DE4434322A1

DE4434322A1 - Zementbeimischung, Zementzusammensetzung und daraus hergestellter chemisch vorgespannter Beton

Info

Publication number: DE4434322A1
Application number: DE4434322A
Authority: DE
Inventors: Minoru Morioka; Yasuyuki Nikaido; Toshio Mihara; Yoshihisa Matsunaga
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1994-09-26
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: DE4434322C2; KR100204126B1; KR950008405A

Description

Die folgende Erfindung betrifft eine Zementbeimischung, eine Zementzusammensetzung und einen daraus hergestellten, chemisch vorgespannten Be ton. Dieser ist in erster Linie brauchbar auf den Gebieten des Wohnungsbaus, für Bauzwecke und für Konstruktionszwecke.

Zement stellt für die Errichtung von Wohngebäuden oder für die Kon struktion von Bauten ein unverzichtbares Material dar. Man kann sagen, daß man mit keinem anderen Material als Zement große Strukturen kostengünstig herstellen kann.

Bei den aus Zement hergestellten gehärteten Erzeugnissen bilden sich jedoch leichte Risse, was ein Problem darstellt. Eine derartige Rißbildung kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden.

Einer dieser Faktoren ist die Trocknungsschrumpfung und zum Zwecke der Kompensation einer derartigen Trocknungsschrumpfung ist eine Anzahl von expansiven Zementmaterialien vorgeschlagen worden (z. B. Japanische geprüfte Patentpublikation Nr. 13 650/1978 und Nr. 31 170/1978).

Als ein zweiter Faktor für die Rißbildung können Wärmerisse aufgrund der Hydratationswärme erwähnt werden. Als eine Methode zur Verringerung von Wärmerissen wurde die Verwendung eines wenig Wärme erzeugenden Ze ments vorgeschlagen, d. h. eines Zements, bei dem eine geringe Menge an Hy dratationswärme erzeugt wird. Es wurde auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein expansives Zementmaterial und ein Mittel zur Unterdrückung der Hy dratationswärme in Kombination verwendet werden (Japanische geprüfte Pa tentpublikation Nr. 262/1982).

Als Zement mit geringer Wärmeerzeugung wird hauptsächlich ein sol cher verwendet, bei dem eine große Menge eines Pozzolanmaterials, wie bei spielsweise Hochofenschlacke oder Flugasche, dem Portlandzement einverleibt ist. Es ist auch bekannt, daß dieses Material effektiv ist, um Wärmerisse einer Betonmasse für Konstruktionszwecke, von z. B. einem Damm, zu verhindern, und zwar deshalb, weil die zu Beginn durch Hydratation auftretende Wärmebil dung in bemerkenswerter Weise reduziert werden kann.

Die in einer Struktur gebildeten Risse sind gewöhnlich eine Kombina tion von Wärmerissen und Rissen aufgrund der Trocknungsschrumpfung. Um daher die Rißbildung insgesamt zu verhindern, ist es gebräuchliche Praxis, ei nen Zement mit niedriger Wärmeerzeugung und ein expansives Zementmaterial in Kombination zu verwenden.

Expansive Zementmaterialien werden im allgemeinen in drei Typen ein geteilt, und zwar ein CaO-haltiges expansives Zementmaterial vom Calcium sulfoaluminat-Typ oder Kalk-Typ, mit der Fähigkeit zur Bildung von Ettringit oder Ca(OH)₂ als ein expansives Hydrat, ein expansives Zementmaterial vom Metallpulvertyp, das beispielsweise Eisenpulver oder Aluminiumpulver enthält, und ein expansives Zementmaterial vom Magnesia-Typ. In Japan wird haupt sächlich das expansive Zementmaterial vom CaO-haltigen Typ verwendet, da es relativ billig ist.

Als ein derartiges CaO-haltiges expansives Zementmaterial ist ein ex pansives Zementmaterial vom f-CaO-C₃S-Typ bekannt, das erhalten wird durch Hitzebehandlung einer CaO-Quelle und einer SiO₂-Quelle und das freien Kalk (f-CaO) und Zementruineral 3CaO·SiO₂(C₃S) als die Hauptkomponenten um faßt (Japanische geprüfte Patentpublikation Nr. 13 650/1978).

Bei diesen expansiven Zementmaterialien besteht jedoch das Problem, daß dann, wenn sie als Zementgemische verwendet werden, denen Pozzolan materialien, wie Hochofenschlacke, Flugasche und Silica, einverleibt sind, die expansiven Eigenschaften in bemerkenswerter Weise beeinträchtigt werden. Folglich müssen diese expansiven Zementmaterialien, wenn sie für derartige Zementmischungen verwendet werden sollen, in großen Mengen eingesetzt werden, und sie können unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten kaum praktisch angewendet werden. Ferner besteht ein Problem dadurch, daß die Langzeitbe ständigkeit des Betons beeinträchtigt werden kann.

Andererseits sind in den letzten Jahren zum Zwecke der Arbeitsersparnis und im Hinblick auf die Schwierigkeiten bei der Arbeitsplatzsicherheit der Bauarbeiter und im Hinblick auf die immer weiter gesteigerte Größe der Kon struktionen Betonmischungen vorgeschlagen worden, bei denen keine Kompak tierung erforderlich ist oder die mit geringer Vibration kompaktiert werden können. Bei diesen ist eine große Menge eines Verdickungsmittels und eines Mittels zur Wasserreduktion einverleibt und ein latent hydraulisches Material (Pozzolanmaterial), wie Flugasche oder Hochofenschlacke, ist mit dem Zement vermischt (Japanische ungeprüfte Patentpublikationen Nr. 45 522/1991 und Nr. 237 049/1991).

Bei diesen Betonmischungszusammensetzungen bestand jedoch ein Pro blem dadurch, daß eine wesentliche Schrumpfung auftrat und die Dimensions stabilität schlecht ist.

Vorgespannter Beton wird derzeit auf dem Gebiet der Gebäude- und Be tonkonstruktionen in weitem Umfang verwendet.

Aus vorgespanntem Beton hergestellte Strukturen zeichnen sich dadurch aus, daß der Beton unter der vorgesehenen Last keine Risse bildet. Die Beständig keit der Strukturen ist gut, sie haben ein geringes Gewicht, das Material ist stark und läßt sich ausgezeichnet reparieren. Vorgefertigte feste Verbindungs strukturen können leicht ausgebildet werden, und tragen zur Erhöhung des Sicherheitsfaktors bei der Festigkeit der Bauteile bei.

Als Verfahren zur Einführung von Vorspannungen ist eine mechanische Methode, eine elektrische Methode und eine chemische Methode bekannt. Eine chemische Methode, d. h. eine chemische Vorspannmethode, wird im allgemei nen im Falle von Betonrohren oder Gebäudeteilen mit komplizierter Gestalt und schwierigen Produktionsstufen angewandt. Verschiedene Zementbeimisch ungen für derartig chemisch vorgespannten Beton sind vorgeschlagen worden (z. B. Japanische geprüfte Patentpublikationen Nr. 7 171/1976, Nr. 13650/1978 und Nr. 31170/1978).

