CH714974A1 - Ultra-high-performance concrete. - Google Patents

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CH714974A1
CH714974A1 CH5812018A CH5812018A CH714974A1 CH 714974 A1 CH714974 A1 CH 714974A1 CH 5812018 A CH5812018 A CH 5812018A CH 5812018 A CH5812018 A CH 5812018A CH 714974 A1 CH714974 A1 CH 714974A1
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ultra high
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Vogt Stefan
Jenny Ursina
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Baustoffe Schollberg Ag
Kibag Man Ag
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Abstract

Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons umfassend: Gesteinskörnung mit einem CaCO 3 -Gehalt von mindestens 75%; einen ersten Füllstoff mit einer Korngrösse 10 µm bis 125 µm und einen zweiten Füllstoff mit einer Korngrösse 0.7 µm bis 10 µm. Der erste und zweite Füllstoff weisen dabei einen CaCO 3 -Gehalt von mindestens 75% auf.A dry mix for producing an ultra-high strength concrete comprising: aggregate having a CaCO 3 content of at least 75%; a first filler with a grain size of 10 microns to 125 microns and a second filler with a grain size of 0.7 microns to 10 microns. The first and second filler have a CaCO 3 content of at least 75%.

Description

Beschreibung Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Betonbaus, insbesondere den Bereich der ultrahochfesten Betone. Sie betrifft ein Trockengemisch zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons, einen Frisch-Ultrahochfestbeton, sowie dessen Verwendung im Betonbau, einen ultrahochfesten Beton, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.Description Technical field The invention relates to the field of concrete construction, in particular the field of ultra-high-strength concrete. It relates to a dry mix for the production of an ultra-high-strength concrete, a fresh ultra-high-strength concrete, and its use in concrete construction, an ultra-high-strength concrete, and a method for the production thereof.

Stand der Technik [0002] Ultra-Hochleistungsbeton oderultrahochfester Beton (UHFB) zeichnet sich im Gegensatz zu gängigen Betonsorten unter anderem durch eine sehr hohe Druckfestigkeit von über 120 MPa aus. Durch die hohe Druckfestigkeit und starke Bindewirkung versagt der UHFB bei einem Riss nicht um die Gesteinskörnungen herum, sondern zeichnet sich dadurch aus, dass Risse durch diese hindurch gehen.PRIOR ART In contrast to conventional types of concrete, ultra-high-performance concrete or ultra-high-strength concrete (UHFB) is distinguished, inter alia, by a very high compressive strength of over 120 MPa. Due to the high compressive strength and strong binding effect, the UHFB does not fail when there is a crack around the aggregates, but is characterized by the fact that cracks pass through them.

[0003] Aufgrund seiner stark erhöhten Druckfestigkeit eignet sich UHFB besonders für die Herstellung von druckbeanspruchten Bauteilen, wie Säulen, Stützen und Wänden, insbesondere von Hochhäusern, Brücken oder Tunneln. Die vorteilhafte Wirkung von UHFB steigt mit zunehmender Gebäudehöhe, da stabilere Stützkonstruktionen mit geringerem Platzbedarf ermöglicht werden. Zudem erlaubt die Verwendung von UHFB im Hochbau neue gestalterische und konstruktive Lösungen, welche mittels anderer Betone aufgrund der mangelnden Stabilität nicht ausführbar sind. Neben druckbeanspruchten Bauteilen eignet sich UHFB zudem zur Herstellung von biegebeanspruchten Bauteilen wie Träger oder Balken von z.B. Brücken oder Ölplattformen.Due to its greatly increased compressive strength, UHFB is particularly suitable for the production of components subject to pressure, such as columns, supports and walls, in particular high-rise buildings, bridges or tunnels. The beneficial effect of UHFB increases with increasing building height, since more stable support structures with less space are possible. In addition, the use of UHFB in building construction allows new creative and constructive solutions that cannot be implemented using other concretes due to the lack of stability. In addition to components subject to pressure, UHFB is also suitable for the production of components subject to bending, such as beams or beams, e.g. Bridges or oil platforms.

[0004] Bekannte ultra hochfeste Betone beinhalten neben Zement vor allem fein gemahlenen Quarzsand, welcher benötigt wird um die sehr hohe Gefügedichte zu erreichen. Des Weiteren zeichnen sich die im Stand der Technik bekannten ultrahochfesten Betone durch vergleichsweise geringe Wasserzementwerte (wz) von 0.3 bis 0.2 aus, wodurch der Abstand zwischen den einzelnen Zementkörnern deutlich verringert wird. Während sich die Reduktion des Wasserzementwerts vorteilhaft auf die Festigkeit des Betons auswirkt, wird dadurch gleichzeitig dessen Verarbeitung erschwert. Aus diesem Grund enthält der Frisch-Ultrahochfestbeton oder der UHFB relativ grosse Mengen an Fliessmittel. Zur Vermeidung von spröden Bruchversagen und zur Erhöhung der Stabilität können die ultrahochfesten Betone Fasermaterialien enthalten.Known ultra high-strength concretes contain, in addition to cement, especially finely ground quartz sand, which is required to achieve the very high structural density. Furthermore, the ultra-high-strength concretes known in the prior art are distinguished by comparatively low water cement values (wz) of 0.3 to 0.2, as a result of which the distance between the individual cement grains is significantly reduced. While the reduction in the water cement value has an advantageous effect on the strength of the concrete, it also makes it difficult to process. For this reason, the fresh ultra-high-strength concrete or the UHFB contains relatively large amounts of superplasticizer. To avoid brittle failure and to increase stability, the ultra-high-strength concretes can contain fiber materials.

