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Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit einer Betonmischung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitungsmöglichkeiten einer Betonmischung, die ein hydraulisches Bindemittel, Aggregate, eine geringe Menge Wasser sowie ein Zusatzmittel auf der Grundlage eines Polyacryl-Latex enthält.
Es ist bekannt, dass Betone und Mörtel mit geringem Wassergehalt die Herstellung sehr harter und widerstandsfähiger Materialien ermöglichen, dass aber für ihre Verarbeitung sehr grosse mechanische Kräfte bzw. eine Rütteleinrichtung erforderlich sind, was wieder die Anwendung kostspieliger Mittel erforderlich macht.
Die Betone oder Mörtel plastischer oder fliessfähiger Beschaffenheit, welche sich leichter verarbeiten und auch leichter an die Stelle, an der sie verarbeitet werden, mit Hilfe von Förderbändern und bzw. oder Pumpen transportieren lassen, werden derzeit von den Konstrukteuren abgelehnt, obwohl sie kein Stampfen erfordern und auch keinen Schwund aufweisen, u. zw. im Hinblick auf die schlechte Qualität, insbesondere die ungenügende Festigkeit der ausgehärteten Materialien, welche sie bei Aufnahme einer gegebenen Menge eines Bindemittels annehmen können.
Die Berechtigung dieser Ansicht der Konstrukteure ergibt sich aus der folgenden Tabelle l, welche die Ergebnisse von Versuchen wiedergibt, welche an Beton nach 28-tägigemAushärten an gestampften, nicht gerüttelten Materialien verschiedener Konsistenz vorgenommen wurden.
Die Tabelle zeigt die Festigkeitswerte beim Zusammenpressen der gehärteten Materialien als Funktion des Prozentanteils an Wasser im Verhältnis zum Gesamtgewicht der trockenen Materialien für Beton mit unterschiedlichem Wassergehalt. Die Werte der Druckfestigkeit sind als Relativwerte ausgedrückt, wobei die Einheit diejenige eines Betons ist, der die Mindestmenge an Wasser enthält, welche für die komplette Hydratisierung des hydraulischen Bindemittels erforderlich ist (6%), u. zw. für den Fall eines Betons, der 2200 bis 2500 kg Trockenmaterial/m3 Beton enthält.
Die erste Zeile der Tabelle gibt den Prozentsatz an Wasser, nämlich zwischen 6 und 12% an, während die zweite Zeile die entsprechenden Werte der Druckfestigkeit angibt.
Tabelle 1 :
EMI1.1
<tb>
<tb> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> 1. <SEP> 00 <SEP> 0. <SEP> 87 <SEP> 0. <SEP> 73 <SEP> 0. <SEP> 61 <SEP> 0. <SEP> 51 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 0. <SEP> 29
<tb>
Es wurde bereits vorgeschlagen, um einen Beton guter Festigkeit und somit gute Verarbeitbarkeit zu erhalten, den üblichen Bestandteilen des Betons einen Zusatz auf der Basis von Polyacryllatex beizu-
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fügen. Bei einem derartigen bekannten Verfahren handelt es sich bei dem Zusatzstoff um einen solchen auf der Basis von Methylacrylatpolymeren, von Äthylacrylatpolymeren u. dgl. und der Zusatz wird in beträchtlichen Mengen in der Grössenordnung von bis zu 2fP/o des Gewichtes des hydraulischen Binde- mittels angewendet.
Durch diese beträchtlichen Zusatzmengen wird auch der Preis des so hergestellten Betons stark erhöht
Ein Ziel der Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften einer Betonmischung, welches Verfahren die aufgezeigten Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäss ist der Zusatzstoff ein Copolymeres von Styrol und Methylacrylat oder von Styrol und Äthylhexylacrylat, und er wird in einer Trockengewichtsmenge von 1 bis 5'%', bezogen auf das hydraulische Bindemittel angewendet.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird den ausgehärteten Materialien eine verbesserte Qualität verliehen, u. zw. solchen fliessfähigen oder flüssigen Beton-oder Mörtelarten, welche bisher von den Konstrukteuren abgelehnt wurden.
Die Zusatzstoffe, welche ausgezeichnete Ergebnisse lieferten, haben die Konsistenz eines Latex, sind nicht oxydierbar und haben eine grosse Widerstandsfähigkeit gegen Alkalien und Alterungsmittel.
