DD212953A5 - CONCRETE ADDITIVE IN MICROSILICIUM DIOXIDE COMPOSITION, IN THE FORM OF A MULTICOMPONENT MIXTURE, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND CONCRETE PRODUCED BY SUCH ADDITIVE AGENT - Google Patents

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DD212953A5
DD212953A5 DD83257558A DD25755883A DD212953A5 DD 212953 A5 DD212953 A5 DD 212953A5 DD 83257558 A DD83257558 A DD 83257558A DD 25755883 A DD25755883 A DD 25755883A DD 212953 A5 DD212953 A5 DD 212953A5
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betonzusatzmittel aus einem Vielkomponentengemisch, das Mikrosiliciumdioxid und mindestens ein Wasserreduzierungsmittel oder mindestens ein hochgradiges Wasserreduzierungsmittel enthaelt. Mit Vorteil enthaelt das Gemisch ein oder mehrere Wasserreduzierungsmittel in Kombination mit einem oder mehreren hochgradigen Wasserreduzierungsmitteln zusammen mit dem Mikrosiliciumoxid. Als weitere Zusatzmittel koennen wahlweise Beschleuniger, Verzoegerer u. dgl. allein oder in Kombination zugegeben werden. Das Betonzusatzmittel wird als homogene Mischung angewendet, vorzugsweise in Form einer Aufschlaemmung in Wasser oder einer organischen Fluessigkeit. Durch die Erfindung werden die Nachteile ueberwunden, die durch Qualitaetsverluste des Luftporensystems in Luftporenbeton infolge der Verwendung von Wasserreduzierungsmitteln entstehen. Hierbei wurden erfindungsgemaess die anderen vorteilhaften Eigenschaften bezueglich Verarbeitbarkeit, Festigkeit und Formbarkeit des Betons beibehalten.The invention relates to a concrete additive of a multi-component mixture containing microsilica and at least one water-reducing agent or at least one high-grade water-reducing agent. Advantageously, the mixture contains one or more water reducers in combination with one or more high grade water reducers along with the microsilica. As additional additives can optionally accelerator, Verzoegerer u. Like. Be added alone or in combination. The concrete admixture is used as a homogeneous mixture, preferably in the form of a slurry in water or an organic liquid. The invention overcomes the disadvantages caused by quality losses of the air pore system in air-entrained concrete due to the use of water-reducing agents. In this case, according to the invention, the other advantageous properties with regard to processability, strength and malleability of the concrete were retained.