Im Hinblick auf einen Zunehmenden Bedarf für leichtgewichtige Beton strukturen ist es in jüngster Zeit in zunehmendem Maß erforderlich geworden, chemische Vorspannung anzuwenden. So werden beispielsweise zum Zwecke der Verbesserung der Arbeitseffizienz oder zur Verringerung der Kosten häufi ger Zementgemische verwendet, bei denen ein Pozzolanmaterial, wie Hoch ofenschlacke oder Flugasche, einverleibt ist. Ferner wird chemische Vorspan nung angewandt im Hinblick auf einen zunehmenden Einsatz unter ungünstigen Umgebungsbedingungen, wie die Anwendung unter Grund.

Besonders bei einem gemischten Zement bestand das Problem, daß eine adäquate chemische Vorspannung nicht herbeigeführt werden kann, indem man einfach eine herkömmliche Zementbeimischung verwendet.

Die Erfinder haben festgestellt, daß es möglich ist, die obigen Probleme zu lösen, indem man eine bestimmte, spezielle Zementbeimischung verwendet. Die Erfindung beruht auf diesen Untersuchungsergebnissen.

Die vorliegende Erfindung schafft somit (1) eine Zementbeimischung, die ein amorphes Calciumaluminat und ein expansives Material umfaßt, wel ches gebildet wurde durch Hitzebehandlung einer Mischung, welche CaO- Rohmaterial und CaSO₄-Rohmaterial umfaßt, wobei der Gehalt an CaSO₄ in dem gebildeten expansiven Material von 10 bis 50 Gew.-Teile pro 100 Gew.- Teile der Summe von CaO und CaSO₄ beträgt, (2) eine Zementbeimischung, welche ferner ein latent hydraulisches Material, ein Verdickungsmittel und ein Wasserreduktionsmittel zusätzlich zu dem amorphen Calciumaluminat und dem expansiven Material enthält, (3) eine Zementbeimischung, welche ferner Dex trin mit einem in kaltem Wasser löslichen Gehalt von 10 bis 65 Gew.-% zusätz lich zu dem amorphen Calciumaluminat und dem expansiven Material enthält, (4) eine Zementzusammensetzung, welche Zement und eine derartige Zement beimischung umfaßt und (5) einen chemisch vorgespannten Beton, der herge stellt wurde, indem man ein Zementgemisch, das eine derartige Zementzusam mensetzung enthält, in einer Form kompaktiert, gefolgt von Härtung.

Das erfindungsgemäß zu verwendende expansive Material wird herge stellt, indem man CaO-Rohmaterial, und CaSO₄-Rohmaterial in einem vorbe stimmten Verhältnis mischt, gefolgt von einer Hitzebehandlung. Dieses Mate rial verleiht insbesondere einem gemischten Zement eine wirksame Expansiv eigenschaft.

Die Rohmaterialien für das expansive Material, das erfindungsgemäß verwendet wird, können beliebig ausgewählt werden, je nach den Reinheiten und den Kosten. Sie unterliegen keinen speziellen Beschränkungen. Das CaO- Material kann beispielsweise CaCO₃-Material oder Ca(OH)₂-Material sein, wie Kalkstein oder gelöschter Kalk; und das CaSO₄-Rohmaterial kann beispielswei se wasserfreier Gips, Hemihydratgips oder Gipsdihydrat sein.

Verunreinigungen, wie SiO₂, Fe₂O₃, CaF₂, MgO und TiO₂, die in den Rohmaterialien vorliegen, unterliegen keinen speziellen Beschränkungen, so lange sie die erfindungsgemäßen Zwecke nicht nachteilig beeinflussen.

Das CaO-Rohmaterial und das CaSO₄-Rohmaterial für das erfindungs gemäße expansive Material werden vorzugsweise derart gemischt, daß CaSO₄ in dem gebildeten expansiven Material von 10 bis 50 Gew.-Teile ausmacht, mehr bevorzugt von 20 bis 40 Gew.-Teile, in 100 Gew.-Teilen der Summe von CaO und SO₄. Falls CaSO₄ weniger als 10 Gew.-Teile ausmacht, kann es bei einem solchem expansiven Material vorkommen, daß ein einen Tag altes Mate rial eine abrupte Expansiveigenschaft zeigt und sich in dem gehärtetem Ze mentprodukt, bei dem ein derartiges expansives Material verwendet wird, Risse bilden. Auch die erreichbare Festigkeit kann gering sein. Falls andererseits CaSO₄ 50 Gew.-Teile übersteigt, ist die Expansiveigenschaft gering und das Ausmaß der herbeigeführten Vorspannung wird niedrig.

Bei der vorliegenden Erfindung variiert die Zersetzungstemperatur von Gips unter Bildung von Schwefelsäure wesentlich in Abhängigkeit von den Mi schungsverhältnissen der Rohmaterialgemische oder dem Gehalt der Verunrei nigungen. Die Backtemperatur für das Backen ist daher nicht besonders be schränkt. Im allgemeinen beträgt die Backtemperatur vorzugsweise von 1100 bis 1600°C.

Ein Verfahren zum Vermischen der Rohmaterialien unterliegt keinen speziellen Beschränkungen und es können herkömmliche Methoden angewandt werden.

Ferner unterliegt das Verfahren der Hitzebehandlung der Rohmaterialien kei nen speziellen Beschränkungen und es kann jede beliebige Methode, wie Bac ken mit einem Drehofen oder Schmelzen mit einem Elektroofen, angewandt werden.

Die Feinheit des expansiven Materials, der vorliegenden Erfindung, hängt ab von dem speziellen Zweck oder der Anwendung und unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Gewöhnlich ist es jedoch bevorzugt, ein Niveau ei nes Blainewerts von 1500 bis 8000 cm²/g vorzusehen. Falls dieser Wert klei ner ist als 1500 cm²/g, verringert sich der Verstärkungseffekt, und falls der Wert 8000 cm²/g übersteigt, wird keine ausreichende Expansiveigenschaft erhalten.

Im Fall einer Zementbeimischung, welche das expansive Material, amorphes Calciumaluminat (im folgenden auch als A-CA bezeichnet), ein la tent hydraulisches Material, ein Verdickungsmittel und ein Wasserreduktions mittel umfaßt, variiert die Menge des expansiven Materials je nach dem spe ziellen Verwendungszweck und unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Jedoch ist es im allgemeinen bevorzugt, daß in 100 Gew.-Teilen des Binde mittels, welches das expansive Material, A-CA, das latent hydraulische Mate rial und Zement umfaßt von 3 bis 12 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 5 bis 7 Gew.-Teile des expansiven Materials vorliegen. Falls die Menge kleiner ist als 3 Gew.-Teile, wird die Expansiveigenschaft unzureichend. Falls anderer seits die Menge 12 Gew.-Teile übersteigt, kommt es leicht zu abnormer Expansion.

Im Falle einer Zementbeimischung, welche das expansive Material, A-CA und das Dextrin enthält, beträgt die Menge des expansiven Material vor zugsweise von 30 bis 88 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 50 bis 75 Gew.-Teile in 100 Gew.-Teilen der Zementbeimischung. Falls die Menge kleiner ist als 30 Gew.-Teile, wird keine die Expansiveigenschaft unzureichend und falls die Menge 88 Gew.-Teile übersteigt, wird der Effekt der Verhinderung der Wär meerzeugung durch Hydration klein.

Das amorphe Calciumaluminat, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist ein solches, das erhalten wird durch Schmelzen einer Mischung von CaO- Rohmaterial und Al₂O₃-Rohmaterial, Abschrecken der Schmelze, um einen Klinker zu erhalten, und Pulverisieren des Klinkers.

