 250 ⁇ m. Even limestone flours can be used.
  • the addition b) loses its importance if it is not used in a mixture with a) and b) for mortar preparation.
  • anionic surfactants which can be used according to the invention are known as such; typical examples of suitable surfactants are in J. Falbe (ed.), Surfactants in Consumer Products, Springer-Verlag, 1987, in particular pages 54 to 85, described, for example, alkylbenzenesulfonates, fatty alcohol sulfates, alkyl ether sulfates, alkanesulfonates, olefin sulfonates, alpha-sulfofatty acid esters, internal sulfofatty acid esters, sulfosuccinic acid esters and ether sulfonates. Mixtures can also be used.
  • the sodium salt of an olefin sulfonate having 12 to 18 carbon atoms is used as the anionic surfactant. It is further preferred that c) the anionic surfactants are added in an amount of 3 to 5% by weight, based on the total weight of metal soap and quartz sand.
  • the additive C) is added as a mixture to the mortar in an amount in the range from 0.5 to 2, in particular from 0.7 to 1.5% by weight, based on the binder of the mortar, to.
  • the mixtures to be used according to the invention are white to yellowish and powdery and can be metered into the mortar masses in a simple manner, e.g. on construction places.
  • a cement mortar was first produced from one part by volume of Portland cement (type PZ 35 F) and 3 parts by volume of Rhine sand, grain size 0 to 2 mm. A third of this mortar mass was tested as such. 2.5% by weight, based on sand, sodium chloride and sodium sulfate, were added to the second third of the mortar mass. The remaining third of the mortar mass was also mixed with 2.5% by weight of sodium chloride and sodium sulfate, however, additionally received a mixture consisting of 61 parts by weight of quartz powder (sieve analysis: 0.3%> 200 ⁇ m, 0.5%> 160 ⁇ m, 1%> 125 ⁇ m, 3%> 100 ⁇ m, rest ⁇ 100 ⁇ m) , 35 parts by weight
  • the brick with the mortar III only showed its first efflorescence at the interface between brick and mortar after about 14 days; even after 3 months, the brick and mortar were still not wet.
  • the back of the stone was free of algae and efflorescence.
  • Air pore content of the fresh mortar It was determined according to DIN 18555, Part 2, Point 5 (1982 edition). The mortar was 4 minutes at 140 rpm. mixed and compressed in the shock process.
  • the capillary water absorption was determined according to WTA leaflet 1-85 "The physical and technical requirements for renovation plaster" - point 3.c.
  • the test specimens were initially stored in the 20/95 climate for 7 days and then in the 20/65 normal climate for 21 days.
  • the samples sealed on the side surface were immersed with the suction surface approximately 3 mm deep in a water bath of approximately 20 ° C. for 24 hours.
  • the mean depth of penetration at the fracture surfaces was:
  • the moisture flow may not measure the samples more than 7 mm and not less than 3 mm.
  • the Sd value was determined in accordance with DIN 52615.
  • the bending tensile and compressive strengths were determined in accordance with DIN 18555, Part 3, Item 5 (September 1982 edition).
  • the 4 x 4 x 16 cm prisms produced were compacted using the shock method in accordance with Section 3.2.3 of this standard.
  • Compressive strengths and bending tensile strengths of the mortar compositions prepared according to the invention were within the standard values.
  • composition according to the invention despite the total salt content of 5% by weight, based on the sand, with regard to important material parameters, is more favorable for a renovation plaster than conventional mortar.

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Abstract

Die Verwendung eines Gemisches von 20 bis 50 Gew.-Teilen einer Metallseife und 40 bis 80 Gew.-Teilen feinteiligen Quarzsandes, dem 0,5 bis 10 Gew.-% eines anionischen Tensids zugesetzt ist, als Luftporenbildner für Mörtel auf Basis salzhaltiger Sande verleiht den mit diesem Mörtel beschichteten Oberflächen trotz des Salzgehaltes eine hohe mechanische Stabilität und Lebensdauer.

Description

Wasserabweisender Mörtel
Die Erfindung betrifft einen wasserabweisenden Mörtel und seine Herstellung.
Es ist allgemein bekannt, die Eigenschaften von Mörtel durch Zu¬ sätze gezielt zu ändern. So ist es bekannt, Alkylarylsulfonate als Luftporenbildner zu verwenden und fettsaure Salze, wie Stearate oder Oleate als Mittel, um das Eindringen von Wasser zu verringern oder gar zu vermeiden. Die Wirkstoffe werden mit Trägerstoffen wie z.B. Gesteinsmehl unter anderem als pulverförmige Zusatzmittel dem Mörtel zugesetzt (s. Ullmanns Enzyklopädie, Band 8, Seite 317).
