DE2052506B2

DE2052506B2 - Verwendung von wasserlöslichen Polyäthylenoxiden als viskositätserhöhender Bindemittelzusatz zu tonmineralhaltigen Suspensionen

Info

Publication number: DE2052506B2
Application number: DE2052506A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Chem. Dr. 8052 Moosburg Fahn
Original assignee: Sued Chemie AG
Current assignee: Sued Chemie AG
Priority date: 1970-10-26
Filing date: 1970-10-26
Publication date: 1974-06-20
Also published as: DE2052506C3; GB1357393A; US3759729A; DE2052506A1; FR2113187A5; IT939662B

Description

Suspension	Ohne	CMC	Mit Alkali aktivierter Bentonit mit	Polyäthylenoxid	0,05%	0,02%
100 Gewichtsteiie	Zusatz			MG etwa 4 000 000	73,5	30,0
Leitungswasser 18° dH		1,0%		0,1%	21,0	6,5
6 Gewichtsteile	18,0	39,0		115,0	503	228
Aktivbentonit	4,5	1,5	0,5%	56,5	16,0	16,5
Scheinbare Viskosität cP	132	362	91,0	560
Plastische Viskosität cP	17,5	14,1	86,0	17,5
Bingham Fließgr. dyn/cm*		48
Preßwasser ml		39,0

oxid mit einem Molekulargewicht von etwa 5 000 000

Beispiel 2 verwendet. Herstellung und Messung der Suspensionen

wurde in gleicher Weise wie bei Beispiel 1 vorgenom-Für die Versuche von Beispiel 2 wurde Polyäthylen- 15 men und folgende Werte ermittelt:

Suspension

100 Gewichtsteile

Leitungswasser 18° dH

6 Gewichtsteiie

Aktivbentonit

Ohne Zusatz

CMC 1,0%

Aktivbentonit mit

Poiyäthylenoxid MG etwa 5 000 000

0,5%

0,1%

0,05%

0,02%

Scheinbare Viskosität cP

Plastische Viskosität cP

Bingham Fließgr. dyn/cm²

Preßwasser ml

18,0 4,5 132

17,5

39 1,5 362

14,1

93,5
83,0
100
36,5

107,5
43,0

617
20,0

70,5	27,0
21,0	5,0
474	210
19,0	18,5

Beispiel 3

30

Zur Messung der Gelfestigkeit, Marsh-Viskosität lind Wasserabscheidung zementhaltiger Aktivbentonit-Suspensionen wurden 90 Gewichtsteile Aktivbentonit Ohne und mit Polyäthylenoxid bzw. CMC-Zusatz in 2 Liter Wasser mit etwa 14° dH mit einem kräftigen

Rührer (3000 UpM) angerührt. Nach 1 Stunde Quellzeit wurde die Auslaufzeit in Sekunden von 946 ml Suspension aus dem Marshtrichter ermittelt und die GeI-festigkeit mit einem Baroit-Shearometer gemessen.

Außerdem wurde die Preßwassermenge wie bei Beispiel 1 bzw. die aus der Suspension beim Stehen nach 24 Stunden abgeschiedene Wassermenge in ml bestimmt. Die Werte enthält nachfolgende Tabelle.

Suspension 2000 Gewichtsteile	Gelfestigkeit	Onne Zusatz	Aktivbentonit mit Polyäthylenoxid	CMC	MG( = 4000000)	(MG = 5000000)
Leitungswasser 14° dH 90 Gewichtsteile	nach 1 Std. Quellzeit		1,0%	0,1%	0,1%
Aktivbentonit	ohne Zement (kp/m²)
Marsh-Viskosität
nach 1 Std. Quellzeit	0,293	0,315	0,268	0,244
946 ml Auslauf see
Preßwasser
7 atü Stickstoff nach	33	41	108	125
30 min ml
Gelfestigkeit
nach 1 Std. mit 150 g Zement	20,5	15,0	22,0	21,0
PZ 275 Liter (kp/m²)
Marsh-Viskosität
nach 1 Std. Quellzeit	0,256	0	0,220	0,220
946 ml Auslauf see
Wasserabscheidung
nach 24 Std. ml	51	44	45	47

