Baumatenalgeinisch
Es ist bereits bekannt, Thermoplaste, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat (PVA) und Polystyrol, Baustoffen zur Verbesserung ihrer Eigenschaften zuzusetzen.
Auch wurden Duroplaste, z.B. Polyesterharze und Hamstoff-Formaldehydharze, zum gleichen Zweck verwendet. Die Verbesserung der Eigenschaften von Baustoffen ist im wesentlichen auf die rein mechanische Ausfüllung der Zwischenräume des Baustoffs mit Kunststoff zurückzuführen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei anorganisch-organischen Baustoffen wesentliche Eigenschaften zu verbessern, speziell im Hinblick auf die Festigkeitswerte.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass das Baumaterialgemisch einen Gehalt von 0,01 bis 30 Gew. 7Q, bezogen auf das anorganische Bindemittel an mit Sulfit, Rongalit oder Sulfonsäure modifiziertem Harz auf der Basis eines Amino-s-triazins mit mindestens zwei NH2-Gruppen, aufweist.
Eine Herstellung dieses Baustoffs ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösung eines hydrophilen, mit Sulfit, Formaldehydnatriumsulfat oder Sulfonsäure modifizierten Amino-s-triazin-Harzes mit mindestens zwei NEI2-Gruppen mit soviel Erdalkali-haltigen anorganischen Bindemitteln umsetzt, dass pro Mol Säuregruppe mindestens 1 Mol Erdalkali zur Verfügung steht.
Beim Baumaterialgemisch gemäss der Erfindung liegt zum Teil eine chemische Bindung zwischen anorganischen und organischen Bestandteilen vor, eine Bindung, die vermutlich die erhebliche Verbesserung der Eigenschaften erzielt.
Auf Grund der nachfolgenden Eigenschaften, wie gute Haft-, Zug- und Druckfestigkeit, Oberflächengüte, hohe Verschleissfestigkeit, besondere Beständigkeit gegen Chemikalien usw., sind folgende Anwendungsmöglichkei ten für Säuregruppen enthaltende s-Triazin-Harze im Bauwesen gegeben:
Reparaturen von Betonschäden sowie Strassenbau (Beispiele 1 und 4);
Betonverflüssiger und Transportbeton (Beispiel 5);
Klebemassen für Keramik, Glas und ähnliches Material (Beispiel 6);
Putze und Anstriche auf Mauerwerk, Glas, Baustahl, HolZund Beton (Beispiele 6 und 9);
Bauplatten und Bodenbeläge (Beispiele 7 und 8);
Betonsteinindustrie (Beispiele 2 und 3);
Abdichtung und Verfestigung geologischer Formationen, Verhinderung der Bildung von Arbeitsfugen, Injektionsmörtel (Beispiel 10).
Beispiele
Herstellung der Harzlösungen:
A. 567 Gew.-Tl. 37%iges Formalin werden mit Natronlauge auf pH 4,5 gebracht und anschliessend 294 Gew.-T1. Melamin zugesetzt. Danach wird auf 750C erwärmt, bis sich eine klare Lösung bildet. Die Lösung kühlt man auf 450C ab und setzt 222Gew.-T1.
Na2S205 zu. Anschliessend werden 332 Vol.-Tl.
Wasser zugegeben, mit Natronlauge wird ein pH-Wert von 10,5 eingestellt und die Lösung 2 Std. auf 800C erwärmt. Nach Abkühlung auf 50 C versetzt man die Lösung mit einem Gemisch aus 2116Vol.-T1. Wasser und 70 Gew. -Tl. konzentrierter Schwefelsäure. Hierauf wird das Reaktionsgemisch 5 Std. bei 50 C erwärmt und dann mit Natronlauge auf pH 8,7 eingestellt.
Man erhält eine in jedem Verhältnis mit Wasser mischbare Lösung mit einer Viskosität von 37 cP bei 250C und mit einem Feststoffgehalt von ca. 20%.
B. 567 Gew.-Tl. 37%iges Formalin werden mit Natronlauge auf pH 4,5 gebracht und anschliessend mit 294 Gew.-Tl. Melamin versetzt. Dann wird auf 750C erwärmt, bis sich eine klare Lösung bildet, auf 450C gekühlt und danach werden 222 Gew.-TI. Na2 SO5 zugesetzt. Anschliessend werden 332 Vol.-Tl. Wasser zugegeben, mit Natronlauge wird ein pH-Wert von 9,0 eingestellt. Man erwärmt die Lösung 2 Std. auf 800C.