Die Schmelztemperatur der Rohmaterialien für das amorphe Calcium aluminat variiert je nach den Verunreinigungen und unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Im allgemeinen beträgt die Temperatur jedoch vorzugsweise von 1500 bis 1700°C.

Der CaO-Gehalt des amorphen Calciumaluminats beträgt vorzugsweise von 35 bis 45 Gew.-%, mehr bevorzugt von 38 bis 42 Gew.-%. Falls der Gehalt kleiner ist als 35 Gew.-%, wird die Expansiveigenschaft unzureichend, und falls der Gehalt 45 Gew.-% übersteigt, wird die Fließfähigkeit der Zementzusammensetzung gering, wodurch die Arbeitseffizienz beeinträchtigt wird.

Die Feinheit des amorphen Calciumaluminats variiert je nach dem spe ziellen Verwendungszweck. Die Feinheit ist im allgemeinen bevorzugt bei ei nem Niveau von einem Blainewert von 1500 bis 6000 cm²/g. Falls der Wert kleiner ist als 1500 cm²/g, wird keine ausreichende Expansiveigenschaft erhal ten und falls der Wert 6000 cm²/g übersteigt, wird die Verarbeitungseffizienz gering.

Im Falle einer Zementbeimischung, welche das expansive Material und das amorphe Calciumaluminat umfaßt, beträgt die Menge des amorphen Cal ciumaluminats vorzugsweise von 10 bis 50 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 15 bis 35 Gew.-Teile in der Zementbeimischung. Falls es weniger als 10 Gew.- Teile ausmacht, bilden sich leicht Risse in dem daraus hergestellten, gehärteten Zementprodukt. Falls die Menge 50 Gew.-Teile übersteigt, ist die Expansivei genschaft unzureichend.

Im Falle einer Zementbeimischung, welche das expansive Material, das amorphe Calciumaluminat, das latent hydraulische Material, das Verdickungs mittel und das Wasserreduktionsmittel umfaßt, beträgt die Menge des amor phen Calciumaluminats vorzugsweise von 3 bis 7 Gew.-Teile in 100 Gew.-Teilen eines Bindemittels, welches das expansive Material, amorphe Calcium aluminat, das latent hydraulische Material, und Zement umfaßt. Falls die Men ge kleiner ist als 3 Gew.-Teile, ist der Zeitpunkt der Expansion verzögert, und es kann leicht abnorme Expansion auftreten. Falls andererseits die Menge 7 Gew.-Teile übersteigt, wird die Fließfähigkeit beeinträchtigt, wodurch die Verarbeitungseffizienz nachteilig beeinflußt wird.

Feiner beträgt im Falle einer Zementbeimischung, die das expansive Material, das amorphe Calciumaluminat und das Dextrin umfaßt, die Menge des amorphen Calciumaluminats vorzugsweise von 10 bis 50 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 20 bis 40 Gew.-Teile in 100 Gew.-Teilen der Zementbeimi schung. Falls die Menge kleiner ist als 10 Gew.-Teile, bilden sich in dem da raus hergestellten gehärteten Zementprodukt leicht Risse, und falls die Menge 50 Gew.-Teile übersteigt, wird die Expansiveigenschaft unzureichend.

Das latent hydraulische Material, das erfindungsgemäß verwendbar ist, wird dem Zement zur Verbesserung der Fließfähigkeit, der Beständigkeit ge genüber Trennung der Materialien und zur Verbesserung der Dichte einver leibt. Speziell kann es sich beispielsweise um ein Pozzolanmaterial, wie Silica staub, Flugasche oder Feinpulver von Hochofenschlacke handeln.

Die Feinheit des latent hydraulischen Materials ist nicht speziell beschränkt, liegt jedoch vorzugsweise bei einem Niveau von einem Blainewert von minde stens 4000 cm²/g. Falls die Feinheit kleiner ist als 4000 cm²/g, wird keine ausreichende Fließfähigkeit oder Beständigkeit gegen Trennung der Materialien erhalten.

Die Menge des latent hydraulischen Materials beträgt vorzugsweise von 10 bis 70 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge von Zement und latent hydraulischem Material. Falls die Menge kleiner ist als 10 Gew.-Teile, wird die Fließfähigkeit oder die Beständigkeit gegen Trennung der Materialien bei der Zementzusammensetzung unzureichend, und falls die Menge 70 Gew.- Teile übersteigt, wird die Fließfähigkeit äußerst gering.

Das erfindungsgemäß verwendbare Verdickungsmittel dient dazu, die Fließfähigkeit aufrecht zu erhalten oder eine Trennung der Materialien zu ver hindern. Speziell erwähnt seien Verdickungsmittel aus wasserlöslichen Poly meren vom z. B. Methylcellulosetyp, Polyethylenglycoltyp, Ethylenoxidtyp, acrylischen Typ, wie Polyacrylamid, und Polyvinylalkoholtyp. Es kann jedoch auch ein Handelsprodukt, das als eine wässerige nichtauftrennbare Beimi schung zur Verfügung steht, verwendet werden.

Die wässerige, nicht auftrennbare Beimischung kann beispielsweise vom Methylcellulosetyp sein, wie "Askaclean", Warenbezeichnung, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd. oder "Aquasetter", Warenbezeichnung, hergestellt von Takemoto Yushi K. K. oder "Denkastabikon A", Warenbezeich nung, hergestellt von Denki Kagaku Kogyo K. K., oder vom acrylischen Typ, wie "Seabetter", Warenbezeichnung, hergestellt von Sankyo Kasei Kogyo K. K. oder "Aronseacrete W", Warenbezeichnung, hergestellt von Toa Gosei Che mical Industries Co., Ltd.

Diese Verdickungsmittel können in einer Menge eingesetzt werden, wie sie von den jeweiligen Herstellern angegeben wird. Im allgemeinen beträgt die Menge eines derartigen Verdickungsmittels jedoch vorzugsweise von 0,01 bis 2 kg pro m³ Beton. Es ist ratsam, je nach dem jeweiligen Verwendungszweck oder den Anwendungsbedingungen die Menge in zweckentsprechender Weise zu ändern.

Das erfindungsgemäß verwendbare Wasserreduktionsmittel unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Es ist jedoch bevorzugt, ein hochleistungsfähiges Wasserreduktionsmittel, ein hochleistungsfähiges AE-Wasser reduktionsmittel oder ein Fluidisiermittel zu verwenden. Wasserreduktionsmit tel können allgemein in einen Naphthalintyp, einen Melamintyp, einen Polycar bonsäuretyp und einen Aminosulfonsäuretyp eingeteilt werden.

Als typische Beispiele des Naphthalintyps seien "Maity 2000 W11", Warenbezeichnung, hergestellt von Kao Corporation, "Denka FT-500" oder "Denka FT-80", Warenbezeichnungen, hergestellt von Denki Kagakn Kogyo K. K. erwähnt. "Mermento F-10", Warenbezeichnung, hergestellt von Showa Den ko K. K. oder "Sicament 1000H", Warenbezeichnung, hergestellt von Nippon Sica K. K. seien erwähnt als Beispiele des Melamintyps. "Darlex super 100PHX" oder "Darlex super 200", Warenbezeichnungen, hergestellt von Den ka Grace K. K. oder "Reobuild SP-8HS", Warenbezeichnung, hergestellt von NMB K. K. seien erwähnt als Beispiele des Polycarbonsäuretyps, und "Paric FP-100U", Warenbezeichnung, hergestellt von Fujisawa Phannaceutical Co., Ltd. kann als Beispiel des Aminosulfonsäuretyps genannt werden.

