DE68908052T2

DE68908052T2 - Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Mörtel-oder Betonbauteilen und dafür bestimmte Zusätze.

Info

Publication number: DE68908052T2
Application number: DE89116199T
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Kanayama; Masahiko Okuno
Original assignee: Merbabu Corp
Current assignee: Merbabu Corp
Priority date: 1988-09-05
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2009-09-02
Also published as: US4986854A; EP0359068B1; EP0359068A3; CA1333815C; EP0359068A2; DE68908052D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität von Mörtel- oder Betonbauteilen oder Tiefbaustrukturen und Zusätze für Mörtel oder Beton zur Verwendung in diesem Verfahren. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, Mörtel- oder Betonstrukturen eine verbesserte Haltbarkeit zu verleihen, indem man das Ausblühen sekundärer Mörtel- oder Betonprodukte verhindert, die Neutralisation von Mörtel- oder Betonstrukturen inhibiert, die Trocknungsschrumpfung von Mörtel oder Beton verringert und die Korrosion der Armierungen inhibiert.
Mörtel, Beton und ähnliche Zementmischungen zeigen im allgemeinen im gehärteten und getrockneten Zustand verschiedene entscheidende Nachteile. So blühen z.B. gehärtete Zementmischungen auf der Oberfäche aus, was das Aussehen von Gebäuden beeinträchtigt und andere nachteilige Wirkungen ergibt, wie z.B. das Ablösen oder Verfärben von Fliesen, Beschichtungen oder ähnlichen Oberflächenmaterialien. Obgleich bisher verschiedene Verfahren zum Verhüten des Ausblühens vorgeschlagen worden sind, müssen wirklich wirksame Verfahren hierfür noch entwickelt werden. Die derzeit beim Verhüten des Ausblühens auftretenden Schwierigkeiten sind z.B. der Tatsache zuzuschreiben, daß das Ausblühen gewöhnlich durch zwei Grunde verursacht wird. Wie in der nicht geprüften JP-Patentveröffentlichung SHO 60-16843 offenbart, besteht einer der Gründe darin, daß das im gehärteten Körper einer Zementmischung vorliegende Calciumhydroxid auf der Oberfläche des Körpers carbonisiert wird und zu Calciumcarbonatkristallen anwächst. Der andere Grund ist derjenige, daß sich ein Alkalimetall- und -sulfatradikal an die Oberfläche des gehärteten Körpers herauslösen und Alkalimetallsulfatkristalle bilden. Demgemäß können Mittel zum wirksamen Verhüten des Ausblühens aufgrund des einen Grundes das Ausblühen aufgrund des anderen Grundes nicht immer verhindern, wodurch das Ausblühen nicht vollständig verhindert werden kann.
Ferner ist die Haltbarkeit von Betonstrukturen zu berücksichtigen. Allgemein wird angenommen, daß verstärkte Betonstrukturen, wie Fußböden, Wände, Dächer, Säulen von Gebäouden u.dgl. Brücken usw., aus dem folgenden Grund eine Lebensdauer von etwa 50 bis etwa 60 Jahren haben. Die Neutralisation durch Kohlendioxid schreitet von der Betonoberfläche nach innen weiter, und wenn der Neutralisationbereich bis zum Oft der Armierung fortgeschritten ist, wird diese korrodiert, wodurch der armierte Betonteil seine Haltbarkeit verliert.
Zementmischungen verlieren beim Härten und Trocknen an Volumen. Diese Trocknungsschrumpfung führt zur Rißbildung bei Betonstrukturen. Risse verringern die Festigkeit der Betonstruktur und erlauben das Eindringen von Kohlendioxid in die Struktur, wodurch die Betonneutralisation und die Korrosion der Armierung beschleunigt werden, was die Haltbarkeit der Struktur erheblich beeinträchtigt.
Diese Neutralisation und Rißbildung sind bisher verhindert worden z.B. durch:
1) Senken des Wasser/Zement-Verhältnisses der Zementmischung und
2) Aufbringen von Oberflächenmaterialien, wie Beschichtungszusammensetzungen, mit hoher Luftundurchlässigkeit auf die Betonoberfläche.
Die verminderten Wasser/Zement-Verhältnisse beeinträchtigen die Verarbeitbarkeit jedoch erheblich und haben nach Nachteil, daß während der Aushärtung eine erhöhte Wärmemenge gebildet wird, die zur Rißbildung führt. Obgleich die verwendete Beschichtungszusammensetzung oder ein ähnliches Oberflächenmaterial für kurze Zeit wirksam ist, ist die Haltbarkeit des Oberflächenmaterials selbst nicht sehr lang. Daher ist keines dieser Verfahren 1) und 2) befriedigend.