Description

Betonzusatzmittel in Form eines Mehrkomponentengemisches enthaltend Mikrosiliciumdioxid, Verfahren zu dessen Herstellung und mit diesem Zusatzmittel hergestellter Beton. Concrete additive in the form of a multi-component mixture containing microsilica, process for its preparation and concrete produced with this additive.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Betonzusatzmittel aus einem Vielkomponentengemisch, das Mikrosiliciumdioxid und mindestens ein Wasserreduzierungsmittel oder mindestens ein hochgradiges Wasserreduzierungsmittel enthält. Mit Vorteil enthält das Gemisch ein oder mehrere Wasserreduzierungsmittel in Kombination mit einem oder mehreren hochgradigen Wassereduzierungsmitteln zusammen mit dem Mikrosiliciumdioxid. Als weitere Zusatzmittel können wahlweise Beschleuniger, Verzögerer u.dgl. allein oder in Kombination zugegeben werden.The invention relates to a concrete additive of a multi-component mixture containing microsilica and at least one water-reducing agent or at least one high-grade water-reducing agent. Advantageously, the mixture contains one or more water reducing agents in combination with one or more high-grade water reducing agents together with the microsilica. As further additives can optionally accelerator, retarder, etc. be added alone or in combination.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile zu überwinden, die durch Qualitätsverluste des Luftporensystems in Luftpcrenbeton infolge der Verwendung von Wasserreduzierungsmitteln entstehen. Hierbei sollen erfindungsgemäß die anderen vorteilhaften Eigenschaften bezüglich Verarbeitbarkeit, Festigkeit und Formbarkeit des Betons beibehalten werden.It is an object of the invention to overcome the disadvantages caused by quality losses of the air pore system in aerated concrete due to the use of water reducing agents. In this case, according to the invention, the other advantageous properties with regard to processability, strength and malleability of the concrete are to be retained.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Vormischung aus Mikrosiliciumdioxid und mindestens einem Wasserreduzierungsmittel sowie gegebenenfalls weiteren Zusatzmitteln hergestellt und diese Vormischung wird in einem gewünschten Stadium dem Betonansatz zugegeben und eingemischt. Die Anwendung einer Vormischung hat deshalb große Vorteile gegenüber der üblichen Praxis, bei der jedes Zusatzmittel separat dem Betonansatz zugegeben wird, weil das Wasserreduzierjngsmittel während-des Vormischens dahingehend wirkt, daß die Teilchen des Mikrosiliciumdioxids gleichmäßig überzogen und homogen despergiert werden, wodurch auch die Flocken im Material zerbrechen. ' Flocken des Materials, wie sie bei der üblichen Einzelzugabe der Zusätzmittel gebildet werden, wirken sich sehr nachteilig auf die gleichmäßige Festigkeit und Haltbarkeit des gegossenen Betons aus. Wenn sich im Be- · tonansatz Flocken bilden, erfordert dies einen verlängerten Mischvorgang, um die Flocken zu zerstreuen, übermäßiges Mischen kann jedoch die Verarbeitbarkeit und Formbarkeit des Betons verschlechtern.According to the invention, a premix of microsilica and at least one water-reducing agent and optionally further additives is prepared and this premix is added to the concrete mixture at a desired stage and mixed. The use of a masterbatch therefore has great advantages over the usual practice in which each admixture is added separately to the concrete batch because the water reducer during pre-mixing acts to uniformly disperse and homogeneously disperse the particles of microsilica, thereby also reducing flocculation in the Break material. 'Flakes of the material, as formed in the usual individual addition of the additives, have a very adverse effect on the uniform strength and durability of the cast concrete. When flakes are formed in the batch, this requires a prolonged mixing operation to disperse the flakes, but excessive mixing may degrade the processability and moldability of the concrete.

Der Mechanismus des Vormischens ist zwar noch nicht vollständig bekannt, man ist jedoch der Meinung, daß man einen synergistischen Effekt bezüglich der Plastizität und Verarbeitbarkeit erhält, zugleich auch eine erhöhte Festigkeit gegenüber üblichen Betonansätzen, bei denen die Zusatzmittel separat zugegeben wurden.While the mechanism of premixing is not yet fully understood, it is believed that one obtains a synergistic effect on plasticity and processability, as well as increased strength over conventional concrete approaches where the additives were added separately.

Erfindungsgemäß verwendbare Wassereduzierungsmittel, sowie gegebenenfalls anwendbare Beschleuniger, Verzögerer u.dgl. sind bekannt und werden laufend für hochfesten Beton verwendet, z.B. für solchen mit einerWater-reducing agents which can be used according to the invention and optionally applicable accelerators, retarders and the like. are known and are constantly being used for high strength concrete, e.g. for those with one

Druckfestigkeit bis etwa 422 bis 844 kg/cm .Compressive strength up to about 422 to 844 kg / cm.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Einer der größten Fortschritte der Betontechnologie der letzten Jahrzehnte ist die Luftporenbildung zum Schutz des Betons gegen Frost- und Auftauschäden in Gegenwart von Enteisungschemikalien. Luftporenbeton ist für fast alle Verwendungszwecke empfehlenswert. Prüfungen haben ergeben, daß Beton mit einem Luftgehalt von etwa 5 bis 7,5 +_ 1 % bezogen auf Volumen bis zu etwa 1900 Frost-Tauwechsel erträgt, während ein Beton, der in allen anderen Hinsichten identisch ist, jedoch keine Luftporen enthält, maximal etwa 150 Frost-Tauwechsel aushält (vgl. z.B. "Air-Entrained Concrete", Portland Cement Association, Document ISO 45.02 T, 1967).One of the biggest advances in concrete technology in recent decades has been the formation of air entrainment to protect the concrete against freeze and thaw damage in the presence of deicing chemicals. Air-entrained concrete is recommended for almost all uses. Tests have shown that concrete with an air content of about 5 to 7.5 + 1 % by volume endures up to about 1900 freeze-thaw cycles, while a concrete that is identical in all other respects but does not contain air pockets has a maximum about 150 freeze-thaw cycles endure (see eg "Air-Entrained Concrete", Portland Cement Association, Document ISO 45.02 T, 1967).

