DE2555450B2

DE2555450B2 - Verfahren zur Herstellung von Betonprodukten und Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2555450B2
Application number: DE2555450A
Authority: DE
Inventors: Claes Ivar Akersberga Helgesson (Schweden)
Original assignee: ALFONG BETONHAERDNINGSMEDEL STOCKHOLM AB
Current assignee: ALFONG BETONHAERDNINGSMEDEL STOCKHOLM AB
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-10
Publication date: 1979-03-15
Also published as: IT1060451B; CH599842A5; GB1506507A; DE2555450C3; NO754190L; JPS5340606B2; DE2555450A1; JPS5189520A; FR2295926A1; FI753430A; DK585675A; SE7416250L

Description

4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch Gießen Und Erhärten bei'erhöhten'Temperaturen zu gekennzeichnet daß man das Natriumsulfat in einer ermöglichen. Die Erhärtungszeit soll wesentlich vermin Menge von 0,5 bis 13% des Zementgewiehtes dert werden, ohne dabei nachteilig die Eigenschaften zusetzt 2ϊ des fertigen Betons zu beeinflussen. Der Beton soll

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch während des Gießens eine Druckfestigkeit von gekennzeichnet daß man als Benetzungsmittel einen 931 · 10⁶ bis 19,62 · 10* Pa erreichen, bevor er aus der lyotropen flüssigen Kristall zusetzt Form entfernt wird, und eine Druckfestigkeit von

6. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach 29,43 - 10⁶ bis 39,24 · 10⁶Pa erlangen, bevor die Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet daß es jo Spannung der Spannkabel aufgehoben wird.

aus einer gesättigten wäßrigen Lösung von Natrium- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst

sulfat besteht, die darin suspendiert 10 bis 70% daß man dem Betongemisch Natriumsulfat in einer

feinteilige Kieselsäure, bezogen auf das Gesamtge- Menge von 0,1 bis 5% des Zementgemisches zusetzt

wicht des Mittels, enthält Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird

7. Mittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- κ das Natriumsulfat in einer Menge von 03 bis 13% des net daß es ein Benetzungsmittel in einer Menge von Zementgemisches zugesetzt

0,002 bis 2% des Gesamtgewichtes des Mittels Das zugesetzte Natriumsulfat ist zweckmäßig kristal-

enthält lines Natriumsulfat Na₂SO₄ · 10H₂O.

8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- Die günstige Wirkung des Natriumsulfats scheint net, daß es als Benetzungsmittel einen lyotropen 40 darauf zu beruhen, daß es durch Erhöhen der flüssigen Kristall enthält Ionenaktivität in der Wasserphase die Hydratation der

Zementkomponentc 3CaO-AI₂Oi (CjA) verzögert Die Verarbeitbarkeit des Betongemisches wird während

des Mischens nicht merklich vermindert Dies steht im

-r. Gegensatz zu dem, was man erwarten müßte, da die

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Verarbeilbarkeit eines vorerhitzten üblichen Betonge-

von Betonprodukten, bei dem man das Betongemisch misches (ohne Natriumsulfat) während des Mischens

während des Mischverfahrens auf einer Temperatur von herabgesetzt wird. Die Hydratation der Zementkompo-

bis 363 K hält, das Betongemisch in eine Form gießt nenten 3 CaO ■ SiO₂(CiS) und 2 CaO · SiO₂(C₂S) tritt

und den gegossenen Beton während wenigstens zwei w bei erhöhter lonenaktivität in <j?r Wasserphase

Stunden auf einer Temperatur von 303 bis 363 K hält, schneller ein. Da diese Reaktionen jedoch nicht

und ein Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens. unmittelbar nach der Wasserzugabe eintreten, verursa-

Beim Gießen von Beton sowohl an der Baustelle als chen sie auch keine Änderung der Verarbeitbarkeit des

auch bei der Herstellung vorgefertigter Teile, beispiels- Betongemisches. Nach Eintreten der Hydratation von

weise von Bauelementen, ist es erwünscht, die v> CjS und C₂S verläuft die Reaktion sehr schnell, erzeugt

