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Verfahren zur Vergütung von Mörtel und Beton Die Vergütung von Mörtel
und Beton umfaßt eine ganze Reihe von Aufgaben, wie die Erzielung von Wasserundurchlässigkeit,
Raumbeständigkeit, die Steigerung von Festigkeit, Dichte und Resistenz gegen mechanische
und chemische Einflüsse, Verhinderung von Schlammbildung an den Oberflächen, größtmöglichem
Haftvermögen an Eisen und sonstigen wichtigen Eigenschaften.
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Eine zielbewußte Weiterentwicklung riiuß anstreben, die Herausbildung
einzelner Mörtel-oder Betoneigenschaften auf Kosten anderer zu vermeiden, wie dies
bei der Mehrzahl bisheriger Verbesserungsvorschläge der Fall war. Wünschenswert
erscheint vielmehr nur eine Gütesteigerung im ganzen, die möglichst alle einzelnen
Verbesserungen miteinbezieht.
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Zur Erzielung von Wasserdichtigkeit werden seit langer Zeit eine Reihe
von organischen und anorganischen Kolloidstoffen mit porenfüllenderWirkung,wiez.B.
Seifen, Harze, Bituineneinulsion, Eiweißstoffe, Wasserglas und andere anorganische
kolloide Hydroxydstofi"e, benutzt, die zum Teil ausgesprochen ungünstig, zum Teil
jedenfalls nicht verbessernd auf die sonstigen Eigenschaften, insbesondere auf die
Festigkeit, einwirken.
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Günstiger unter dem Gesichtspunkt der allgemeinen Baustofvergütung
sind gemäß neueren Vorschlägen solche Mittel, wie Harnstoffe, Alkoholsäuren, Huminsäuren,
Ligninderivate und ähnliche Produkte, die unter geeigneten Bedingungen durch Wasserersparnis
zu dichterem und entsprechend wasserundurchlässigerem Beton führen. Wiederum ermöglicht
aber das Arbeiten mit solchen relativ löslichen und weniger porenstopfenden Produkten
keine so hohe Wasserundurchlässigkeit, wie sie in manchen Fällen erwünscht sein
muß.
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Das "Streben nach weiterer Verbesserung bewegt sich auf der Linie,
Stoffkombination mehr oder minder komplizierter Art aufzusuchen, uin gesteigerte
Wirkungen zu erzielen.
So wurde bereits vorgeschlagen, Seifen und
Wasserglas in Verbindung mit Ligninderivaten anzuwenden oder Alkoholsäure in Verbindung
mit Alkaliphosphat zu benutzen, ohne daß mit derartigen Vorschlägen der Zweck völlig
erreicht oder die Möglichkeiten auch nur annähernd erschöpft wurden.
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Lösliche Phosphate wie das vorgeschlagene Alkaliphosphat sind an sich
in den praktisch zu berücksichtigenden kleinen Zusatzmengen ohne ausgeprochene Wirkungen
auf Wasserersparnis, Dichtigkeit und Festigkeit; lediglich die Abbindegeschwindigkeit
wird etwas verzögert, wie bereits feststand und wie eingehende Untersuchungen des
Erfinders bestätigt haben. Auch in Kombination mit anderen Zementverbesserungsmitteln
ergeben sich durch Alkaliphosphate keine gesteigerten Wirkungen.
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Ein neuerer Vorschlag ist darauf gerichtet, Phosphate zur Beschleunigung
des Abbindens zu verwenden. Dieser Anwendung von Alkaliphosphat liegt offenbar ein
Irrtum zugrunde. Bei Benutzung der ausgesprochen alkalisch wirkenden sekundären
und insbesondere tertiären Phosphate kann man bei Einsatz großer Phosphatmengen
allerdings eine gewisse Abbindebeschleunigung feststellen. Diese gründet sich lediglich
auf die starke Alkalität; Alkali ist ein bekannter, stark wirkender Abbindebeschleuniger.
