AT517304A1 - Betonzusammensetzung - Google Patents

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AT517304A1
AT517304A1 ATA310/2015A AT3102015A AT517304A1 AT 517304 A1 AT517304 A1 AT 517304A1 AT 3102015 A AT3102015 A AT 3102015A AT 517304 A1 AT517304 A1 AT 517304A1
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concrete
water
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Moussa Baalbaki
Bill Gong (Chunming)
David Babayan
Winnie Matthes
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Holcim Technology Ltd
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Abstract

Betonzusammensetzung, umfassend, in einem Gemisch mit Wasser, ein hydraulisches Bindemittel, Sand, Zuschlagstoffe, ein Treibmittel und eine Schwindreduzierer-Beimischung, wobei das Treibmittel Calciumoxid mit einer niedrigen Reaktivität ist, sodass sich der Beton während der ersten 10 Tage, bevorzugt während der ersten 7 Tage, nachdem dieser gegossen wurde, nicht um mehr als 0,05 Vol.- % ausdehnt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betonzusammensetzung, umfassend, in einem Gemisch mit Wasser, ein hydraulisches Bindemittel, Sand, Zuschlagstoffe, ein Treibmittel und eine Schwindreduzierer-Beimischung.
Ferner betrifft die Erfindung eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung zur Herstellung eines Betons mit sehr niedriger Schrumpfung, umfassend gewöhnlichen Portlandzement, optional ein ergänzendes zementartiges Material und ein Treibmittel.
Beton ist ein in sehr breitem Maße verwendetes Konstruktionsmaterial mit hoher Festigkeit und guter Haltbarkeit. Zusätzlich zu Zuschlagstoffen und Wasser enthält er außerdem Portlandzement als ein hydraulisches Bindemittel, das durch Verfestigung und Aushärten in Kontakt mit Wasser Festigkeits-ausbildende Phasen erzeugt. Beton auf Basis von Portlandzement-Klinker ist somit eines der wichtigsten Bindemittel weltweit.
Wenn Portlandzementformulierungen mit Wasser gemischt werden, beginnen sie unverzüglich
Hydratisierungsreaktionen, die Wärme erzeugen und die Bildung einer Zementmatrix bewirken. Nach dem Abbinden macht der Beton eine Schrumpfung durch, was wiederum mechanischen Stress in der Struktur erzeugt. Wenn dieser Stress höher ist als die Zugfestigkeit des Betons, so entwickeln sich Risse.
Von seiner anfänglichen Platzierung an und während seines gesamten Arbeitslebens durchläuft Beton eine Reihe von Mechanismen, die Schrumpfung verursachen werden. Schrumpfungsmechanismen in Beton können wie folgt klassifiziert werden: plastische Schrumpfung,
TrocknungsSchrumpfung, autogene Schrumpfung und Karbonisierungsschrumpfung.
Zu plastischer Schrumpfung kommt es in den Stunden, die auf das Platzieren des Betons folgen, und während Beton nach wie vor in seinem plastischen Zustand ist. Exzessives Auslaufen von Wasser, instabile Luft und exzessive Oberflächenaustrocknung sind mögliche Gründe solcher Schrumpfung.
Nach dem Aushärten kann Trocknungsschrumpfung aufgrund von Wasserverdunstung erfolgen. In dieser Situation, nach Verdunstung des verbleibenden freien Wassers in den Kapillaren und Poren und in Abhängigkeit von der Porengrößeverteilung und Porenstruktur, kollabieren die Kapillaren und Poren aufgrund des hohen Kapillardrucks.
Dies wiederum induziert eine Kontraktion des Betonvolumens, insbesondere, wenn es einen hohen Anteil von Poren von weniger als 50 nm Durchmesser gibt.
Autogene Schrumpfung kann in einem konservativen System erfolgen, d.h. dort, wo keine Feuchtigkeitsbewegung zu oder von der Paste erlaubt wird und wo daher kein Wasserverlust erfolgt. In der Praxis kann dies in Betonstrukturen erfolgen, bei denen das Wasser-Zement-Verhältnis niedrig ist.