Ein Mörtel mit derartigen Komponenten ist in AT 379 139 be¬ schrieben. Dort wird die Verwendung folgender Zusammensetzung als Entfeuchterputz vorgeschlagen: 1. als Bindemittel ein bestimmter Zement, 2. als Zuschlag ein Leichtzuschlagsstoff, vorzugsweise Perlite, 3. als Hydrophobiermittel Metallseife wie Calciumstearat, 4. als oberflächenaktive Substanz Fettalkoholsulfonate und 5. als Wasserretentions ittel Methylcellulose. Damit soll verhindert wer¬ den, daß Salze aus dem Boden bzw. dem feuchten Mauerwerk in den Putz eindringen und Ausblühungen verursachen (s. Seite 2, Zeilen 6, 7, 16 und 17). Die Salzausblühungen können aber auch noch andere Ursachen haben. In vielen Ländern, z.B. in Südeuropa und in den Küstenregionen Asiens, Afrikas und Lateinamerikas, werden zur Herstellung von Mörteln häufig Sande verwendet, die mit bauschädlichen Salzen, bei Seesand insbesondere Natriumchlorid, aber auch Natriumsulfat, kon¬ taminiert sind. Die mit derartigen Sanden hergestellten Mörtel sind jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet, denn mit ihnen herge¬ stellte Putze werden infolge des hohen Salzgehaltes bereits nach kurzer Zeit geschädigt, und zwar wegen eines sogenannten Kristal- lisations- bzw. Hydratationsdruckes der Salze auf ihre Umgebung. Erste Anzeichen für eine derartige Schädigung sind Salzausblühungen auf den Putzen.
Hier will die Erfindung auf einfache und kostengünstige Weise Ab¬ hilfe schaffen durch Mörtel, die den Schaden durch Salz verringern, egal ob es aus dem Boden, dem Mauerwerk oder dem Zuschlag kommt.
Die erfindungsgemäße Lösung ist den Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch die Verwendung eines Gemisches C) als Luftporenbildner für Mörtel auf Basis salz¬ haltiger Sande Mörtel- bzw. Putzmassen erhalten werden, die trotz ihres Gehaltes an zerstörerischen Salzen wie Natriumchlorid und/oder Natriumsulfat in einer Menge von 0,5, insbesondere 1,0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Quarzsand, eine hohe mechanische Stabilität und eine lange Lebensdauer bei geringer Neigung zur Durchfeuchtung aufweisen. Unter "wasserabweisend" wird eine verminderte kapillare Saugfähigkeit für flüssiges Wasser bei unverändert oder gar hoher Durchlässigkeit für Wasserdampf verstanden.
Das anorganische Bindemittel ist vorzugsweise Zement. Es können aber auch Kalk und Gips sowie deren Mischungen eingesetzt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Zuschlag Quarzsand und weist eine Teilchengröße von höchstens 0 bis 2 mm auf.
Die Fettsäurekomponente der erfindungsgemäß zu verwendenden Me- tallseifen kann von natürlichen und/oder synthetischen Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen gebildet sein; typische Beispiele für derartige Fettsäuren sind Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stea¬ rin-, Öl-, Behen- und Erucasäure. Diese Fettsäuren werden übli¬ cherweise in Form ihrer technischen Gemische eingesetzt, wie sie aus natürlichen nachwachsenden Rohstoffen, z.B. tierischen und/oder pflanzlichen Fetten, erhältlich sind. Anstelle von oder zusammen mit den Metallseifen des Zinks, Aluminiums, Magnesiums und/oder Calciums können auch die entsprechenden Alkalisalze der genannten Fettsäuren, insbesondere Natrium- oder Kaliumsalze, eingesetzt werden, die mit den aus der MörtelZusammensetzung stammenden Calciumionen zu den entsprechenden Calciumsalzen reagieren. Es können auch Mischungen eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Metallseife eine Calciumseife von Fettsäuren mit 16 bis 18 Kohlen¬ stoffatomen aus der obigen Aufzählung der Fettsäuren.