Erhärtungszeit des Betons abzukürzen. So wurden Wärme und bildet Ca(OH)₂. Die Temperatur darf nach Versuche unternommen, dies durch Zusetzen verschie- dem Gießen nicht fallen, da sonst der gesamte Jener Substanzen zu dem Betongemisch und durch Erhärtungsprozeß verzögert würde. Erhöhen der Temperatur des Betongemisches zu Das Natriumsulfat wird zu dem Betongemisch

erreichen. Diese Versuche waren jedoch bisher nicht mi vorzugsweise gegen Ende des Mischens zugesetzt wenn

erfolgreich, da entweder die Erhärtung so schnell die anderen Komponenten bereits sorgfältig gemischt

verlief, daß der Beton steif wurde, während er sich noch sind. Die erhöhte Temperatur wird bevorzugt durch

im Mischer befand, oder die Qualität des fertigen Betons Vorerhitzen der Komponenten erreicht Der Mischer

nicht zufriedenstellend war. kann auch von außen erhitzt oder stattdessen

So ist aus der DE-PS 9064 271 bereits ein Verfahren tr» Wasserdampf in ihn eingcblascn werden, wobei das

zur beschleunigten Herstellung von Betonkörpern mit durch Kondensation des Wasserdampfes gebildete

hoher, gleichmäßiger Festigkeit unter Anwendung von Wasser berücksichtigt werden muß.

hochwertigem Zement und äußerer Wärmezufuhr Vor Gießen des Betons ist us zweckmäßig, die

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25 55 45Q

jedoch nicht schnell genug ansteigt oder ein Temperaturbereich-vonl 303 bisSJ63 Kvnfcht erreicht wird, kann^lder_gegoss,ene Be{on beispielsweise durch Wasserdampf erhitzt werdert Pas Wasser soll von den der Luft ausgesetzten BetonpberfJäeJien nicht verdampfen, was in bekannter Weise dadurch erfolgt, daß Wasser auf die Betonoberfjächen aufgesprüht wird oder diese mit einer Kunststoff-Folie bedeckt werden. Beim Gießen größerer Betonmengen kann die Temperatur innerhalb des Betons so hoch ansteigen, daß der Beton in bekannter Weise gekühlt werden muß, beispielsweise mit Hilfe von im Beton eingebetteten Kühlröhren.

Das Natriumsulfat verzögert somit die Hydratation während des Mischens und beschleunigt sie in der späteren Phase nach dem Gießen des Betons.

Sowohl bei (j*jr normalen als auch der durch Wasserdampfbewirkten Temperatureteigerahg während der späteren Phase besteht die Gefahr, daß der Beton durch Austrocknen schrumpft und sich Risse im Beton bilden. Es wurde nun gefunden, daß diese Gefahr vermindert oder ausgeschaltet werden kann, indem man dem Betongemisch feinteilige, reaktive amorphe Kieselsäure zusetzt Die Kieselsäure soll vorzugsweise eine Teilchengröße entsprechend der einer kolloidalen Lösung haben, in der die Teilchengröße im allgemeinen kleiner als 30 nm (Nanometer) ist Eine solche kolloidale Kieselsäure kann ^ispielsweise durch Ausfällen aus einer Silikallösung erhalten werde? Solche kolloidale Kieselsäure sollte in etwa der gleichen Menge wie die des Natriumsulfats zugegeben werden, d. h. 0,05 bis 3,0 Gew.-% des Zementes. Kieselsäure mit gröberen Teilchen kann auch verwendet werden, beispielsweise solche, die aus Abgasen verschiedener pyrometallurgischer Verfahren extrahiert wurde. Die Teilchengröße dieser Kieselsäure ist bevorzugt kleiner als 10 μπι. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden von dieser Kieselsäure 0,3 bis 6% des Zementgewichtes zugesetzt.

Die günstige Wirkung der Kieselsäure beruht offenbar auf der Umsetzung der Kieselsäure mit dem Calciumhydroxid, das sich bei der Hydratation der erwähnten Zementkomponenten bildet Durch diese vorteilhafte Reaktion wird durch den Verbrauch eines Teiles des Calciumhydroxids nicht nur die Hydratation erhöht, sondern auch die Bildung von Calciumsilikathydraten verstärkt, die die Festigkeit des Betons steigern und damit die Brüche verhindern.

Um nicht nur eine bessere Benetzung des gesamten Gemisches, sondern auch eine bessere Verteilung der feineren Zemeniteilchen sowie der Kieselsäure zu erreichen, erwies es sich als vorteilhaft, dem Betongemisch ein Benetzungsmittel zuzusetzen. Einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge wird das Benetzungsmittel in einer Menge von 0,0002 bis (,0% des Zementgewichtes zugesetzt.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man als Benetzungsmittel einen lyolropen flüssigen Kristall dem Betongemisch zusetzt Hierdurch wird nicht nur eine bessere Benetzung des gesamten Gemisches, sondern auch eine bessere Verteilung der feineren Zementteilchen sowie der zugesetzten Kieselsäure erreicht.

