UTILISATION OF SURFACE-ACTIVE POLYMERS AGAINST CONCRETE EFFLORESCENCE

Abstract: 1. Use of a surfactant polymer which during hardening irreversibly loses its surface activity and becomes denaturated to a product insoluble in water, except if being part of a coloring agent for cement-containing objects exposed to weather, and containing, apart from the surfactant polymer, at least one coloring agent and desired other additives, as concrete additive for reducing efflorescence of the concrete.

Description: Verwendung von oberflächenaktiven Polymeren gegen Aus blühungen von Beton Beschreibung Die Erfindung betrifft die Verwendung von oberflächenaktiven Polymeren, die beim Aushärten von Beton ihre Oberflächenaktivität irreversibel verlieren und dabei zu wasserunlöslichen Produkten denaturiert werden, als Betonadditive zur Verringerung der Ausblühungen von Beton. Bei der Herstellung von Beton treten unerwünschte Ausscheidungen von Salzen auf, die Ausblühungen genannt werden. Beton enthält beträchtliche Mengen chemisch nicht gebundenen Kalziumoxids bzw. Kalziumhydroxids. Das Auskristallisieren der wasserlöslichen Kalziumverbindungen führt in der Regel zu dichten Ausblühungen. Diese karbonatisieren im Laufe der Zeit und überdecken die ursprüngliche Betonfarbe bzw. Betoneinfärbung mit einem Grau- bzw. Weissschleier. Besonders unerwünscht sind diese Erscheinungen bei Sichtbeton und überall dort, wo die Betonoberfläche auch dekorativen Zwecken dient. Besonders störend wirken sich diese Ausblühungen natürlich be dunklen, insbesondere schwarzen Betonoberflächen aus. Es gibt auf dem Markt zahlreiche Anti-Ausblühmittel, die in der Hauptsache oberflächenaktive Substanzen sind, die ihre Wasserlöslichkeit nicht verlieren und somit im Laufe der Zeit Ausblühungen auf Beton sogar fördern, statt sie zu verringern. Im Stand der Technik haben also Massnahmen gegen Ausblühungen zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Entstehung von Ausblühungen beim Aushärten von Beton zu vermeiden oder wenigstens wesentlich zu verringern. Diese Aufgabe wird durch die eingangs genannte Verwendung bestimmter oberflächenaktiver Polymere gelöst. Die oberflächenaktiven Polymeren, die beim Aushärten von Beton ihre Oberflächenaktivität irreversibel verlieren und dabei zu wasserunlöslichen Produkten denaturiert werden, werden bei der Herstellung von Beton bzw. Asbestzement oder ähnlichen Produkten dem Gemisch aus hydraulischen Bindemitteln, Magerungsmitteln, Wasser und anderen Additiven zugesetzt. Der Ausdruck "Beton" bedeutet im Rahmen der Beschreibung und der Patentansprüche Teile aus Beton, wie Betonsteine, Betonplatten, Betondachsteine, Betondachpfannen, Betonverbundsteine, Betonpflastersteine, Betonfassaden, Betonbrücken, Betongebäude usw., allgemein Sichtbetonflächen, aber auch durch Fasern verstärkte Produkte, wie Platten, Rohre, Fensterbänke u. a. aus Asbestzement > wobei Asbest auch durch anderes Fasermaterial ersetzt sein kann. Beton im Sinne dieser Erfindung können auch ungeformte Teile, wie z. B. Strassennutzschiehten, sein. Die oberflächenaktiven Polymeren können in Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Zement, eingesetzt werden. Vorzugsweise werden 0,08 bis 0,8 Gew.-% der oberflächenaktiven Polymeren, bezogen auf Zement eingesetzt. Im Rahmen dieser Erfindung eignen sich solche oberflächenaktiven Substanzen, deren Oberflächenaktivität beim Aushärten im Beton irreversibel verlorengeht. Dabei wandeln sie sich in ein wasserunlösliches, festes Produkt um. Durch die erfindungsgemässe Verwendung der oberflächenaktiven Polymeren, die beim Aushärten des Betons ihre Oberflächenaktivität irreversibel verlieren und dabei zu wasserunlöslichen Produkten denaturiert werden, werden Ausblühungen von Beton zurückgedrängt bzw. vollständig verhindert. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass die Wetterbeständigkeit von Betoneinfärbungen deutlich verbessert wird. Besonders vorteilhaft wirkt sich dies auf die Wetterfestigkeit von russhaltigen Färbemitteln für Beton in den oben erwähnten Fällen aus. Dies gilt sowohl für Einfärbemittel, die Russ als einziges Pigment beinhalten, als auch für Färbemittel, die Russ in Verbindung mit anderen Pigmenten enthalten. Beispiele für oberflächenaktive Stoffe, die beim Aushärten des Betons ihre Oberflächenaktivität irreversibel verlieren und dabei zu wasserunlöslichen Produkten denaturiert werden und erfindungsgemäss verwendbar sind, sind Salze von Polyakrylsäuren, insbesondere Ammoniumsalze, aber auch andere ionische Copolymerisate. Vorzugsweise wird als oberflächenaktiver Stoff ein wasserlösliches Salz, insbesondere das Ammoniumsalz eines niedermolekularen, funktionellen Styromaleinsäureanhydridcopolymerisats, ein gesetzt, welches nach dem Eintrocknen wasserun löslich wird und somit seine Oberflächenaktivität verliert. Für die überraschende Wirkung der erfindungsgemässen Verwendung könnten die folgenden theoretischen aber legungen eine Erklärung sein: Durch die Inaktivierung der oberflächenaktiven Eigenschaften der verwendeten oberflächenaktiven Substanzen wird nach Aushärten und Trocknen des Betons die Benetzung des Betons und damit des freien Kalziumoxids bzw. -hydroxids durch Wasser aus den Kapillaren aus Tau und Regen vermieden. Mangels Benetzung des Kalziumoxids bzw. -hydroxids durch das Kapillarwasser wird sein Transport per Diffusion aus dem Innern des Betons nach draussen verringert bzw. verhindert. Zusätzlich Verringern die Reaktionsprodukte aus den erfindungsgemässen, eingesetzten oberflächenaktiven Substanzen durch Bildung von Kalziumsalzen und/oder durch Bildung wasserunlöslicher und hydrophober Substanzen die Betonporen. Damit verringert sich der effektive Kapillar-Querschnitt im Beton im Hinblick auf Wasserdurchdringung und -diffusion und liefert somit einen weiteren Beitrag zur Verringerung bzw. Ver hinderung von Ausblühungen. Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden: Beispiel 1 HERSTELLUNG VON DACHSTEINEN: 410 kg Zement (Normzement PZ 45) und 1 100 kg Kies *1) wurden unter intensivem Mischen mit insgesamt 144 1 Wasser und 8,2 kg einer handelsüblichen, flüssigen schwarzen Zementfarbe (CARBOFIN L 1629 der CHEMISCHE WERKE BROCKHUES AG, Walluf) anthrazitfarben eingefärbt.Es wurden mehrere Mischungen hergestellt. Je eine Mischung wurde mit den in Tabelle 1 aufgeführten Mengen eines oberflächenaktiven Polymeren (SMA-Harz 1440 *2) versetzt. Die Mischungen wurden anschliessend zu Dachsteinen geformt. Die Dachsteine wurden nach 24stündiger Lagerung in der Trockenkammer für weitere 6 Tage bei Raumtemperatur gelagert; die trockenen Dachsteine wurden anschliessend auf einer schattenlosen, nach Süden ausgerichteten, 450 geneigten Bewitterungsfläche ausgelegt und rund 12 Monate lang beobachtet. Zur Beurteilung der bewitterten Dachsteine wurden 11 eingefärbte Zementsteinprismen in obiger Zusammensetzung mit unterschiedlichen Einfärbungen als Vergleichsproben zur Aufstellung einer Grauskala hergestellt. Die Farbzusätze betrugen jeweils 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 und 100 Gew.