Phosphorsäure wirkt in dieser Richtung nicht mit. Wird z. B. an Stelle von tertiärem
Alkaliphosphat .die in diesem enthaltene Alkalimenge auf Mörtel oder Beton angewendet,
so ist die Ali1)indegeschwindigkeit erheblich höher. Die Wirkung von alkalisch reagierendem
Phosphat setzt sich mithin zusammen aus der beschleunigenden Wirkung ' von Alkali
und der verzögernden von Phosphorsäure.
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Gemäß einem älteren Vorschlag zur Erzielung schnellbindender wasserdichter
Zementmörtel wird Wasserglas in Verbindung mit anorganischen Salzen, u. a. Alkaliphosphat,
benutzt. Bei diesem mit recht großen, etwa io °/o betragenden Gesamtzusatzmengen
arbeitenden Verfahren wirkt lediglich Wasserglas gemäß seinen bekannten Eigenschaften
dichtend und abbindebeschleunigend, während durch anorganisches Salz, z. B. Phosphat,
der durch Wasserglas stark erhöhte Wasseranspruch des Mörtels reduziert werden so
,l1. Diese gemäß dein Vorschlag durch sefir zahlreiche Salze erzielbare, schwer
zu deutendeWirkung kennzeichnet keine irgendwie typische Wirkung von Phosphaten.
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In.den letzten Jahren sind auf Grund dafür aufgefundener neuer Verwertungsmöglichkeiten
in der Seifen- und seifenverarbeitenden Industrie eine Reihe anhydrischer Phosphorsäureverbindungen
technisch zugänglich geworden und auf den Markt gekommen. Es sind dies u. a. die
Alkalipolyphosphate, wie Tripolvphosphat, weiterhin die polymeren Alkalimetaphosphate,
-,vie Natriumhexametaphosphat. Diese interessanten neuen Erzeugnisse haben auf dem
Gebiet der hvdraulisch erhärtenden Baustoffe noch keine starke Beachtung und fachmännische
Bearbeitung finden können. Es wurde bisher lediglich bemerkt. daß die Abbindegeschwindigkeit
von Gips durch Zusatzmengen bis zu 25 °/a, welche auf die Wasserbeständigkeit nicht
gerade günstig wirken können, die Abbindegeschwindigkeit von Zementmörtel durch
Zusatzmengen von o,i bis i /o derartiger anhydrischer Phosphate verzögert werden
kann.
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Diese Feststellung bot gegenüber der länger bekannten Tatsache, daß
Alkaliorthophosphat wie auf Gips, sq auch auf Zementmörtel eine analoge Wirkung
ausübt, nichts grundsätzlich Neues. Nach eingehenden Versuchen des Erfinders beeinflussen
lösliche anhvdrische Phosphate in Mengen bis zu o,a °/o die Abbindegeschwindigkeit
von Zementmörteln überhaupt nicht in - praktisch verwertbarem Ausmaß. Vergleichsweise
verlängert weiterhin eine Menge von o,5 °/o Alkaliorthophosphat, auf Zement berechnet,
die Abbindedauer von Zementmörtel rund auf die doppelte Zeitspanne, die gleiche
Menge Alkalipy rophosphat verdreifacht, die gleiche Menge Alkalihexainetaphosphat
vervierfacht etwa die gewöhnliche Abbindedauer. Der Abbindebeginn als praktisch
wesentlichster Faktor verzögert sich aber insbesondere bei den anhv ridschen Phosphaten
nicht annähernd gemäß den genannten Zahlenverhältnissen. Im ganzen gesehen, liegen
diese Wirkungen kier anhydrischen Phosphate größenordnungsmäßig durchaus i noch
im Bereich der bekannten Orthophosphatwirkung, und es kann der gleiche Verzögerungseffekt
in der Praxis äußerstenfalls durch die doppelte Menge Orthophosphat erzielt «-erden.
