DE1282533B - Process for the production of cement mortar and concrete with highly increased strength and tightness properties - Google Patents
Process for the production of cement mortar and concrete with highly increased strength and tightness propertiesInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Zementmörtel und Beton mit hochgesteigerten Festigkeits-und Dichtigkeitseigenschaften Zementmörtel und Beton besitzen von Natur aus einen gewissen Luftgehalt, der je nach Art des gegebenen Baustoffgemisches, seines Kornaufbaues und des Herstellungs- und Verarbeitungsverfahrens kleiner oder größer ausfallen kann. Für die Festigkeits-und Dichbigkeitseigenschaften, aber auch für das Schwindverhalten und die Frostbeständigkeit sind diese meist unregelmäßigen Lufteinschlüsse abträglich. Bei der Herstellung von besonders hochwertigem, insbesondere hochfestem und/oder hochdichtem Zementmörtel oder Beton muß daher erstrebt werden, möglichst luftarme Gemische von gesteigerter Dichte und Wichte zu erhalten. Hierzu dienen bisher mechanische Methoden, wie Stampfen, Rütteln, Vibrieren, Schleudern, Spritzen, schließlich auch Vakuumanwendung in der Mischmaschine oder am frischen Beton. Trotz erheblichen apparativen Aufwandes kann aber eine weitreichende Wirkung auch auf diesem Wege kaum erzielt werden.Process for the production of cement mortar and concrete with highly enhanced Strength and impermeability properties Cement mortar and concrete have by nature from a certain air content, which, depending on the type of building material mix, its grain structure and the manufacturing and processing method smaller or smaller can be larger. For the strength and sealing properties, but also for shrinkage behavior and frost resistance, these are mostly irregular Detrimental air inclusions. In the production of particularly high quality, in particular high-strength and / or high-density cement mortar or concrete must therefore be sought to obtain mixtures of increased density and weight that are as low in air as possible. For this So far, mechanical methods such as tamping, shaking, vibrating, slinging, Spraying, and finally also vacuum application in the mixing machine or on the fresh Concrete. Despite considerable expenditure on equipment, however, it can have a far-reaching effect can hardly be achieved in this way either.
Auch die Anwendung von möglichst wenig, schäumenden Plastifizierungsmitteln von verringertem Lufteinführungsvermögen hat nicht zu dem hier erstrebten stark verringerten Luftgehalt von Mörtel und Beton führen können. Derartige Plastifizierungsmittel vermögen den Luftgehalt zwar besser und homogener zu verteilen, ohne ihn aber vermindern zu können.Also the use of as little foaming plasticizers as possible of reduced air induction capacity does not have much of what is aimed at here reduced air content in mortar and concrete. Such plasticizers are able to distribute the air content better and more homogeneously, but without reducing it to be able to.
Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, zur Verringerung des Luftgehaltes von Zementmörtel und Beton einen Zusatz geringer, auf Zement berechnet 0,0005 bis 0,1% betragender Mengen von wasserunlöslichen aliphatischen Alkoholen anzuwenden. Jedoch konnte auf diesem Wege auch nur eine Senkung des Luftgehaltes auf günstigstenfalls 3,4%, im Durchschnitt sogar nur auf 4 bis 5%, erzielt werden. Eine derartige Höhe des verbliebenen Luftgehaltes kennzeichnet jedoch keinesfalls einen luftarmen Mörtel oder Beton. Wiederum führt dieser ältere Erfindungsvorschlag bei Mitverwendung von Plastifizierungsmitteln, wie Sulfitablauge, zu noch höheren Luftgehalten. Aus der Vorveröffentlichung war somit auf die Nachteiligkeit einer Mitanwendung von Plastifizierungsmitteln zu schließen.Finally, it has also been suggested to reduce it the air content of cement mortar and concrete is an additive lower, calculated on cement 0.0005 to 0.1% amounts of water-insoluble aliphatic alcohols apply. However, only a lowering of the air content could be achieved in this way at best 3.4%, on average even only to 4 to 5%. However, such a level of the remaining air content is by no means indicative a low-air mortar or concrete. Again, this older inventive proposal leads if plasticizers, such as sulphite waste liquor, are also used, even higher Air hold. From the prior publication was thus on the disadvantage of a Close co-use of plasticizers.