Nach Verdünnung mit 2000Vol.-Tl Wasser wird abgekühlt. Die Viskosität der Lösung beträgt bei 250C 26,2 cP, der Feststoffgehalt ca. 20%.
C. 20 Gew.-T1. Hexamethylolmelamin werden mite 234 Vol.-Tl. Wasser und 6 Gew.-Tl. Rongalit 3 Stdn.
bei 900C erhitzt. Es wird eine klare Lösung mit einer Viskosität von 1,3 cP bei 200C erhalten; Feststoffgehalt ca. 10%.
Analoge Harztypen erhält man, wenn Rongalit durch andere schwefelhaltige Verbindung ersetzt wird, wie z.B.
Dithionit, Sulfit, Bisulfit und Pyrosulfit. Die notwendige Erhitzungsdauer kann nach DBP 952495 durch Zusatz von Formamidinsulfinsäure vermindert werden.
D. Acetoguanaminsulfonsäure wird mit 30%igem Formalin im Molverhältnis 1: 4,0 gemischt, auf 700C erwärmt, mit Natronlauge ein pH-Wert von 4,0 eingestellt und anschliessend 2 Std. auf 900C erwärmt. Die erhaltene, in jedem Verhältnis mit Wasser mischbare Lösung besitzt eine Viskosität von 346 cP bei 200C und einen Feststoffgehalt von ca. 50%.
E. Benzoguanaminsulfonsäure wird mit 30%igem Formalin im Molverhältnis 1: 4,0 gemischt, auf 700C erwärmt, mit Natronlauge ein pH von 4,0 eingestellt und hernach 2 Std. auf 900C erwärmt. Die in jedem Verhältnis mit Wasser mischbare Lösung weist bei 200C eine Viskosität von 2330 cP auf und einen Feststoffgehalt von ca. 5040.
1. Sulfitmodifizierte Melaminharzlösung, hergestellt nach A, welche 2 Gew.-% Harz, bezogen auf vorhandenen Zement, enthält, wird einem Beton zugesetzt. Nach 28 Tagen misst man die Haftfestigkeit von Neubeton auf Altbeton. Sie ist um 240% höher als jene ohne Harzzusatz. Um dieselbe Erhöhung der Haftfestigkeit mit einer handelsüblichen PVA-Emulsion zu erreichen, müssen 6% PVA in Form einer Emulsion zugesetzt werden.
Beim Beton, dem das Melaminharz zugesetzt wird, erhöht sich die Druckfestigkeit gegenüber Beton ohne Zusatz um 40%, während bei einem Zusatz von 4,5% PVA in Emulsion die Druckfestigkeit um 10% abnimmt.
2. Dieselbe Harzlösung wie nach A, jedoch mit einem Gehalt von 4% Harz, bezogen auf Zement, wird einem Beton zugesetzt und nach 28 Tagen Zugfestigkeit und Druckfestigkeit bestimmt. Die Zugfestigkeit ist um 110% und die Druckfestigkeit um 65% höher als bei einem Beton ohne Harzzusatz. Bei Verwendung von handelsüblicher PVA-Emulsion wird bei einem Zusatz von 4,5% PVA in Form einer Emulsion die Zugfestigkeit um 40% und die Druckfestigkeit um 30% erhöht.
3. Dieselbe Harzlösung wie nach A fügt man einem Beton zu. Nach 24-stündigem Lagern an der Luft wird der Probekörper in fliessendes Wasser gelegt und nach 28 Tagen - vom Herstellungstag an gerechnet - die Zugfestigkeit bestimmt. Gegenüber Beton ohne Zusatz erhöht sich die Zugfestigkeit um 45%, während sie bei einem Beton mit einem Zusatz von 4,5% handelsüblichem PVA in Form einer Emulsion um 10% abnimmt.
4. Rongalitmodifizierte Melaminharzlösung, hergestellt nach C, welche 2 Gew.-% Harz, bezogen auf Zement, enthält, wird einem Frischbeton zugesetzt und nach 28 Tagen die Haftfestigkeit von Neubeton auf Altbeton gemessen. Die Haftfestigkeit ist gegenüber Nullbeton um 90% höher. Auch die Druckfestigkeit nimmt gegenüber Nullbeton um 20% zu. Bei einer Zugabe von 2 Gew.-% PVA, bezogen auf Zement, in Form einer handelsüblichen PVA-Emulsion, wird die Haftfestigkeit gegenüber Nullbeton nur um ca. 40 ,lo erhöht.