Die Erfindung betrifft auch ein Mittel für Beton, das

|Μΐ Pa$ -Mittel ist „dh .e*ejjne gesagte wäßrige Lösung ft^die darin suspendiert ι ο bis, 80% [$äure, bergen awf das Gesamtgewicht

κι

ι,

PJnRHg Ausfphrungsforn» des erfindungsgemäJJen Mfttejs besteht darin, daß esiein Benetzungsmittel jn einer Menge von 0,0002 bis 51% des Gesa,titgewjchtes des Mittels enthält, Durch das Benetzungsmittel wird die Kieselsäure in einer relativ stabilen Suspension gehalten. '

Das Benetzungsmittel bewirkt im gesamten Betongemisch nicht nur eine bessere Verteilung der feineren Zementteilchen, sondern auch die der zugesetzten Kieselsäure.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Alisführungsbeispielen näher beschrieben:

Beispiel i

Beton wurde unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen vermischt

Betongemisch: Zement (schnell erhärtender Zement) 24 kg Kies (0 bis 8 mm) 34,75 kg Grober Zuschlag (8 bis 16 mm) I J, 10 kg Grober Zuschlag (i'6 bis 23 mm) 39,25 kg Verhältnis von Wasser zu Zement 0,42 Mischtemperatur 40⁰C

Dieses Betongemisch wurde in drei Ansätze unterteilt Natriumsulfat wurde in der nachfolgenden Menge zugesetzt

Ansatz Nr. i: kein Zusatz Ansatz Nr. 2: 1,1 Gew.-%, bezogen auf den Zement Ansatz Nr. 3: 5 Gew.-%, bezogen auf den Zement

Die Konsistenz dieser drei Ansätze wurde mit einem sogenannten SetzmeOgerät gemessen-„nd das Ergebnis in Zentimetern angegeben. Die Konsistenz wurde auch mit einem sogenannten Vebe-Konsistenzmeßgerät gemessen und das Ergebnis in Sekunden angegeben. Die Daten dieser Messungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

	5	Ansalz 2	Ansitz J
Ansatz I
Setzmeßgerät-Konsistenz:	0	-	-
unmittelbar nach	0
dem Vermischen		6	8
nach IS Minuten	2	2	4
nach 35 Minuten
Vebe-Konsistenz:	nicht	-	-
unmittelbar nach	gemessen
dem Vermischen	20	2	1
nach IS Minuten
	7	S
nach 35 Minuten

Aus diesen drei Ansätzen wurden Prüfkörper hergestellt Die Prüfkörper wurden in einer Kummer gehärtet, in der die Temperatur wie folgt gesteigert wurde:

Seit
(Stunden)

Temperatur-(K)

Q
I

2
3
4

313
32ϊ
330
335
338

Die Druckfestigkeit der Prüfkörper wurde nach 2, 3 und 4 Stunden ermittelt und die Ergebnisse in der folgenden Tabelle aufgeführt. Die Festigkeit ist in Pa angegeben, wobei jeder Wert ein Mittelwert aus zwei Prüfkörperbestimmungen ist

Nach

2 Stunden

Nach

3 Stunden

Nach

4 Stunden

Ansatz I 8,92 · 10* 23,15 · I0^ft 28,74 - l0^f>
Ansatz 2 10,99 ■ 10* 23,94 - 10⁶ 29,43 · 10⁶
Ansatz 3 16,58 · 10⁶ 28,74 · 10⁶ 31,49 · 10⁶

Ansatz Nr. 1 war für praktische Verwendung nicht geeignet, da sich der Beton zu schnell verfestigte. Der Ansatz Nr. 2 war besser, weil sich die Erhärtung verzögerte, so daß der Beton in plastischem Zustand gemischt und gegossen werden konnte, und zweitens die Druckfestigkeit höher als die des Ansatzes 1 war. Diese Ergebnisse sind noch besser in dem Ansatz Nr. 3 mit dem höchsten Zusatz an Natriumsulfat

Beispiel 2«

Ein Mittel wurde in einem Ansatz von 1 kg folgendermaßen hergestellt:

551,ρ g Wasser,

2.12,J $ Natriumsulfat, NbüSQ* * 50 HA
£36,2 g kollpidaje Kieselsaure,
0,7 g Nqn.ylph.enyl-polyQxyflthylenmon.oglykoläther.

Das Natriumsulfat wurde in Wasser gelöst und dus Benetzungsmittel zugegeben. Nach gleichmäßigem Mischen wurde die Kieselsäure eingerührt

Beispiel 3

Beton wurde unter den folgenden Bedingungen gemischt Prüfkörper wurden von dem Betongemisch gegossen und in einem Wasserdampfbehälter bei der angegebenen Temperatur und Feuchtigkeit gelagert Zwei Prüfkörper wurden nach bestimmten Zeitabständen entnommen und ihre Druckfestigkeit bestimmt Nach vier Stunden wurden ' auch die restlichen Prüfkörper zum Erhärten nach einer Standardmethode (sogenanntes kombiniertes Erhärten) in eine Trockenkammer gebracht