Das Verfahren ist vorteilhaft bezüglich der Betonmengen und der Korngrössen der Aggregate. Nachfolgend sind beispielhaft die Ergebnisse der Versuche angegeben, die durchgeführt wurden, wobei man von einem Beton ausging, der folgende Bestandteile aufwies :
Ungesiebter Loire-Sand
Wasser
CPA 325-Zement normalisierter Mahlung.
Als Verbesserer wurde ein Produkt verwendet, welches ein Copolymeres von Styrol und Äthylhexylacrylat ist.
Bei allen Versuchen hatte der verwendete Loire-Sand eine mittlere Teilchengrösse, die durch die in der nachfolgenden Tabelle II angegebenen Siebrückstands-Werte definiert ist und die durch feuchtes Aussieben, entsprechend der Norm AFNOR Nr. X 11-501, erhalten wurden :
Tabelle II
EMI2.1
<tb>
<tb> Sieb <SEP> Sieb <SEP> Sieb <SEP> Rück-
<tb> 5mm <SEP> 2mm <SEP> 1mm <SEP> 0,500 <SEP> 0,250 <SEP> 0,200 <SEP> 0, <SEP> 125 <SEP> 0,080 <SEP> 0,063 <SEP> 0,040 <SEP> stand
<tb> 0/0 <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb> 1, <SEP> 8 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 9 <SEP> 37, <SEP> 1 <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
Bei diesen Versuchen betrug der Mengenanteil der Bindemittelaggregate :
EMI2.2
<tb>
<tb> Loire-Sand <SEP> 7ff/o
<tb> CPA <SEP> 325-Zement <SEP> normalisierter <SEP> Mahlung <SEP> 29
<tb>
Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengefasst
In dieser Tabelle entsprechen die verschiedenen Kolonnen, wie über jeder Kolonne angegeben, dem Prozentsatz Wasser des Ausgangsstoffes im Verhältnis zum Gesamtgewicht des trockenen Materials.
Die verschiedenen Zeilen entsprechen den Prozentwerten des weiter oben erwähnten Copolymer-
EMI2.3
ams-Kegelvelche auch unter dem Namen"Setz-Versuch"bekannt sind, werden in folgender Weise ausgeführt :
Man füllt eine kegelstumpfförmige Schachtel mit definierten Abmessungen mit mehreren Schichten les Materials, dessen Plastizität gemessen werden soll, wobei die einzelnen Schichten mit einem klei- ien Mörser aus Metall festgestampft werden, indem man 24 Schläge auf jede Schichte ausübt.
Dann wendet man die kegelstumpfförmige Schachtel, welche man vorsichtig aufhebt, nach 30 sec 1m ; der Kegelstumpf, welcher sich anfänglich aus dem Material bildet, verkleinert sich, und die Ver-
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minderung seiner Höhe im Vergleich zu der Höhe der kegelstumpfförmigen Schachtel, gemessen nach dem Abheben der Schachtel, ist ein Mass für die Plastizität des Ausgangsmaterials.
Die Höhe des Kegelstumpfes der kegelstumpfförmigen Schachtel beträgt 30 cm und die Betonarten werden wie folgt nach Abrams-Zahlen klassifiziert, d. 11. nach dem Ausmass der Höhenverminderung des Kegelstumpfes ausgedrückt in cm :
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<tb>
<tb> trockener <SEP> Beton
<tb> (bzw. <SEP> Beton <SEP> von <SEP> trockener <SEP> Konsistenz) <SEP> : <SEP> 0-1 <SEP>
<tb> halbtrockener, <SEP> zum
<tb> Rütteln <SEP> bestimmter <SEP> Beton <SEP> : <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 3 <SEP>
<tb> plastischer, <SEP> zum
<tb> Stampfen <SEP> bestimmter <SEP> Beton <SEP> : <SEP> 4-10
<tb> fliessfähiger, <SEP> zum
<tb> Giessen <SEP> bestimmter <SEP> Beton <SEP> : <SEP> 6-15
<tb> Flüssigbeton <SEP> :
<SEP> 15-20
<tb>
Tabelle III
EMI3.2
<tb>
<tb> 12,5% <SEP> 12% <SEP> 11,5% <SEP> 11% <SEP> 10% <SEP> 8% <SEP> 7% <SEP> 6%
<tb> 9,3
<tb> 0 <SEP> 18, <SEP> 1cm <SEP> 4,9 <SEP> 3,6 <SEP> 0,7 <SEP> 0,2
<tb> 6,1
<tb> 9,3
<tb> 5% <SEP> 9
<tb> 6,7
<tb> 4, <SEP> 51o <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 4% <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 3% <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 20
<tb> 2, <SEP> 5% <SEP> 17, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 21. <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 1,5% <SEP> 16, <SEP> 7
<tb> 1% <SEP> 1, <SEP> 4
<tb>
Die Tabelle zeigt, dass mit 61o Anmachwasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Baustoffe, die Zugabe von 9% ; Verbesserer zu einer Vergiessbarkeit führt, die manuelles Stampfen erlaubt, was bisher nur mit 121o Wasser erzielt worden war.