5. Die Harzlösungen werden auf ihre Wirkung als Betonverflüssiger geprüft. Ein Zusatz einer Harzlösung, hergestellt nach A, welche nach Zementzusatz 0,01 Gew. % Harz, bezogen auf Zement, enthält, zeigt einen deutlichen Verflüssigungseffekt. Die nach B, D und E hergestellten Harzlösungen erweisen sich ebenfalls als gute Betonverflüssiger. Die nach C hergestellte Lösung zeigt keine Wirkung als Betonverflüssiger.
Die nach E hergestellte Lösung wird bei ca. 300C getrocknet. Das getrocknete Produkt ist vollständig wasserlöslich. Die aus dem getrockneten Produkt hergestellte wässrige Lösung wirkt ebenfalls als guter Beonverflüssi- ger.
6. Zu einem Kalkhydratmörtel werden Harzlösungen, hergestellt nach A, mit Harzgehalten von 8,0%, 16,0% und 22,0, bezogen auf Kalkhydrat, zugesetzt. Der Mörtel haftet im Gegensatz zu Mörtel ohne Harzzusatz gut auf Glas, Baustahl und Holz. Die Haftung des Mörtels mit 16% Harz ist etwa doppelt so fest, wie die des Mörtels mit 8% Harz. Der Mörtel mit 22% Harz haftet um ca. 50% fester als der Mörtel mit 16% Harz.
7. Bei einem Zusatz der nach A hergestellten Harzlösung zum Anmachwasser von Gips wird die Wassermenge, die nötig ist, um einen giessfähigen Gipsbrei zu erhalten, erniedrigt und die Abbindezeit des Gipses erhöht. Es wurden Probekörper aus Gips mit und ohne Harzzusatz angefertigt. Die zugesetzte Harzmenge, hergestellt nach A, betrug auf Gips bezogen 1,7%. Nach Trocknen der Probekörper bei 400C wurde die Brinellhärte bestimmt. Bei den Probekörpern mit Harzzusatz war die Brinellhärte um 46% höher als bei den Probekörpern ohne Harzzusatz.
8. Es wurde Steinholz aus 1 Gew.-Tl. gebranntem Magnesit, 1 Gew.-T1. Holzmehl und 3,6 Gew.-T1. Magnesiumchloridlösung hergestellt. Einem Teil der Probekörper wurde sulfitmodifiziertes Melaminharz, hergestellt nach A, in einer Menge von 8%, bezogen auf Magnesit, zugesetzt und nach 11 Tagen die Brinellhärte bestimmt.
Bei den Probekörpern mit Harzzusatz war die Brinellhärte um 22% höher als bei den Probekörpem ohne Harzzusatz.
9. Harzherstellung wie A: Nach Zugabe der Schwefelsäure wird statt 5 Std. 21 Std. bei 50 C erwärmt, wodurch man eine auch in jedem Verhältnis mit Wasser mischbare Lösung mit einer Viskosität von 170 cP bei 200C und ebenfalls einem Feststoffgehalt von ca. 20% erhält.
In 10 kg Harzlösung werden 20 kg Kalkhydrat eingerührt. Man erhält ein thixotropes, nicht absetzendes Anstrichmittel, das mit der Bürste noch gut verstreichbar ist. Auf noch feuchtem Beton aufgebrachte Anstriche sind wisch- und wasserfest.
10. Injektionsmörtel wird benötigt z.B. zum Auspressen von Spannkanälen und zur Verfestigung poröser geologischer Formationen. Gefordert werden u.a. leichte Pumpbarkeit und bei der Verfestigung von porösem Gestein auch eine Verminderung des Wasserverlustes.
Leichtere Pumpbarkeit wird mit Betonverflüssigern erreicht (siehe 5. Beispiel).
Der Wasserverlust wurde bei 7 atü bestimmt. Verwendet wurde Portlandzement 275 bei einem Wasser Zement-Faktor von 0,50.
Der Wasserverlust betrug in 5 Minuten ohne Zusatz 450 ml, bei einem Zusatz von 1,0% bzw. 5,0% Festharz, hergestellt nach A (bezogen auf Zement), 50 bzw. 5 ml.