6	35	11	10

Wie bei den niedrigviskosen Aktivbentonit-Suspenlionen ohne Zusatz bleibt bei den sehr hochviskosen Aktivbentonit-Suspensionen mit Polyäthylenzusatz liach Zementzugabe eine für die Bautechnik wichtige Celfestigkeit erhalten, während bei CMC-Zusatz keine Celfestigkeit mehr meßbar ist. Die ursprünglich sehr

hohe und wirtschaftliche Viskosität der Aktivbentonit-Suspensionen mit Polyäthylenoxidzusatz wird bei Zementzugabe auf etwa die Viskosität ohne Zusatz reduziert, was die Fließfähigkeit solcher Mischungen günstig beeinflußt, und die Benetzbarkeit, z. B. von Armierungen durch Beton, bedeutend verbessert.

Claims

1 2

Schließlich ist in der britischen Patentschrift 1167 425

ρ , (Beispiel 1) ein hochmolekulares Polyäthylenoxid als

f atentansprucn. Flockungsmittel für eine 5 %ige Kaolin-Suspension an

gegeben. Bei der Ausflockung einer derartigen Suspen-

Verv.'endung von wasserlöslichen Polyäthylen- 5 sion findet jedoch eine Viskositätserniedrigung und oxiden mit einem hohe.. Molekulargewicht zwi- nicht die erfindungsgemäß angestrebte Viskositätserschen 300 000 und 5 000 000 als viskositätserhöhen- höhung statt.

der Bindemittelzusatz zu tonmineralhaltigen Sus- Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die

Pensionen in Mengen von 0,02 bis 0,5%, bezogen Viskosität von tonmineralhaltigen Suspensionen, z. B. auf das Gewicht des trockenen Tonminerals. ao von Bentonitsuspension, durch Zusatz von sehr gerin

gen Mengen von wasserlöslichen Polyäthylenoxiden erhöht werden kann und daß die Gelfestigkeit der mit diesem Zusatz versehenen Suspensionen auch dann erhalten bleibt, wenn den Suspensionen Zement zuge-15 setzt wird.

Die Erfindung betrifft die Verwendung von wasserlöslichen Polyäthylenoxiden mit einem Molekulargewicht zwischen 300 000 und 5 000 000 als viskositätserhöhender Bindemittelzusatz zu tonmineralhaltigen 20 Suspensionen in Mengen von ö,02 bis 0,5%, bezogen

auf das Gewicht des trockenen Tonminerals.

Es ist bekannt, die Viskosität von tonmineralhaltigen Als tonmineralhaltige Suspensionen kommen haupt-

Suspensionen, insbesondere von Bentonitsuspensio- sächlich Bentonitsuspensionen in Frage. Das PoIynen, durch Zusatz von Carboxymethylcellulose (CMC) äthylenoxid wird vorzugsweise in Mengen von 0,03 bis zu erhöhen, die als Bindemittel bzw. als Verfestigungs- 25 0,1 %, bezogen auf das Gewicht des trockenen Tonmimittel dient. Die Carboxymethylcellulose wird gewöhn- nerals, verwendet.

lieh in Mengen von etwa 0,8 bis 1,5 %, bezogen auf das Die erhaltene Viskositätserhöhung ist insofern überTrockengewicht der tonmineralhaltigen Substanz, ver- raschend, als diese mit nur etwa ¹Z]₀ der Menge der biswendet, her als Zusatz verwendeten Carboxymethylcellulose er-Derartige Suspensionen werden unter anderem als 30 reicht werden kann. Es wurde sogar festgestellt, daß bei Bodenverfestigungsmittel, z. B. im Bauwesen, und als einer Erhöhung der Menge des Polyäthylenoxids auf Spülflüssigkeit beim Herstellen von Bohrlöchern ver- mehr als C,5% die Gelfestigkeit der erhaltenen Suspenwcndet. sionen überraschenderweise wieder abnimmt.