Da durch derartige Phosphatzusätze anhydrischer Natur auch keine sonstigen -\Terbesserungen
von Mörtel und Beton gewährleistet werden, im übrigen aber zahlreiche. sehr wirksame
andere Verzögerer bekannt sind, bildet der genannte Vorschlag keine Bereicherung
der Technik.
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Bei vorliegender Erfindung handelt es sich um die Herstellung von
insbesondere normal abbindendem \lörtel und Beton von sehr gesteigerten Dichtigkeits-,
Festigkeits- und sonstigen Eigenschaften, also um Erzielung ganz anderer Wirkungen.
Es wurde gefunden, daß lösliche anhydrische Phosphate in sehr geringer Menge in
Verbindung mit einem dichtend oder verbessernd wirkenden bekannten Zusatz organischer
oder anorganischer Natur zu Mörtel oder Beton vor oder bei der Verarbeitung
zugesetzt,
eine außerordentliche Vergütung des Baustoffes bewirken, die durch gewöhnliches
Phosphat niemals auch nur@annähernd erreicht werden kann.
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Wird beispielsweise Alkali- oder Erdalkaliseife, Fett- oder Bitumenemulsion,
Wasserglas oder anderes lösliches oder quellbares Silikat, Alkalialuminat oder kolloides
Metallhydroxyd liefernder Stoff, wie Aluminiumchlorid oder ein sonstiger bekannter
porenfüllender Stoff, in Verbindung mit o,or bis o,2 % löslichem anhy drischem Phosphat,
insbesondere Alkalihexametaphosphat, auf Mörtel oder Beton zur Anwendung gebracht,
so erlangt das Dichtungsmittel eine außerordentlich gesteigerte Wirkung. Es wird
mit einer bestimmten Zusatzmenge eine viel weiterreichende Dichtung erzielt, und
zugleich werden bessere Mörtel- und Betoneigenschaften bewirkt. Es werden gesteigerte
Festigkeiten, bessere Klebkraft und Raumbeständigkeit erhalten und so die bisherigen
Nachteile vieler Dichtungsmittel vermieden. Der ganz gering-. fügige Zusatz von
löslichem anhydrischem Phosphat gestattet, die Menge des insgesamt anzuwendenden
Zusatzmittels überhaupt beträchtlich zu reduzieren, wobei in jedem Fall bessere
Ergebnisse erzielt werden als ohne den Zusatz mit größeren Anwendungsmengen.
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Grundlage der neu entdeckten umfassenden Wirksamkeit der löslichen
anhydrischen Phosphate scheint ihr eigentümliches Vermögen zu sein, sich mit beliebigen
anderen Stoffen zu Produkten mit neuen, für die Mörtel- und Betonvergütung offenbar
sehr günstigen Eigenschaften zu assoziieren. Zur Erzielung der erfinclungsgemäßenWirkung
reicht die Anwendung von o,oz bis o,2 0/0 löslichem anhydrischem Phosphat, auf Zement
berechnet, vollständig aus. Die Wirkung wird mit größeren Mengen nicht mehr erheblich
gesteigert, geht aber auch nichtverloren. Eine merkliche Abbindeverzögerungswirkung
tritt bei Zusatzmengen bis 0.2 0/0 überhaupt nicht, bei größeren Mengen je nach
Art der mitbenutzten Zusätze auch entweder 'gar nicht oder mehr oder minder geschwächt
in Erscheinung. Hierfür muß wiederum die Bindung der anhy drischen Phosphate an
die mitbenutzten Zusätze herangezogen werden. Es handelt sich hier eben um Wirkungen,
die nicht von den löslichen anhydrischen Phosphaten allein ausgeübt werden, sondern
die der Kombination derartiger Phosphate mit anderen wirksamen Stoffen innewohnen.