Baumatenalgeinisch
It is already known that thermoplastics such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate (PVA) and polystyrene can be added to building materials to improve their properties.
Thermosets, e.g. Polyester resins and urea-formaldehyde resins, used for the same purpose. The improvement in the properties of building materials is essentially due to the purely mechanical filling of the spaces between the building material with plastic.
The present invention is based on the object of improving essential properties of inorganic-organic building materials, especially with regard to the strength values.
The solution to the problem is that the building material mixture has a content of 0.01 to 30% by weight, based on the inorganic binder, of resin modified with sulfite, rongalite or sulfonic acid based on an amino-s-triazine with at least two NH Groups.
A production of this building material is characterized in that the solution of a hydrophilic amino-s-triazine resin modified with sulfite, formaldehyde sodium sulfate or sulfonic acid and having at least two NEI2 groups is reacted with an alkaline earth metal-containing inorganic binder such that at least 1 Moles of alkaline earth is available.
In the case of the building material mixture according to the invention, there is partly a chemical bond between inorganic and organic components, a bond which presumably achieves the considerable improvement in properties.
Due to the following properties, such as good adhesive, tensile and compressive strength, surface quality, high wear resistance, special resistance to chemicals, etc., the following possible applications for s-triazine resins containing acid groups are given in construction:
Repairs to concrete damage and road construction (Examples 1 and 4);
Concrete liquefier and ready-mixed concrete (Example 5);
Adhesives for ceramics, glass and similar material (Example 6);
Plasters and paints on masonry, glass, structural steel, wood and concrete (Examples 6 and 9);
Building panels and floor coverings (Examples 7 and 8);
Concrete block industry (Examples 2 and 3);
Sealing and consolidating geological formations, preventing the formation of construction joints, injection mortar (example 10).
Examples
Preparation of the resin solutions:
A. 567 parts by weight 37% formalin is brought to pH 4.5 with sodium hydroxide solution and then 294 parts by weight. Melamine added. Then it is heated to 750C until a clear solution forms. The solution is cooled to 450C and 222Wt.-T1.
Na2S205 too. Then 332 vol.
Water is added, a pH value of 10.5 is set with sodium hydroxide solution and the solution is heated to 80 ° C. for 2 hours. After cooling to 50 ° C., the solution is mixed with a mixture of 2116 vol. Water and 70 wt. concentrated sulfuric acid. The reaction mixture is then heated for 5 hours at 50 ° C. and then adjusted to pH 8.7 with sodium hydroxide solution.
A solution is obtained which is miscible with water in any ratio and has a viscosity of 37 cP at 250 ° C. and a solids content of approx. 20%.
B. 567 parts by weight 37% formalin is brought to pH 4.5 with sodium hydroxide solution and then with 294 parts by weight. Melamine added. Then it is heated to 750C until a clear solution forms, cooled to 450C and then 222 parts by weight are added. Na2 SO5 added. Then 332 vol. Water is added and the pH is adjusted to 9.0 with sodium hydroxide solution. The solution is heated to 80 ° C. for 2 hours.
After dilution with 2000vol.-Tl water it is cooled down. The viscosity of the solution at 250C is 26.2 cP, the solids content approx. 20%.
C. 20 parts by weight. Hexamethylolmelamine are 234 parts by volume. Water and 6 parts by weight Rongalit 3 hours
heated at 900C. A clear solution with a viscosity of 1.3 cP at 200 ° C. is obtained; Solids content approx. 10%.
Analogous types of resin are obtained when Rongalite is replaced by another sulfur-containing compound, e.g.
Dithionite, sulfite, bisulfite and pyrosulfite. According to DBP 952495, the necessary heating time can be reduced by adding formamidinesulfinic acid.
D. Acetoguanamine sulfonic acid is mixed with 30% formalin in a molar ratio of 1: 4.0, heated to 70 ° C., adjusted to pH 4.0 with sodium hydroxide solution and then heated to 90 ° C. for 2 hours. The solution obtained, which is miscible with water in any ratio, has a viscosity of 346 cP at 200 ° C. and a solids content of approx. 50%.
E. Benzoguanamine sulfonic acid is mixed with 30% formalin in a molar ratio of 1: 4.0, heated to 70 ° C., adjusted to pH 4.0 with sodium hydroxide solution and then heated to 90 ° C. for 2 hours. The solution, which can be mixed with water in any ratio, has a viscosity of 2330 cP at 200C and a solids content of approx. 5040.