Die Gründe für eine beeinträchtigte Haltbarkeit von Betonstrukturen schließen ferner die Korrosion der Armierung im Beton aufgrund eisenkorrodierender Chloride ein, insbesondere wegen der Verwendung von Meersand, der in den letzten Jahren verstärkt eingesetzt wurde, und auch aufgrund des Eindringens eisenkorrodierender Chloride in den Beton, die von dem vom Meer her wehenden Wind gegen Betonstrukturen an der Meeresküste herangebracht werden. Obgleich Mittel zum Beschleunigen der Anfangshärtung oder zur Verleihung einer verbesserten Wasserbeständigkeit zwecks Inhibierung der korrosion vorgeschlagen wurden, sind diese Mittel nicht immer zufriedenstellend. Es gibt insbesondere keinen geeigneten Korrosionsinhibitor zur Verwendung mit Sandaggregat, das nicht weniger als 0,01 Gew.-% eisenkorridierende Chloride, berechnet als NaCl, enthält.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der Mörtel- der Betonbauteilen oder Tiefbaustrukturen inhärenten Nachteile und die Bereitstellung eines Verfahrens, das Mörtel- oder Betonstruktüren mit hoher Beständigkeit gegen das Ausblühen und hoher Haltbarkeit ergibt.
Wir haben eine intensive Forschung zur Lösung der obigen Probleme durchgeführt und entsprechend gefunden, daß ein wasserlösliches Aminoharz zur Verhütung des Ausblühens aufgrund der beiden obengenannten Gründe und auch zur Inhibierung der Neutralisation und Korrosion der Armierungen wirksam ist.
Wir haben ferner gefunden, daß bei kombinierter Verwendung des wasserlöslichen Aminoharzes und mindestens einem Metallsalz einer höheren Fettsäure (im folgenden der Einfachheit halber als "höheres Fettsäuremetallsalz" bezeichnet) und/oder einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel in geeigneten Mengen die obigen Effekte des Aminoharzes verstärkt werden können, wobei die Trocknungsschrumpfung ebenfalls inhibiert wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser neuen Feststellungen gemacht.
Spezieller steht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität einer aus Mörtel oder Beton herzustellenden Struktur bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, daß beim Kneten des Mörtels oder Betons ein wasserlösliches Aminoharz damit vermischt wird.
Ferner steht die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Qualität einer aus Mörtel oder Beton herzustellenden Struktur bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, daß beim Kneten der Mörtels oder Betons ein wasserlösliches Aminoharz und mindestens ein höheres Fettsäuremetallsalz und ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel damit vermischt werden.
Erfindungsgemäß ist das wasserlösliche Aminoharz bei alleiniger Verwendung wirksam, das Ausblühen zu verhindern und die Neutralisation und Korrosion der Armierungen zu inhibieren.
Erfindungsgemäß können diese Effekte ferner verstärkt werden, indem man das wasserlösliche Aminoharz und mindestens eines der höheren Fettsäuremetallsalze und ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel in Kombination in geeigneten Mengen verwendet.
Spezieller ergeben das wasserlösliche Aminoharz und das höhere Fettsäuremetallsalz bei gemeinsamer Verwendung eine verstärkte Wirkung bei der Verhütung des Ausblühens und beim Inhibieren der Neutralisation.
Das wasserlösliche Aminoharz und das nichtionische oberflächenaktive Mittel zeigen bei gemeinsamer Verwendung eine verstärkte Wirkung beim Verhüten des Ausblühens und inhibieren die Neutralisation und die Trocknungsschrumpfung. Wenn diese Materialien in speziellen Mengen verwendet werden, können merklich verbesserte Ergebnisse sowohl beim Effekt des Verhütens des Ausblühens, der Effekte der Inhibierung der Neutralisation, der Inhibierung der Trocknungsschrumpfung und der Inhibierung der Korrosion der Armierungen erzielt werden.
