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Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit einer Betonmischung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitungsmöglichkeiten einer Betonmischung, die ein hydraulisches Bindemittel, Aggregate, eine geringe Menge Wasser sowie ein Zusatzmittel auf der Grundlage eines Polyacryl-Latex enthält.
Es ist bekannt, dass Betone und Mörtel mit geringem Wassergehalt die Herstellung sehr harter und widerstandsfähiger Materialien ermöglichen, dass aber für ihre Verarbeitung sehr grosse mechanische Kräfte bzw. eine Rütteleinrichtung erforderlich sind, was wieder die Anwendung kostspieliger Mittel erforderlich macht.
Die Betone oder Mörtel plastischer oder fliessfähiger Beschaffenheit, welche sich leichter verarbeiten und auch leichter an die Stelle, an der sie verarbeitet werden, mit Hilfe von Förderbändern und bzw. oder Pumpen transportieren lassen, werden derzeit von den Konstrukteuren abgelehnt, obwohl sie kein Stampfen erfordern und auch keinen Schwund aufweisen, u. zw. im Hinblick auf die schlechte Qualität, insbesondere die ungenügende Festigkeit der ausgehärteten Materialien, welche sie bei Aufnahme einer gegebenen Menge eines Bindemittels annehmen können.
Die Berechtigung dieser Ansicht der Konstrukteure ergibt sich aus der folgenden Tabelle l, welche die Ergebnisse von Versuchen wiedergibt, welche an Beton nach 28-tägigemAushärten an gestampften, nicht gerüttelten Materialien verschiedener Konsistenz vorgenommen wurden.
Die Tabelle zeigt die Festigkeitswerte beim Zusammenpressen der gehärteten Materialien als Funktion des Prozentanteils an Wasser im Verhältnis zum Gesamtgewicht der trockenen Materialien für Beton mit unterschiedlichem Wassergehalt. Die Werte der Druckfestigkeit sind als Relativwerte ausgedrückt, wobei die Einheit diejenige eines Betons ist, der die Mindestmenge an Wasser enthält, welche für die komplette Hydratisierung des hydraulischen Bindemittels erforderlich ist (6%), u. zw. für den Fall eines Betons, der 2200 bis 2500 kg Trockenmaterial/m3 Beton enthält.
Die erste Zeile der Tabelle gibt den Prozentsatz an Wasser, nämlich zwischen 6 und 12% an, während die zweite Zeile die entsprechenden Werte der Druckfestigkeit angibt.
Tabelle 1 :
EMI1.1
<tb>
<tb> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> 1. <SEP> 00 <SEP> 0. <SEP> 87 <SEP> 0. <SEP> 73 <SEP> 0. <SEP> 61 <SEP> 0. <SEP> 51 <SEP> 0. <SEP> 36 <SEP> 0. <SEP> 29
<tb>
Es wurde bereits vorgeschlagen, um einen Beton guter Festigkeit und somit gute Verarbeitbarkeit zu erhalten, den üblichen Bestandteilen des Betons einen Zusatz auf der Basis von Polyacryllatex beizu-
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fügen. Bei einem derartigen bekannten Verfahren handelt es sich bei dem Zusatzstoff um einen solchen auf der Basis von Methylacrylatpolymeren, von Äthylacrylatpolymeren u. dgl. und der Zusatz wird in beträchtlichen Mengen in der Grössenordnung von bis zu 2fP/o des Gewichtes des hydraulischen Binde- mittels angewendet.
Durch diese beträchtlichen Zusatzmengen wird auch der Preis des so hergestellten Betons stark erhöht
Ein Ziel der Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften einer Betonmischung, welches Verfahren die aufgezeigten Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäss ist der Zusatzstoff ein Copolymeres von Styrol und Methylacrylat oder von Styrol und Äthylhexylacrylat, und er wird in einer Trockengewichtsmenge von 1 bis 5'%', bezogen auf das hydraulische Bindemittel angewendet.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird den ausgehärteten Materialien eine verbesserte Qualität verliehen, u. zw. solchen fliessfähigen oder flüssigen Beton-oder Mörtelarten, welche bisher von den Konstrukteuren abgelehnt wurden.
Die Zusatzstoffe, welche ausgezeichnete Ergebnisse lieferten, haben die Konsistenz eines Latex, sind nicht oxydierbar und haben eine grosse Widerstandsfähigkeit gegen Alkalien und Alterungsmittel.