Die Tabelle zeigt gleichermassen den kritischen Charakter der zugefügten Verbesserermenge, wobei beim Übergang von 4 zu S%o die Abrams-Zahl von 0, 1 bis 9, 3 variiert.
Mit 7% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Baustoffe, kann mit einer Menge an Verbesserer von nur 2% vergiessbarer Beton erhalten werden.
Die Zugabe von 2, 5% Verbesserer liefert flüssigen Beton mit einer ausserordentlich leichten Handhabung. Ohne Verbesserer ist zur Herstellung von flüssigem Beton eine Menge von 12, 5% Wasser erforderlich.
Die Vergiessbarkeit ist noch besser für 8Dlo Wasser. Bei dieser Menge zeigt sich nur ein Verbesserungseffekt für einen Prozentwert oberhalb 10/0.
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Selbst bei Abrams-Zahlen oberhalb 20 wurde keine Trennung der Materialien festgestellt.
Die erfindungsgemässen Betonarten lassen sich sehr leicht bearbeiten, zeigen eine erhöhte Vergiess- barkeit und ihr Einsatz auf der Baustelle erfolgt schnell, sie erfordern nicht die Verwendung eines Stampf- oder Rüttelgeräts.
Es wurde ausserdem eine Versuchsreihe mit Proben durchgeführt, um die von der Beimischung von Slo Verbesserer des Lytron 112 Typs hervorgerufenen Veränderungen der mechanischen Festigkeit zu bestimmen. Man erhielt die folgenden Ergebnisse, wobei man die Eigenschaft der Probe mit 1fP/o hydraulischem Bindemittel ohne Verbesserer als = 1 setzte :
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<tb>
<tb> Veränderung <SEP> des <SEP> direkten <SEP> Zuges
<tb> (traction <SEP> directe) <SEP> + <SEP> 2,54
<tb> Veränderung <SEP> der <SEP> Biegefestigkeit <SEP> + <SEP> 3,78
<tb> Veränderung <SEP> der <SEP> Druckfestigkeit <SEP> + <SEP> 2,87
<tb> Veränderung <SEP> der <SEP> Bindefestigkeit
<tb> (im <SEP> Falle <SEP> des <SEP> Verputzes) <SEP> + <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Die Labor- und die Bauversuche haben gezeigt, dass die Gefahr der Rissbildung durch Zusammenziehen in einem bedeutenden Mass gegenüber den Produkten ohne Verbesserer verringert wird.
Die erfindungsgemässen Betonarten zeigen eine sehr starke Haftung auf alten gegossenen Betonarten, was die Betonausbesserungen erleichtert.
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wendete Minimum an Wasser ein geringeres Zusammenziehen aufweisen.
In Verputzzusammensetzung kann er ebenfalls eine verbesserte Haftung, erhöhte Festigkeit und eine verminderte Wasseraufnahme besitzen.
Er kann als Ausbesserungsbeton verwendet werden, wobei er das Einspritzen in alte Betonarten, das Wiederzuschmieren von Rissen, das Haften auf alten Trägern (hydraulischen Arbeiten usw.) ermöglicht.
Die Abbindezeit eines einen Verbesserer enthaltenden erfindungsgemässen Betons oder Gipses ist ein wenig länger als die eines Betons oder Gipses ohne Verbesserer. Wenn ein rasches Abbinden des Betons erwünscht ist, kann ein Abbindebeschleuniger, wie beispielsweise das Lithiumsulfat, in einer Menge zwischen 0, 5 und 2 Gew.-o des hydraulischen Bindemittels zugegeben werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit einer Betonmischung, die aus einem hydraulischen Bindemittel, Zuschlagstoffen, einer geringen Menge Wasser, und einem Zusatzmaterial auf der Basis eines Polyacrylsäurelatexbesteht, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmaterial ein Copolymeres von Styrol und Methylacrylat oder von Styrol und Äthylhexylacrylat in einer Menge von 1 bis ff1/0 (Trockengewicht), bezogen auf das hydraulische Bindemittel, verwendet wird.