Ferner sind ähnliche Wasserreduktionsmittel im Handel erhältlich von anderen Gesellschaften, wie Nippon Zeon K. K., Kobe Zairyo K. K., Nippon Paper Mills Co., Ltd., Takemoto Yushi K. K., Fukui Chemical Industries Co., Ltd. und Dai-ichi Kogyo Seiyakn K. K.

Diese Wasserreduktionsmittel können in einer solchen Menge verwen det werden, wie sie von den Herstellern jeweils angegeben werden. Im Falle des Naphthalintyps oder des Melamintyps beträgt die Menge jedoch vorzugsweise von 1 bis 4 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile eines Bindemittels, welches Zement, das expansive Material und amorphes Calciumaluminat umfaßt.

In ähnlicher Weise beträgt im Falle des Polycarbonsäuretyps oder des Aminosulfonsäuretyps die Menge vorzugsweise von 1 bis 3 Gew.-Teile. Die Menge des Wasserreduktionsmittels ist jedoch nicht speziell beschränkt auf diese Beispiele.

Bei der vorliegenden Erfindung kann als Dextrin jedes beliebige Dextrin verwendet werden, sofern nur sein in kaltem Wasser löslicher Gehalt von 10 bis 65 Gew.-% beträgt, beispielsweise ein Dextrin, das erhältlich ist durch Zu gabe einer verdünnten Säure zu Stärke, gefolgt von Hitzezersetzung, eines sol chen, das erhältlich ist durch enzymatische Zersetzung von Stärke oder ein sol ches, das erhältlich ist durch Kondensation von Glucose.

Mit "kaltlöslicher Gehalt" an Dextrin wird hier die Menge an Dextrin verstanden, die sich in destilliertem Wasser bei einer Temperatur von 21°C auflöst. Speziell werden 10 g Dextrin in einen 200 ml-Kolben eingefüllt. An schließend werden 150 ml destilliertes Wasser bei einer Temperatur von 21 °C zugegeben und das Gemisch wird eine Stunde bei einer Temperatur von 21±1°C gehalten, gefolgt von Filtration. Das Filtrat wird bis zur Trockenheit destilliert, woraufhin das Verhältnis des dabei erhaltenen Dextrins zu dem un tersuchten Dextrin als kaltlöslicher Gehalt festgestellt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der kaltlösliche Gehalt von Dex trin von 10 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 50 Gew.-%, mehr bevor zugt von 20 bis 40 Gew.-%.

Die Menge an Dextrin beträgt vorzugsweise von 2 bis 20 Gew.-%, mehr bevorzugt, von 5 bis 10 Gew.-% in 100 Gew.-Teile einer Zementbeimischung, welche das expansive Material, amorphes Calciumaluminat und das Dextrin umfaßt. Falls die Menge kleiner ist als 2 Gew.-Teile, wird der Effekt hinsicht lich einer Unterdrückung der Hydratationswärme klein, und falls die Menge 20 Gew.-Teile übersteigt, wird die Verstärkungseigenschaft niedrig.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Zementbeimischung eine solche, welche das expansive Material und amorphes Calciumaluminat umfaßt, oder eine solche, welche das expansive Material, amorphes Calciumaluminat, das latent hydraulische Material, das Verdickungsmittel und das Wasserreduk tionsmittel umfaßt. Insbesondere handelt es sich um eine solche Zementbeimi schung, welche einer Zementmischung eine wirksame Expansiveigenschaft ver leihen kann. Durch die kombinierte Verwendung des expansiven Materials und amorphen Calciumaluminats kann verhindert werden, das die Expansion ab nimmt, und zwar aufgrund eines Verbrauchs an freiem CaO in der Zementzu sammensetzung durch Pozzolanmaterial.

Ferner kann das Ausmaß der Expansion und der zeitliche Ablauf der Ex pansion bei der Zementbeimischung in Abhängigkeit von dem zu verwenden den Zementtyp eingestellt werden, und zwar, indem man die Mischungsverhält nisse von CaO-Rohmaterial und CaSO₄-Rohmaterial einstellt, oder, indem man das Mischungsverhältnis von expansivem Material und amorphem Calciumalu minat einstellt.

Ferner kann es sich bei der erfindungsgemäßen Zementbeimischung um eine solche handeln, welche das expansive Material, amorphes Calciumalumi nat und das Dextrin umfaßt. Eine derartige Zementbeimischung ist in der Lage, nicht nur eine wirksame Expansiveigenschaft zu verleihen, sondern auch einen ausgezeichneten Effekt zur Verringerung der Hydrationswärme, insbesondere bei einem gemischten Zement.

Die Feinheit des Pulvers der erfindungsgemäßen Zementbeimischung hängt von dem speziellen Anwendungszweck ab und unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Die Feinheit liegt jedoch im allgemeinen vorzugsweise bei ei nem Niveau von einem Blainewert von 1500 bis 8000 cm²/g. Falls der Wert kleiner ist als 1500 cm²/g wird die Verstärkungseigenschaft gering und die Fließfähigkeit der Zementzusammensetzung kann nachteilig beeinflußt sein. Falls andererseits der Wert 8000 cm²/g übersteigt wird keine ausreichende Ex pansiveigenschaft erhalten.

Im Falle der Zementbeimischung, welche das expansive Material und amorphes Calciumaluminat umfaßt, variiert die Menge der Zementbeimischung je nach dem speziellen Verwendungszweck. Die Menge der Zementbeimi schung beträgt jedoch gewöhnlich vorzugsweise von 3 bis 15 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 5 bis 10 Gew.-Teile, pro 100 Gew.-Teile Zement. Falls die Menge kleiner ist als 3 Gew.-Teile, kann keine ausreichende Expansiveigen schaft erhalten werden, und falls die Menge 15 Gew.-Teile übersteigt, kommt es leicht zu abnormer Expansion.

Im Falle einer Zementbeimischung, welche das expansive Material, amorphes Calciumaluminat und das Dextrin umfaßt, beträgt die Menge der Ze mentbeimischung vorzugsweise von 3 bis 20 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-Teile in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von Zement und Ze mentbeimischung. Falls die Menge kleiner ist als 5 Gew.-Teile, kann keine aus reichende Expansiveigenschaft erhalten werden. Falls die Menge 20 Gew.-Teile übersteigt, tritt leicht abnorme Expansion ein.

Ferner, falls vorgespannter Beton erzeugt werden soll, variiert die Men ge der erfindungsgemäßen Zementbeimischung je nach dem speziellen Ver wendungszweck, beträgt jedoch gewöhnlich bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-Teile, mehr bevorzugt von 7 bis 15 Gew.-Teile in 100 Gew.-Teilen der Ge samtmenge von Zement und Zementbeimischung. Falls die Menge kleiner ist als 5 Gew.-Teile, ist das Ausmaß der eingeführten Vorspannung unzureichend und eine Menge, die 20 Gew.-Teile übersteigt, ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht sinnvoll, da kein zusätzlicher Effekt erwartet werden kann.