Wie nun gefunden wurde, erlangen die nicht mit Wasser mischbaren, mindestens 5 Kohlenstoffatome enthaltenden aliphatischen Alkohole eine überraschend vervielfachte luftausscheidende Wirksamkeit, wenn durch zielbewußte Maßnahmen ihr möglichst feindsperser Verteilungszustand gewährleistet wird.As has now been found, the immiscible with water, at least 5 carbon atoms containing aliphatic alcohols a surprisingly multiplied air-evacuating effectiveness, if by purposeful measures you The most hostile distribution status is guaranteed.
Als bestgeeignetes Mittel zur Erzielung rascher und stabiler Feindispergierung und Wirkungssteigerung der aliphatischen Alkohole hat sich erfindungsgemäß die Mitverwendung von nichtjonogenen Netz- und/oder Schaummitteln erwiesen. Die nichtjonogenenNetz- und/oderSchaummittel haben wegen ihres an sich etwas luftporenbildenden und die Mörtel- und Betoneigenschaften kaum verbessernden Charakters bisher auf dem vorliegenden Gebiet keine nennenswerte Bedeutung erlangen können.As the most suitable means for achieving rapid and stable fine dispersion and the increase in the effectiveness of the aliphatic alcohols has also been used in accordance with the invention proven by non-ionogenic wetting agents and / or foaming agents. The non-jonogenic network and / or foaming agents have, because of their inherently somewhat air-entraining properties, and the Mortar and concrete properties of hardly improving character so far on the present Area cannot acquire any significant importance.
überraschenderweise zeigt aber die erfindungsgemäße Stoffkombination von nicht wassermischbaren aliphatischen Alkoholen und nichtjonogenen Netz- und/oder Schaummitteln unerwartet günstige, nicht additive, sondern multiplizierte Wirkungseigenschaften. Die erfindungsgemäße Stoffkombination führt zu bisher nicht bekannter stärkster Luftausscheidung. Dabei verbleibt trotz der starken Verminderung der für eine Plastifizierung wesentlichen Luftbläschen noch eine recht beträchtliche wassereinsparende Wirksamkeit der Stoffkombination erhalten. Die Festigkeiten von Zementmörtel und Beton werden auf diesem Wege unerwartet stark erhöht. Ursache und Grundlage dieser Erscheinungen dürfte sein, daß die nichtjonogenen Netz- und/oder Schaummittel ein spezifisches Dispergier- und Auflösevermögen für die nicht wassermischbaren aliphatischen Alkohole besitzen, wie es anderen Netz- und/ oder Schaummitteln nicht in diesem Maße zu eigen ist.Surprisingly, however, the combination of substances according to the invention shows of water-immiscible aliphatic alcohols and non-ionogenic wetting and / or Foam concentrates unexpectedly favorable, not additive, but multiplied properties. The combination of substances according to the invention leads to hitherto unknown strongest Excretion of air. In spite of the strong reduction, there remains for plasticization essential air bubbles still have a considerable water-saving effect the combination of fabrics. The strengths of cement mortar and concrete are unexpectedly increased in this way. Cause and basis of these phenomena it is likely that the non-ionogenic wetting agents and / or foaming agents are a specific Dispersing and dissolving power for the water-immiscible aliphatic alcohols own, as other wetting agents and / or foaming agents do not own to this extent is.
Erst ein derart feiner Verteilungszustand ermöglicht es den aliphatischen Alkoholen, an den Oberflächen der Zement- und Zuschlagpartikeln ausgedehnt adsorbiert zu werden und die daran haftenden Luftbläschen zu verdrängen.Only such a finely distributed state makes it possible for the aliphatic Alcohols, extensively adsorbed on the surfaces of the cement and aggregate particles and to displace the air bubbles attached to it.