Kohlendioxid, das in der Atmosphäre vorliegt, reagiert in Gegenwart von Wasser mit Calciumhydroxid, um Calciumcarbonat zu bilden. Eine solche Reaktion von Calciumhydroxid in hydratisierten Zementen ist chemisch möglich, selbst bei dem niedrigen Druck von Kohlendioxid in der normalen Atmosphäre. Die Karbonisierung dringt sehr langsam über die exponierte Oberfläche des Betons hinaus ein und die Geschwindigkeit des Eindringens des Kohlendioxids hängt außerdem vom Feuchtigkeitsgehalt des Betons und dem relativen Feuchtigkeitsgehalt des umgebenden Mediums ab. Die Karbonisierung ist begleitet von einer Zunahme des Gewichts des Betons und von volumetrischer Veränderung.
Von allen Typen der Schrumpfungsmechanismen und bei den häufigsten Umgebungen besitzen plastische Schrumpfung und Trocknungsschrumpfung die stärkste Auswirkung auf volumetrische Veränderungen von Beton. Diese Veränderungen verursachen erhöhte Niveaus an innerem mechanischen Stress, der in der Bildung von Betonbrüchen resultiert, die die Festigkeit und Haltbarkeit der Betonstruktur verringern. An Baustellen müssen spezielle Vorkehrungen getroffen werden und bei Betonböden und -platten müssen in regelmäßigen Abständen Verbindungsstellen erzeugt werden.
Die Verwendung von Treibmitteln und chemischen Schwindreduzierer-Beimischungen ist bekannt. Treibmittel werden verwendet, um eine Expansion ab dem Moment zu erzeugen, wenn der Beton anfangs abbindet, und während der ersten paar Tage des Aushärtungsprozesses. Diese Mittel, sind meistens Pulver von Calcium- oder Magnesiumoxid. Diese anfängliche Expansion kann dann mehr oder weniger die zukünftige Schrumpfung des gehärteten Betons kompensieren. Die Verwendung dieser Art von Produkten kann eine exzessive Expansion während der ersten Tage, nachdem der Beton abgebunden hat, auslösen, und die Betonstrukturen können hohen Niveaus innerer mechanischer Kräfte ausgesetzt sein. Wenn der gehärtete Beton keinen Raum hat, um sich auszudehnen, kann die Betonstruktur irreversiblen Schaden erleiden. Dies ist insbesondere der Fall für Betonplatten und Betonböden.
Chemische Schwindreduzierer-Beimischungen werden landläufig verwendet, um die Trocknungsschrumpfung von Beton abzumildern. Sie sind in den meisten Fällen ein flüssiges Gemisch von Tensiden und Glykolen. Ihr Wirkmechanismus basiert auf der Verringerung der Oberflächenspannung und der Kapillarkräfte bei der Verdunstung von freiem Wasser in den Poren von weniger als 50 nm Durchmesser. Diese chemischen Beimischungen bewirken nicht, dass sich der Beton ausdehnt, noch verhindern sie dessen Schrumpfung: sie verringern das Ausmaß der Schrumpfung.
In der Praxis erfordert die Kontrolle der volumetrischen Veränderungen von Beton eine Einstellung der Dosierung des Treibmittels und der Schwindreduzierer-Beimischung. Ferner reagieren die meisten Treibmittel rasch auf die Zugabe von Wasser, und die Reaktionen, die den Beton dazu veranlassen, sich auszudehnen, beginnen tatsächlich, bevor der Beton abbindet. Aufgrund der Plastizität von Beton während dieser Phase haben diese Expansionsreaktionen keine signifikante Auswirkung auf die endgültigen Volumenveränderungen des gehärteten Betons. In dieser Situation kann das Treibmittel überdosiert werden, und weil diese Expansionsreaktionen exotherm sind, kann der Beton in seinem frühen Stadium exzessive Hitze erzeugen. Dies kann zu mehreren anderen Problemen führen, wie etwa dem Verlust der Setzmaßerhaltung, oder, in den schlechtesten Fällen, dem thermischen Brechen von Beton.