Der feine Quarzsand (Zusatz b)) dient hauptsächlich als Füll- und Trägerstoff. Es kommen in Frage H 34 oder F 36, worunter Quarzsande bis 355 μm zu verstehen sind. Auch Quarzmehl-Typen sind möglich, z.B. W 3, worunter Quarzsande bis 250 μm zu verstehen ist. Selbst Kalksteinmehle sind brauchbar. Der Zusatz b) verliert an Bedeutung, wenn er nicht im Gemisch mit a) und b) zur Mörtelzubereitung verwendet wird.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren anionischen Tenside sind als solche bekannt; typische Beispiele für geeignete Tenside sind in J. Falbe (Hrsg.), Surfactants in Consu er Products, Springer-Verlag, 1987, inbesondere Seite 54 bis 85, beschrieben, z.B. Alkylbenzolsulfonate, Fettalkoholsulfate, Alkylethersulfate, Alkansulfonate, Olefinsulfonate, alpha-Sulfofettsäureester, innere Sulfofettsäureester, Sulfobernsteinsäureester und Ethersulfonate. Es können auch Mischungen eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet man als anionisches Tensid das Natriumsalz eines Olefinsulfonats mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen. Es ist weiterhin bevorzugt, daß c) die anionischen Tenside in einer Menge von 3 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Metallseife und Quarz¬ sand, zugesetzt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung setzt man den Zusatz C) als Gemisch dem Mörtel in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 2, insbesondere von 0,7 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel des Mörtels, zu.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Gemische sind weiß bis gelblich und pulverförmig und können in leichter Weise den Mörtelmassen zudosiert werden, z.B. auf Baustellen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausfüh¬ rungsbeispiels und von Vergleichsversuchen näher erläutert.
Es wurde zunächst ein Zementmörtel aus einem Volumenteil Port¬ land-Zement (Type PZ 35 F) und 3 Volumenteilen Rheinsand, Körnung 0 bis 2 mm, hergestellt. Ein Drittel dieser Mörtelmasse wurde als solche getestet. Dem zweiten Drittel der Mörtelmasse wurden jeweils 2,5 Gew.-%, bezogen auf Sand, Natriumchlorid und Natriumsulfat zu¬ gesetzt. Das restliche Drittel der Mörtelmasse wurde ebenfalls mit jeweils 2,5 Gew.-% Natriumchlorid und Natriumsulfat versetzt, erhielt jedoch zusätzlich noch ein Gemisch bestehend aus 61 Gew.-Teilen Quarzmehl (Siebanalyse: 0,3 % > 200 μm, 0,5 % > 160 μm, 1 % > 125 μm, 3 % > 100 μm, Rest < 100 μm), 35 Gew.-Teilen
Calciu stearat und 4 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Natrium¬ salzes eines Ci4-Ci6-01ef nsulfonates. Die vorstehend erwähnten Mörtelmassen werden in der angegebenen Reihenfolge als Mörtel I, Mörtel II und Mörtel III (Erfindung) bezeichnet.
Mit den Mörtelmassen wurden saugfähige Ziegelsteine beschichtet (Schichtdicke: 2 cm). Nach dem Aushärten (frühestens nach 7 Tagen) wurden die beschichteten Ziegel mit einem Drittel ihrer Länge in Wasser gestellt. Die Prüfung ergab die folgenden Ergebnisse:
Bei den mit den Mörteln I und II beschichteten Probenkörper war nach ca. 20 Minuten das Wasser an der Grenzfläche von Mörtel und Ziegel aufgestiegen. Nach ca. 2 Stunden waren Ziegel und Mörtel völlig durchfeuchtet. Die ersten Salzausblühungen zeigten sich nach ca. 48 Stunden bei dem Mörtel II. Nach ca. 2 Monaten hatte sich auf den Ziegeln bzw. dem Mörtel ein starker Algenbefall ausgebildet, wobei die Steinrückseite ebenfalls deutliche Algenbildung und Aus¬ blühungen zeigte.
Dagegen zeigten sich bei dem Ziegel mit dem Mörtel III erst nach ca. 14 Tagen erste Ausblühungen an der Grenzfläche zwischen Ziegel und Mörtel; selbst nach 3 Monaten waren der Ziegel und der Mörtel noch nicht durchgefeuchtet. Die Steinrückseite war algen- und ausblühungsfrei.
Im folgenden werden weitere Prüfergebnisse der Mörtel I und III wiedergegeben:
1. Luftporengehalt des Frischmörtels: Er wurde nach DIN 18555, Teil 2, Punkt 5 (Ausgabe 1982) bestimmt. Der Mörtel wurde 4 Minuten bei 140 U/Min. gemischt und im Schockverfahren verdichtet.