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Method for improving the workability of a concrete mix
The invention relates to a method for improving the processing possibilities of a concrete mixture which contains a hydraulic binder, aggregates, a small amount of water and an additive based on a polyacrylic latex.
It is known that concretes and mortars with a low water content enable the production of very hard and resistant materials, but that very high mechanical forces or a vibrating device are required for their processing, which again makes the use of expensive means necessary.
The concretes or mortars of plastic or flowable nature, which are easier to process and also easier to transport to the place where they are processed, with the help of conveyor belts and / or pumps, are currently rejected by the designers, although they do not require tamping and also show no shrinkage, u. with regard to the poor quality, in particular the insufficient strength of the cured materials, which they can assume when a given amount of a binder is absorbed.
The justification of this view of the designers results from the following table 1, which gives the results of tests which were carried out on concrete after 28 days of curing on tamped, non-vibrated materials of various consistencies.
The table shows the strength values when the hardened materials are pressed together as a function of the percentage of water in relation to the total weight of the dry materials for concrete with different water content. The compressive strength values are expressed as relative values, with the unit being that of a concrete that contains the minimum amount of water required for complete hydration of the hydraulic binder (6%), and the like. between the case of a concrete that contains 2200 to 2500 kg dry material / m3 concrete.
The first line of the table shows the percentage of water, namely between 6 and 12%, while the second line shows the corresponding values of the compressive strength.
Table 1 :
EMI1.1
<tb>
<tb> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> 1. <SEP> 00 <SEP> 0. <SEP> 87 <SEP> 0. <SEP> 73 <SEP> 0. <SEP> 61 <SEP> 0. <SEP> 51 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 0. <SEP> 29
<tb>
It has already been proposed, in order to obtain a concrete with good strength and thus good workability, to add an additive based on polyacrylic latex to the usual constituents of the concrete.
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put. In such a known method, the additive is one based on methyl acrylate polymers, ethyl acrylate polymers and the like. The like. And the additive is used in considerable amounts in the order of magnitude of up to 2fP / o of the weight of the hydraulic binder.
These considerable additional quantities also greatly increase the price of the concrete produced in this way
An object of the invention is now to create a method for improving the processing properties of a concrete mixture, which method does not have the disadvantages indicated.
According to the invention, the additive is a copolymer of styrene and methyl acrylate or of styrene and ethylhexyl acrylate, and it is used in a dry weight amount of 1 to 5 '%', based on the hydraulic binder.
The method according to the invention gives the cured materials an improved quality, u. between those flowable or liquid types of concrete or mortar that have been rejected by the designers up to now.
The additives, which gave excellent results, have the consistency of a latex, are not oxidizable and have a high resistance to alkalis and aging agents.
The method is advantageous in terms of the amount of concrete and the grain sizes of the aggregates. The following are examples of the results of the tests that were carried out, assuming a concrete that had the following components:
Unscreened Loire sand
water
CPA 325 normalized grind cement.
A product which is a copolymer of styrene and ethylhexyl acrylate was used as an improver.
In all tests, the Loire sand used had an average particle size which is defined by the sieve residue values given in Table II below and which were obtained by wet sieving in accordance with the AFNOR standard No. X 11-501:
Table II
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<tb>
<tb> sieve <SEP> sieve <SEP> sieve <SEP> return
<tb> 5mm <SEP> 2mm <SEP> 1mm <SEP> 0.500 <SEP> 0.250 <SEP> 0.200 <SEP> 0, <SEP> 125 <SEP> 0.080 <SEP> 0.063 <SEP> 0.040 <SEP>
<tb> 0/0 <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP>%
<tb> 1, <SEP> 8 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 9 <SEP> 37, <SEP> 1 <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 7 < SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
In these tests the proportion of the binder aggregates was:
EMI2.2
<tb>
<tb> Loire sand <SEP> 7ff / o
<tb> CPA <SEP> 325 cement <SEP> normalized <SEP> grinding <SEP> 29
<tb>
The test results are summarized in Table III below
In this table, the various columns, as indicated above each column, correspond to the percentage of water in the starting material in relation to the total weight of the dry material.
The different lines correspond to the percentages of the above-mentioned copolymer
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ams-Kegelvelche are also known under the name "Setz-Experiment", are carried out in the following way:
A frustoconical box of defined dimensions is filled with several layers of material whose plasticity is to be measured, the individual layers being tamped down with a small metal mortar, applying 24 blows to each layer.
Then you turn the frustoconical box, which you carefully pick up, after 30 seconds 1m; the truncated cone, which initially forms from the material, becomes smaller, and the
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The reduction in its height compared to the height of the frustoconical box, measured after the box has been lifted off, is a measure of the plasticity of the starting material.