Es ist ein Zweck dieser Erfindung, volumetrische Veränderungen in Beton während dessen Lebensspanne zu minimieren und daher das Auftreten von Rissbildung stark zu reduzieren. Ferner ist es ein Ziel dieser Erfindung, die oben genannten Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung hochreaktiver Treibmittel zu lösen.
Um diese und andere Zielsetzungen zu erreichen, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel Calciumoxid mit einer niedrigen und/oder verzögerten Reaktivität ist, sodass sich der Beton während der ersten 10 Tage, bevorzugt während der ersten 7 Tage, nachdem er gegossen wurde, nicht um mehr als 0,05 Vol.-%, bevorzugt nicht um mehr als 0,03 Vol.-%, ausdehnt. Durch die Verwendung eines Calciumoxids mit einer niedrigen und/oder verzögerten Reaktivität als Treibmittel in Kombination mit einem Schwindreduzierer, kann man den bekannten Effekt ausnutzen, dass die anfängliche Expansion, die durch das Treibmittel induziert wurde, die zukünftige Schrumpfung des gehärteten Betons kompensieren kann, jedoch können gleichzeitig die Nachteile, die durch die exzessive und rasche Expansion des Treibmittels verursacht werden, nämlich das Auftreten hoher Niveaus innerer mechanischer Kräfte und von Hitze, minimiert werden. Insbesondere die Verwendung eines Calciumoxids mit einer niedrigen und/oder verzögerten Reaktivität resultiert darin, dass Hitze und Expansion sich graduell entwickeln statt abrupt aufzutreten. Im Kontext der Erfindung wird Calciumoxid so angesehen, dass es eine niedrige/verzögerte Reaktivität besitzt, wenn der Beton sich während der ersten 10 Tage, bevorzugt während der ersten 7 Tage, nachdem er gegossen wurde, nicht um mehr als 0,05 Vol.-%, bevorzugt nicht um mehr als 0,03 Vol.-%, ausdehnt.
Die verringerte Reaktionsgeschwindigkeit des Calciumoxids, das bei der Erfindung verwendet wird, kann im Allgemeinen erreicht werden, indem man Calciumoxid mit einer erhöhten Kristallitgröße, einer Zunahme der Porengröße und einer Zunahme der spezifischen Oberfläche auswählt. Die Porengröße und die spezifische Oberfläche können durch die Kalzinierungstemperatur und die Kalzinierungszeit beeinflusst werden.
Insbesondere kann die Reaktivität des in der Erfindung zu verwendenden Calciumoxids durch eine spezifische Partikelgrößenverteilung, eine spezifische Auflösungsgeschwindigkeit und/oder eine spezifische Hydratisierungswärme gekennzeichnet sein.
Bevorzugt besitzt das Calciumoxid eine
Partikelgrößenverteilung, die durch einen Rückstand von mindestens 6 Gew.-% auf einem 45pm-Maschen-Sieb gekennzeichnet ist.
Was die Auflösungsgeschwindigkeit des Calciumoxids anbelangt, so kann diese durch Messen der Leitfähigkeit einer wässrigen Lösung von Calciumoxid bestimmt werden. Bevorzugt besitzt das Calciumoxid eine Reaktivität, die durch eine Leitfähigkeit von < 11 mS/cm gekennzeichnet ist, wenn es in Wasser gelöst wird. Um zu bestimmen, ob ein spezifisches Calciumoxid die besagten Kriterien erfüllt, wird die folgende Testprozedur definiert:
Ein Glasbecher wird mit 45 ml Wasser bei einer Temperatur von 20°C gefüllt,
Es wird ein Rührer bei einer Rührgeschwindigkeit von 450 Umdrehungen pro Minute verwendet,
Die Leitfähigkeit wird zu Beginn gemessen,
Es werden rasch 1,5 g Calciumoxid mit einem kleinen Löffel hinzugegeben,
Die Leitfähigkeit wird als eine Funktion der Zeit gemessen, bis sich diese stabilisiert.