Als Zement kann man in diesem Zusammenhang verschiedene Portland zemente verwenden, wie normalen Portlandzement, Portlandzement mit hoher Frühfestigkeit, Portlandzement mit ultrahoher Frühfestigkeit und Portlandze ment mit mäßiger Wärmeentwicklung (moderate heat portland cement), sowie verschiedene gemischte Zemente mit einem Pozzolanmaterial, wie Hochofen schlacke oder Flugasche, die derartigen Portlandzementen zugemischt sind oder Zemente mit geringer Wärmeerzeugung, welche die gemischten Zemente als die Basis verwenden, sowie Aluminiumoxidzemente. Die Merkmale der vorliegenden Erfindung kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn ge mischte Zemente verwendet werden oder Zemente mit geringer Wärmeerzeu gung, bei denen gemischte Zemente das Basismaterial darstellen.

Die bei der Erfindung zu verwendende Menge an Wasser kann je nach den Typen oder Mengen der Materialien in zweckentsprechender Weise geän dert werden und unterliegt keinen speziellen Beschränkungen. Es kann die Menge verwendet werden, wie sie gewöhnlich für Mörtel oder Beton verwen det wird.

Bei der vorliegenden Erfindung können, zusätzlich zu der Zementbeimi schung, ein oder mehrere Mitglieder aus der folgenden Gruppe einverleibt wer den in einem Bereich, in dem der erfindungsgemäße Zweck nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Diese Gruppe besteht aus Härtungsmodifiziermitteln, Zu schlagstoffen wie Sand und Kies, AE-Mitteln, Rostschutzmitteln, Gefrier schutzmitteln, Polymeremulsionen, Tonmineralien wie Bentonit und Montmo rillonit, Ionenaustauschern wie Zeolit, Hydrotalcit und Hydrocalumit, anorga nischen Sulfaten, wie Aluminiumsulfat und Natriumsulfat, anorganischen Phosphaten und Borsäure.

Das Verfahren des Vermischens oder Knetens der Zementbeimischung oder der Zementzusammensetzung unterliegt keinen speziellen Beschränkun gen und es kann eine herkömmliche Methode angewandt werden.

Als Vorrichtung zum Vermischen der Zementbeimischung mit dem Ze ment usw. kann man eine herkömmliche Mischapparatur verwenden, beispiels weise einen geneigten Trommelmischer, einen Omuni-Mischer, einen Mischer mit V-Form, einen Henschel-Mischer oder einen Nauter-Mischer.

Die jeweiligen Materialien können auch zum Zeitpunkt der Anwendung vermischt werden. Man kann auch einige oder alle von ihnen vormischen.

Das Härtungsverfahren für ein gehärtetes Zementprodukt, das mit der er findungsgemäßen Zementbeimischung hergestellt wurde, unterliegt keinen spe ziellen Beschränkungen. Man kann jedes beliebige herkömmliche Verfahren anwenden, wie Härtung bei Normaltemperatur und Normaldruck, Härtung mit Dampf, Härtung mit hoher Temperatur und hohem Druck oder Härtung unter Druck.

Bei der Herstellung von chemisch vorgespanntem Beton unter Verwen dung der erfindungsgemäßen Zementbeimischung ist es gebräuchliche Praxis, Zunächst einen spannungsisolierenden Kern in der Form anzuordnen. Der span nungsisolierende Kern wird verwendet, um eine Zugspannung in den Beton zu übertragen. Speziell können ein PC-Stahlmaterial, hergestellt aus Stahl mit ho her Zugfestigkeit oder ein zugbeanspruchbares Material aus FRP, bei denen Fa sern durch eine organische Substanz fixiert sind, eingesetzt werden. Das Ver fahren zur Anordnung des Spannungsisolierkerns unterliegt keinen speziellen Beschränkungen, bevorzugt wird jedoch eine Anordnung in der Richtung vor genommen, in der die Zugspannung ausgeübt wird.

Das Verfahren zur Applikation einer Zementmischung, die unter Ver wendung der erfindungsgemäßen Zementbeimischung hergestellt wurde, ist nicht speziell beschränkt, und es kann eine herkömmliche Methode angewandt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen im Detail erläu tert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung durch die speziellen Beispiele nicht beschränkt wird.

Beispiel 1

CaO-Rohmaterial und CaSO₄-Rohmaterial werden derart vermischt, daß das Produkt ein Molverhältnis annimmt, wie es in Tabelle 1 angegeben ist. An schließend erfolgt eine Hitzebehandlung in einem elektrischen Ofen bei 1200°C während einer Stunde, um einen Klinker zu erhalten. Auf diese Art und Weise werden Klinker verschiedener expansiver Materialien mit unter schiedlichem Gehalt an CaSO₄ erhalten. Die Gewichtsverhältnisse von CaO und CaSO₄ in dem expansiven Material werden aus den chemischen Analyse werten ermittelt. CaSO₄ wird aus den chemischen Analysenwerten von SO₃ be rechnet und CaO ist der Wert, der erhalten wird, indem man von dem Gesamt- CaO den CaO-Gehalt in CaSO₄ subtrahiert.

Dieser Klinker wird pulverisiert und auf einen Blainewert von 3000±200 cm²/g eingestellt, um eine Zementbeimischung zu erhalten.

Andererseits wird CaO-Rohmaterial und Al₂O₃-Rohmaterial bei 1650°C mittels eines elektrischen Ofens geschmolzen und anschließend abge schreckt, um amorphen Calciumaluminatklinker zu erhalten, der anschließend pulverisiert wird, um amorphes Calciumaluminat (A-CA) zu erhalten. Zu 100 Gew.-Teilen des hergestellten expansiven Materials werden 50 Gew.-Teile A-CAa gemischt, um eine Zementbeimischung zu erhalten. 100 Gew.-Teile Ze ment werden mit 7 Gew.-Teilen der Zementbeimischung gemischt, unter Schaffung eines Wasser/(Zement+Zementbeimischung) Verhältnisses = 60% und (Zement+Zementbeimischung)/Sandverhältnisses von 1/2. Dieses Material wird dann an der Luft bei 20°C unter einer Feuchtigkeit von 80% gehärtet. Da raufhin wird der Ausdehnungskoeffizient des Mörtels gemessen. Die Ergebnis se sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Verwendete Materialien

CaO-Rohmaterial:
Kalkstein, erzeugt in der Oumimine, herge stellt von Denki Kagaku Kogyo K.K, Blaine wert: 3840 cm²/g
CaSO₄-Rohmaterial:
Wasserfreier Gips, als Nebenprodukt aus der Herstellung von Fluorwasserstoffsäure, Blainewert: 4210 cm²/g
Al₂O₂-Rohmaterial:
Im Handel erhältlicher Bauxit
A-CAa:
CaO-Gehalt: 40%, Blainewert: 3740 cm²/g
Zement α:
Normaler Portlandzement, hergestellt von Denki Kagaku Kogyo K. K.
Sand:
Standardsand erzeugt in Toyoura Kommerzielles Produkt δ:
"Expan", Warenbezeichnung, expan sives Material, hergestellt von Onada Cement Co., Ltd., Blainewert: 3100 cm²/g
Kommerzielles Produkt ε:
"CSA#20" Warenbezeichnung, ex pansives Material, hergestellt von Denki Kagaku Kogyo K. K., Blaine wert: 2950 cm²/g
Wasser:
Leitungswasser

Testmethoden

Ausdehnungskoeffizient:
Gemäß JIS A6202 (Methode B)

Tabelle 1

Beispiel 2

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchge führt, mit der Ausnahme, daß man ein expansives Material mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-Teilen in 100-Teilen der Summe von CaO und CaSO₄ verwendet und der Typ und die Menge an A-CA gemäß Tabelle 2 geän dert werden, um verschiedene Zementbeimischungen zu erhalten. Die Ergeb nisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Verwendete Materialien

A-CAb : CaO-Gehalt: 35 Gew.-%, Blainewert: 3150 cm²/g
A-CAc : CaO-Gehalt: 45 Gew.-%, Blainewert: 3090 cm²/g

Tabelle 2

Beispiel 3

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchge führt, mit der Ausnahme, daß eine Zementbeimischung hergestellt wurde durch Verwendung eines expansiven Materials mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-Teilen in 100 Gew.-Teilen der Summe von CaO und CaSO₄ und die Menge der Zementbeimischung pro 100 Gew.-Teilen Zement, gemäß Tabelle 3 geändert wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

Beispiel 4

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchge führt, mit der Ausnahme, daß Zement β als Zement verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.