Wie festgestellt wurde, zeigt sich bei den nicht wassermischbaren, im Kohlenstoffkettenlängenbereich C5 bis C12 liegenden, durchweg bei Raumtemperatur flüssigen aliphatischen Alkoholen hinsichtlich ihrer erfindungsgemäßen Wirksamkeit ein mit der Kohlenstoffzahl einhergehender Anstieg der spezifischen luftausscheidenden Wirkungsgröße. Mit der Kettenlänge Cio wird ein Optimum an Wirksamkeit, nämlich größte Luftausscheidung mit kleinstmöglichem Anwendungsquantum, erreicht; die Kettenlänge C$ schließt sich an. Aber auch mit weiter steigendem Gehalt an C-Atomen und größeren, überwiegend zu festen, teils auch noch zu flüssigen aliphatischen Alkoholen führenden Kettenlängen bis zu C12 können, etwa mit Gemischen flüssiger und fester Alkohole, in Verbindung mit den nichtjonogenen Netz-und/oder Schaummitteln feindisperse, gut wirksame Entlüftungs-Zusatzmittel für Zementmörtel und Beton erhalten werden.As has been established, the water-immiscible, in the carbon chain length range C5 to C12, all at room temperature liquid aliphatic alcohols with regard to their according to the invention Effectiveness an increase in the specific carbon number associated with air-releasing effect quantity. With the chain length Cio an optimum of effectiveness is achieved, namely the greatest air excretion with the smallest possible application quantity achieved; the chain length C $ follows. But also with an increasing content of carbon atoms and larger ones, mostly too solid, partly also too liquid aliphatic Alcohols with chain lengths up to C12 can be used, for example with mixtures of liquids and solid alcohols, in connection with the non-ionogenic wetting agents and / or foaming agents obtain finely dispersed, highly effective deaeration additives for cement mortar and concrete will.
Die erfindungsgemäß verwandten nicht wassermischbaren aliphatischen Alkohole stehen sowohl aus natürlichem Vorkommen als auch auf verschiedensten Herstellungswegen der großtechnischen Synthese reichlich zur Verfügung. Besonders wirtschaftlich können an _Stelle der schwieriger gewinnbaren einzelnen aliphatischen Alkohole auch ihre technisch in der Vorstufe anfallenden Gemische, vorteilhaft die um den Kohlenstoffkettenbereich Cio gruppierten Fraktionen, wie z. B. die Fraktion CB Cio oder die Fraktionen C8 C12 und Ciö c12, verwendet werden. Als nichtjonogene Netz- und/oder Schaummittel können vorzugsweise die Umsetzungsprodukte von Fettalkoholen, Fettsäuren, Fettsäureamiden bzw. -alkanolamiden, Fettaminen, phenolischen Verbindungen u. dgl. mit Alkylenoxyden, wie Äthylenoxyd, verwendet werden.The water-immiscible aliphatic which are used according to the invention Alcohols come from natural sources as well as from a wide variety of production routes abundantly available for large-scale synthesis. Can be particularly economical Instead of the more difficult to obtain individual aliphatic alcohols, theirs too Mixtures obtained technically in the preliminary stage, advantageously those around the carbon chain area Cio grouped factions, such as B. Fraction CB Cio or Fractions C8 C12 and Ciö c12, can be used. As a non-jonogenic wetting agent and / or foam agent can preferably be the reaction products of fatty alcohols, fatty acids, fatty acid amides or alkanolamides, fatty amines, phenolic compounds and the like with alkylene oxides, such as ethylene oxide can be used.
In der erfindungsgemäßen Stoffkombination kann man gegenüber dem aliphatischen Alkohol das zu seiner Dispergierung an sich nur geringfügig benötigte nichtjonogene Netz- und/oder Schaummittel-ohne jede Gefahr einer an sich gegebenen Luftporenbildung - auch in 2fach oder 3fach größerer Menge überschüssig anwenden, was gesteigerte Plastizität, Festigkeit und/oder Dichtigkeit ergibt. Dabei verbleiben die Anwendungsmengen der aliphatischen Alkohole im bereits bekannten Rahmen von 0,0005 bis 0,1 °/o; ein Mehrzusatz wäre nicht notwendig, aber nicht nachteilig.In the combination of substances according to the invention, one can oppose the aliphatic Alcohol is the non-jonogenic that is only slightly needed for its dispersion Wetting and / or foaming agent without any risk of air entrainment - Use excess in 2 or 3 times larger amounts, which increases Plasticity, strength and / or tightness results. The application quantities remain of the aliphatic alcohols in the already known range from 0.0005 to 0.1%; a Additional addition would not be necessary, but not disadvantageous.