Die Verwendung der drei Materialien, d.h. des wasserlöslichen Aminoharzes, des höheren Fettsäuremetallsalzes und des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels erhöht mindestens teilweise die Effekte der Verhütung des Ausblühens und der Inhibierung der Neutralisation, der Trocknungsschrumpfung und der Korrosion der Armierungen. Wenn diese drei Materialien in speziellen Mengen verwendet werden, können merklich verbesserte Ergebnisse bei allen Effekten der Verhütung des Ausblühens und der Inhibierung der Neutralisation, der Trocknungsschrumpfung und der Korrosion der Armierungen erzielt werden.
Das erfindungsgemäß zu verwendende wasserlösliche Aminoharz ist ein wasserlösliches Aminoharz in dem hauptsächlich ein Dimer oder Trimer umfassenden Prepolymerstadium, das erhalten wird, indem man mindestens eine der Amino- oder Amidverbindungen, wie Melamin und Harnstoff, und einen Aldehyd, wie Formaldehyd, einer Methylolierung und Kondensation unterzieht. Viele derartige Harze sind verwendbar, wenn sie in Wasser löslich sind. Besonders wünschenswert sind solche mit einer freien Methylolgruppe. Die z.B. aufgrund des Vorliegens einer veretherten Methylolgruppe in Wasser unlöslichen Aminoharze können den gewünschten Effekt der Qualitätsverbesserung nicht vollständig zeigen. Von den verwendbaren wasserlöslichen Aminoharzen werden erfindungsgemäß bevorzugt verwendet: Harnstoffharz, Melaminharz, Harnstoff-Melamin-Harz und ähnliche, die in Wasser löslich sind und ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 100 bis etwa 1000 haben. Es ist wünschenswert, daß das obige Harnstoffharz ein wasserlösliches Harz ist, hergestellt aus Harnstoff und etwa 1 bis etwa 2,5 Mol, vorzugsweise etwa 1, 5 bis etwa 2 Mol, Formaldehyd pro Mol Harnstoff, und daß das obige Melaminharz ein wasserlösliches Harz ist, hergestellt aus Melamin und etwa 1,5 bis etwa 3,5 Mol, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 3 Mol, Formaldehyd pro Mol Melamin; diese Harze werden hergestellt, indem man die Ausgangsmaterialien Methylolierungs- und Kondensationsreaktionen unterzieht. Das obige Harnstoff-Melamin-Harz ist vorzugsweise eine Mischung dieses speziellen Harnstoffharzes und Melaminharzes oder das Cokondensationsprodukt von Harnstoff, Melamin und Formaldehyd. Diese Harze können zur erfindungsgemäßen Verwendung hergestellt werden, oder kommerzielle Produkte sind einsetzber. Die wasserlöslichen Aminoharze sind im allgemeinen in Form einer wäßrigen Lösung verfügbar.
Bei Einzelverwendung gemäß der Erfindung wird das wasserlösliche Aminoharz in einer Menge, berechnet als Trockenfeststoffe, von etwa 0,4 bis etwa 1,5 Gew.-Teilen, vorzugsweise etwa 0,5 bis etwa 1,0 Gew.-Teil, pro 100 Gew.- Teile Zement verwendet. Wenn die Menge unter 0,4 Gew.-Teilen liegt, erzielt das Harz den gewünschten Effekt nicht ganz, während bei mehr als 1,5 Gew.- Teilen der Mörtel oder Zement nicht immer nach Wunsch härtet, wobei das Harz gewöhnlich eine geringere Inhibierungswirkung der Korrosion der Armierungen zeigt.
Wie bereits ausgeführt, zeigt das wasserlösliche Aminoharz bei Verwendung in Kombination mit mindestens einem höheren Fettsäuremetallsalz und einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel eine verstärkte Wirkung.
Während verschiedene höhere Fettsäuremetallsalze verwendbar sind, werden wünschenswerterweise Alkalimetallsalze oder Erdalkalimetallsalze höherer gesättigter oder ungesättigter Monocarbonsäuren mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen verwendet. Insbesondere Erdalkalimetallsalze höherer gesättigter Monocarbonsäuren mit 9 bis 21 Kohlenstoffatomen sind billig und auch vom Standpunkt einer Alkali-Aggregat-Reaktion wünschenswerter. Von den erfindungsgemäß geeigneten höheren Fettsäuremetallsalzen werden insbesondere Calciumstearat, Magnesiumstearat, Calciumyristat, Calciumpalmitat, Calciumlaurat usw. verwendet.