1. Sulphite-modified melamine resin solution, prepared according to A, which contains 2% by weight of resin, based on the cement present, is added to a concrete. After 28 days, the bond strength of new concrete on old concrete is measured. It is 240% higher than that without the addition of resin. To achieve the same increase in adhesive strength with a commercially available PVA emulsion, 6% PVA must be added in the form of an emulsion.
In the case of concrete to which the melamine resin is added, the compressive strength increases by 40% compared to concrete without an additive, while the compressive strength decreases by 10% with an addition of 4.5% PVA in emulsion.
2. The same resin solution as according to A, but with a content of 4% resin, based on cement, is added to a concrete and tensile strength and compressive strength are determined after 28 days. The tensile strength is 110% and the compressive strength 65% higher than that of concrete without the addition of resin. When using commercially available PVA emulsion, adding 4.5% PVA in the form of an emulsion increases the tensile strength by 40% and the compressive strength by 30%.
3. The same resin solution as according to A is added to a concrete. After 24 hours of storage in the air, the test specimen is placed in running water and the tensile strength is determined after 28 days - counting from the day of manufacture. Compared to concrete without an additive, the tensile strength increases by 45%, while in the case of concrete with an additive of 4.5% commercial PVA in the form of an emulsion, it decreases by 10%.
4. Rongalit-modified melamine resin solution, prepared according to C, which contains 2% by weight of resin, based on cement, is added to a fresh concrete and the bond strength of new concrete to old concrete is measured after 28 days. The adhesive strength is 90% higher than that of zero-grade concrete. Compared to zero concrete, the compressive strength also increases by 20%. With an addition of 2% by weight of PVA, based on cement, in the form of a commercially available PVA emulsion, the adhesive strength is only increased by approx.
5. The resin solutions are tested for their effect as a concrete plasticizer. An addition of a resin solution, prepared according to A, which, after the addition of cement, contains 0.01% by weight of resin, based on cement, shows a clear liquefying effect. The resin solutions prepared according to B, D and E also prove to be good concrete plasticizers. The solution prepared according to C shows no effect as a concrete plasticizer.
The solution prepared according to E is dried at about 300C. The dried product is completely soluble in water. The aqueous solution made from the dried product also works as a good condenser for concrete.
6. Resin solutions, prepared according to A, with resin contents of 8.0%, 16.0% and 22.0, based on hydrated lime, are added to a hydrated lime mortar. In contrast to mortar without the addition of resin, the mortar adheres well to glass, structural steel and wood. The adhesion of the mortar with 16% resin is about twice as strong as that of the mortar with 8% resin. The mortar with 22% resin adheres about 50% more firmly than the mortar with 16% resin.
7. When the resin solution prepared according to A is added to the gypsum mixing water, the amount of water required to obtain a pourable gypsum paste is reduced and the setting time of the gypsum is increased. Test specimens were made from plaster of paris with and without the addition of resin. The amount of resin added, prepared according to A, was 1.7% based on gypsum. After drying the specimens at 40 ° C., the Brinell hardness was determined. The Brinell hardness of the specimens with added resin was 46% higher than that of the specimens without added resin.
8. Stone wood was made from 1 part by weight. Burnt magnesite, 1 part by weight. Wood flour and 3.6% by weight. Magnesium chloride solution produced. Sulphite-modified melamine resin, prepared according to A, in an amount of 8%, based on magnesite, was added to some of the test specimens, and the Brinell hardness was determined after 11 days.
The Brinell hardness of the test specimens with added resin was 22% higher than that of the test specimens without added resin.
9. Resin production as for A: After adding the sulfuric acid, the mixture is heated at 50 ° C. for 21 hours instead of 5 hours % receives.
20 kg hydrated lime are stirred into 10 kg resin solution. A thixotropic, non-settling paint is obtained which can still be easily spread with a brush. Paints applied to concrete that are still damp are smudge-proof and waterproof.
10. Injection mortar is required e.g. for pressing out tensioning channels and for consolidating porous geological formations. Among other things, the requirements are easy pumpability and, when solidifying porous rock, also a reduction in water loss.
Easier pumpability is achieved with concrete liquefiers (see 5th example).
The water loss was determined at 7 atmospheres. Portland cement 275 was used with a water cement factor of 0.50.
The water loss in 5 minutes without addition was 450 ml, with an addition of 1.0% or 5.0% solid resin, prepared according to A (based on cement), 50 or 5 ml.