I 8 %
III 24 bis 25 %
2. kapillare Wasseraufnahme (24 h, nach WTA-Merkblatt):
Die kapillare Wasseraufnahme wurde nach dem WTA - Merkblatt 1-85 "Die bauphysikalischen und technischen Anforderungen an Sanierputz" -, Punkt 3.c, ermittelt. Die Probekörper waren nach der Herstellung zunächst 7 Tage im Klima 20/95 und anschließend 21 Tage im Normalklima 20/65 gelagert worden. Die an der Seitenfläche abgedichteten Proben wurden 24 Stunden lang mit der Saugfläche etwa 3 mm tief in ein Wasserbad von etwa 20 °C eingetaucht. Die mittlere Eindringtiefe an den Bruchflächen betrug:
I •= durchfeuchtet
III = 2 bis 7 mm, Kern trocken
Nach dem Merkblatt 1-85 darf der Feuchtigkeitsstrom die Proben nicht mehr als 7 mm und nicht weniger al 3 mm erfassen.
3. Wasserdampfdiffusion (g/m^.d): Sie wurde bestiπmt nach DIN 52615
I = 6,7 III = 20,47
4. Wasseraufnahmekoeffizient (kg/m2.,t) nach 24 Stunden Er wurde nach DIN 52617 bestimmt. I = 0,43 III = 0 , 16
5. Wasseraufnahme in 24 Stunden (kg/π_2)
I = 2,1 III = 0,7
6. Sd-Wert ( ) (Äquivalente Luftschichtdichte)
Darunter ist die Dicke einer Luftschicht zu verstehen, die den gleichen Wasserdampf-Diffusionsdurchlaßwiderstand wie die Probe hat. Der Sd-Wert wurde nach DIN 52615 bestimmt.
I = 2,99 III = 0,977
7. Biegezug- und Druckfestigkeit
Die Bestimmung der Biegezug- und der Druckfestigkeit wurde nach DIN 18555, Teile 3, Punkt 5 (Ausgabe September 1982) durchge¬ führt. Die hergestellten Prismen 4 x 4 x 16 cm wurden nach dem Schockverfahren nach Abschnitt 3.2.3 dieser Norm verdichtet.
Druckfestigkeiten und Biegezugfestigkeiten der erfindungsgemäß Zusatz hergestellten Mörtelmassen lagen innerhalb der Normwerte.
Damit wurde gezeigt, daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung trotz des Salzgehaltes von insgesamt 5 Gew.-%, bezogen auf den Sand be¬ züglich wichtiger Materialkenngrößen für einen Sanierputz günstiger sind als üblicher Mörtel.

Claims

Patentansprüche
1. Wasserabweisender Mörtel, der folgende Komponenten enthält:
A) anorganisches Bindemittel,
B) salzhaltiger Zuschlag bis 4 mm Korngröße und
C) ein Zusatz mit den Komponenten:
a) eine Metallseife, ausgewählt aus der von Zink-, Aluminium-, Magnesium- und Calciumsalzen von Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen sowie Alkalisalzen der vorgenannten Fett¬ säuren, die mit Calciumionen die entsprechenden Calciumsalze bilden, gebildeten Gruppe, b) feinteiliger Quarzsand und c) ein anionisches Tensid, wobei auf 20 bis 50 Gewichtsteile a) auf 40 bis 80 Gewichts¬ teile b) kommen und auf 100 Gewichtsteile a) + b) 5 bis 10 Ge¬ wichtsteile c).
2. Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu¬ schlag B) mindestens 0,5 g wasserlösliches Salz, inbesondere 1,0 g bis 5,0 pro 100 g Zuschlag enthält.
3. Mörtel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallseife a) eine Calciumseife von Fettsäuren mit 16 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.
4. Mörtel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feinteilige Quarzsand b) eine Teilchengröße von höchstens 450, insbesondere von höchstens 200 μm aufweist.
5. Mörtel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anionische Tensid ein Natriumsalz eines Olefinsulfonats mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.
6. Mörtel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 5 g anionisches Tensid c) auf zusam¬ men 100 g Metallseife und Quarzsand kommen.
7. Mörtel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 g Bindemittel A) 0,2 bis 2 g, ins¬ besondere 0,7 bis 1,5 g des Zusatzes C) kommen.
8. Herstellung des Mörtels nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz C) als Gemisch eingesetzt wird.
9. Mörtel-Zusatz aus den Komponenten a), b) und c) gemäß minde¬ stens einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5 oder 6 für Mörtel auf Ba¬ sis salzhaltiger Sande.
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