Obgleich verschiedene nichtionische oberflächenaktive Mittel verwendbar sind, werden typische bevorzugte oberflächenaktive Mittel durch die Formeln
(1) RO(CH&sub2;CH&sub2;O)nH oder
(2) RO(CH&sub2;CH&sub2;O)nR
worin R Alkyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Phenyl, unsubstituiert oder mit einem Halogenatom oder einer Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen substituiert, ist und n eine ganze Zahl von 4 bis 30 ist, durch die Formeln
(3) R¹COO(CH&sub2;CH&sub2;O)mH oder
(4) R¹COO(CH&sub2;CH&sub2;O)mCOR¹
worin R¹ Alkyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und m eine ganze Zanl von 4 bis 30 ist, und durch die Formel
(5) R²CO CH&sub2;CH&sub2;OH
dargestellt, worin R² Alkyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und R³ ein Wasserstoffatom oder 2-Hydroxyethyl ist.
Das höhere Fettsäuremetallsalz oder das nichtionische oberflächenaktive Mittel zeigt bei Einzelverwendung keinen der Effekte der Verhütung des Ausblühens und der Effekte des Inhibierens der Neutralisation, der Trocknungsschrumpfung und der Korrosion dser Armierungen. Wird jedoch das Salz und/oder das oberflächenaktive Mittel in Kombination mit dem wasserlöslichen Aminoharz verwendet, kann die Wirkung des Aminoharzes hinsichtlich einer Verhinderung des Ausblühens, der Neutralisationsinhibierung und einer Verringerung der Trocknungsschrumpfung erhöht werden. Bei Verwendung in einer solchen Kombination kann demgemäß das wasserlösliche Aminoharz in einer geringeren Menge als bei seiner Einzelverwendung eingesetzt werden, und zwar allgemein in einer Menge, berechnet als Trockenfeststoffe, von etwa 0,2 bis 1,5 Gew.-Teilen, vorzugsweise etwa 0,3 bis etwa 1,0 Gew.-Teil, pro 100 Gew.-Teile Zement. Bei Verwendung in Kombination mit dem wasserlöslichen Aminoharz wird das höhere Fettsäuremetallsalz gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,02 bis etwa 1,0 Gew.-Teil, vorzugsweise etwa 0,03 bis etwa 0,08 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teile Zement verwendet. Bei Verwendung in Kombination mit dem Aminoharz wird das nichtionische oberflächenaktive Mittel im allgemeinen in einer Menge von etwa 0,004 bis etwa 0,08 Gew.- Teilen, vorzugsweise etwa 0,005 bis etwa 0,05 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.- Teile Zement verwendet.
Wenn in Kombination 0,2 bis 1,5 Gew.-Teile des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe) und etwa 0,02 bis etwa 0,1 Gew.-Teile des höheren Fettsäuremetallsalzes pro 100 Gew.-Teile Zement verwendet werden, zeigt das Aminoharz verstärkte Effekte beim Verhüten des Ausblühens und bei der Inhibierung der Neutralisation. Bei Verwendung in einer Menge unter 0,02 Gew.-Teil ergibt das höhere Fettsäuremetallsalz eine verminderte Wirkung bei der Verstärkung des das Ausblühen verhindernden Effektes und des die Neutralisation inhibierenden Effektes, während umgekehrt bei einer Menge über 0,1 Gew.-Teilen das Ausblühen wahrscheinlicher wird.
Wenn in Kombination etwa 0,2 bis etwa 1,5 Gew.-Teile des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe) und etwa 0,004 bis etwa 0,08 Gew.-Teile des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pro 100 Gew.-Teile Zement verwendet werden, kann man verstärkte Wirkungen bei der Verhütung des Ausblühens und der Inhibierung der Neutralisation und der Trocknungsschrumpfung erzielen. Wenn die Menge des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels weniger als 0,004 Gew.-Teile beträgt, führt dies zu einer verminderten Wirkung bei der Verstärkung des die Neutralisation inhibierenden Effektes und des die Trocknungsschrumpfung inhibierenden Effektes, während bei einer Menge über 0,08 Gew.-Teile die Tendenz besteht, die Wirkung bei der Verstärkung des das Ausblühen verhütenden Effektes und des die Neutralisation inhibierenden Effektes zu verringern.