Darstellung der Erfindung [0005] Trotz der im Vergleich zu den gebräuchlichen Betonsorten deutlichen Vorteile hinsichtlich Stabilität, Gewicht und Platzbedarf, konnte sich bis heute noch kein UHFB als Massenprodukt durchsetzen. Ein Grund hierfür liegt in der aufwendigen Herstellung, sowie den relativ hohen Kosten der Ausgangsmaterialien, welche getrennt aufbereitet, verarbeitet und gelagert werden müssen.DESCRIPTION OF THE INVENTION Despite the clear advantages in comparison with the conventional types of concrete in terms of stability, weight and space requirements, no UHFB has yet been able to establish itself as a mass product. One reason for this is the complex production and the relatively high costs of the raw materials, which have to be prepared, processed and stored separately.

[0006] Ein signifikanter Nachteil der bekannten ultrahochfesten Betone ist das Auftreten der Alkali-Kieselsäurereaktion. Dabei reagiert das Calciumhydroxid des Zements mit dem Quarz unter Ausbildung verschiedener Calciumsilikate, beispielsweise Wollastonit. Die Alkali-Kieselsäurereaktion ist besonders problematisch wenn der Beton Feuchtigkeit ausgesetzt ist, da die Silikate unter Wasseraufnahme stark aufquellen, was zur Rissbildung im Beton führen kann. Allein in Deutschland wurde der Sanierungsbedarf von aufgrund der Alkali-Kieselsäurereaktion beschädigten Flughafenpisten im Jahr 2016 auf 1.2 Milliarden Euro geschätzt.[0006] A significant disadvantage of the known ultra-high-strength concretes is the occurrence of the alkali-silica reaction. The calcium hydroxide of the cement reacts with the quartz to form various calcium silicates, for example wollastonite. The alkali-silica reaction is particularly problematic when the concrete is exposed to moisture, since the silicates swell strongly when absorbed in water, which can lead to cracking in the concrete. In Germany alone, the renovation needs of airport runways damaged by the alkali-silica reaction were estimated at 1.2 billion euros in 2016.

[0007] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik im Bereich der ultrahochfesten Betone weiterzuentwickeln und vorzugsweise Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. In vorteilhaften Ausführungsformen stellt die Erfindung einen UHFB bereit, welcher eine sehr hohe Beständigkeit gegen die Alkali-Kieselsäurereaktion aufweist. In einer weiteren Ausführungsform wird ein gegenüber dem Stand der Technik kostengünstigerer UHFB bereitgestellt.It is therefore the object of the invention to further develop the state of the art in the field of ultra-high-strength concrete and preferably to overcome disadvantages of the prior art. In advantageous embodiments, the invention provides a UHFB which has a very high resistance to the alkali-silica reaction. In a further embodiment, a UHFB that is less expensive than the prior art is provided.

[0008] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik im Bereich der Herstellungsverfahren von UHFB weiterzuentwickeln. In vorteilhaften Ausführungsformen kann durch ein erfindungsgemässes Herstellungsverfahren ein besonders stabiler und langlebiger UHFB bereitgestellt werden.Another object of the invention is to further develop the state of the art in the field of UHFB manufacturing processes. In advantageous embodiments, a particularly stable and durable UHFB can be provided by a manufacturing method according to the invention.

[0009] Diese Aufgaben werden in allgemeiner Weise durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.These objects are generally achieved by the subject matter of the independent claims.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen, sowie der Offenbarung insgesamt.Further advantageous embodiments result from the dependent claims and the disclosure as a whole.

[0011] In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons umfassend eine Gesteinskörnung mit einem CaCO3-Gehalt von mindestens 75%. Des Weiteren umfasst die Trockenmischung einen ersten Füllstoff mit einer Korngrösse von im Wesentlichen 10 μm bis 125 μm und einen zweiten Füllstoff mit einer Korngrösse von im Wesentlichen 0.7 μm bis 10 μm. Der erste und zweite Füllstoff weist dabei jeweils einen CaCO3-Gehalt von mindestens 75% auf.In a first aspect, the invention relates to a dry mix for producing an ultra-high-strength concrete comprising an aggregate with a CaCO 3 content of at least 75%. Furthermore, the dry mixture comprises a first filler with a grain size of essentially 10 μm to 125 μm and a second filler with a grain size of essentially 0.7 μm to 10 μm. The first and second fillers each have a CaCO 3 content of at least 75%.

[0012] Der Fachmann versteht, dass es sich, wie in der Betonherstellung üblich, bei den angegebenen Korngrössen um eine Korngrössenverteilung handelt und somit gegebenenfalls geringe Anteile des Füllstoffs auch unterhalb des angegebenen Bereichs liegen können. So beträgt der Mittelwert der Korngrösse des zweiten Füllstoffs beispielsweise bevorzugt 2 bis 6 μm.The person skilled in the art understands that, as is customary in concrete production, the specified grain sizes are a grain size distribution and thus, if appropriate, small proportions of the filler can also be below the specified range. For example, the average grain size of the second filler is preferably 2 to 6 μm.

CH 714 974 A1 [0013] In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine erfindungsgemässe Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons zusätzlich ein Bindemittel, beispielsweise Zement, Kalk oder Flugasche.CH 714 974 A1 [0013] In a further embodiment, a dry mix according to the invention for producing an ultra-high-strength concrete additionally comprises a binder, for example cement, lime or fly ash.