-%, bezogen auf die Farbmenge in den für die Beispiele bewitterten Betonkörpern. Die Vergleichsproben wurden trocken und im Dunkeln gelagert. Die Beurteilung der bewitterten Dachsteine erfolgte durch visuellen Vergleich mit den Prismen der oben definierten Grauskala. Die Ergebnisse lassen sich der folenden Tabelle entnehmen: TABELLE 1 EMI6.1 <tb> <SEP> Graustufe <SEP> als <SEP> Funktion <SEP> des <tb> Menge <SEP> des <SEP> Bewitterungszeitraumes <tb> zugesetzten <SEP> BEWITTERUNGSZEIT <tb> oberflächen <tb> aktiven <tb> Polymers <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 12 <tb> (Gew.-%) <SEP> 7 <SEP> Ttge <SEP> Monat <SEP> Monate <SEP> Monate <SEP> Monate <SEP> Monate <tb> <SEP> 0 <SEP> 75 <SEP> % <SEP> 65 <SEP> % <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 55 <SEP> % <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 50 <SEP> % <tb> <SEP> 0,03 <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 85 <SEP> % <SEP> 85 <SEP> % <SEP> 80 <SEP> % <SEP> - <SEP> 75 <SEP> % <SEP> 70 <SEP> % <tb> <SEP> 0,06 <SEP> O/o <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 85 <SEP> % <SEP> 85 <SEP> % <tb> <SEP> 0,12 <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 95 <SEP> % <SEP> 95 <SEP> % <SEP> 95 <SEP> % <SEP> 95 <SEP> % <tb> *1) Körnung 0 bis 3 mm. *2) SMA-Harz 1440 ist ein Ammoniumsalz des niedrig molekularen, teilveresterten Styrolmaleinsäure anhydridcopolymerisats vom zahlenmittleren Molekulargewicht M = 2 500, einem Schmelzbereich von 55 - 750 C und der Säurezahl 175 der Firma ARCO CHEMICAL, Philadelphia, USA und besitzt die Formel: EMI7.1 Beispiel 2 Eine zweite Versuchsreihe wurde mit Gehwegplatten im Farbton anthrazit durchgeführt. Die Betonzusammensetzung unterschied sich von der Daehstein- mischung des Beispiels 1 allerdings durch eine andere Sieblinie der Zusatzstoffe und einen niedrigeren Wasserzementfaktor (siehe unten). EMI7.2 <tb> Menge <SEP> des <SEP> Farbstufe <SEP> als <SEP> Funktion <SEP> des <tb> zugesetztzten <SEP> Bewitterungszeitraumes <tb> oberflächen <tb> aktiven <SEP> BEWITTERUNGSZEIT <tb> Polymers <tb> (Gew.-%) <SEP> 7 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 11 <SEP> 8 <SEP> 12 <tb> <SEP> Tage <SEP> Monat <SEP> Monate <SEP> Monate <SEP> Monate <SEP> Monate <tb> <SEP> 0 <SEP> 75 <SEP> % <SEP> 65 <SEP> % <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 55 <SEP> % <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 45 <SEP> % <tb> <SEP> 0,03 <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 85 <SEP> % <SEP> 80 <SEP> % <SEP> 75 <SEP> % <SEP> 70 <SEP> % <SEP> 70 <SEP> % <SEP> <tb> <SEP> 0,06 <SEP> 95 <SEP> % <SEP> 90 <SEP> 8 <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 85 <SEP> % <SEP> 80 <SEP> % <tb> <SEP> 0,12 <SEP> 100% <SEP> 95 <SEP> % <SEP> 95 <SEP> % <SEP> 95 <SEP> % <SEP> 95% <SEP> 95% <SEP> <tb> Kieskörnung bis 8 mm, Wasserzusatz 130 1. Die obigen Beispiele zeigen, dass die Zugabe entsprechender Polymerer zu Betonen, die hydraulischen Zement enthalten, zu einer deutlichen Verringerung des Ausblüheffektes führt.

Claims: Verwendung von oberflächenaktiven Polymeren gegen Ausblühungen von Beton Patentanspruch Verwendung von oberflächenaktiven Polymeren, die beim Aushärten von Beton ihre Oberflächenaktivität irreversibel verlieren und dabei zu wasserunlöslichen Produkten denaturiert werden, als Betonadditive zur Ver- ringerung der Ausblühungen von Beton

Inventors: JAGER, JURGEN, DR., JUNGK, AXEL E., DR., Jager, Jürgen, Dr.
Applicants: CHEMISCHE WERKE BROCKHUES AG
Application year: 1983
Main classification: C04B24
IPC codes: C04B24