Wenn in Kombination etwa 0,2 bis etwa 1,5 Gew.-Teile des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe), etwa 0,02 bis etwa 0,1 Gew.- Teile des höheren Fettsäuremetallsalzes und etwa 0,004 bis etwa 0,08 Gew.- Teile des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pro 100 Gew.-Teile Zement verwendet werden, erhöht die Kombination dieser Zusätze alle Effekte der Verhütung des Ausblühens und der Inhibierung der Neutralisation, der Trocknungsschrumpfung und der Korrosion der Armierungen mindestens teilweise.
Merklich verbesserte Ergebnisse aller dieser Effekte erzielt man durch Verwendung von etwa 0,3 bis etwa 1,0 Gew.-Teilen des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe) und etwa 0,005 bis etwa 0,03 Gew.- Teilen des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pro 100 Gew.-Teile Zement, oder durch Verwendung von etwa 0,3 bis etwa 1,0 Gew.-Teilen des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe), etwa 0,03 bis etwa 0,1 Gew.-Teilen des höheren Fettsäuremetallsalzes und etwa 0,005 bis etwa 0,03 Gew.-Teilen des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pro 100 Gew.-Teile Zement.
Die oben beschriebene Erfindung erzielt Verbesserungen des Effektes der Verhütung eines Ausblühens und des Inhibieren der Neutralisation, der Trocknungsschrumpfung und der Korrosion der Armierungen und verleiht den Mörtel- oder Betonstrukturen ferner eine verbesserte Wasserbeständigkeit.
Der im Verfahren der Erfindung zu verwendende Zement kann jeder der allgemein verwendeten sein und schließt z.B. ein: üblichen Portland-Zement, Zement mit hohen Aluminiumoxidgehalt, Portland-Flugasche-Zement, Portland- Hochofenschlacken-Zement, Poftland-Pozzolan-Zement und ähnliche.
Wo das wasserlösliche Aminoharz und mindestens ein höheres Fettsäuremetallsalz und ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel in Kombination verwendet werden sollen, können diese Zusätze einzeln mit der Zementmischung gemischt werden, oder sie können zuerst gemeinsam zur Erzielung einer Zusammensetzung gemäß der beabsichtigten Qualität gemischt werden, bevor diese mit der Zementmischung gemischt wird. Die Zusammensetzung kann zweckmäßigerweise mit Bezug auf die oben zur Verwendung angegebenen Mengen der Zusätze hergestellt werden. Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß die Zusammensetzung etwa 5 bis etwa 25 Gew.-Teile, vorzugsweise etwa 7,5 bis etwa 20 Gew.-Teile, des höheren Fettsäuremetallsalzes und/oder etwa 1 bis etwa 20 Gew.-Telle, vorzugsweise etwa 1,5 bis etwa 7,5 Gew.-Teile, des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pre 100 Gew.-Teile des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe) umfaßt.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Zuschlagzusammensetzung für Mörtel oder Beton bereit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt
(a) 100 Gew.-Teile eines wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als 5 Trockenfeststoffe) und
(b) 5 bis 25 Gew.-Teile eines höheren Fettsäuremetallsalzes und/oder 1 bis 20 Gew.-Teile eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels.
Erfindungsgemäß werden Mörtel- oder Betonstrukturen, wie Gebäudewände oder -böden oder Brücken, hergestellt, indem man das wasserlösliche Aminoharz allein mit Mörtel, Beton oder einer ähnlichen Zementmischung mischt, oder das wasserlösliche Aminoharz und mindestens ein höheres Fettsäuremetallsalz und ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel mit einer solchen Zementmischung mischt, um eine gleichmäßige Mischung zu erhalten, die erhaltene Mischung in eine Verschalung gießt und die Mischung härtet. Die erhaltene Struktur hat, wie oben beschrieben, eine verbesserte Qualität. Alternativ kann die gleichmäßige Mischung durch Beschichten oder Besprühen auf Oberflächen bereits fertiger Mörtel- oder Betonstrukturen aufgebracht werden, wodurch das Ausblühen und die Neutralisation verhütet oder inhibiert werden können.
Die vorliegende Erfindung wird genauer mit Bezug auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.