Betongemisch

■Zement

(schnell härtender Zement)

Kies (0 bis 8 mm)

Grober Zuschlag

(8 bis 12 mm)

Wassertemperatur Betontemperatur Verhältnis von Wasser zu Zement Vebe-Konsistenz

26 kg
32^ kg

48,6 kg
343 K
306K

0,43-0,44
nicht gemessen

Mittel

0,78 kg (3,0% des Zementgewichtes)

Mittels gemäß Beispiel 2
Erhärtung

338 K, 10% relative Feuchtigkeit

Druckfestigkeil
(Pa)

2 Stunden nach dem Gießen

3 Stunden nach dem Gießen

4 Stunden nach dem Gießen

Nach kombiniertem Erhärten
während IA Stunden

Testkörper	Testkörper	Mittelwert	10⁶
Nr. 1	Nr. 2		10°
35,32 · 10^A	33,16 · 10^A	34,24 ■	ΙΟ⁶
38,85 ■ 10''	39,93 · 10^(>	39,43	10⁶
41,40 · 10⁶	42,08 · 10⁶	41,74 ■
43,56 · 10"	44,44 · 10"	43,40 ·

Vergleichsbeispiel 1

Beton wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 gemischt jedoch ohne Mittel. Da das Betongemisch sich während des Mischens verfestigte, konnte es nicht mehr gegossen werden.

Beispiel 4

Beton wurde unter den folgenden Bedingungen gemischt Prüfkörper wurden von dem Betongemisch gegossen und in einer Heizkammer bei der angegebenen Temperatur erhärtet. Nach 2, 3, 4, 5, 6 und 21 Stunden wurden die Prüfkörper unter Druck geprüft.

Die erhaltenen Festigkeitswerte sind in der folgenden Tabelle angegeben:

Betongemisch Zement (schnellhärtendcr Zement) 19,0 kg Kies (0 bis «mm) 33,6 kg G rober Zuschlag (8 bis 16 mm) 18,7 kg Grober Zuschlag(16 bis 22 mm) 18,7 kg Mischtemperatur 55°C Verhältnis Wasser zu Zement 0,43

₍₎₅ Vebe-Konsistenz 3,0 Sek.

Zusatzstoff:

0,88 kg (4,6% des Zcmenlgcwichtes (des Mittels gemäß Beispiel 2.

Erhärtung O bis 2 Std.

etwa 348 K. Danach adiabatische Erhärtung, Erhärtungszeit Druckfestigkeit

wobei die Temperatur wahrend 2 Stunden (Stunden) (Pa)

etwa 348 K betrug und dann nach insgesamt 19

Stunden auf 318 K abnahm, wonach die ■-, 4 37 67 ■ IO⁶ Prüfkörper aus der Heizkammer entfernt und 5 AO 22 ■ 10*

bei 293 K erhärtet wurden. 6 41 20 ■ 10^A

12 44J5 ■ 10"

Tabelle 24 49,44 · 10"

Kl

Erhärtungszeit Druckfestigkeit

(Stunden) (Pa) Vergleichsbeispiel 2

Beton wurde unter den gleichen Hediiigungen wie in

1 1,96· Ι0^Λ r· Beispiel 5, jedoch ohne Mittel gemischt. Da sich

2 15,70 · ΙΟ* während des Mischens das Betongemisch verfestigte,

3 31,39· 10* konnte es nicht mehr gegossen werden.

Claims

iilpütiis

jjeniisih^mejn^

Stunden auf einer ;^mpe^tyr;vbn/

hälfc dadurchsgejtenhzei^^

dem Betongemisch Natriumsulfat in einer Menge -v ^ Fi^giiettSfv^^^ßiSli^ßfi^^^&^^^^Sxei./.

von 0,1 bis 5% des Zementgewiehtes zusetzt . V ^gerann^^;iTp'pfzei^

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ,; «Beipngem& liegt,·

zeichnet, daß man dem Betongemisch außerdem verkürztÄDiesqführte ^Kig^jfcire^;;Ansätzen jiihd

Kieselsäure mit einer Teilchengröße kleiner als Ii bestinimten Betonsorten dazu, daß der Beton bereits im

lOujn ein einer Menge von 0.05 bis 6% des Mischer fest wurde. J ϊ

Zementgewiehtes zusetzt Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch beschleunigte Betonhärtung zu bekomme^-ohne die gekennzeichnet, daß man dem Betongemisch außer- Topfzeit wesentlich zu verkürzen, und durch Zusetzen dem ein Benetzungsmittel in einer Menge von 0,0002 20 eines Mittels ein vorzeitiges Erstarren des Betongemibis 1,0% des Zementgewiehtes zusetzt ' sches im Mischer zu verhindern sowie ein Vermischen,