The height of the truncated cone of the frustoconical box is 30 cm, and the types of concrete are classified according to Abrams numbers as follows; 11. According to the extent of the reduction in height of the truncated cone expressed in cm:
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<tb>
<tb> dry <SEP> concrete
<tb> (or <SEP> concrete <SEP> of <SEP> dry <SEP> consistency) <SEP>: <SEP> 0-1 <SEP>
<tb> semi-dry, <SEP> for
<tb> Shaking <SEP> certain <SEP> concrete <SEP>: <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 3 <SEP>
<tb> more plastic, <SEP> for
<tb> Tamping <SEP> certain <SEP> concrete <SEP>: <SEP> 4-10
<tb> more fluid, <SEP> for
<tb> pouring <SEP> certain <SEP> concrete <SEP>: <SEP> 6-15
<tb> Liquid concrete <SEP>:
<SEP> 15-20
<tb>
Table III
EMI3.2
<tb>
<tb> 12.5% <SEP> 12% <SEP> 11.5% <SEP> 11% <SEP> 10% <SEP> 8% <SEP> 7% <SEP> 6%
<tb> 9.3
<tb> 0 <SEP> 18, <SEP> 1cm <SEP> 4.9 <SEP> 3.6 <SEP> 0.7 <SEP> 0.2
<tb> 6.1
<tb> 9.3
<tb> 5% <SEP> 9
<tb> 6.7
<tb> 4, <SEP> 51o <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 4% <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 3% <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 20
<tb> 2, <SEP> 5% <SEP> 17, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 21. <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 1.5% <SEP> 16, <SEP> 7
<tb> 1% <SEP> 1, <SEP> 4
<tb>
The table shows that with 61o mixing water, based on the total weight of the dry building materials, the addition of 9%; Improver leads to a castability that allows manual tamping, which was previously only achieved with 121o water.
The table also shows the critical character of the added amount of improver, the Abrams number varying from 0.1 to 9.3 when changing from 4 to 5%.
With 7% water, based on the total weight of the dry building materials, pourable concrete can be obtained with an amount of improver of only 2%.
The addition of 2.5% improver provides liquid concrete that is extremely easy to handle. Without improvers, an amount of 12.5% water is required to produce liquid concrete.
The pourability is even better for 8Dlo water. With this amount there is only an improvement effect for a percentage value above 10/0.
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Even at Abrams numbers above 20, no separation of materials was observed.
The types of concrete according to the invention can be worked very easily, show increased pourability and their use on the construction site is quick, they do not require the use of a tamping or vibrating device.
A series of tests was also carried out on samples to determine the changes in mechanical strength caused by the addition of Lytron 112-type Slo improver. The following results were obtained, the property of the sample with 1fP / o hydraulic binder without improver being set as = 1:
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<tb>
<tb> Change <SEP> of the <SEP> direct <SEP> train
<tb> (traction <SEP> directe) <SEP> + <SEP> 2.54
<tb> Change <SEP> in the <SEP> flexural strength <SEP> + <SEP> 3.78
<tb> Change <SEP> of the <SEP> compressive strength <SEP> + <SEP> 2.87
<tb> Change <SEP> of the <SEP> bond strength
<tb> (in the <SEP> case <SEP> of the <SEP> plastering) <SEP> + <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 4 <SEP>
<tb>
The laboratory and construction tests have shown that the risk of cracking due to contraction is reduced to a significant extent compared to products without improvers.
The types of concrete according to the invention show very strong adhesion to old types of poured concrete, which facilitates concrete repairs.
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applied minimum of water show less contraction.
In plastering compositions, it can also have improved adhesion, increased strength and reduced water absorption.
It can be used as repair concrete, allowing it to be injected into old types of concrete, re-lubricating cracks, adhering to old supports (hydraulic works, etc.).
The setting time of a concrete or plaster of paris according to the invention containing an improver is slightly longer than that of a concrete or plaster of paris without improver. If rapid setting of the concrete is desired, a setting accelerator such as lithium sulfate can be added in an amount between 0.5 and 2% by weight of the hydraulic binder.
PATENT CLAIMS:
1. A method for improving the workability of a concrete mixture, which consists of a hydraulic binder, aggregates, a small amount of water, and an additional material based on a polyacrylic acid latex, characterized in that a copolymer of styrene and methyl acrylate or of styrene and ethylhexyl acrylate in an amount of 1 to ff1 / 0 (dry weight), based on the hydraulic binder, is used.
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