Die Wärme, die während der exothermen Reaktionen freigesetzt wird, ist ein weiterer Indikator der Eignung einer Quelle von Calciumoxid für die Erfindung. Im Hinblick auf die Hydratisierungswärme wird ein Calciumoxid als geeignet für die Verwendung bei der Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform angesehen, wenn es eine Reaktivität besitzt, die durch einen mittleren Temperaturanstieg von < 0,5°C/min während der ersten 15 Minuten nach Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist. Alternativ besitzt das Calciumoxid bevorzugt eine Reaktivität, die durch einen Temperaturanstieg von < 10°C während der ersten 5 Minuten nach Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist.
Um die Hydratisierungswärme des Treibmittels zu bestimmen, wird die folgende Prozedur definiert:
Ein Glasbecher wird mit 200 ml Wasser bei einer Temperatur von 20°C gefüllt,
Es wird ein Rührer bei einer Rührgeschwindigkeit von 450 Umdrehungen pro Minute verwendet,
Die Temperatur wird zu Beginn gemessen,
Es werden rasch 20 g Calciumoxid mit einem kleinen Löffel hinzugegeben,
Die Temperatur wird als eine Funktion der Zeit aufgezeichnet, bis sie beginnt, abzunehmen.
Die Verwendung eines Calciumoxids mit einer niedrigen und/oder verzögerten Reaktivität zusammen mit konventionellen Schwindreduzierern, wie oben genannt, erlaubt die Herstellung einer Betonzusammensetzung, die im Wesentlichen keine Volumenänderung nach 365 Tagen aufweist, wenn man dies mit dem Anfangsvolumen vergleicht. Insbesondere beträgt die Volumenänderung des Betons, 365 Tage nachdem dieser gegossen wurde, zwischen +0,01 und -0,01 Vol.-%, gemessen gemäß ASTM C878. Bei derart kleinen volumetrischen Veränderungen wird das Auftreten von Betonrissen verhindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das hydraulische Bindemittel gewöhnlichen Portlandzement und optional ergänzendes zementartiges Material, wie etwa granulierte Hochofenschlacke, Flugasche, Pozzolane oder Gemische davon.
Im Kontext der Erfindung können landläufig verwendete Schwindreduzierer-Beimischungen verwendet werden. Bevorzugt ist die Schwindreduzierer-Beimischung eine organische Beimischung, insbesondere auf Basis von Polypropylenglycol, Polyethylenglycol und/oder einem Glycoletherderivat, bevorzugt in einem flüssigen Gemisch mit Tensiden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das gering reaktive Treibmittel, nämlich Calciumoxid, in den Zementherstellungsprozess integriert und ist eine Zementkomponente, und der Schwindreduzierer wird während des Zementherstellungsprozess oder der Herstellung des Betons hinzugegeben.
Um die Bearbeitbarkeit der Betonmasse zu verbessern, kann das Gemisch bevorzugt einen Wasserreduzierer, insbesondere eine auf Polycarboxylatether basierende oder eine auf Polynaphthalinsulfonat basierende, weich machende Beimischung umfassen, wobei der Wasserreduzierer bevorzugt in einer Menge von 20-60 ml/100 kg hydraulischem Bindemittel vorliegt. Weich machende Beimischungen werden manchmal auch als Dispersionsmittel oder Fließmittel bezeichnet und werden eingesetzt, um die Verarbeitbarkeit im Hinblick auf die Fließfähigkeit zu verbessern. Solche Beimischungen sind langkettige organische Moleküle, die sich um die Zementpartikel herum gruppieren und somit entweder eine elektrostatische Abstoßung zwischen den Partikeln oder eine sterische Stabilisation der Partikel bewirken, wodurch die Fließfähigkeit des Baumaterials erhöht wird.
