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Einpressmörtel für Spannrohre Die beim Spannbeton verwendeten Spannstähle
liegen üblicherweise in sogenannten Hüllrohren. Zur Herstellung eines guten Verbunds
und zur Sicherung eines zuverlässigen Korrosionschutzes sollen nach den vorläufigen
Richtlinien für das Einpressen von Zementmörtel in Spannkanäle (Vorläufige Richtlinien
für das Einpressen von Zementmörtel in Spannkanäle, VDI-Bildungswerk) alle Hohlräume
zwischen Hüllrohr und Spannstählen mit einem sogenannten Einpressmörtel gefüllt
werden.
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Dieser soll aus einer Suspension von Portlandzemet und Wasser mit
einem Wasser-Zement-Wert von im Mittel 0,4 bestehen. Zusätze aur Verbesserung des
Fließvormögens (Beton-Verflüssiger) und Treibmittel zur Erzeugung von Porenräumen
zwecks Sicherung der Frostbeständigkeit sowie bis zu 30 % mehlfeine Mineralsuschläge
können zugegeben worden. Chloride därfen im Einpressmörtel wegen der korrosionsförderndem
Wirkung auf Stahl nicht enthalten sein.
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Totz der bestehenden Richtlinien für die Zusammensetzung und Einbringung
der Einpressmörtel sind Mißerfolge nicht selten; sie haben in neuerer Zeit sogar
ein besorgniserregendes Maß angenommen. Die festgestellten Mängel bestehen hauptsächlich
darin, da der Korrosiensschutz
der Spannstähle ungenügend ist,
insbesondere in den Scheitel-Bereichen, wo sich häufig Wasser ansammelt, an den
Berührungsflächen der Drähte, wie überhaupt an Stellen, wo die vollständige Umhüllung
der Drähte nich gegeben war.
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Für die Verbesserung des Einpressmörtels ergibt sich damit die Aufgabe
einer Steigerung seiner korrosionsschützenden Wirkung und der Verringerung bsw.
Verhütung seiner Ansetzneigung,deren Folge die Wass.rabscheidung ist, in deren Bereich
die Korrosion bevorzugt auftritt.
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Dies und weitere Fortschritte werden durch folgende erfindungsgemäße
Maßnahmen erreichtÖ 1) Anstelle des vorgeschriebenen Portlandsements mit einem Gipsgehalt
von durchschnittlich 6 % wird ein solcher verwendet, dor keinen Gipszusatz enthält.
Gips hat in Verbindung mit Wasser korrosionsfördernde Eingenschaften, was jedem
Baufachmann schon dadurch bekannt ist, daß Dübel, Nägel, Kabelrohre usw. in feuchtem
Gips zu starker Rostung neigen.
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Beim üblichen Stahlbeton kann sich die korrosionsfördernde Eingenschaft
des in Zenent enthaltenen Gipses nicht auswirken, weil sie durch den hoben Gehalt
des bei der Zementhzdratation entstehenden Kalziumhzdroxids (vgl. Kühl, Zementschemie
III, VEB-Verlag Technik, Berlin 1961, Seit. 201), welche hervorragende passivierende
Eigenschaften besitzt, kompensiert wird.
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Anders beim Einpressmörtel für Spannbeton. Hier sammelt sich in den
Scheitelbereichen, Umlenkstellen und Stellen mit Buhnenwirkung Wasser an, das aus
dem durch die Sedimentation des Zements im Mörtel ausgeschiedenen Wasser, oft vermehrt
durch in den Hüllrohren von den üblichen Ausspülen noch verbleibenden Wasserresten,
besteht.
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Dieses Wasser hat eine andere Zusammensetzung als das im erhärteten
Zement eingesehlossene sogenannte Poren-Wasser. Das ist darauf surückzuführen, daß
die sich im Zement im Zug der Hydratation abspielende Kalziumhydroxid-Abspaltung
eun langsamer, über Wochen und Monats verlaufender Prozeß ist. Das sich in den ersten
Stunden vor der Erstarrung des Zements abseheidende Wasser hat deshalb einen geringen
Kalziumhydroxidgehalt. Es besteht bestendalls aus einer gesättigten Lösung von Kalziumhydroxid,
enthält also höehstens 1,6g pro Liter - 0,16 % Kalziumhydroxid.
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Dangegenüber enthält die bei einen Wasser-Zement-Faktor von 0,4, wie
er bei Einpressmörteln üblich ist, nach der Hydratation verbleibende Menge von etwa
15 % Porenwasser eine sich allmählich abspaltende Menge von 10 bis 20 $ Kalziumhydroxid,
was einer mindestens 50 % igen Suspension entspricht.
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Das darin enthaltene Kasiumhydroxid liegt zunächst in kolloidaler
Form vor, die allmählich teilweise in eine feinkristalline Form übergeht. Durch
die Kontraktion des erhärtenden Betons wird eine Pressung gegen den eingebetteten
Stahl ausgeübt und die sich ausseheidenden Kolloide und Kristalle des Kalsiumhydroxids
worden fast auf die Stahloberfläche gepreßt, wodurch die ehemische Rostschutzwirkung
des Kalziumhydroxide noch durch einen physikalischen Effekt vorstärkt wird.
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Durch dieses "Depot" an Kalziumhydroxid wird im Beton die an sich
korrosiensfördernde Wirkung des Gipsgehalts völlig kompensiert. Anders in der sich
in womigen Stunden infolge der Sedimentationsmeigung des Zemets abtrennenden wässrigen
Phase. Diese enthält wegen de durch den Gipssusatz langsan verlaufenden Kalziumhydroxidabspaltung,
(vgl. Taylor, Chemistry of Zement, Band I, Academic Press, London, 1964, Seite 314),
höchstens 1,6 g Kalziumhydroxid pro Liter Wasser und ist gleichzeitig mit Gips gesättigt,
d.h. enthält etwa 2,5 g Kalziumsulfat.
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Damit ist in den Bereichen des ausgeschiedenen Wassers das Verhälnis
stark in Richtung des korrosionsfördernden Gipses verschoben. Damit hängt es auch
zusammen, daß dort, wo die Spannstähle nicht im Zementstein eingebettet sind, häufig
Korresionen auftreten. Ist der verwendete Zement jedoch gipsfrei, dann spaltet sich
das korrosionsschützende Kalziumhydroxid sehr schnell ab (vgl. Taylor a.a.0., Seite
314), wodurch der Kalziumhydroxidgehalt des abgetrennten Wassers wesentlich höher
ist. Da andererseits die korrosionsfördernde Komponente Gips fahlt, ist das Gewicht
gans auf die Seite das korrosionsschützenden Kalziumhydroxids verschoben und damit
der Korrosionsschutz der in der wässrigen Phase liegenden Spannstähle gewährleistet.
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2) Die Sicherung des Korrosionsschutzes wird erhöht, wenn den gipsfreien
Zement erfindungsgemäß noch dampfgelöschtes Kalziumhydroxid in Pulverform in Mengen
bis zu 10 % zugegeben wird. Auch der Zusatz von gemahlenem Branntkalk, der beim
Anmachen mit Wasser sich zu Kalziumhydroxis umsetzt, ist möglich. Die nach don Anmachen
eines solchen Einpressmörtels mit Wasser entstehende Suspension enthält damit von
vornherein schon einen hohen Überschuß an Kalziumhydroxid.
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Das das Kalziumhydroxid in seiner Toilchengröße weit unter dem Zement,
zu einem Teil sogar im kolloidalen Bereich liegt (vgl. Kühl a.a.0., Seite 178),
neigt es viel weniger zum Absetzen als Zement und bleibt deshalb in einer sich ausscheidenden
wäserigen Phase, die damit einen großen Überschuß an Kalziumhydroxid aufweist, wie
er für einen guten Korrosionsschutz wichtig ist.
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Das Kalziumhydroxid verringert infolge seiner weitgehenden kolloiden
Natur auch die Absitzneigung der Zementpartikelchen als solche, wo durch die unerwünschte
Wasserabscheidung reduziert wird.
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3) Zement ohne Gipssusatz erstarrt äußerart schnell und unkentrollierbar.
Bei Einpressmörteln ist jedoch ein langsamen Erstarren unerläßlich, weil sonst der
Kinpresmörtel sehen in Misehgerät der Transportleitung oder nach erst teilweiser
Füllung der Spannkanäle erstarren kann. Deshalb muß anstelle von Gips ein anderer
Erstarrungsversögerer verwendet werden.
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Als solche haben sich wasserlösliche Kolloide, insbedonders Methylzellulose
und anders Produkte dieser Gruppe als geeignet erwiesen.
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Sie wirken als Erstarrungsvorzögerer und haben derüberhinaus noch
den großen Vorteil, daß sie, selbst bei geringen Zusätzen, die Viskosität des Wassers
stark erhöhen, wedurch die Absitzneigung darin suspendierter Teilchen außererdentlich
verringert und bei sergfältiger Abstinmung ganz vermieden wird. Dadurch wird auch
die Wasserabstrennung und die damit verbundene Gefajr vermieden.
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Anstelle wasserlöslicher, kolloidal quellender Zelluleseprodukte
können auch andere hydrophile Gelbildner, wir z.B. Ment-Merillomit-Ten (Betonit)
zugesetzt werden. Da durch die kolleiden Stoffe die Beweglichkeit der Wassermoleküle
verringert wird, wird die Umsetzung des Zements mit dem Wasser verlangsant, weshalb
diese Stoffe in allgemeinen als Erstarrungsverzögerer in den gewünschten Sinne wirken.
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Alle diese Kolloide haben eine ausgeprägte absitzverhütende Eigensohaft.
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4) Wie gezeigt, ist es beim Einpressmörtel wichtig, daß von Anfang
an eine bedeutende Menge Kalziumhydroxid in gelöster und kolloidaler Form vorhanden
ist. Die sich darüberhinaus in Zug der Hydratation allmählich ausscheindende große
Menge Kalziumhydroxid geht, insbesondere bei Abwesenheit von Gips, über die Menge
hinaus, welche für den zuverlässigen Rostschutz der Spannstähle benötigt wird. Deshalb
kann es von Verteil sein, der Mischung noch kalkbindende mehlförmige Zusehläge hinzuzufügen
Es
handelt sich dabei um die als Puzzolane bekannte Stoffgruppe, charakterisiert durch
einen hohen Gehalt an löslicher, reaktionsfähiger Kieselsäure (vgl. Kühl a. a. O.,
Seite 235). Besonders geeignet ist das zu dieser Grüppe gehörende Trassmehl. Es
sind aber auch andere natürliche Puzzolane, wie z. B. Kieselgur, sowie synthetische,
kieselsäurereiche Produkte geeignet.
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Durch diesen Zusatz wird bewirkt, daß ein Teil des sich allmählich
bildenden großen Überschusses an Kalziumhydroxid zu Kallziumsilikat gebunden wird,
womit eine zusätsliche Festigkeitssunahme verbunden ist. Der wichtigste Vorteil
geeigneter Puzzolane, vor allem des Trasses, besteht darin, daß er dem Mörtel eine
wenig zum Absitzen neigende, schleimige Beschaffenheit gibt, wodurch die unerwünschte
abtrennung von Wasser zusätslich verringert wird. - Zu dieser rfindungsgemäßen Stoffmischung
können in gleicher Weise wie beim bischer üblichen Einpressmörtel wassereinsparende
und das Fließvermögen verbessernde Zusätze (Beton-Verflüssiger), gasbildende Treibmittel
und andere, zugesetzt werden.
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Beispiel: 77 kg auf eine Feinheit von mindestens 90% unter 100µ gemahlener
Portlandzement-Klinker werden in einem Pulvermischer mit 4,5 kg dampfgelöschtem
Kalziumhydroxid, 18 kg Trassmehl und 0,5 kg Methylzellulose intensiv gemischt. Zur
Verringerung des Wasserbedarfs werden noch 0,2 kg Lignin-Sulfonat hinzugegeben.
100 Teilo dieser Mischung werden nit 40 Teilen Wasser zu einer glatten Suspension
angerührt und anschließend als Einpressmörtel verwendet.