Beispiel 1

(1) Zusätze

Die folgenden wasserlöslichen Aminoharze wurden im vorliegenden Beispiel verwendet:

a: Wasserlösliches Harnstoffharz

Prepolymer der "EGETARIME"-Reihe (Markenname für Produkte der Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), hergestellt, indem man Harnstoff und 1,7 Mol Formaldehyd pro Mol Harnstoff einer Methylolierungs- und Kondensationsreaktion unterzieht (durchschnittliches Molekulargewicht = etwa 300).

b: Wasserlösliches Melaminharz

Prepolymer der "EGETARIME"-Reihe (Markenname für Produkte der Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), hergestellt, indem man Melamin und 2,6 Mol Formaldehyd pro Mol Melamin einer Methylolierungs- und Kondensationsreaktion unterzieht (durchschnittliches Molekulargewicht = etwa 500).

C: Wasserlösliches Harnstoff-Melamin-Harz

Mischung des wasserlöslichen Harnstoffharzes a und des wasserlöslichen Melaminharzes b im Gewichtsverhältnis von 3:7.
Die folgenden Verbindungen wurden als höhere Fettsäuremetallsalze verwendet:
I: Calciumstearat
II: Calciumpalmitat
Die folgenden Verbindungen wurden als nichtionische oberflächenaktive Mittel verwendet:

(2) Testverfahren

1) Beschleunigter Ausblühtest

Das wasserlösliche Aminoharz und das höhere Fettsäuremetallsalz und/oder das nichtionische oberflächenaktive Mittel wurden in den in Tabelle 1 genannten Mengen mit üblichen Portland-Zement gemischt, um (unter Verwendung von Toyoura-Standard-Sand einen Mörtel mit einem Sand/Zement-Gewichtsverhältnis von 3 und einem Wasser/Zement-Gewichtsverhälthis von 0,7 herzustellen. Der Mörtel wurde zu einem Prisma von 10 x 10 x 10 cm geformt, in feuchter Luft bei 20ºC und 90 % relativer Feuchtigkeit 24 h ausgehärtet und aus der Form herausgenommen. Mehrere ähnliche Mörtelprismen wurden unter Verwendung der angegebenen Zusätze in unterschiedlichen Mengen, wie in Tabelle 1 aufgeführt, hergestellt.
Jedes Mörtelprisma wurde in einem Abstand von 2 cm zu Stücken von 10 x 10 x 2 cm zerschnitten. Die Stücke wurden 24 h bei 80ºC getrocknet und auf allen vier Seiten mit Paraffin beschichtet, um Teststücke für den Ausblühtest zu erhalten.
Eine 2 Gew.-% Natriumsulfat und überschüssiges Calciumhydroxid enthaltende wäßrige Lösung wurde in einen Behälter gegeben, und man ließ Öl auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmen, um eine Carbonisierung zu verhindern. Die obigen Teststücke wurden auf eine Tiefe von 1 cm in das Bad eingetaucht, während dieses mit einer Luftfließgeschwindigkeit von 0,2 bis 0,3 m/s in einer Umgebung von 7ºC und 55 % relativer Feuchtigkeit gehalten wurde; 14 Tage später wurden die Teststücke mit dem bloßen Auge auf Ausblühen untersucht. Das Maß an Ausblühen wurde nach den folgenden Kriterien bewertet:
: von jeglichem Ausblühen frei
O : leichte weißliche Verfärbung an der Peripherie oder im Zentrum des Teststückes
Δ : Ausblühen an der Peripherie des Teststückes
X : Ausblühen über das gesamte Teststück
Tabelle I zeigt die Ergebnisse.

2) Beschleunigter Neutralisationstest

Die gleichen wie in Test 1) verwendeten Zusätze wurden in ähnlich unterschiedlichen Verhältnissen mit üblichem Portland-Zement zu Mischungen mit einem Gewichtsverhältnis von Flußsand/Zement von 1, einem Gewichtsverhältnis von Kies/Flußsand von 1,5 und einem Gewichtsverhältnis von Wasser/Zement von 0,6 gemischt. Die Mischungen wurden zu rechteckigen Parallelepiped-Teststücken von 10 x 10 x 20 cm geformt, 1 Woche bei 20ºC und 90 % relativer Feuchtigkeit gehärtet und dann 2 Wochen bei 20ºC und 50 % relativer Feuchtigkeit getrocknet. Man ließ die erhaltenen Teststücke einen Monat in einer Kammer bei 40ºC, 50 % relativer Feuchtigkeit und einer Kohlendioxidkonzentration von 10 % stehen.
Dann wurde jedes Teststück aus der Kammer genommen und zerschnitten, eine 1-%ige Phenolphthaleinlösung (Ethylalkohol) wurde auf die Schnittfläche gesprüht, und die Tiefe der Neutralisation (Tiefe des farblosen Anteils) wurde gemessen.
Tabelle 1 zeigt die erhaltenen Meßergebnisse.

3) Trocknungsschrumpfungstest

Die gleichen wie in Test 19 verwendeten Zusätze wurden in ähnlich unterschiedlichen Verhältnissen mit üblichem Portland-Zement zur Herstellung von Mischungen mit einem Gewichtsverhältnis von Flußsand/Zement von 1, einem Gewichtsverhältnis von Kies/Flußsand von 1 und einem Gewichtsverhältnis von Wasser/Zement von 0,6 gemischt. Die Mischungen wurden dann gemäß JIS A 1129 "Method of Testing Mortar and Concrete for Variations in Length" untersucht.
Die Trocknungsschrumpfung der Mischung wurde nach Ablauf von 3 Monaten bestimmt.
Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse.