Verwendete Materialien

Zement β: Zement β ist Hochofenschlackenzementtyp B, hergestellt von Ube Kosan K.K.

Tabelle 4

Beispiel 5

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 durchge führt, mit der Ausnahme, daß nur Zement β und A-CAa verwendet wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.

Tabelle 5

Beispiel 6

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 durchge führt, mit der Ausnahme, daß Zement β als Zement verwendet wird. Die Er gebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.

Tabelle 6

Beispiel 7

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchge führt, mit der Ausnahme, daß CaO-Rohmaterial und CaSO₄-Rohmaterial bei 1400°C mittels eines Drehofens gebacken werden, um einen Klinker des ex pansiven Materials zu erhalten. Auf diese Weise werden das expansive Mate rial und A-CA hergestellt.

Unter Verwendung von Zement α und 30 Gew.-Teilen eines latent hy draulischen Materials in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von Zement und latent hydraulischem Material, sowie 7 Gew.-Teile des expansiven Materials und 5 Gew.-Teile A-CAa in 100 Gew.-Teilen des Bindemittels, welches den Zement, das expansive Material, A-CA und das latent hydraulische Material enthält, wird ein Beton hergestellt. Dabei beträgt die Einheitsmenge des Binde mittels in dem Beton 460 kg/m³, und die Einheitsmengen der anderen Materia lien betragen 158,1 kg/m³ Wasser, 889 kg/m³ feine Zuschlagsstoffe, 741 kg/m³ grobe Zuschlagsstoffe, 20 g/m³ Verdickungsmittel, 6,9 kg/m³ eines Wasserre duktionsmittels und 23 g/m³ eines AE-Mittels.

Bei diesem Beton werden der Ausdehnungskoeffizient, sowie der Fließ wert der Masse und der VF-Wert als Indizes für die Fließfähigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 7 gezeigt.

Verwendete Materialien

Expansives Material a:
CaSO₄-Gehalt in dem expansiven Material: 10 Gew.-%
Expansives Material b:
CaSO₄-Gehalt in dem expansiven Material: 30 Gew.-%
Expansives Material c:
CaSO₄-Gehalt in dem expansiven Material: 50 Gew.-%
Expansives Material d:
CaSO₄-Gehalt in dem expansiven Material: 60 Gew.-%
Expansives Material e:
CaSO₄-Gehalt in dem expansiven Material: 100 Gew.-%
Latent hydraulisches Material A:
Flugasche, hergestellt von Tohuku Hatsuden Kogyo K.K.

Verdickungsmittel:
Methylcellulose, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Industries Co., Ltd.

Wasserreduktionsmittel:
"Darlex super 100 PHX", Warenbezeich nung, hergestellt von Denka Grace K. K., Hauptkomponente: Polycarbonsäure-Typ
AE-Mittel:
"AEA-S" Warenbezeichnung, hergestellt von Denka Grace K. K., Hauptkomponente: Sulfonsäurekohlenwasserstoff-Typ
Feine Zuschlagsstoffe:
Erzeugt in Himekawa, Niigata-ken, spezifisches Gewicht: 2,63
Grobe Zuschlagsstoffe:
Erzeugt in Himekawa, Niigata-ken, spezifi sches Gewicht: 2,67, G_max = 25 mm

Testmethoden

Ausdehnungskoeffizient: Gemäß JIS A6202 (Methode B)
Fließwert der Masse: Die Ausbreitung des Betons wird an zwei Punkten in vertikaler Richtung gemessen und zwar entsprechend dem "Test of Aqueous Inseparable Concrete, Slump Flow Test" in der Anlage 1 von Aqueous Insepa rable Concrete Manual, herausgegeben von der Foundation Engan Kaihatsu Gi jutsu Center und Gyoko Gyoson Kensetsu Gÿutsu Kenkyusho.

VF-Wert: Unter Verwendung eines V.F. Consistometers, vorschlagen von Civil Engineering Association, wird die Zementzusammensetzung aus einer Perfora tion am unteren Abschnitt eines Zylinders ohne Vibration ausfließen lassen und das Absenken der oberen Oberfläche der Zementzusammensetzung in dem zy lindrischen Behälter zu dem Zeitpunkt, wenn der Fluß stoppt, wird gemessen. Der gemessene Wert wird als der VF-Wert genommen.

Fülleigenschaft: Die Fülleigenschaft von Beton wird ohne Vibration bewertet. In einem transparenten Acrylbehälter mit einem horizontalen Querschnitt von 50×50 cm und einer Höhe von 40 cm wird eine Gesamtmenge von 56 Beweh rungsstäben mit 16 mm Durchmesser angeordnet, und zwar in 8 Reihen in hori zontaler Richtung und 7 Reihen in vertikaler Richtung parallel zueinander in horizontaler Richtung mit einem Abstand von 50 mm sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung, und zwar so, daß ein Raum, in dem kein Stab an geordnet ist, an einer Seite des Behälters geschaffen wird. In diesen Raum wird der Beton eingefüllt und die Fülleigenschaften in dem Bereich mit Stabanord nung wird bewertet anhand der Zeit, die zur vollständigen Füllung erforderlich ist. Die Bewertung erfolgt durch Symbole x, ○ und . Das Symbol x zeigt an, daß es mindestens 15 Sekunden dauert, ○ 10 Sekunden oder weniger und 7 Sekunden oder weniger, bis das Füllen vollständig ist.

Beispiel 8

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 durchge führt, mit der Ausnahme, daß die Menge des expansiven Materials b in 100 Gew.-Teilen eines Bindemittels, der Zement, das latent hydraulischen Ma terial, das expansive Material und A-CA geändert wurde, wie in Tabelle 8 zu sehen ist. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 8 gezeigt.

Beispiel 9

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 durchge führt, mit der Ausnahme, daß das expansive Material b verwendet wird und der Typ und die Menge von A-CA in 100 Gew.-Teilen des Bindemittels, der Ze ment, das latent hydraulische Material, das expansive Material und A-CA geändert wurde, wie in Tabelle 9 zu sehen ist. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 9 gezeigt.

Beispiel 10

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 durchge führt, mit der Ausnahme, daß das expansive Material b verwendet wird und der Typ und die Menge des latent hydraulischen Materials in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von Zement und latent hydraulischen Material, gemäß Tabelle 10 geändert wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt.