Die optimale Dosierung des Treibmittels und der Schwindreduzierer-Beimischung kann von Fachleuten auf dem Gebiet mit einem Blick auf die Minimierung der volumetrischen Gesamtveränderung des Betons bestimmt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Mengen an Treibmittel und Schwindreduzierer-Beimischung so ausgewählt, dass die Volumenänderung des Betons, 365 Tage nachdem dieser gegossen wurde, zwischen +0,01 und -0,01 Vol.-% liegt.
Insbesondere liegt das Treibmittel in einer Menge von 2-6 Gew.-%, bevorzugt von 3-5 Gew.-% des hydraulischen Bindemittels, vor. Insbesondere kann eine reduzierte Dosierung des Treibmittels in den oben angezeigten Bereichen aufgrund von dessen reduzierter/verzögerter Reaktivität hinreichend sein. Treibmittel beginnen zu reagieren, sobald sie mit Wasser in Kontakt kommen.
Aufgrund der Plastizität von Beton, bevor dieser tatsächlich aushärtet, dienen alle Expansionsreaktionen, die stattfinden, bevor der Beton hart ist, nicht dem erfinderischen Zweck. CaO mit einer niedrigeren/verzögerten Reaktivität entwickelt eine reduzierte Expansion in frühen Stadien und eine geeignete Expansion in späteren Stadien.
Vorteilhafterweise liegt die Schwindreduzierer-Beimischung in einer Menge von 1-2 Gew.-% des hydraulischen Bindemittels vor.
Ferner kann das Wasser/Bindemittel-Verhältnis bevorzugt so ausgewählt sein, dass es 0,15-0,50, bevorzugt 0,25-0,45 beträgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das hydraulische Bindemittel in einer Menge von 280-700 kg, bevorzugt von 300-600 kg pro Kubikmeter des Betons vor.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine hydraulische Bindemittel-Zusammensetzung zur Herstellung eines sehr geringfügig schrumpfenden Betons bereitgestellt, umfassend gewöhnlichen Portlandzement, optional ein ergänzendes zementartiges Material und ein Treibmittel, wobei das Treibmittel Calciumoxid ist, wobei das Calciumoxid eine Partikelgrößenverteilung besitzt, die durch einen Rückstand von mindestens 6 Gew.-% auf einem 45pm-Masehen-Sieb gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch eine Leitfähigkeit von < 11 mS/cm gekennzeichnet ist, wenn es in Wasser gelöst wird, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen mittleren Temperaturanstieg von < 0,5°C/min während der ersten 15 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen Temperaturanstieg von < 10°C während der ersten 5 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung von Calciumoxid als ein Treibmittel zur Herstellung eines sehr geringfügig schrumpfenden Betons, wobei das Calciumoxid eine Partikelgrößenverteilung besitzt, die durch einen Rückstand von mindestens 6 Gew.-% auf einem 45pm-Maschen-Sieb gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch eine Leitfähigkeit von < 11 mS/cm gekennzeichnet ist, wenn es in Wasser gelöst wird, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen mittleren Temperaturanstieg von < 0,5°C/min während der ersten 15 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen Temperaturanstieg von < 10°C während der ersten 5 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden exemplarischen Ausführungsformen beschrieben.
Beispiel 1
Beton wurde in vier verschiedenen Mischungsschemata gemischt. Um zu bestimmen, welcher Typ von Calciumoxid für die Verwendung in den Mischungsschemata geeignet ist, wurden die folgenden Tests durchgeführt.
Es wurden zwei verschiedene Typen von Calciumoxid im Hinblick auf ihre Auflösungsgeschwindigkeit getestet. Zu diesem Zweck wurde die Leitfähigkeit von zwei Dispersionen von verdünntem Calciumoxid getestet. Man ging gemäß der folgenden Testprozedur vor:
Ein Glasbecher wird mit 45 ml Wasser bei einer Temperatur von 20°C gefüllt,
Es wurde ein Rührer bei einer Rührgeschwindigkeit von 450 Umdrehungen pro Minute verwendet,
Die Leitfähigkeit wurde zu Beginn gemessen,
Es wurden rasch 1,5 g Calciumoxid mit einem kleinen Löffel hinzugegeben,
Die Leitfähigkeit wurde als eine Funktion der Zeit gemessen, bis sie sich stabilisiert.