Das Verfahren ist vorteilhaft bezüglich der Betonmengen und der Korngrössen der Aggregate. Nachfolgend sind beispielhaft die Ergebnisse der Versuche angegeben, die durchgeführt wurden, wobei man von einem Beton ausging, der folgende Bestandteile aufwies :
Ungesiebter Loire-Sand
Wasser
CPA 325-Zement normalisierter Mahlung.
Als Verbesserer wurde ein Produkt verwendet, welches ein Copolymeres von Styrol und Äthylhexylacrylat ist.
Bei allen Versuchen hatte der verwendete Loire-Sand eine mittlere Teilchengrösse, die durch die in der nachfolgenden Tabelle II angegebenen Siebrückstands-Werte definiert ist und die durch feuchtes Aussieben, entsprechend der Norm AFNOR Nr. X 11-501, erhalten wurden :
Tabelle II
EMI2.1
<tb>
<tb> Sieb <SEP> Sieb <SEP> Sieb <SEP> Rück-
<tb> 5mm <SEP> 2mm <SEP> 1mm <SEP> 0,500 <SEP> 0,250 <SEP> 0,200 <SEP> 0, <SEP> 125 <SEP> 0,080 <SEP> 0,063 <SEP> 0,040 <SEP> stand
<tb> 0/0 <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb> 1, <SEP> 8 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 9 <SEP> 37, <SEP> 1 <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
Bei diesen Versuchen betrug der Mengenanteil der Bindemittelaggregate :
EMI2.2
<tb>
<tb> Loire-Sand <SEP> 7ff/o
<tb> CPA <SEP> 325-Zement <SEP> normalisierter <SEP> Mahlung <SEP> 29
<tb>
Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengefasst
In dieser Tabelle entsprechen die verschiedenen Kolonnen, wie über jeder Kolonne angegeben, dem Prozentsatz Wasser des Ausgangsstoffes im Verhältnis zum Gesamtgewicht des trockenen Materials.
Die verschiedenen Zeilen entsprechen den Prozentwerten des weiter oben erwähnten Copolymer-
EMI2.3
ams-Kegelvelche auch unter dem Namen"Setz-Versuch"bekannt sind, werden in folgender Weise ausgeführt :
Man füllt eine kegelstumpfförmige Schachtel mit definierten Abmessungen mit mehreren Schichten les Materials, dessen Plastizität gemessen werden soll, wobei die einzelnen Schichten mit einem klei- ien Mörser aus Metall festgestampft werden, indem man 24 Schläge auf jede Schichte ausübt.
Dann wendet man die kegelstumpfförmige Schachtel, welche man vorsichtig aufhebt, nach 30 sec 1m ; der Kegelstumpf, welcher sich anfänglich aus dem Material bildet, verkleinert sich, und die Ver-
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minderung seiner Höhe im Vergleich zu der Höhe der kegelstumpfförmigen Schachtel, gemessen nach dem Abheben der Schachtel, ist ein Mass für die Plastizität des Ausgangsmaterials.
Die Höhe des Kegelstumpfes der kegelstumpfförmigen Schachtel beträgt 30 cm und die Betonarten werden wie folgt nach Abrams-Zahlen klassifiziert, d. 11. nach dem Ausmass der Höhenverminderung des Kegelstumpfes ausgedrückt in cm :
EMI3.1
<tb>
<tb> trockener <SEP> Beton
<tb> (bzw. <SEP> Beton <SEP> von <SEP> trockener <SEP> Konsistenz) <SEP> : <SEP> 0-1 <SEP>
<tb> halbtrockener, <SEP> zum
<tb> Rütteln <SEP> bestimmter <SEP> Beton <SEP> : <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 3 <SEP>
<tb> plastischer, <SEP> zum
<tb> Stampfen <SEP> bestimmter <SEP> Beton <SEP> : <SEP> 4-10
<tb> fliessfähiger, <SEP> zum
<tb> Giessen <SEP> bestimmter <SEP> Beton <SEP> : <SEP> 6-15
<tb> Flüssigbeton <SEP> :
<SEP> 15-20
<tb>
Tabelle III
EMI3.2
<tb>
<tb> 12,5% <SEP> 12% <SEP> 11,5% <SEP> 11% <SEP> 10% <SEP> 8% <SEP> 7% <SEP> 6%
<tb> 9,3
<tb> 0 <SEP> 18, <SEP> 1cm <SEP> 4,9 <SEP> 3,6 <SEP> 0,7 <SEP> 0,2
<tb> 6,1
<tb> 9,3
<tb> 5% <SEP> 9
<tb> 6,7
<tb> 4, <SEP> 51o <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 4% <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 3% <SEP> 22, <SEP> 4 <SEP> 20
<tb> 2, <SEP> 5% <SEP> 17, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 21. <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 1,5% <SEP> 16, <SEP> 7
<tb> 1% <SEP> 1, <SEP> 4
<tb>
Die Tabelle zeigt, dass mit 61o Anmachwasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Baustoffe, die Zugabe von 9% ; Verbesserer zu einer Vergiessbarkeit führt, die manuelles Stampfen erlaubt, was bisher nur mit 121o Wasser erzielt worden war.