4) Beschleunigter Korrosionstest

Die gleichen wie in Test 19 verwendeten Zusätze wurden in ähnlich unterschiedlichen Verhältnissen mit 50 Gew.-Teilen üblichem Portland-Zement gemischt, und jede Mischung wurde mit 100 Gew.-Teilen Meersand (enthaltend 0,2 Gew.-% Chloride, berechnet als NaCl) gemischt und weiter mit Wasser zu einer Mischung eines Wasser/Zement-Gewichtsverhältnisses von 0,5 geknetet. Ein gründlich polierter und mit Aceton entfetteter Baustahlstab (4 mm Durchmesser und 100 mm Länge) wurde in die Mitte einer Form eingebracht, und die Mischung wurde zur Bildung eines rechteckigen Parallelepiped-Betonteststückes von 4 x 4 x 160 mm in die Form gegossen.
Das Teststück wurde bei 20ºC und 60 % relativer Feuchtigkeit 1 Woche gehärtet und in einer Kammer konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit bei 40ºC und 90 % relativer Feuchtigkeit 3 Monate stehen gelassen. Danach wurde das Teststück zerbrochen, und die Armierung (d.h. der obige Baustahlstab) wurde mit dem bloßen Auge auf Korrosion untersucht.
Das Maß der entstandenen Korrosion der Armierung wurde nach den folgenden Kriterien bewertet:
: von jeglicher Korrosion frei
O : von Korrosion fast frei
Δ : leichte Korrosion
X : beträchtliche Korrosion
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
In Tabelle 1 und auch in den folgenden Tabellen wird "Menge" in Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Zement ausgedrückt. Die Menge des wasserlöslichen Aminoharzes wird als Menge, berechnet als Trockenfeststoffe, angegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Die obigen Tests 1) bis 4) wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch das wasserlösliche Aminoharz durch eines der (unten beschriebenen) wasserlöslichen Aminoharze x und y mit butylveretherten Methylolendgruppen, wie in Tabelle 2 (Proben Nr. 43 bis 45) angegeben, ersetzt wurde.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
x: wasserunlösliches Harnstoffharz
Das in Beispiel 1 verwendete wasserlösliche Harnstoffharz a, jedoch butylverethert,
y: Wasserunlösliches Melaminharz
Das in Beispiel 1 verwendete wasserlösliche Melaminharz b, jedoch butylverethert.

Vergleichsbeispiel 2

Die obigen Tests 1) bis 4) wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei jedoch das höhere Fettsäuremetallsalz allein (Proben Nr. 46 und 47) oder das nichtionische oberflächenaktive Mittel allein (Proben Nr. 48 bis 50) verwendet wurde. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 2 zeigt auch die unter Verwendung einer von jeglichem Zusatz freien (einfachen) Zementmischung erhaltenen Ergebnisse. Tabelle 1 wasserlösliches Aminoharz höheres Fettsäuremetallsalz nichtionisches oberfl.akt.Mittel Probe No. Art Menge Ausblühen Tiefe der Neutralisation (mm) Trocknungsschrumpfung (x 10&supmin;&sup4;) Korrosion Tabelle 1 Fortsetzung wasserlösliches Aminoharz höheres Fettsäuremetallsalz nichtionisches oberfl.akt.Mittel Probe No. Art Menge Ausblühen Tiefe der Neutralisation (mm) Trocknungsschrumpfung (x 10&supmin;&sup4;) Korrosion Tabelle 1 Fortsetzung wasserlösliches Aminoharz höheres Fettsäuremetallsalz nichtionisches oberfl.akt.Mittel Probe No. Art Menge Ausblühen Tiefe der Neutralisation (mm) Trocknungsschrumpfung (x 10&supmin;&sup4;) Korrosion Tabelle 2 wasserlösliches Aminoharz höheres Fettsäuremetallsalz nichtionisches oberfl.akt.Mittel Probe No. Art Menge Ausblühen Tiefe der Neutralisation (mm) Trocknungsschrumpfung (x 10&supmin;&sup4;) Korrosion ohne Zusätze
Die Tabellen 1 und 2 zeigen, daß die Verwendung des wasserlöslichen Aminoharzes in geeigneter Menge das Ausblühen, die Neutralisation und die Korrosion der Armierung verhütet oder inhibiert, und daß die gemeinsame Verwendung des wasserlöslichen Aminoharzes und mindestens eines höheren Fettsäuremetallsalzes und eines nicht ionischen oberflächenaktiven Mittels
in geeigneten Mengen das Ausblühen, die Neutralisation, Trocknungsschrumpfung und die Korrosion der Armierung in wirksamer Weise verhütet oder inhibiert.