Die Testergebnisse sind in Fig. 1 gezeigt. Wie aus Fig. 1 entnommen werden kann, liegen die Leitfähigkeitswerte in beiden Fällen stets unter 11 mS/cm, was beide Quellen für die erfindungsgemäße Verwendung geeignet macht.
In einem anderen Test wurden Calciumoxide von vier anderen Quellen im Hinblick auf ihre Hydratisierungswärme getestet. Es wurde die folgende Testprozedur verwendet:
Ein Glasbecher wird mit 200 ml Wasser bei einer Temperatur von 20°C gefüllt,
Es wurde ein Rührer bei einer Rührgeschwindigkeit von 450 Umdrehungen pro Minute verwendet,
Die Leitfähigkeit wurde zu Beginn gemessen,
Es wurden rasch 1,5 g Calciumoxid mit einem kleinen Löffel hinzugegeben,
Die Leitfähigkeit wurde als eine Funktion der Zeit gemessen, bis sie sich stabilisiert.
Wie in Fig. 2 gezeigt, weisen die Quellen von Calciumoxid zwei verschiedene Verhaltensweisen auf. In der ersten Reihe ist die Hydratisierungswärme hoch und bewirkt einen Temperaturanstieg der Dispersion von mehr als 15°C in weniger als 5 Minuten. Das Produkt Tradical SR von Rheinkalk besitzt eine niedrigere Hydratisierungswärme, gekennzeichnet durch einen maximalen Temperaturanstieg von +12°C, und der durchschnittliche Temperaturanstieg beträgt weniger als +0,5°C pro Minute zwischen 1 und 15 Minuten. Diese letztgenannte Quelle von Calciumoxid ist ein bevorzugtes Treibmittel im Schutzumfang der Erfindung.
Nachfolgend wurde Beton in vier verschiedenen Mischungsschemata gemäß Tabelle 1 gemischt.
Tabelle 1:
In Tabelle 1 bedeutet "W/B" Wasser/Bindemittel-Verhältnis, "SRA" bedeutet Schwindreduzierer-Beimischung, "GR-20" bedeutet 20 mm natürlicher Kies und "Lim-40" bedeutet 40 mm zerkleinerter Kalksteinschotter. Die Mengen, die in der Spalte "Bindemittel" angegeben sind, stellen die Gesamtmenge an hydraulischem Bindemittel, einschließlich .Portlandzement und granulierter Hochofenschlacke, dar. Der Schlackengehalt des Bindemittels ist in der Spalte "Schlacke" gezeigt.
Als Wasserreduzierer wird das Produkt "Plastol 341", hergestellt von der Euclid Chemical Company, verwendet. Plastol 341 ist eine auf Polycarboxylat basierende weich machende Beimischung. SRA Floor, geliefert von Euclid Chemicals, wurde als Schwindreduzierer verwendet.
Jedes der Calciumoxide, das in dem Leitfähigkeitstest und/oder dem Test auf Hydratisierungswärme gemäß obiger Beschreibung als geeignet identifiziert wurde, kann in dem Beispiel verwendet werden.
Die Betonzusammensetzungen mit den in Tabelle 1 beschriebenen Mischungsschemata wurden verwendet, um Testblöcke herzustellen, die gehärtet wurden, und es wurden mehrere Parameter gemessen, wie in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2:
Ferner wurde die volumetrische Veränderung des gehärteten Betons gemessen, wie in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3:
Graphen der volumetrischen Veränderungsdaten sind in Fig. 3 dargestellt. Wie aus Tabelle 3 und Fig. 3 ersichtlich ist, beträgt die endgültige volumetrische Veränderung nach 126 Tagen 0,01 Vol.-% oder weniger für die Mischungsschemata der Nummern 1, 2 und 3, bei denen ein Schwindreduzierer ebenso wie ein Calciumoxid mit einer niedrigen Reaktivität verwendet wurden. Im Mischungsschema Nr. 4 wurde keinerlei Schwindreduzierer verwendet. Dies beweist die synergistischen Wirkungen der kombinierten Verwendung des Schwindreduzierers und des Calciumoxids mit einer niedrigen Reaktivität.