Die Tabelle zeigt gleichermassen den kritischen Charakter der zugefügten Verbesserermenge, wobei beim Übergang von 4 zu S%o die Abrams-Zahl von 0, 1 bis 9, 3 variiert.
Mit 7% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Baustoffe, kann mit einer Menge an Verbesserer von nur 2% vergiessbarer Beton erhalten werden.
Die Zugabe von 2, 5% Verbesserer liefert flüssigen Beton mit einer ausserordentlich leichten Handhabung. Ohne Verbesserer ist zur Herstellung von flüssigem Beton eine Menge von 12, 5% Wasser erforderlich.
Die Vergiessbarkeit ist noch besser für 8Dlo Wasser. Bei dieser Menge zeigt sich nur ein Verbesserungseffekt für einen Prozentwert oberhalb 10/0.
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Selbst bei Abrams-Zahlen oberhalb 20 wurde keine Trennung der Materialien festgestellt.
Die erfindungsgemässen Betonarten lassen sich sehr leicht bearbeiten, zeigen eine erhöhte Vergiess- barkeit und ihr Einsatz auf der Baustelle erfolgt schnell, sie erfordern nicht die Verwendung eines Stampf- oder Rüttelgeräts.
Es wurde ausserdem eine Versuchsreihe mit Proben durchgeführt, um die von der Beimischung von Slo Verbesserer des Lytron 112 Typs hervorgerufenen Veränderungen der mechanischen Festigkeit zu bestimmen. Man erhielt die folgenden Ergebnisse, wobei man die Eigenschaft der Probe mit 1fP/o hydraulischem Bindemittel ohne Verbesserer als = 1 setzte :
EMI4.1
<tb>
<tb> Veränderung <SEP> des <SEP> direkten <SEP> Zuges
<tb> (traction <SEP> directe) <SEP> + <SEP> 2,54
<tb> Veränderung <SEP> der <SEP> Biegefestigkeit <SEP> + <SEP> 3,78
<tb> Veränderung <SEP> der <SEP> Druckfestigkeit <SEP> + <SEP> 2,87
<tb> Veränderung <SEP> der <SEP> Bindefestigkeit
<tb> (im <SEP> Falle <SEP> des <SEP> Verputzes) <SEP> + <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Die Labor- und die Bauversuche haben gezeigt, dass die Gefahr der Rissbildung durch Zusammenziehen in einem bedeutenden Mass gegenüber den Produkten ohne Verbesserer verringert wird.
Die erfindungsgemässen Betonarten zeigen eine sehr starke Haftung auf alten gegossenen Betonarten, was die Betonausbesserungen erleichtert.
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wendete Minimum an Wasser ein geringeres Zusammenziehen aufweisen.
In Verputzzusammensetzung kann er ebenfalls eine verbesserte Haftung, erhöhte Festigkeit und eine verminderte Wasseraufnahme besitzen.
Er kann als Ausbesserungsbeton verwendet werden, wobei er das Einspritzen in alte Betonarten, das Wiederzuschmieren von Rissen, das Haften auf alten Trägern (hydraulischen Arbeiten usw.) ermöglicht.
Die Abbindezeit eines einen Verbesserer enthaltenden erfindungsgemässen Betons oder Gipses ist ein wenig länger als die eines Betons oder Gipses ohne Verbesserer. Wenn ein rasches Abbinden des Betons erwünscht ist, kann ein Abbindebeschleuniger, wie beispielsweise das Lithiumsulfat, in einer Menge zwischen 0, 5 und 2 Gew.-o des hydraulischen Bindemittels zugegeben werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit einer Betonmischung, die aus einem hydraulischen Bindemittel, Zuschlagstoffen, einer geringen Menge Wasser, und einem Zusatzmaterial auf der Basis eines Polyacrylsäurelatexbesteht, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmaterial ein Copolymeres von Styrol und Methylacrylat oder von Styrol und Äthylhexylacrylat in einer Menge von 1 bis ff1/0 (Trockengewicht), bezogen auf das hydraulische Bindemittel, verwendet wird.
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