Verwendete Materialien

Latent hydraulisches Material B: Hochofenschlacke, Blainewert:
4200 cm²/g

Beispiel 11

Unter Verwendung von CaO-Rohmaterial und CaSO₄-Rohmaterial, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden, werden verschiedene expansive Materia lien mit unterschiedlichen CaSO₄-Gehalt, wie sie in Tabelle 11 angegeben sind auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt.

Eine Zementbeimischung, umfassend 69 Gew.-Teile eines derartigen ex pansiven Materials, 25 Gew.-Teile A-CAd und 6 Gew.-Teile Dextrin , wird zu einem Zement α gegeben, und zwar in einer Menge von 10 Gew.-Teilen in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von Zement α und der Zementbeimi schung. Man erhält einen Mörtel mit einem Wasser/(Zement+Zementbei mischung) Verhältnis von 50% und einen (Zement+Zementbeimischung)/Sand verhältnis von 1/2, die Temperatur bei Beendigung des Knetens beträgt 20±0,3°C. Die Temperatur im Zentrum des Mörtels und der Ausdehnungskoef fizient werden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt.

Verwendete Materialien

A-CAd: Calciumcarbonat und Aluminiumoxid der Qualitätsstufe 1 wer den vermischt, um ein Ausgangsmaterial mit einem Molverhältnis von CaO:Al₂O₃ = 10 : 8 zu erhalten. Dieses wird bei 1650°C geschmolzen und abge schreckt, um einen Klinker zu erhalten. Dieser wird anschließend pulverisiert auf einen Blainewert von 3410 cm²g.

Dextrin :
"MF30", Warenbezeichnung, herge stellt von Nichiden Kagaku K. K., in kaltem Wasser löslicher Anteil: 30 Gew.-%
Sand:
Flußsand, erzeugt in Himekawa, Niigataken, 5 nun oder kleiner

Meßmethode

Die Temperatur im Zentrum des Mörtels: Etwa 3,5 l Mörtel werden in einen zylindrischen Behälter gefüllt, der aus geschäumtem Styrol besteht eine Höhe von 30 cm aufweist, einen Innendurchmesser von 13 cm und eine Dicke von 10 cm hat. Die Härtung erfolgt in einem Konstanttemperaturraum bei 20°C. Dabei wird die Temperatur im Zentrum des Mörtels automatisch mit ei nem Thermofühler gemessen.

Beispiel 12

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 durchge führt, mit der Ausnahme, daß die Menge der Zementbeimischung, bei der das expansive Material mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-% in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von CaO und CaSO₄ verwendet wurde, gemäß Tabel le 12 geändert wird, die dabei angegebene Menge bezieht sich auf die Menge in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von Zement und Zementbeimischung. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 12 gezeigt.

Beispiel 13

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 11 durchge führt, mit der Ausnahme, daß Zement β als Zement verwendet wird. Die Er gebnisse sind in Tabelle 13 gezeigt.

Beispiel 14

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 13 durchge führt, mit der Ausnahme, daß ein expansives Material mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-% verwendet wird, die Menge des Dextrin und die Gesamtmenge des expansiven Materials und A-CA konstant gehalten werden und die Menge an A-CA in 100 Gew.-Teilen der Zementbeimischung, welche das expansive Material, A-CA und Dextrin enthält, gemäß Tabelle 14 geändert wird. Die Er gebnisse sind ebenfalls in Tabelle 14 gezeigt.

Beispiel 15

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 13 durchge führt, mit der Ausnahme, daß ein expansives Material mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-% verwendet wird, die Menge der Zementbeimischung, welche das expansive Material, A-CA und das Dextrin enthält, konstant gehalten wird und der Typ des Dextrins und die Menge an Dextrin in 100 Gew.-Teilen der Zementbeimischung gemäß Tabelle 15 geändert werden. Wenn die Menge an Dextrin verändert wird, werden die Mengen des expansiven Materials und A-CA in gleichem Maße erhöht oder reduziert. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 15 gezeigt.

Verwendete Materialien

Dextrin 2: In kaltem Wasser löslicher Anteil: 10 Gew.-%
Dextrin 3: In kaltem Wasser löslicher Anteil: 45 Gew.-%
Dextrin 4: In kaltem Wasser löslicher Anteil: 65 Gew.-%

Beispiel 16

Eine Zementbeimischung, umfassend 69 Gew.-Teile eines expansiven Materials mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-%, 25 Gew.-Teile A-CA und 6 Gew.-Teile Dextrin werden mit Zement vermischt, und zwar in einer Menge von 10 Gew.-Teilen in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von Zement und Zementbeimischung. Dabei werden die gleichen Zuschlagsstoffe verwen det wie sie im Beispiel 7 verwendet wurden, und zwar 352 Gew.-Teile der gro ben Zuschlagsstoffe und 255 Gew.-Teile der feine Zuschlagsstoffe, die in 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge von Zement und Zementbeimischung einverleibt werden. Man erhält einen Beton mit einem Wasser/(Zement+Zementbei mischung) Verhältnis von 49% und einer Temperatur nach Beendigung des Knetens von 20°C. Dieser Beton wird in eine Form von 50×50×50 cm gefüllt, die aus Eisen besteht, wobei vier Seiten mit einem geschäumten Styrol, mit ei ner Dicke von 10 cm wärmeisoliert sind und zwei Seiten für die Abgabe von Wärme offen sind. Die Härtung erfolgt in einem Konstanttemperaturraum bei 20°C. Dabei wird die Temperatur im Zentrum des Betons automatisch mit ei nem Thermofühler gemessen. Ferner wird der Ausdehnungskoeffizient gemes sen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 16 gezeigt.

Beispiel 17

Unter Verwendung des gleichen CaO-Rohmaterials und CaSO₄-Rohma terial, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden, werden verschiedene expansive Materialien mit unterschiedlichen CaSO₄-Gehalt auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.

Zu 100 Gew.-Teilen eines derartigen expansiven Materials werden 35 Gew.-Teile A-CAd gegeben, um eine Zementbeimischung zu erhalten.

Unter Verwendung von Zement β wird ein Beton mit einem Wasser/(Zement+ Zementbeimischung) Verhältnis von 40% und einem Gehalt der feinen Zu schlagsstoffe von 39% hergestellt, unter Verwendung von 1 Gew.-Teil eines Wasserreduktionsmittels pro 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge von Zement und Zementbeimischung. Dabei beträgt die Einheitsmenge an Zement 385 kg/m³ und die Einheitsmengen der Zementbeimischung, der gleichen fei nen Zuschlagsstoffe wie sie in Beispiel 7 verwendet wurden, der groben Zu schlagsstoffe und Wasser betragen 64,5 kg/m³, 654 kg/m³, 1054 kg/m³ bzw. 172 kg/m³.

Unter Verwendung eines PC-Stahlstabs als Hauptverstärkung und eines PC-Stahldrahts als Spiralverstärkung wird ein Zugisolationskern mit einem Stahlverhältnis von 0,4% in einer Form angeordnet. Der vorbereitete Beton wird eingefüllt und mit Zentrifugalkraft zu einem Betonrohr mit einem Durch messer von 20 cm, einer Länge von 25 cm und einer Wandstärke von 40±1 mm geformt. Das ganze wird 24 Stunden in einem Raum zur Härtung stehen gelas sen. Anschließend wird das Betonrohr ausgeschalt und einer Dampfhärtung bei 65°C während 10 Stunden unterworfen. Nach der Dampfhärtung wird das Rohr draußen einer Wassersprühhärtung unterzogen.