Beispiel 2
In einem weiteren Beispiel wurde Hochleistungsbeton in zwei verschieden Mischungsschemata gemäß Tabelle 4 gemischt. Mix #2 ist ein Mischungsschema gemäß der Erfindung, wogegen Mix #1 ein konventionelles Mischungsschema ohne die Verwendung von CaO und ohne Schwindreduzierer ist.
Tabelle 4:
In Tabelle 4 bedeutet "W/B" Wasser/Bindemittel-Verhältnis, und "SRA" bedeutet Schwindreduzierer-Beimischung.
Als ein Wasserreduzierer wird das Produkt Sika Viscocrete P5, hergestellt von Sika, verwendet.
Die Stahlfasern sind Dramix OL 13/0,20. SRA Floor, geliefert von Euclid Chemicals, wurde als Schwindreduzierer verwendet. Jeder andere konventionelle Schwindreduzierer kann ebenfalls verwendet werden.
Jedes der Calciumoxide, die bei dem Leitfähigkeitstest und/oder dem Test auf Hydratisierungswärme, wie beschrieben in Beispiel 1, als geeignet identifiziert wurden, können in diesem Beispiel verwendet werden.
Es wurden die Betonzusammensetzungen mit den in Tabelle 4 beschriebenen Mischungsschemata verwendet, um Testblöcke herzustellen, die gehärtet wurden, und mehrere Parameter wurden gemessen wie in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5:
Wie aus den in Fig. 4 dargestellten Schrumpfungswerten ersichtlich ist, zeigt das Mischungsschema #2 gemäß der Erfindung eine beträchtlich geringere Schrumpfung als Mischungsschema #1.

Claims (22)

  1. Patentansprüche:
    1. Betonzusammensetzung, umfassend, in einem Gemisch mit Wasser, ein hydraulisches Bindemittel, Sand, Zuschlagstoffe, ein Treibmittel und eine Schwindreduzierer-Beimischung, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel Calciumoxid mit einer niedrigen Reaktivität ist, sodass sich der Beton während der ersten 10 Tage, bevorzugt während der ersten 7 Tage, nachdem dieser gegossen wurde, nicht um mehr als 0,05 Vol.-%, bevorzugt nicht um mehr als 0,03 Vol.-%, ausdehnt.
  2. 2. Betonzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Calciumoxid eine Partikelgrößenverteilung besitzt, die durch einen Rückstand von mindestens 6 Gew.-% auf einem 45pm-Maschen-Sieb gekennzeichnet ist.
  3. 3. Betonzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch eine Leitfähigkeit von < 11 mS/cm, wenn es in Wasser gelöst wird, gekennzeichnet ist.
  4. 4. Betonzusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen durchschnittlichen Temperaturanstieg von < 0,5°C/min während der ersten 15 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist.
  5. 5. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen Temperaturanstieg von < 10°C während der ersten 5 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist.
  6. 6. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das hydraulische Bindemittel gewöhnlichen Portlandzement und optional ergänzendes zementartiges Material, wie etwa granulierte Hochofenschlacke, Flugasche, Pozzolane oder Gemische davon, umfasst.
  7. 7. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schwindreduzierer-Beimischung eine organische Beimischung, insbesondere auf Basis von Polypropylenglycol, Polyethylenglycol und/oder einem Glycoletherderivat, bevorzugt in einem flüssigen Gemisch mit Tensiden, ist.
  8. 8. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gemisch einen Wasserreduzierer, insbesondere eine auf Polycarboxylatether basierende oder eine auf Polynaphthalinsulfonat basierende weich machende Beimischung umfasst, wobei der Wasserreduzierer bevorzugt in einer Menge von 20-60 ml/100 kg hydraulischem Bindemittel vorliegt.