Tonmineralhaltige Suspensionen, wie Bentonit- Vorzugsweise verwendet man erfindungsgemäß was-

suspensionen, sind an sich schon thixotrop, d. h., sie 35 serlösliche Polyäthylenoxide mit Molekulargewichten erstarren zu einem Gel, wenn man sie ruhig stehenläßt. von 4 000 000 oder mehr. Bei den wasserlöslichen PoIy-Die Viskosität und die Gelfestigkeit dieser Suspensio- ä^hylenoxiden handelt es sich um thermoplastische, nen werden durch Zusatz von Carboxymethylcellulose nichtionische Poly-(Äthylenoxid)-Homopolymere, die in den angegebenen Mengen verbessert. Werden diese unbeschränkt in Wasser löslich sind und die bisher beiSuspensionen jedoch, wie es im Bauwesen, z. B. bei der 40 spielsweise als Bindemittel, Flockungsmittel und zur Herstellung von Schlitzwänden der Fall ist, mit Ze- Herstellung von Filmen verwendet wurden,
ment zusammengebracht, so nimmt deren Gelfestigkeit Auf Grund ihrer bisherigen Verwendung als. Flok-

bei Anwesenheit eines Zusatzes von Carboxymethyl- kungsmittei war damit zu rechnen, daß die Polyäthycellulose aus ungeklärten Gründen ab. lenoxide die Gelfestigkeit von tonmineralhaltigpp. Sus-

Aus der USA.-Patentschrift 3 071 481 ist eine Ze- 45 pensionen vermindern würden, was aber überraschenmentmasse bekannt, die im wesentlichen aus hydraul:- derweise nicht der Fall ist, wenn sie in dem angegebenen schem Zement, 12 bis 35% eines kolloidalen Tones, Bereich verwendet werden.

3,5 bis 5,0% eines anorganischen Salzes und 3.1 bis Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiele

1,5% eines organischen Dispergiermittels besteh; Als erläuten:
Dispergiermittel sind beispielsweise Calciumligninsul- 50
fonat, Gallensäure, Natrium-Carboxymethylcellulose,

Stärke und Lignine genannt. Diese Substanzen wirken . I₁

als Benetzungsmittel und dienen nicht dazu, die Visko- Beispiel

sität des kolloidalen Tones zu erhöhen.

Eine Weiterentwicklung dieser bekannten Masse ist 55

in der USA.-Patentschrift 3 582 375 beschrieben. Diese Zur Messung der Viskositätserhöhung wurde Aktiv-

Masse enthält zusätzlich noch lösliche Salze von aroma- bentonit mit verschiedenen Mengen Polyäthylenoxid sehen Sulfonsäuren, die offensichtlich nur den Zweck mit einem Molekulargewicht von etwa 4 000 000 verhaben, die Benetzbarkeit der Masse zu verbessern. setzt und davon 60 Gewichtsteile in 1 Liter Leitungs-

Weiterhin ist aus der USA.-Patentschrift 3 663 251 60 wasser mit einem kräftigen Rührer (3000 UpM) angeein Zusatz für Beton und Mörtel bekannt, der als anor- rührt. Nach einer Quellzeit von 16 bis 20 Stunden wurganisches Bindemittel etwa 0,01 bis 2 Teile Sulfitab- den in einem Rotationsviskosimeter (FANN) die Vislauge und etwa 0,01 bis 1 Ti·^;! eines Polyalkylenglykols kositätswerte dieser Suspension und die Preßwasserenthält. Der Polyäthylenglykol hat ein Molekularge- mengen in ml unter 7 atü Stickstoff nach 30 Minuten wicht von nur etwa 1000 bis 10 000, d. h. er wirkt nicht 65 im Vergleich zu gleichkonzentrierlen Suspensionen als Verdickungsmittel, sondern im Gegenteil als visko- ohne Polyäthylenoxidzusaiz bzw. mit einem Zusatz sitätserniedrigendes Mittel, um einen weitgehend bla- von 1",,CMC, bezogen auf den Bentonit, gemessen senfreien Beton herzustellen. und folgende Werte ermiltell;