DE1064411B - Verfahren zur Verzoegerung des Abbindens von Moertel und Beton - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verzögerung des Abbindens von Mörtel und Beton Für verschiedene Anwendungszwecke von Mörtel und Beton werden Zusatzmittel benötigt, welche den Abbindeprozeß verzögern. Insbesondere kann die Erstellung größerer monolithischer Bauteile, etwa beimTalsperrenbau, zurTemperaturbegrenzung innerhalb des Betons wie auch zur Vermeidung von Arbeitsfugen stärker wirksame Abbindeverzögerer erforderlich machen.
• Als abbindeverzögernde Mittel sind schon zahlreiche Stoffe in Betracht gezogen worden, wie z. B. Gerbsäure, Zucker, Gips, Fluate und schließlich auch Orthophosphate, mit welchen jedoch bei den für stärkere Verzögerungswirkungen erforderlichen größeren Zusatzmengen abträgliche Nebenwirkungen auf die Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Mörtel und Beton ausgeübt werden können. Ein weiterer Vorschlag wurde auf die Verwendung von anhydrischen Phosphaten gerichtet, deren analoge abbindeverzögernde Wirksamkeit zwar diejenige der Orthophosphate graduell übertrifft, deren Verwendung sich wegen der benötigten Zusatzmengen jedoch wiederum aus wirtschaftlichen Gründen nicht durchsetzen konnte.
• Schließlich besitzen auch die meisten plastifizierend wirkenden Netzmittel und unter ihnen insbesondere die komplexbildenden Polyoxysäuren, wie Weinsäure, Citronensäure oder Zuckersäure, mehr oder minder ausgeprägte Verzögerungswirkungen, und das gleiche gilt für andere komplexbildende organische Säuren und Salze, wie z. B. für diejenigen vom Typ der Poly-Aminosäuren. Aber auch bei allen diesen Produkten steht das Mißverhältnis zwischen den Gestehungskosten und den benötigten Anwendungsmengen hinderlich im Wege. Bisher waren demgemäß noch keine Verzögerungsmittel verfügbar, welche schon in allergeringsten Zusatzmengen ausreichend starke Verzögerungswirkungen ausüben.
• Es wurde nun gefunden, daß unterVerwendung von anhydrischen Phosphaten mit sehr geringen Zusatzmengen starke Verzögerungswirkungen erzielt werden, wenn dem Mörtel oder Beton oder deren Bestandteilen vor oder bei deren Verarbeitung mehrere komplexbildende Substanzen in der Form, daß der überwiegende Bestandteil aus anhydrischen Phosphorsäuren oder Phosphaten und daß der untergeordnete Bestandteil aus anderen Komplexbil - dnern, vorzugsweise aus Oxy- bzw. Polyoxycarbonsäuren oder deren Verbindungen besteht, zugesetzt werden.
• Bekannt ist, zur Herstellung von nortnalbindendem Mörtel oder Beton als festigkeitssteigernde Plastifizierungsmittel Oxycarbonsäuren, zu denen neben Produkten wie Weinsäure auch nicht komplexbildende Produkte, wie Milchsäure oder Glykolsäure, gehören, in Verbindung mit untergeordneten Mengen von Orthophosphat oder, besser, von komplexbildendem Anhydrophosphat anzuwenden. Die diesbezüg liche Arbeitsregel bemißt das Mengenverhältnis Oxycarbonsäure zu Anhydrophosphat auf 4: 1. Weder wurde mit diesem Vorschlag eine ausgesprochene Verzögerungswirkung bezweckt noch wirtschaftlich erzielbar gemacht. Im Gegenteil entbehrt der ältereVorschlag mit der Gleichsetzung von Orthophosphat und Anhydrophosphat hinsichtlich der Verzögerungswirkung und andererseits mit der Gleichstellung von komplexbildenden Oxycarbonsäuren mit nicht komplexbildenden und mit sonstigen Plastifizierungsmitteln hinsichtlich abbindeverzögernder Wirkungen, um welche es sich dort nicht handelte, aller Anhaltspunkte. Die Lehre der vorliegenden Erfindung kann dort nicht entnommen werden.
• Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß umgekehrt die Verzögerungswirkungen von Anhydrophosphaten durch Mitverwendung untergeordneter Mengen anderer Komplexbildner vervielfacht werden. Diese Erscheinung kommt schon bei sehr geringen Beimengungen anderer Komplexbildner zur Auswirkung. Das erfindungsgemäße Zusatzmittel ist also ein durch die untergeordneten Beimengungen weiterer Komplexbildner in seiner abbindeverzögernden Wirksamkeit multipliziertes Anhydrophosphat.
• Die gegenüber der zu erwartenden additiven Wirkung überraschend viel stärker ausfallende Verzögerungswirksanikeit der Anhydrophosphat-Komplexbildner-Gemische wird durch die nachstehende Versuchstabelle veranschaulicht. Benutzt wurde für die zugrunde liegenden Versuche ein plastisch angemachter Mörtel aus 1 Teil Portlandzement, 1 Teil Feinsand und 2 Teilen Grobsand. Als Zusatzmittel diente das Gemisch Natriumpyrophosphat + Weinsäure 2: 1. Geprüft wurde die Einzelwirkung der Bestandteile und diejenige des Gemisches auf die dadurch bewirkte t> Verzögerung des Abbindebeginns. Die Feststellung des Abbindebeginns erfolgte mit dem Nadelgerät, die Versuchtstemperatur betrug 16' C.

  Zusatzart

  Na-Pyrophosphat Weinsäure Na-Pyrophosphat + Weinsäure

  Zusatzmenge

  0,02% 0,040/, 0,010/, 0,020/. 0,02 + 0,01 0/,lO,04 + 0,02 0/,

  Abbindebeginn nach

  3,6 Stunden ........ 4,0 Stunden 4,8 Stunden 3,8 Stunden 4,0 Stunden 6,9 Stunden 11,8 Stunden

  (0,1 Stunden= 6 Minuten)

  Die Versuchsergebnisse zeigen, daß 0,02% Pyrophosphat den Abbindebeginn um 0,4 Stunden, 0,01 1/o Weinsäure um 0,2 Stunden hinauszögern. Für das Gemisch von 0,02% Pyrophosphat+O,01% Weinsäure ergibt sich jedoch an Stelle des additiv zu erwartenden Betrages von 0,4+0,2 = 0,6 Stunden tatsächlich eine Abbindeverzögerung um 3,3 Stunden, d. h. eine über fünfmal so starke Abbindeverzögerung. Die gleichen Versuche mit verdoppelten hlengen, d. h. mit 0,04% Pyrophosphat und 0,021/o Weinsäure, ergeben statt der ans den Einzelwirkungen additiv zu errechnenden Verzögerungswirkung von 1,6 Stunden für das Gemisch eine solche von 8,2 Stunden, d. h. ebenfalls eine rund fünffach stärkere Verzögerungswirkung.
• Bemerkenswert an der vorliegenden Kombination von komplexbildenden anhydrischen Phosphaten und komplexbildenden Polyoxycarbonsäuren ist auch die Beobachtung, daß man den Gehalt an Polyoxycarbonsäure in erheblichem Maße variieren kann, ohne daß die Wirkung sich wesentlich ändert, nicht aber den Gehalt an Anhydrophosphat. -1\,lan kann also gemäß den obigen Beispielen das gleiche Ergebnis erzielen, wenn man bei gleichbleibender Phosphatmenge den Anteil Weinsäure noch wesentlich senkt. Das erklärt die in wirtschaftlicher Hinsicht außerordentlich bedeutungsvolle Feststellung, daß man auf diesem Wege schon mit Zusatzmengen ab 0,01 %, auf Zement berechnet, zu Verzögerungswirkungen von praktisch verwertbarem Ausmaß gelangen kann.
• Mit anderen anhydrischen Phosphaten, ob nun Polyphosphat oder -Metaphosphat, erhält man ganz analoge Ergebnisse. Ebenfalls kann man an Stelle von Weinsäure jede andere Polyoxycarbonsäure, aber auch jede sonstige kornplexbildeiidiVerbindung verwenden. Die enorme Wirkungssteigerung des Anhydrophosphates durch das beigeniengte komplexbildende Produkt macht verständlich, daß man auf diesem Wege schon mit überraschend geringen Zusatzmengen auch zu starken Verzögerungswirkungen gelangen kann. Vergleichsweise müßte man, um die in der Versuchstabelle mit 0,03% des Pyrophosphat-Weinsäure-Gemisches erzielte Verzögerungswirkung mit Pyrophosphat allein zu erreichen, etwa 0.21/o davon, also rund die siebenfache -Menge, anwenden.
• Als zusätzliche komplexbildende Stoffe erscheinen aus wirtschaftlichen Gründen die Polyo.xycarbonsäuren bevorzugt in Betracht zu kommen. Ebenso wirksam geeignet sind jedoch beispielsweise die Komplexbildner aus der Reihe der Poly-Aminosäuren, wie z. B. Imino-Diessigsäure, Äthylen-Diaminotetraessigsäure, Nitrilo-Triessigsäure. Schließlich können die das Anhydrophosphat in seiner Wirksamkeit multiplizierenden Komplexbildner auch im Einzelfall aus mehreren verschiedenen Produkten zusammengesetzt sein. Selbstverständlich können die wirkungssteigernden komplexbildenden Säuren auch in Form ihrer verschiedensten Metallverbindungen in Anwendung gebracht werden. Praktische Bedeutung kommt neben der vornehmlich als Rohweinstein wirtschaftlich anwendbaren Weinsäure noch den durch oxydativen Abbau von Kohlenhydraten leicht zugänglichen Zuckersäuren zu.
• Zu bemerken ist, daß auch die mechanischen Eigenschaften von Mörtel und Beton durch die erfindungsgemäßen Zusatzmittel in jedem Falle sehr günstig beeinflußt werden. Die Ailhydrophosphat-Komplexbildner-Kombinationen können sowohl selbständig als ohne Beeinträchtigung ihrer verzögernden Wirksamkeit auch in Verbindung mit weiteren plastifizierend, dichtend, festigkeitssteigernd, luftporenbildend u. dgl. wirkenden Stoffen und Stoffgemischen zur Erzielung verzögerten Abbindens von Mörtel und Beton angewandt werden, wobei die plastifizierende und festigkeitssteigernde Gesamtwirkung mitverbessert wird. Die erstaunlich geringe Höhe der für derartige Wirkungen erforderlichen Zusatzmengen macht das erfindungsgemäße Verfahren sehr wirtschaftlich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCII: Verfahren zur Verzögerung des Abbindens von Mörtel und Beton unter Verwendung von anhydrischen Phosphorsäuren oder Phosphaten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mörtel oder Beton oder deren Bestandteilen vor oder bei deren Verarbeitung mehrere komplexbildende Substanzen mit Anhydro-Phosphorsäuren oder -Phosphat als überwiegendem Bestandteil und anderen Komplexbildnern, insbesondere solchen aus Oxy- bzw. Polyoxycarbonsäuren, als untergeordnetem Bestandteil, vorzugsweise in Mengenverhältnissen von 1 : 0,6 bis 1:0,2, in geringen, etwa bei 0,01%, auf Zement berechnet, beginnenden und nach der gewünschten Verzögerungswirkung zu bemessenden Mengen zugesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 740 952.