[0014] In einigen Ausführungsformen umfasst die Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons zusätzlich ein Fasermaterial. Bei diesem Fasermaterial kann es sich um Stahlfasern, Carbonfasern, Mineralfasern, z.B. aus Basalt, Kunststofffasern, z.B. aus Polypropylen, Textilfasern oder Glasfasern oder Gemisch davon handeln.[0014] In some embodiments, the dry mix to produce an ultra high strength concrete additionally comprises a fibrous material. This fiber material can be steel fibers, carbon fibers, mineral fibers, e.g. from basalt, plastic fibers, e.g. act from polypropylene, textile fibers or glass fibers or a mixture thereof.

[0015] Typischerweise umfasst die Trockenmischung zusätzlich Microsilica mit einer Korngrösse von 0.1 μm bis 10 μm, vorzugsweise 0.1 μm bis 5 μm. Durch die Verwendung von Microsilica kann die Verschleissfestigkeit und die Lebensdauer des erfindungsgemässen UHFB erhöht werden.Typically, the dry mixture additionally comprises microsilica with a grain size of 0.1 μm to 10 μm, preferably 0.1 μm to 5 μm. By using Microsilica, the wear resistance and the service life of the UHFB according to the invention can be increased.

[0016] In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Trockenmischung zusätzlich einen Entlüfter, vorzugsweise ein Alkylphosphat, wie beispielsweise Triisobutylphosphat, Triethylphosphat oderTri-n-butylphosphat Durch Verwendung eines Entlüfters wird das Luftporenvolumen im aus der Trockenmischung hergestellten Frisch-Ultrahochfestbeton und ultrahochfesten Beton reduziert. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Entlüfters bezogen auf das Bindemittel 0.2 bis 1%.In a further embodiment, the dry mixture additionally comprises a deaerator, preferably an alkyl phosphate, such as, for example, triisobutyl phosphate, triethyl phosphate or tri-n-butyl phosphate. By using a deaerator, the air pore volume in the fresh ultra-high-strength concrete and ultra-high-strength concrete produced from the dry mixture is reduced. The proportion of the deaerator, based on the binder, is preferably 0.2 to 1%.

[0017] In einer weiteren Ausführungsform weist die Gesteinskörnung Korngrössen von 125 μm bis 2 mm, vorzugsweise 125 bis 500 μm, auf.In a further embodiment, the aggregate has grain sizes of 125 μm to 2 mm, preferably 125 to 500 μm.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff einen CaCO3-Gehalt von 75% bis 99% auf, vorzugsweise 90 bis 99%, besonders bevorzugt 93% bis 99%. Vorzugsweise ist die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff beständig gegenüber der Alkali-Kieselsäurereaktion (Alkali Aggregat beständig). Diese Beständigkeit kann untern anderem durch den relativ niedrigen Silikat- und Silikatgesteinsgehalt der Gesteinskörnung, des ersten Füllstoffs und/oder des zweite Füllstoffs erreicht werden. Insbesondere durch die Abwesenheit grösserer Mengen Quarzsand ist die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff beständig gegenüber der Alkali-Kieselsäurereaktion. Die Dichte des ersten Füllstoffs und/oder des zweiten Füllstoffs liegt typischerweise in einem Bereich von 2 bis 3 g/cm3, bevorzugt zwischen 2.5 und 2.9 g/cm3.In a preferred embodiment, the aggregate, the first filler and / or the second filler have a CaCO 3 content of 75% to 99%, preferably 90 to 99%, particularly preferably 93% to 99%. The aggregate, the first filler and / or the second filler are preferably resistant to the alkali-silica reaction (alkali aggregate resistant). This resistance can be achieved by the relatively low silicate and silicate rock content of the aggregate, the first filler and / or the second filler. In particular, due to the absence of large amounts of quartz sand, the aggregate, the first filler and / or the second filler is resistant to the alkali-silica reaction. The density of the first filler and / or the second filler is typically in a range from 2 to 3 g / cm 3 , preferably between 2.5 and 2.9 g / cm 3 .

[0019] In einer weiteren Ausführungsform weist die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff einen Pyrit Gehalt von maximal 0.05%, vorzugsweise von maximal 0.01% auf. Des Weiteren liegt der Schwefelgehalt der Gesteinskörnung, des ersten Füllstoffs und/oder des zweiten Füllstoffs unter 0.1%.In a further embodiment, the aggregate, the first filler and / or the second filler has a pyrite content of at most 0.05%, preferably of at most 0.01%. Furthermore, the sulfur content of the aggregate, the first filler and / or the second filler is below 0.1%.

[0020] In vorteilhaften Ausführungsformen liegt der Anteil ungeeigneter Schichtsilikate wie Glimmer, Kaolinit, Chlorit und quellfälligen Materialien an der Gesteinskörnung, am ersten Füllstoff und/oder am zweiten Füllstoff unter 6%. Der Anteil der quellfähigen Mineralien liegt bevorzugt unter 0.1%.In advantageous embodiments, the proportion of unsuitable sheet silicates such as mica, kaolinite, chlorite and swellable materials in the aggregate, in the first filler and / or in the second filler is below 6%. The proportion of swellable minerals is preferably less than 0.1%.

[0021] In einer weiteren Ausführungsform weist die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff einen Silikatgesteinsgehalt von 0.05% bis 10%, bevorzugt 0.05% bis 5%, besonders bevorzugt 0.05 bis 3% auf.In a further embodiment, the aggregate, the first filler and / or the second filler has a silicate rock content of 0.05% to 10%, preferably 0.05% to 5%, particularly preferably 0.05 to 3%.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bindemittel Zement mit Korngrössen von 0.1 μm bis 40 μm.In a preferred embodiment, the binder comprises cement with grain sizes from 0.1 μm to 40 μm.

[0023] In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bindemittel Calciumsulfoaluminat. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Calciumsulfoaluminats am Bindemittel 75 bis 85%.In a further embodiment, the binder comprises calcium sulfoaluminate. The proportion of calcium sulfoaluminate in the binder is preferably 75 to 85%.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Trockenmischung zur Herstellung eines UHFB Lithiumcarbonat. Durch Verwendung von Lithiumcarbonat kann der Verarbeitungsdauer sowie die Konsistenz des aus der Trockenmischung hergestellten Frisch-Ultrahochfestbetons zeitlich reguliert werden. Vorzugsweise beträgt der Gehalt des Lithiumcarbonats 0.1 bis 1%, besonders bevorzugt 0.5%, bezogen auf das Bindemittelgewicht.[0024] In a preferred embodiment, the dry mixture for producing a UHFB comprises lithium carbonate. By using lithium carbonate, the processing time and the consistency of the fresh ultra high-strength concrete made from the dry mix can be regulated in time. The content of the lithium carbonate is preferably 0.1 to 1%, particularly preferably 0.5%, based on the weight of the binder.

[0025] In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis der Gesteinskörnung: erster Füllstoff: zweiter Füllstoff in der Trockenmischung im Wesentlichen 8.5:1:0.5 betragen.[0025] In some embodiments, the ratio of the aggregate: first filler: second filler in the dry mixture can be essentially 8.5: 1: 0.5.

[0026] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Frisch-Ultrahochfestbeton umfassend eine wie oben beschriebene erfindungsgemässe Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons und Wasser.Another aspect of the invention relates to a fresh ultra-high strength concrete comprising a dry mix according to the invention as described above for the production of an ultra high strength concrete and water.

[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Frisch-Ultrahochfestbeton bezogen auf die Betonrohdichte [kg/ m3]: 29 bis 35%, vorzugsweise 31 bis 33%, Gesteinskörnung; 0.1 bis 7%, vorzugsweise 3 bis 5%, des ersten Füllstoffs; 0.1 bis 5%, vorzugsweise 1 bis 3%, des zweiten Füllstoffs; 30 bis 41%, vorzugsweise 35 bis 37%, Bindemittel, 5 bis 17%, vorzugsweise 9 bis 12%, Fasermaterial und 4 bis 10%, vorzugsweise 6 bis 9%, Wasser.In a preferred embodiment, the fresh ultra-high strength concrete, based on the concrete bulk density [kg / m 3 ]: 29 to 35%, preferably 31 to 33%, aggregate; 0.1 to 7%, preferably 3 to 5%, of the first filler; 0.1 to 5%, preferably 1 to 3%, of the second filler; 30 to 41%, preferably 35 to 37%, binder, 5 to 17%, preferably 9 to 12%, fiber material and 4 to 10%, preferably 6 to 9%, water.

[0028] Typischerweise umfasst der Frisch-Ultrahochfestbeton mindestens ein Fliessmittel, umfassend insbesondere Acrylpolymere, beispielsweise Dynamon NRG 1020 (Mapei), Polycarboxylate, Polycarboxylatether und Polycarboxylatester. Des Weiteren kann der Frisch-Ultrahochfestbeton mindestens einen Entlüfter beinhalten. Als Entlüfter können unter anderem Alkylphoshate, wie beispielsweise Triisobutylphosphat, Triethylphosphat oder Tri-n-butylphosphat eingesetzt werden.Typically, the fresh ultra-high strength concrete comprises at least one flow agent, in particular comprising acrylic polymers, for example Dynamon NRG 1020 (Mapei), polycarboxylates, polycarboxylate ethers and polycarboxylate esters. Furthermore, the fresh ultra high strength concrete can contain at least one deaerator. Among other things, alkyl phosphates, such as triisobutyl phosphate, triethyl phosphate or tri-n-butyl phosphate, can be used as deaerators.

[0029] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemässen Frisch-Ultrahochfestbetons als Baustoff. Typischerweise wird der erfindungsgemässen Frisch-Ultrahochfestbeton zur Herstellung von Betonbauteilen, Reparatur oder Instandhaltung von Betontragwerken, wie Pfeiler, Stützen oder Balken, Brücken, Entwässerungssysteme oder Kanälen verwendet. Der erfindungsgemässe Frisch-Ultrahochfestbeton wird zusätzlich als Baustoff für Verkehrswege, wie Strassen, Gehwege, Gleise oder Flughafenpisten verwendet.Another aspect of the invention relates to the use of a fresh ultra high strength concrete according to the invention as a building material. The fresh ultra-high strength concrete according to the invention is typically used for the production of concrete components, repair or maintenance of concrete structures, such as pillars, supports or beams, bridges, drainage systems or channels. The fresh ultra-high strength concrete according to the invention is additionally used as a building material for traffic routes, such as roads, walkways, tracks or airport runways.

CH 714 974 A1 [0030] Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Frisch-Ultrahochfestbetons zur Reparatur und Instandhaltung von Brücken, da durch dessen Verwendung die Statik der Brücke nicht wesentlich verändert wird. Typischerweise erreicht der erfindungsgemässe UHFB nach zwei Tagen bereits eine Druckfestigkeit von über 100 MPa. Des Weiteren kann der Frisch-Ultrahochfestbeton sehr schnell aushärten, sodass nach nur 2 Stunden bereits eine Druckfestigkeit von mindestens 20 MPa erreicht wird. Somit können Verkehrswege, wie beispielsweise eine Autobahnbrücke, schnell repariert werden, ohne dass der Verkehr lange umgeleitet oder gestaut werden muss.CH 714 974 A1 The use of fresh ultra-high strength concrete for the repair and maintenance of bridges is particularly advantageous since its use does not significantly change the statics of the bridge. Typically, the UHFB according to the invention already reaches a compressive strength of over 100 MPa after two days. Furthermore, the fresh ultra high-strength concrete can harden very quickly, so that a compressive strength of at least 20 MPa is achieved after only 2 hours. This means that traffic routes, such as a motorway bridge, can be repaired quickly without the traffic having to be diverted or jammed for a long time.

[0031] In weiteren Ausführungsformen wird der erfindungsgemässe Frisch-Ultrahochfestbeton zur Herstellung von Betonfertigteilen, beispielsweise Treppen, Boden- oder Fahrbahnplatten, verwendet. Des Weiteren kann der Frisch-Ultrahochfestbeton in der Herstellung von Windkraftanlagen verwendet werden. Der Frisch-Ultrahochfestbeton wird typischerweise als Spritzbeton verwendet.In further embodiments, the fresh ultra high-strength concrete according to the invention is used for the production of precast concrete parts, for example stairs, floor or road slabs. Furthermore, the fresh ultra high-strength concrete can be used in the manufacture of wind turbines. The fresh ultra high strength concrete is typically used as shotcrete.

[0032] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ultra hochfesten Betons umfassend die Schritte: a) Bereitstellung eines erfindungsgemässen und wie oben beschriebenen Trockengemischs; b) Wasserzugabe zu dem Trockengemisch aus Schritt a) und Vermischen zur Herstellung eines Frisch-Ultrahochfestbetons. Bevorzugt beträgt die Mischzeit in Schritt b) 10 bis 15 Minuten. Typischerweise wird der Frisch-Ultrahochfestbeton dann in einer erfindungsgemäss verwendet beispielsweise via Spritzgiessen. Anschliessend wird in Schritt c) der in Schritt b) erhaltene Frisch-Ultrahochfestbeton getrocknet.Another aspect of the invention relates to a method for producing an ultra high-strength concrete comprising the steps: a) providing a dry mixture according to the invention and as described above; b) adding water to the dry mixture from step a) and mixing to produce a fresh ultra-high strength concrete. The mixing time in step b) is preferably 10 to 15 minutes. Typically, the fresh ultra high-strength concrete is then used in an invention, for example via injection molding. The fresh ultra-high strength concrete obtained in step b) is then dried in step c).

[0033] In einigen bevorzugten Ausführungsformen kann dem Frisch-Ultrahochfestbeton Lithiumcarbonat zur Anpassung der Konsistenz zugegeben werden, sodass der ultrahochfeste Beton bereits nach 2 Stunden eine Druckfestigkeit von 20 MPa erreicht.In some preferred embodiments, the fresh ultra high strength concrete lithium carbonate can be added to adjust the consistency so that the ultra high strength concrete reaches a compressive strength of 20 MPa after only 2 hours.

[0034] In weiteren Ausführungsformen erfolgt in Schritt b) zusätzlich die Zugabe von Bindemittel, Lithiumcarbonat, Entlüfter und/oder Fasermaterialien.In further embodiments, the addition of binder, lithium carbonate, deaerator and / or fiber materials takes place in step b).

[0035] In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt b) zuerst das Wasser und das Bindemittel zugegeben und vermischt, vorzugsweise für 10 bis 15 Minuten. Danach wird das Fasermaterial zugegeben, mit anschliessendem Mischen, bevorzugt für 5 bis 10 Minuten. Die Mischzeit sollte nicht länger als 20 Minuten andauern, da sich sonst eine sehr ungünstige Zementmatrix ausbildet.In a preferred embodiment, the water and the binder are first added and mixed in step b), preferably for 10 to 15 minutes. The fiber material is then added, followed by mixing, preferably for 5 to 10 minutes. The mixing time should not last longer than 20 minutes, otherwise a very unfavorable cement matrix will form.

[0036] Typischerweise erfolgt die Zugabe des Fasermaterials langsam, kontinuierlich und unter Rühren. Besonders bevorzugt wird das Fasermaterial erst nach erfolgter Zugabe des Bindemittels und Vermischen zugegeben.Typically, the fiber material is added slowly, continuously and with stirring. The fiber material is particularly preferably added only after the binder has been added and mixed.

[0037] Nach erfolgter Verwendung des Frisch-Ultrahochfestbetons, zum Beispiel als Spritzbeton oder zur Reparatur, wird dieser typischerweise getrocknet.After the use of the fresh ultra high strength concrete, for example as shotcrete or for repair, it is typically dried.

[0038] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen ultrahochfesten Beton, welcher durch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erhältlich ist. Bevorzugt weist der erfindungsgemässe UHFB nach 2 Stunden eine Druckfestigkeit von mindestens 20 MPa auf.Another aspect of the invention relates to an ultra-high-strength concrete, which is obtainable by an embodiment of the method according to the invention. The UHFB according to the invention preferably has a compressive strength of at least 20 MPa after 2 hours.

[0039] In bevorzugten Ausführungsformen erfüllt der erfindungsgemässe ultrahochfeste Beton nach den Brandschutzvorschriften BSV 2105 die Gruppe RF1 und liefert somit keinen Brandbeitrag.In preferred embodiments, the ultra-high-strength concrete according to the fire protection regulations BSV 2105 meets group RF1 and thus does not contribute to fire.

Kurze Erläuterung der Figuren [0040] Anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispielen und der Figuren werden Aspekte der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES Aspects of the invention are explained in more detail with the aid of the following exemplary embodiments and the figures. It shows:

Fig. 1 eine Sieblinienanalyse eines erfindungsgemässen ersten Füllstoffs einer Ausführungsform der Erfindung;1 shows a sieve line analysis of a first filler according to the invention in an embodiment of the invention;

Fig. 2 eine Sieblinienanalyse eines erfindungsgemässen zweiten Füllstoffs einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;2 shows a sieve line analysis of a second filler according to the invention of a further embodiment of the invention;

Fig. 3 eine Sieblinienanalyse einer erfindungsgemässen Gesteinskörnung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und3 shows a sieve line analysis of an aggregate according to the invention of a further embodiment of the invention; and

Fig. 4 eine Sieblinienanalyse eines erfindungsgemässen Zements einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.4 shows a sieve line analysis of a cement according to the invention of a further embodiment of the invention.

Wege zur Ausführung der Erfindung [0041] Nachfolgend werden einige Beispiele für Rezepturen für erfindungsgemässe Trockenmischungen zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons, sowie für einen Frisch-Ultrahochfestbeton aufgeführt.WAYS OF IMPLEMENTING THE INVENTION Some examples of recipes for dry mixtures according to the invention for producing an ultra-high-strength concrete and for a fresh ultra-high-strength concrete are listed below.

[0042] Beispiel 1a: Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten BetonsExample 1a: dry mix for the production of an ultra-high-strength concrete

CH 714 974 A1CH 714 974 A1

Komponente component Anteil in kg Proportion in kg Bemerkung comment Gesteinskörnung aggregate 835 835 Partikelgrösse 125 bis 500 μm, gemäss Fig. 3 Particle size 125 to 500 μm, according to FIG. 3 Erster Füllstoff First filler 120 120 Partikelgrösse 10 bis 125 μm, gemäss Fig. 1 Particle size 10 to 125 μm, according to Fig. 1 Zweiter Füllstoff Second filler 40 40 Partikelgrösse 0.7 bis 10 μm, gemäss Fig. 2 Particle size 0.7 to 10 μm, according to Fig. 2 Microsilika microsilica 143 143 Mapepiast SF (Hersteller: Mapei), Partikelgrösse 0.1 pm bis 5 pm Mapepiast SF (manufacturer: Mapei), particle size 0.1 pm to 5 pm [0043] Beispiel 1b: Example 1b: Frisch-Ultrahochfestbeton Fresh ultra-high hardened concrete Komponente component Anteil in kg Proportion in kg Bemerkung comment Gesteinskörnung aggregate 835 835 Partikelgrösse 125 bis 500 μm (Fig. 3) Particle size 125 to 500 μm (Fig. 3) Erster Füllstoff First filler 120 120 Partikelgrösse 10 bis 125 μm (Fig. 1) Particle size 10 to 125 μm (Fig. 1) Zweiter Füllstoff Second filler 40 40 Partikelgrösse 0.7 bis 10 μm (Fig. 2) Particle size 0.7 to 10 μm (Fig. 2) Microsilika microsilica 143 143 Mapepiast SF (Hersteller: Mapei), Partikelgrösse 0.1 bis 5 μm CEM I 52.5 R (Holcim Lafarge Werk Mapepiast SF (manufacturer: Mapei), Particle size 0.1 to 5 μm CEM I 52.5 R (Holcim Lafarge plant Zement cement 940 940 Dotternhausen), Partikelgrösse 0.1 μm bis 40 μm (Fig. 4) Dotternhausen), particle size 0.1 μm to 40 μm (Fig. 4) Stahlfaser steel fiber 280 280 Durchmesser kleiner 0.20 mm, Faserlänge kleiner 13 mm Diameter less than 0.20 mm, fiber length less than 13 mm Fliessmittel superplasticizer 37.6 37.6 Dynamon NRG 1020 (Hersteller: Mapei) Dynamon NRG 1020 (manufacturer: Mapei) Wasser water 195 195

[0044] Beispiel 2a: Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten BetonsExample 2a: dry mix for producing an ultra-high-strength concrete

Komponente component Anteil in kg Proportion in kg Bemerkung comment Gesteinskörnung aggregate 763 763 Partikelgrösse 125 bis 500 μm (Fig. 3) Particle size 125 to 500 μm (Fig. 3) Erster Füllstoff First filler 135 135 Partikelgrösse 10 bis 125 μm (Fig. 1) Particle size 10 to 125 μm (Fig. 1) Zweiter Füllstoff Second filler 50 50 Partikelgrösse 0.7 bis 10 μm (Fig. 2) Particle size 0.7 to 10 μm (Fig. 2) Microsilika microsilica 175 175 Mapepiast SF (Hersteller: Mapei), Partikelgrösse 0.1 bis 5 μm Mapepiast SF (manufacturer: Mapei), particle size 0.1 to 5 μm [0045] Beispiel 2b: Example 2b: Frisch-Ultrahochfestbeton Fresh ultra-high hardened concrete Komponente component Anteil in kg Proportion in kg Bemerkung comment Gesteinskörnung aggregate 763 763 Partikelgrösse 125 bis 500 μm (Fig. 3) Particle size 125 to 500 μm (Fig. 3) Erster Füllstoff First filler 135 135 Partikelgrösse 10 bis 125 μm (Fig. 1) Particle size 10 to 125 μm (Fig. 1) Zweiter Füllstoff Second filler 50 50 Partikelgrösse 0.7 bis 10 μm (Fig. 2) Particle size 0.7 to 10 μm (Fig. 2) Microsilika microsilica 175 175 Mapepiast SF (Hersteller: Mapei), Partikelgrösse 0.1 μm bis 5 μm Mapepiast SF (manufacturer: Mapei), particle size 0.1 μm to 5 μm Zement cement 940 940 CEM I 52.5 R (Holcim Lafarge Werk Dotternhausen), Partikelgrösse 0.1 μm bis 40 μm (Fig. 4) CEM I 52.5 R (Holcim Lafarge plant in Dotternhausen), particle size 0.1 μm to 40 μm (Fig. 4) Stahlfaser steel fiber 280 280 Durchmesser kleiner 0.20 mm, Faserlänge kleiner 13 mm Diameter less than 0.20 mm, fiber length less than 13 mm Fliessmittel superplasticizer 42.3 42.3 Dynamon NRG 1020 (Hersteller: Mapei) Dynamon NRG 1020 (manufacturer: Mapei) Entlüfter ventilator 4.7 4.7 Triisobutylphosphat (ENTLÜFTER-RCT GmbH) Triisobutyl phosphate (ENTLÜFTER-RCT GmbH)

CH 714 974 A1CH 714 974 A1

Komponente component Anteil in kg Proportion in kg Bemerkung comment Wasser water 201 201

[0046] Zur Herstellung eines Frisch-Ultrahochfestbetons nach Beispiel 2a kann folgendermassen vorgegangen werden:The following procedure can be used to produce fresh ultra high-strength concrete according to Example 2a:

[0047] In einem ersten Schritt können die Gesteinskörnung, der erste und zweite Füllstoff, das Microsilika eingewogen und während 30 Sekunden Trockenmischzeit vermischt werden. In einem weiteren Schritt wird dann der Zement und das Wasser während eines kontinuierlichen Vermischens zugegeben. Nach 10 bis 15 Minuten Mischzeit, werden die Stahlfasern langsam, kontinuierlich und unter Rühren zugegeben. Nach einer Mischzeit von 5 bis 10 Minuten kann der hergestellte Frisch-Ultrahochfestbeton verwendet werden.In a first step, the aggregate, the first and second filler, the microsilica can be weighed out and mixed for 30 seconds dry mixing time. In a further step, the cement and the water are then added during continuous mixing. After a mixing time of 10 to 15 minutes, the steel fibers are added slowly, continuously and with stirring. After a mixing time of 5 to 10 minutes, the fresh ultra high-strength concrete can be used.

[0048] Bei der Herstellung des Frisch-Ultrahochfestbetons wird das Mischwasser üblicherweise vollständig verbraucht, sodass sich keine kommunizierenden Kapillarporen bilden können und der Wassereintritt von aussen vernachlässigbar gering ist.In the production of the fresh ultra high-strength concrete, the mixed water is usually completely consumed, so that no communicating capillary pores can form and the water entry from the outside is negligible.

[0049] In den oben genannten Beispielen weist die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff einen CaCOs-Gehalt von 95 bis 99% auf.In the above examples, the aggregate, the first filler and / or the second filler has a CaCOs content of 95 to 99%.

Claims (20)