Die Spannung wird mit einem Spannungsmeßgerät gemessen, das zuvor mit der Spiralenverstärkung verbunden wurde und das Ausmaß der Vorspan nung, die in Meßrichtung des Betons eingeführt wurde, wird bei einem Mate rial bestimmt, das 28 Tage alt ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 17 gezeigt.

Verwendete Materialien

Wasserreduktionsmittel:
"Denka FT-500G", hergestellt von Denki Kagaku Kogyo K. K.

Grobe Zuschlagsstoffe:
Flußkies, erzeugt in Himekawa, Niigata-ken spezifisches Gewicht: 2,67, G_max : 15 mm

Tabelle 17

Beispiel 18

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 17 durchge führt, mit der Ausnahme, daß ein expansives Material mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-Teilen in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von CaO und CaSO₄ verwendet und der Typ des A-CA geändert wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle 18 gezeigt.

Verwendete Materialien

A-CAe:
Molverhältnis von CaO : Al₂O₃ = 10 : 11, Blainewert 3010 cm²/g, CaO-Gehalt: 33%
A-CAf:
Molverhältnis von CaO : Al₂O₃ = 10 : 10, Blainewert 3150 cm²/g, CaO-Gehalt: 35%
A-CAg:
Molverhältnis von CaO : Al₂O₃ = 10 : 7, Blainewert 3090 cm²/g, CaO-Gehalt: 44%
A-CAh:
Molverhältnis von CaO : Al₂O₃ = 10 : 6, Blainewert 2980 cm²/g, CaO-Gehalt: 48%

Tabelle 18

Beispiel 19

Unter Verwendung von Zement β und einer Zementbeimischung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 35 Gew.-Teilen A-CAd zu 100 Gew.-Teilen eines expansiven Materials mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-Teilen in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von CaO und CaSO₄, wird ein Beton mit einem Wasser/(Zement+Zementbeimischung) Verhältnis von 40% und einem Gehalt der feinen Zuschlagsstoffe von 39% hergestellt. Dabei wird 1 Gew.-Teil eines Wasserreduktionsmittels pro 100 Gew.-Teilen von Zement und Zementbeimischung verwendet. Dabei beträgt eine Einheitsmenge Zement 374 kg/m³ und Einheitsmengen an Zementbeimischung, der gleichen feinen und groben Zuschlagsstoffe, wie sie in Beispiel 17 verwendet wurden und Wasser betragen 66 kg/m³, 685 kg/m³, 1098 kg/m³ bzw. 167 kg/m³.

Unter Verwendung des hergestellten Betons wird ein kastenförmiger Kanal mit einer äußeren Dimension von 2340×2340×1500 mm, einer Dicke von 170 mm und einer Hüftbereichsdimension von 150 mm geformt.

Stahlverstärkungen werden in Doppelstabanordnung vorgenommen, wo bei das Stahlverhältnis 1,6% in der Hauptverstärkungsstabseite und 0,25% bei der Verteilungsstabseite beträgt. 3 Stunden nach der Einführung des Betons wird eine Dampfhärtung durchgeführt, bei einer Temperatursteigerungsrate von 16°C/h und die Form wird bei der Maximaltemperatur von 65°C während 3 Stunden gehalten. Nach der Dampfhärtung wird die Form auf natürliche Wei se abkühlen gelassen. 24 Stunden später wird das Formprodukt aus der Form entfernt und bei Zimmertemperatur stehen gelassen. Bei einem Material, das 14 Tage alt ist, wird die Spannung mit dem Spannungsmeßgerät gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 19 gezeigt.

Tabelle 19

Beispiel 20

Unter Verwendung von Zement β und einem expansiven Material mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-Teilen in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmen ge an CaO und CaSO₄ wird ein Mörtel mit einem Mörtelfließwert von 200±20 mm bei W/C = 34%, hergestellt. Dabei wird die Zementbeimischung, bei der 30 Gew.-Teile an A-CAd vermischt sind mit 100 Gew.-Teilen des ex pansiven Materials, in einer Menge von 8 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge an Zement und Zementbeimischung verwendet. Das (Zement+Zementbeimischung)/Sandverhältnis beträgt 1 : 1,8.

Durch Zentrifugierformen mit 25G bei der maximalen Rotation wird ein Stahlrohr von 10 cm im Durchmesser×30 cm in einer Dicke von 0,5 cm mit dem bereiteten Mörtel ausgekleidet.

Das erhaltene, mit Mörtel ausgekleidete Stahlrohr wird 4 Stunden ste hengelassen und dann mit einer Temperatursteigerungsrate von 16°C/h erhitzt. Anschließend wird eine Dampfhärtung durchgeführt, wobei man das Rohr 3 Stunden bei der Maximaltemperatur von 50°C hält.

Anschließend wird das Produkt auf natürliche Weise abkühlen lassen, nach 24 Stunden aus der Form entnommen und anschließend draußen stehenge lassen. Der Zustand hinsichtlich Rissen und Ablösung wird bei einem Material beobachtet, das ein Jahr alt ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 20 gezeigt.

Tabelle 20

Beispiel 21

Das Experiment wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 17 durchge führt mit der Ausnahme, daß ein expansives Material mit einem CaSO₄-Gehalt von 30 Gew.-Teilen in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von CaO und CaSO₄ verwendet wird, und daß eine Zementbeimischung verwendet wird, die hergestellt wurde durch Vermischen von 35 Gew.-Teilen A-CAd Zu 100 Gew.- Teilen des expansiven Materials. Die Menge der Zementbeimischung pro 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge an Zement und Zementbeimischung wird gemäß Tabelle 21 geändert. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der Tabelle 21 gezeigt.

Tabelle 21

Aus den obigen Beispielen wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Ze mentbeimischung eine hervorragende Expansiveigenschaft aufweist und her vorragende Effekte hinsichtlich einer Verringerung der Hydrationswärme bei einem gemischten Zement zeigt. Man kann daher einen Beton erhalten, der eine hervorragende Dimensionsstabilität aufweist und keine Kompaktierung erfordert.

Ferner wird mit der erfindungsgemäßen Zementbeimischung ein che misch vorgespannter Beton geschaffen, bei dem ein hohes Maß an Vorspan nung eingeführt wurde.

Claims

1. Zementbeimischung, umfassend amorphes Calciumaluminat und ein ex pansives Material, das gebildet wurde durch Hitzebehandlung einer Mischung, welche CaO-Rohmaterial und CaSO₄-Rohmaterial umfaßt, wobei der Gehalt an CaSO₄ in dem gebildeten expansiven Material von 10 bis 50 Gew.-Teile in 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge von CaO und CaSO₄ beträgt.

2. Zementbeimischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein latent hydraulisches Material, ein Verdickungsmittel und ein Wasserreduktionsmittel enthält.

3. Zementbeimischung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner Dextrin enthält, welches einen in kaltem Wasser löslichen Gehalt von 10 bis 65 Gew.-% aufweist.

4. Eine Zementzusammensetzung, umfassend Zement und die in einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 definierte Zementbeimischung.

5. Chemisch vorgespannter Beton, der dadurch hergestellt wurde, daß man ein Zementgemisch, das die in Anspruch 4 definierte Zementzusammensetzung enthält, in einer Form kompaktiert und anschließend härtet.