  9. 9. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Volumenänderung des Betons, 365 Tage nachdem dieser gegossen wurde, zwischen +0,01 und -0,01 Vol.-% beträgt.
  10. 10. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Mengen an Treibmittel und Schwindreduzierer-Beimischung so ausgewählt sind, dass die Volumenänderung des Betons, 365 Tage nachdem dieser gegossen wurde, zwischen +0,01 und -0,01 Vol.-% beträgt.
  11. 11. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Treibmittel in einer Menge von 2-6 Gew.-%, bevorzugt von 3-5 Gew.-% des hydraulischen Bindemittels, vorliegt.
  12. 12. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Schwindreduzierer-Beimischung in einer Menge von 1-2 Gew.-% des hydraulischen Bindemittels vorliegt.
  13. 13. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Wasser/Bindemittel-Verhältnis 0,15-0,50, bevorzugt 0,25-0,45, beträgt.
  14. 14. Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das hydraulische Bindemittel in einer Menge von 280-700 kg, bevorzugt von 300-600 kg pro Kubikmeter des Betons, vorliegt.
  15. 15. Hydraulische Bindemittelzusammensetzung zur Herstellung eines sehr geringfügig schrumpfenden Betons, umfassend gewöhnlichen Portlandzement, optional ein ergänzendes zementartiges Material und ein Treibmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel Calciumoxid ist, wobei das Calciumoxid eine Partikelgrößenverteilung besitzt, die durch einen Rückstand von mindestens 6 Gew.-% auf einem 45pm-Maschen-Sieb gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch eine Leitfähigkeit von < 11 mS/cm, wenn es in Wasser gelöst wird, gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen durchschnittlichen Temperaturanstieg von < 0,5°C/min während der ersten 15 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen Temperaturanstieg von < 10°C während der ersten 5 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist.
    15. Hydraulische BindemittelZusammensetzung nach Anspruch 14, ferner umfassend eine Schwindreduzierer-Beimischung in Pulverform.
  16. 17. Verwendung von Calciumoxid als ein Treibmittel zur Herstellung eines geringfügig schrumpfenden Betons, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumoxid eine Partikelgrößenverteilung besitzt, die durch einen Rückstand von mindestens 6 Gew.-% auf einem 45pm-Maschen-Sieb gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch eine Leitfähigkeit von < 11 mS/cm, wenn es in Wasser gelöst wird, gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen durchschnittlichen Temperaturanstieg von < 0,5°C/min während der ersten 15 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist, und/oder das Calciumoxid eine Reaktivität besitzt, die durch einen Temperaturanstieg von < 10°C während der ersten 5 Minuten nach der Zugabe des Calciumoxids zu Wasser gekennzeichnet ist.
  17. 18. Verwendung nach Anspruch 17, wobei das Calciumoxid als eine Komponente einer trockenen hydraulischen Bindemittelzusammensetzung bereitgestellt wird.
  18. 19. Verwendung nach Anspruch 18, wobei die trockene hydraulische Bindemittelzusammensetzung mit Zuschlagstoffen, einer Schwindreduzierer-Beimischung und Wasser gemischt wird, wodurch Beton erhalten wird, der sich während der ersten 10 Tage, bevorzugt während der ersten 7 Tage, nachdem dieser gegossen wurde, um nicht mehr als 0,05 Vol.-% ausdehnt.
  19. 20. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Volumenänderung des Betons, 365 Tage nachdem dieser gegossen wurde, zwischen +0,01 und -0,01 Vol.-% beträgt.
  20. 21. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Mengen an Treibmittel und Schwindreduzierer-Beimischung so ausgewählt sind, dass die Volumenänderung des Betons, 365 Tage nachdem dieser gegossen wurde, zwischen +0,01 und -0,01 Vol.-% beträgt.
  21. 22. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei das Treibmittel in einer Menge von 2-6 Gew.-%, bevorzugt von 3-5 Gew.-% des hydraulischen Bindemittels, vorliegt.
  22. 23. Bauelement, umfassend Beton oder bestehend aus Beton, der unter Verwendung einer Betonzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellt wurde.
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