Die Erfindung führt zu Zementmörtel und Beton von außergewöhnlich gesteigerter Festigkeit, Dichtigkeit und Beständigkeit, erkennbar schon an dem wesentlich erhöhten Raumgewicht des Baustoffes und dadurch begründet, daß bei derartiger Verdichtung es Materials die molekularen Bindekräfte der Zementpartikeln stärker in Erscheinung treten müssen. Bei der immer umfangreicheren konstruktiven Verwendung von Beton für hochbeanspruchte Teile, für Spannbeton, für besonders aggressivbeständige Bauobjekte und nicht zuletzt auch für Luftschutz-, Atom- und militärische Objekte schafft die Erfindung maßgebliche Vorteile.The invention leads to cement mortar and concrete of extraordinary quality increased strength, tightness and durability, recognizable by the essential increased density of the building material and due to the fact that with such compression es material, the molecular binding forces of the cement particles are more apparent have to kick. With the ever more extensive use of concrete for construction purposes for highly stressed parts, for prestressed concrete, for particularly aggressive-resistant construction objects and last but not least, the creates for air raid, nuclear and military objects Invention significant advantages.
Die erfindungsgemäßen Stoffkombinationen können mit allen sonstigen für Mörtel und Beton dienlichen Zusätzen, wie Beschleunigungs- oder Verzögerungsmitteln, festigkeitssteigernd wirkenden löslichen oder unlöslichen Anhydrophosphaten, insbesondere auch mit gebräuchlichen Plastifizierungsmitteln und sehr vorteilhaft schließlich auch mit Dichtungsmitteln aller Art, vervollständigt werden. Erfmdungsgemäßer Mörtel und Beton von an sich schon erhöhter Dichtigkeit kann durch geringen Zusatz von Dichtungsmittel auf ein Höchstmaß an Dichtigkeit gebracht werden, weshalb auch der mit Dichtungsmitteln kombinierten Verwendung der erfindungsgemäßen Alkoholdispersionen besondere Bedeutung zukommt. Schließlich sind auch spezifisch festigkeitssteigernd wirkende Zusatzmittel, wie Hexamethylentetramin, analoge Aldehyd-Amin-Kondensationsprodukte, und/ oder sulfitierte Gerbextrakte besonders geeignet, die Wirkungen der erfindungsgemäßen Alkoholdispersionen weiter zu steigern.The combinations of substances according to the invention can be used with all others additives useful for mortar and concrete, such as accelerating or retarding agents, Soluble or insoluble anhydrophosphates that increase strength, in particular also with common plasticizers and ultimately very beneficial can also be completed with sealants of all kinds. Mortar according to the invention and concrete that is already more impermeable can be achieved by adding a small amount of Sealants are brought to the highest degree of tightness, which is why the use of the alcohol dispersions according to the invention combined with sealants is of particular importance. Finally, they also specifically increase strength active additives, such as hexamethylenetetramine, analogous aldehyde-amine condensation products, and / or sulfited tanning extracts particularly suitable for the effects of the invention To further increase alcohol dispersions.
Erwähnt sei, daß auch die Art der Mischvorrichtung, ob Freifallmischer, Zwangsmischer oder sonstige Mischerkonstruktion, von gewissem Einfluß auf den Grad der Betonentlüftung sein kann. Da die erfindungsgemäße Entlüftung nicht unendlich schnell, sondern nur in endlicher, wenn auch verhältnismäßig kurzer Zeit verläuft, spielt die Neuluftzufuhr, die beispielsweise der Zwangsmischer gebräuchlicher Bauart ständig und stark bewirkt, insofern eine Rolle, als sie das Gleichgewicht zwischen ausgeschiedener und frisch zugeführter Luft nach der ungünstigeren Seite hin merklich verschieben kann.It should be mentioned that the type of mixing device, whether free-fall mixer, Compulsory mixer or other mixer construction, of some influence on the degree the concrete vent can be. Because the vent according to the invention is not infinite fast, but only in a finite, albeit relatively short time, The fresh air supply plays, for example, the common type of compulsory mixer constantly and strongly causes a role in that it is the balance between excreted and freshly supplied air noticeably on the less favorable side can move.
Aus der nachstehenden Versuchstabelle ist die Arbeits- und Wirkungsweise
des erfindungsgemäßen Verfahrens ersichtlich. In allen Versuchen wurde das gleiche
Betongemisch mit 300 kg/m3 Portlandzement 275 und Zuschlag der Sieblinie DE mit
einem Ausbreitmaß von 38 cm angewandt. Benutzt wurde als Fettalkohol der Decylalkohol
(CioH"QH), als dispergierendes nichtjonogenes Netz- und Schaummittel ein Polyglykoläther.
Aus der Tabelle sind die Zusatzmengen und -arten und die jeweils erzielten Versuchsergebnisse
zu entnehmen.
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