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Die erfindungsgemäße Wirksamkeit der verschiedenen anhydrischen Phosphate
ist nicht ganz gleich; relativ am schwächsten wirken die Pyrophosphate, doch sind
die Unterschiede nicht beträchtlich, am stärksten wirken Stoffe wie Hexametaphosphat.
Vorzugsweise werden nur o,or bis o,2 0/0 anhydrisches Phosphat, auf Zement berechnet,
angewendet; größere Mengen wären, da sie keine besonderen Vorteile bieten, im allgemeinen
unwirtschaftlich. Sofern an dein herzustellenden Mörtel oder Beton eine gewisse
Abbindeverzögerung wünschenswert erscheinen sollte, könnte diese unter geeigneten
Umständen auch durch entsprechend groß bemessene Mengen von anhydrischem Phosphat
oder von mitbenutztem Orthophosphat bewirkt werden. In der Regel wird für diesen
Zweck aber die Mitbenutzung eines der wirksameren bekannten Abbindeverzögerer erforderlich
sein.
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Ganz besonders vorteilhaft gestaltet sich die dargelegte Verwendung
von anhydrischern Phosphat, wenn als weitere Komponente bekannte organische Stoffe
von allgemein günstigem Einfluß auf Mörtel und Beton, wie z. B. Harnstoffe, Alkoholsäuren,
Huminsäuren, Alginsäure oder Ligninderivate, benutzt werden. An letztgenanntem Stoff
soll die Verfahrenswirkung näher erläutert werden. Wird z. B. ein reines ligninsulfosaures
Alkalisalz in Menge von o,2 0/0, auf Zement berechnet, angewendet, so ergibt sich
ein Mörtel von gesteigerter Plastizität, der etwas erhöhte Festigkeiten erreicht,
aber zu keiner sehr hohen Ansprüchen genügenden Wasserundurchlässigkeit führt. Findet
jedoch außer o,2 % Ligninderivat noch 0,05 0/0 NTatriumhexametaphosphat Anwendung,
so wird ein Produkt v an sehr hoher Wasserundurchlässigkeit, zugleich auch noch
erheblich gesteigerter Festigkeit, sehr hoher Klebkraft und Raumbeständigkeit und
mit vollständig schlammfreien Oberflächen, schließlich mit sehr guter Haftfestigkeit
an Eisen erhalten. Analog liefern auch andere ähnlich wirkende bekannte Mörtel-
und Betonzusätze, insbesondere die oben angeführten; in Verbindung mit einem anhydrischen
Phosphat entsprechend hochwertigere Produkte.
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Derartiger gemäß derErfindunghergestellter Mörtel und Beton vereinigt
hinsichtlich Verarbeitungsmöglichkeit und Endqualität ein Maß von Vollkommenheit
in sich, wie es bisher nicht zu erzielen war. Die dargelegten Befunde vermitteln
die neue Erkenntnis, dalß die löslichen anhydrischen Phosphate, die allein angewendet
nichts auszurichten wer, mögen, in Verbindung mit anderen bekannten Hilfsstoffen
Außeror dentliches für die Mörtel-und Betonvergütung zu leisten vermögen.
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Für die praktische Anwendung der neuen kombinierten Zusätze gelten
die üblichen Bedingungen; man kann die Stoffgemische oder die einzelnen Stoffe etwa
pulverförmig dein trocknen Baustoffgemisch beimengen oder dem Anmachwasser in geeigneter
Form beifügen oder sonstwie vor oder bei der Verarbeitung
zuführen.
Ferner sind selbstverständlich alle üblichen-sonstigen Zuschläge und Zusätze zu
Mörtel und Beton, wie z. B: Abbindebeschleuniger oder -verzögerer, Härtemittel,
Füllmittel, Farbstoffe o. dgl. verwendbar. Das Verfahren kommt hauptsächlich für
die Herstellung von normal bindendem Mörtel und Beton, ferner aber auch für die
durch entsprechend gewählte Zusätze schnell oder langbindend zu machenden Baustoffe
in Betracht.