Beispiel 2

Die in Tabelle 1 aufgeführten Proben Nr. 3, 14, 15 und 32 wurden gemaß JIS A 1401 auf Wasserabsorption untersucht. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.
Zum Vergleich zeigt Tabelle 3 auch die mit Probe Nr. 1 von Tabelle 1 und Probe Nr. 51 (ohne Zusätze) von Tabelle 2 erhaltenen Ergebnisse. Tabelle 3 % Wasserabsorption relative Wasserabsorption Probe No. Menge an Aminoharz Menge an Fettsäuremetallsalz oder oberfl.akt. Mittel ohne Zusätze
Die Tabelle 3 zeigt daß die Verwendung des wasserlöslichen Aminoharzes (Probe Nr. 3) auch Wasserbeständigkeit verleiht, und daß die Verwendung des wasserlöslichen Aminoharzes in Kombination mit dem höheren Fettsäuremetallsalz oder dem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel (Proben Nr. 14, 15 und 32) eine weitere Verbesserung der Wasserbeständigkeit ergibt.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung der Qualität eines aus Mörtel oder Beton herzustellenden Bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kneten des Mörtels oder Betons ein wasserlösliches Aminoharz damit gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das wasserlösliche Aminoharz in einer Menge von etwa 0,4 bis etwa 1,5 Gew.-Teilen, z.B. von etwa 0,5 bis etwa 1,0 Gew.-Teile, berechnet als Trockenfeststoffe, pro 100 Gew.-Teile Zement verwendet wird.

3. Verfahren zur Verbesserung der Qualität eines aus Mörtel oder Beton herzustellenden Bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kneten des Mörtels oder Betons ein wasserlösliches Aminoharz und mindestens ein Metallsalz einer höheren Fettsäure und/oder mindestens ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel damit gemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Metallsalz einer höheren Fettsäure ein Alkalimetallsalz oder Erdalkalimetallsalz einer höheren gesättigten oder ungesättigten Monocarbonsäure mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Metallsalz einer höheren Fettsäure ein Erdalalimetallsalz einer höheren gesättigten Monocarbonsäure mit 9 bis 21 Kohlenstoffatomen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Metallsalz einer höheren Fettsäure mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der aus Calciumstearat, Magnesiumstearat, Calciummyristat, Calciumpalmitat und Calciumlaurat bestehenden Gruppe, ist.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, worin das nichtionische oberflächenaktive Mittel mindestens ein solches Mittel, ausgewählt aus solchen der Formel

(1) RO(CH&sub2;CH&sub2;O)nH oder

(2) RO(CH&sub2;CH&sub2;O)nR

worin R Alkyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen oder unsubstituiertes Phenyl oder Phenyl, substituiert mit einem Halogenatom oder mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 16 Kohlenstoffatomen, ist und n eine ganze Zahl von 4 bis 30 ist, der Formel

(3) R¹COO(CH&sub2;CH&sub2;O)mH oder

(4) R¹COO(CH&sub2;CH&sub2;O)mCOR¹

worin R¹ Alkyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und m eine ganze Zahl von 4 bis 30 ist,

und der Formel

(5) R²CO CH&sub2;CH&sub2;OH

ist. worin R² Alkyl mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und R³ ein Wasserstoffatom oder 2-Hydroxyethyl ist.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, worin etwa 0,2 bis etwa 1,5 Gew.-Teile, z.B. etwa 0,3 bis etwa 1,0 Gew.-Teile, des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe) und ferner etwa 0,02 bis etwa 0,1 Gew.-Teile, z.B. etwa 0,03 bis etwa 0,08 Gew.-Teile, eines Metallsalzes einer höheren Fettsäure und/oder etwa 0,004 bis etwa 0,08 Gew.-Teile, z.B. etwa 0,005 bis etwa 0,05 Gew.-Teile, des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pro 100 Gew.-Teile Zement verwendet werden.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, worin etwa 0,3 bis etwa 1,0 Gew.-Teile des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe) und etwa 0,005 bis etwa 0,03 Gew.-Teile des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pro 100 Gew.-Teile Zement oder etwa 0,3 bis etwa 1,0 Gew.-Teile des wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe), etwa 0,03 bis etwa 0,1 Gew.-Teile des Metallsalzes einer höheren Fettsäure und etwa 0,005 bis etwa 0,03 Gew.-Teile des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels pro 100 Gew.-Teile Zement verwendet werden.

10. Zuschlagzusammensetzung für Mörtel oder Beton, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

(a) 100 Gew.-Teile eines wasserlöslichen Aminoharzes (berechnet als Trockenfeststoffe) und

(b) etwa 5 bis etwa 25 Gew.-Teile, z.B. etwa 7,5 bis etwa 20 Gew.-Teile, eines Metallsalzes einer höheren Fettsäure und/oder etwa 1 bis etwa 20 Gew.-Teile, z.B. etwa 1,5 bis etwa 7,5 Gew.-Teile, eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels.