DE1800103A1 - Pre-stressed concrete injection mortar - Google Patents

Abstract

Fills tube space between jacket tube and stress steel; portland cement is used as binder. Gypsum-free portland cement is used. Preferably, water-swellable colloids, particularly cellulose products such as methylcellulose, montmorillonite earth or others are used if necessary as setting time regulators in place of gypsum. Mortar mixture contains calcium hydroxide or calcium oxide, =10%; and/or high quantity (=30%) of reactive silica, so-called pozzuolana, particularly trass-flour. Advantage: improved mortar, with better corrosion protection, and reduction or prevention of settling tendency causing water separation and favouring corrosion.

Description

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. Injection mortar for prestressed pipes The prestressing steels used in prestressed concrete are usually in so-called cladding tubes. To create a good bond and to ensure reliable protection against corrosion, according to the preliminary Guidelines for grouting cement mortar in ducts (preliminary guidelines for pressing cement mortar into clamping channels, VDI-Bildungswerk) all cavities filled with a so-called grout between the duct and the prestressing steel will.

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.This is said to be made from a suspension of Portland zemet and water consist of a water-cement value of 0.4 on average. Additives to improve the Flow properties (concrete liquefier) and propellants for creating pore spaces to ensure frost resistance and up to 30% flour-fine mineral aggregates may have been admitted. Chlorides are allowed in grout because of the corrosion-promoting Effect on steel not included.

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.Despite the existing guidelines for composition and introduction the grout failures are not uncommon; in recent times they even have assumed worrying levels. The deficiencies found mainly exist in it, as the corrosion protection the prestressing steel is insufficient, especially in the apex areas, where water often collects, on the Contact surfaces of the wires, as in general in places where the complete sheathing the wires weren't there.

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.The task for improving the grout thus arises an increase in its anti-corrosive effect and a reduction in bsw. Prevention of its tendency to build up, the consequence of which is water separation, in their area corrosion occurs preferentially.

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.This and further advances are made by the following inventions Measures achievedÖ 1) Instead of the mandatory Portland element with a gypsum content an average of 6% uses one that does not contain any plaster of paris. In connection with water, gypsum has corrosive properties, which everyone does Construction specialist is already known that dowels, nails, cable ducts, etc. in damp Plaster of paris has a tendency to rust.

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. In the case of conventional reinforced concrete, the corrosion-promoting property can of the plaster of paris contained in Zenent does not have any effect, because it is due to the higher content of the calcium hydroxide formed during cement hydration (cf. Kühl, Zementschemie III, VEB-Verlag Technik, Berlin 1961, since. 201), which are excellent passivating Has properties, is compensated.

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. Not so with grout for prestressed concrete. Here collects in the Apex areas, deflection points and points with a groyne effect water that comes out the water separated by the sedimentation of the cement in the mortar, often increased due to water residues remaining in the ducts from the usual rinsing, consists.

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.This water has a different composition than that in the hardened water So-called pore water trapped in cement. This is due to the fact that the splitting off of calcium hydroxide taking place in cement during the course of hydration eun slow process over weeks and months. That is in the first The water that separates hours before the cement solidifies is therefore low Calcium hydroxide content. It consists mostly of a saturated solution of calcium hydroxide, So contains a maximum of 1.6g per liter - 0.16% calcium hydroxide.

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.In contrast, the at contains a water-cement factor of 0.4, such as it is common with grout, after hydration remaining amount of about 15% pore water a gradually separating amount of 10 to 20 $ calcium hydroxide, which corresponds to a suspension of at least 50%.

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.The potassium hydroxide it contains is initially colloidal Form that gradually changes into a finely crystalline form. By the contraction of the hardening concrete creates a pressure against the embedded Steel and the precipitating colloids and crystals of potassium hydroxide has been almost pressed onto the steel surface, creating the former anti-rust effect the calcium hydroxide is still pre-strengthened by a physical effect.

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.Due to this "deposit" of calcium hydroxide in the concrete, the Corrosive effect of the gypsum content completely compensated. Different in itself in a few hours as a result of the sedimentation tendency of the cemet separating aqueous Phase. Due to the calcium hydroxide split off slowly due to the addition of gypsum, this contains (see Taylor, Chemistry of Cement, Volume I, Academic Press, London, 1964, page 314), a maximum of 1.6 g calcium hydroxide per liter of water and is at the same time saturated with gypsum, i.e. contains about 2.5 grams of calcium sulfate.

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. This is the ratio in the areas of the excreted water strongly shifted in the direction of the corrosive gypsum. It also depends on that together that where the prestressing steels are not embedded in the cement stone, often Corrections occur. However, if the cement used is gypsum-free, it will split the calcium hydroxide, which protects against corrosion, very quickly (see Taylor a.a.0., p 314), which means that the calcium hydroxide content of the separated water is significantly higher is. On the other hand, since the corrosive component gypsum is pale, the weight is goose moved to the side of the anti-corrosive calcium hydroxide and with it the corrosion protection of the prestressing steels lying in the aqueous phase is guaranteed.

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.2) The protection against corrosion is increased if the plaster-free According to the invention, cement still steam-extinguished calcium hydroxide in powder form in quantities up to 10% is added. Also the addition of ground quicklime, which is used in the Mixing with water converts to calcium hydroxide is possible. The ones after you turn on a suspension of such a grout with water thus contains a high excess of calcium hydroxide from the start.

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. That the calcium hydroxide in its toilet size is way below the cement, to some extent even lies in the colloidal range (see Kühl a.a.0., page 178), it is much less prone to settling than cement and therefore remains in a precipitating aqueous phase, which thus has a large excess of calcium hydroxide, such as it is important for good corrosion protection.

Das Kalziumhydroxid verringert infolge seiner weitgehenden kolloiden Natur auch die Absitzneigung der Zementpartikelchen als solche, wo durch die unerwünschte Wasserabscheidung reduziert wird. The calcium hydroxide diminishes as a result of its extensive colloid Nature also the tendency of the cement particles to settle as such, where by the undesirable Water separation is reduced.

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.3) Cement without the addition of gypsum solidifies quickly and cannot be rolled out externally. In the case of grout, however, a slow setting is essential, otherwise the Kinpres mortar see in mixing device of the transport line or after only partial Filling of the clamping channels can solidify. Therefore, instead of plaster of paris, another must be used Setting retarders can be used.

Als solche haben sich wasserlösliche Kolloide, insbedonders Methylzellulose und anders Produkte dieser Gruppe als geeignet erwiesen. Water-soluble colloids, especially methyl cellulose, have proven to be such and other products of this group have proven to be suitable.

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. They act as a freezing retarder and still have that the great advantage that, even with small additions, it reduces the viscosity of the water greatly increase, due to the extra-terrestrial tendency of particles suspended therein to settle is reduced and avoided altogether with careful voting. This will also the water separation and the associated risk avoided.

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. Instead of water-soluble, colloidally swelling cellulose products we can also use other hydrophilic gel formers, e.g. Ment-Merillomit-Ten (Betonit) can be added. Because of the colossal substances the mobility of the water molecules is decreased, the conversion of the cement with the water is slowed down, which is why these substances generally act as setting retarders in the desired sense.

Alle diese Kolloide haben eine ausgeprägte absitzverhütende Eigensohaft. All of these colloids have a pronounced anti-sedimentation property.

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.4) As shown, with grout it is important to start from the start a significant amount of calcium hydroxide in dissolved and colloidal form is. The large one, which is also gradually disappearing in the course of hydration The amount of calcium hydroxide exceeds the amount, especially in the absence of plaster of paris which is required for the reliable rust protection of the prestressing steels. That's why it may be useful to add lime-binding flour-like additives to the mixture It is the group of substances known as pozzolans, characterized by a high content of soluble, reactive silicic acid (see Kühl loc. cit., Page 235). The trass flour belonging to this group is particularly suitable. It but are also other natural pozzolans, such as. B. diatomaceous earth, as well as synthetic, Silica-rich products are suitable.

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.This addition causes part of the spread gradually forming large excess of calcium hydroxide is bound to calcium silicate, with which an additional increase in strength is connected. The main advantage suitable pozzolana, especially of the route, consists in the fact that it is one of the mortar there is little slimy texture that tends to settle, which makes it undesirable separation of water is additionally reduced. - To this mixture of substances according to the invention can save water in the same way as with the usual grout and additives that improve flowability (concrete liquefiers), gas-forming propellants and others, may be added.

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.Example: 77 kg ground to a fineness of at least 90% below 100µ Portland cement clinkers are steam-quenched in a powder mixer with 4.5 kg Calcium hydroxide, 18 kg trass flour and 0.5 kg methyl cellulose mixed intensively. To the To reduce the water requirement, 0.2 kg of lignin sulfonate are added. 100 parts of this mixture are mixed with 40 parts of water to form a smooth suspension mixed and then used as grout.

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1. Einspressmörtel sur Füllung der Hohlräume zwichen Hüllrohren und Spannstählem bei Spannbeton unter Verwendung von Portlandzement als Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß gipsfreier Portlandzement verwendet wird.1. Injection mortar to fill the cavities between the ducts and Prestressing steel in prestressed concrete using Portland cement as a binding agent, characterized in that gypsum-free portland cement is used. 2. Einpressmörtel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Abbindezeit regulierende Stoffe anstelle von Gips wasserquellbare Kolloide, insbesondere Zelluloseprodukte wie Methylzellulose, Montmorillonit-Ton oder andere gegebonenfalls auch in Mischung verwendet werden.2. grout according to claim 1, characterized in that water-swellable colloids instead of plaster as substances regulating the setting time, especially cellulose products such as methyl cellulose, montmorillonite clay or others if necessary, can also be used in a mixture. 3. Einpressmörtel nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mörtelmischung Kalkhydratpulver (Kalziumhydroxid) oder gemahlenen Branntkalk (Kalziumoxid) in Mengen bis zu 10% enthält.3. grout according to claims 1 and 2, characterized in that that the mortar mixture is hydrated lime powder (calcium hydroxide) or ground quicklime (Calcium oxide) in amounts up to 10%. 4. Einpressmörtel naoh den Patentansprüchen 1, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mörtelmischung Stoffe mit hohem Gehalt an reaktionsfähiger Kieselsäure, sogennante Puzzolane, insbesondere Trassmehl, in Mengen bis zu 30% enthält.4. grout according to claims 1, 2 and 9, characterized in that that the mortar mixture contains substances with a high content of reactive silicic acid, Contains so-called pozzolans, especially trass flour, in quantities of up to 30%.