Patentansprücheclaims 1. Trockenmischung zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons umfassend: Gesteinskörnung mit einem CaCO3-Gehalt von mindestens 75%;1. A dry mix for producing an ultra high strength concrete comprising: aggregate with a CaCO 3 content of at least 75%; einen ersten Füllstoff mit einer Korngrösse 10 μm bis 125 μm und einen zweiten Füllstoff mit einer Korngrösse 0.7 μm bis 10 μm, wobei der erste und zweite Füllstoff einen CaCO3-Gehalt von mindestens 75% aufweisen.a first filler with a grain size of 10 μm to 125 μm and a second filler with a grain size of 0.7 μm to 10 μm, the first and second filler having a CaCO 3 content of at least 75%. 2. Trockenmischung nach Anspruch 1 umfassend ein Bindemittel, ein Fasermaterial, einen Entlüfter und/oder Microsilica mit einer Korngrösse 0.1 μm bis 10 μm, vorzugsweise 0.1 μm bis 5 μm.2. Dry mixture according to claim 1 comprising a binder, a fiber material, a deaerator and / or microsilica with a grain size 0.1 μm to 10 μm, preferably 0.1 μm to 5 μm. 3. Trockenmischung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Gesteinskörnung Korngrössen von 125 μm bis 2 mm, vorzugsweise 125 bis 500 μm, aufweist.3. Dry mixture according to one of the preceding claims, wherein the aggregate has grain sizes of 125 μm to 2 mm, preferably 125 to 500 μm. 4 bis 10%, vorzugsweise 6 bis 9% Wasser.4 to 10%, preferably 6 to 9% water. 4. Trockenmischung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff einen CaCO3-Gehalt von 75% bis 99% aufweisen, vorzugsweise 90 bis 99%.4. Dry mixture according to one of the preceding claims, wherein the aggregate, the first filler and / or the second filler have a CaCO 3 content of 75% to 99%, preferably 90 to 99%. 5 bis 17%, vorzugsweise 9 bis 12%, Fasermaterial; und5 to 17%, preferably 9 to 12%, fiber material; and 5. Trockenmischung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff einen Pyrit Gehalt von maximal 0.05%, vorzugsweise von maximal 0.01% aufweisen.5. Dry mixture according to one of the preceding claims, wherein the aggregate, the first filler and / or the second filler have a pyrite content of at most 0.05%, preferably of at most 0.01%. 6. Trockenmischung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Gesteinskörnung, der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff einen Silikatgesteinsgehalt von 0.05% bis 10%, vorzugsweise 0.05% bis 5% aufweisen.6. Dry mixture according to one of the preceding claims, wherein the aggregate, the first filler and / or the second filler have a silicate rock content of 0.05% to 10%, preferably 0.05% to 5%. 7. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Fasermaterial Stahlfasern, Carbonfasern, Glasfasern, Kunststoff fasern und/oder Textilfasern umfasst.7. Dry mixture according to one of claims 2 to 6, wherein the fiber material comprises steel fibers, carbon fibers, glass fibers, plastic fibers and / or textile fibers. 8. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Bindemittel Zement umfasst.8. Dry mix according to one of claims 2 to 7, wherein the binder comprises cement. 9. Trockenmischung nach Anspruch 8, wobei der Zement Korngrössen von 0.1 μm bis 40 μm aufweist.9. Dry mixture according to claim 8, wherein the cement has grain sizes from 0.1 μm to 40 μm. 10. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 2 oder 9, wobei das Bindemittel Calciumsulfoaluminat umfasst.10. Dry mix according to one of claims 2 or 9, wherein the binder comprises calcium sulfoaluminate. 11. Trockenmischung nach einem der vorherigen Ansprüchen zusätzlich umfassend Lithiumcarbonat.11. Dry mixture according to one of the preceding claims additionally comprising lithium carbonate. 12. Trockenmischung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verhältnis Gesteinskörnung; erster Füllstoff: zweiter Füllstoff im Wesentlichen 8.5:1:0.5 beträgt.12. Dry mix according to one of the preceding claims, wherein the ratio of aggregate; first filler: second filler is essentially 8.5: 1: 0.5. 13. Frisch-Ultrahochfestbeton umfassend eine Ultrahochfest-Betonzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche und Wasser.13. Fresh ultra high strength concrete comprising an ultra high strength concrete composition according to any one of the preceding claims and water. 14. Frisch-Ultrahochfestbeton nach Anspruch 13, umfassend14. Fresh ultra high strength concrete according to claim 13, comprising 29 bis 35%, vorzugsweise 31 bis 33%, Gesteinskörnung;29 to 35%, preferably 31 to 33%, aggregate; 0.1 bis 7%, vorzugsweise 3 bis 5%, des ersten Füllstoffs0.1 to 7%, preferably 3 to 5%, of the first filler 0.1 bis 5%, vorzugsweise 1 bis 3%, des zweiten Füllstoffs;0.1 to 5%, preferably 1 to 3%, of the second filler; 30 bis 41%, vorzugsweise 35 bis 37%, Bindemittel;30 to 41%, preferably 35 to 37%, binder; 15. Frisch-Ultrahochfestbeton nach Anspruch 13 oder 14 zusätzlich umfassend ein Fliessmittel und/oder einen Entlüfter.15. Fresh ultra high strength concrete according to claim 13 or 14 additionally comprising a flow agent and / or a deaerator. 16. Verwendung des Frisch-Ultrahochfestbetons nach einem der Ansprüche 13 bis 15 als Baustoff, insbesondere zur Herstellung, Reparatur oder Instandhaltung von Betonbauteilen, Betontragwerken, Brücken, Verkehrswegen, Kanälen, Gebäuden und Gleisen.16. Use of the fresh ultra-high strength concrete according to one of claims 13 to 15 as a building material, in particular for the production, repair or maintenance of concrete components, concrete structures, bridges, traffic routes, channels, buildings and tracks. 17. Verfahren zur Herstellung eines ultrahochfesten Betons umfassend die Schritte:17. A method of making ultra high strength concrete comprising the steps of: CH 714 974 A1CH 714 974 A1 a) Bereitstellung eines Trockengemischs nach einem der Ansprüche 1 bis 12;a) provision of a dry mixture according to one of claims 1 to 12; b) Wasserzugabe zum Trockengemisch und optional Zugabe von Bindemittel, Lithiumcarbonat, Entlüfter und/oder Fasermaterialien;b) adding water to the dry mixture and optionally adding binder, lithium carbonate, deaerator and / or fiber materials; und Vermischen zur Herstellung eines Frisch-Ultrahochfestbetons;and mixing to produce a fresh ultra high strength concrete; c) Trocknung.c) drying. 18. Ultra hochfester Beton erhältlich durch das Verfahren nach Anspruch 17.18. Ultra high strength concrete obtainable by the method according to claim 17. 19. Ultrahochfester Beton nach Anspruch 18 wobei der Beton nach 2 Stunden eine Druckfestigkeit von mindestens19. Ultra high strength concrete according to claim 18, wherein the concrete has a compressive strength of at least after 2 hours 20 MPa aufweist.Has 20 MPa. CH 714 974 A1CH 714 974 A1
Figure CH714974A1_C0001
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Figure CH714974A1_C0002
Figure CH714974A1_C0002
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