Unter den vielen Vorzügen des Luftporenbetons sind zu nennen: verbesserte Verarbeitbarkeit, erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Enteisungsmitteln wie Calciumchlorid sowie gegenüber Sulfat und verbesserte Dichtheit gegen Eindringen von Wasser.Among the many benefits of air-entrained concrete are: improved processability, increased resistance to deicing agents such as calcium chloride as well as to sulfate and improved water impermeability.

Bei einem weit verbreiteten Verfahren zur Herstellung von Luftporenzement wird das Einbringen eines Luftporenbildners während des Mischens des Betons angewendet. Die Erfahrung hat gezeigt, daß der Mischvorgang der wichtigste Faktor bei der Herstellung des Luftporenzements ist und hierbei ist die gleichmäßige Verteilung der eingebrachten Poren wesentlich für die Herstellung eines unempfindlichen und widerstandsfähigen Betons. Eine Ungleichförmigkeit ist immer zu erwarten, wenn die eingebrachte Luft während des Mischens nicht angemessen feinst verteilt wird. Faktoren wie die Menge des Ansatzes der Betonmischung, die durch den verwendeten Mischer gegebenen Bedingungen und die Mischgeschwindigkeit sind ebenfalls wichtig. Auch übermäßiges Mischen führt zu einem Verlust eines Teils der einge-In a widely used process for producing air-entrained cement, the introduction of an air-entraining agent is used during the mixing of the concrete. Experience has shown that the mixing process is the most important factor in the production of the air pore cement, and in this case the uniform distribution of the introduced pores is essential for the production of an insensitive and resistant concrete. Unevenness is always to be expected if the introduced air is not adequately finely dispersed during mixing. Factors such as the amount of concrete mixture used, the conditions imposed by the mixer used, and the mixing speed are also important. Excessive mixing also leads to a loss of part of the

brachten Luft. Diese Umstände sind dem Fachmann bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterungen.brought air. These circumstances are known to the person skilled in the art and require no further explanation.

Als Luftporenbildner sind eine Reihe verschiedener Produkte im Handel, z.B. thermoplastische Harze mit einem Gehalt an Phenolaldehyd und Äthergruppen, sowie deren Salze und Seifen.As air entraining agents, a number of different products are commercially available, e.g. thermoplastic resins containing phenolaldehyde and ether groups, and their salts and soaps.

Zu den am meisten verwendeten Luftpörenbildnern gehören die Vinsol-Harze. Vinsol-Harze sind thermoplastische Harze, gewonnen aus Kiefernholz, die Phenolaldehyd und Äthergruppen enthalten. Die Natriumseife von Vinsol-Harz ist ein besonders wirksamer Luftporenbildner. Lediglich etwa 0,15 Gew.% des Zements genügen für die Ausbildung der Luftporen bei einer üblichen Betonmischung. Ein weiterer viel verwendeter Luftporenbildner ist DAREX AEA. Dies ist ein sulfoniertes Hydrocarbonsäure-Derivat von Fetten (Hersteller Dewey and Almy Chemical Co.).The most commonly used airborne agents include the Vinsol resins. Vinsol resins are thermoplastic resins derived from pinewood containing phenolic aldehyde and ether groups. The sodium soap of Vinsol resin is a particularly effective air entraining agent. Only about 0.15% by weight of the cement suffice for the formation of the air pores in a conventional concrete mixture. Another much used air entraining agent is DAREX AEA. This is a sulfonated hydrocarboxyl derivative of fats (manufactured by Dewey and Almy Chemical Co.).

Ein unter Verwendung bekannter Luftporenbildner hergestellter Beton enthält eine große Anzahl von in sich abgeschlossenen, kugeligen Mikro-Luftporen. Der durchschnittliche Porendurchmesser liegt im allgemeinen zwischen 0,076 und 0,152 mm und da 300 bis 500 Milliarden Luftporen in 0,73 m Luftporenbeton enthalten sind, hat man einen Porengehalt von 4 bis 6 Volumenprozent. Diese Poren haben untereinander keine Verblödung und sind in der Zement/Wasser-Phase gut verteilt. Die Abstände zwischen den Poren ist ein wichtiger Faktor für die Frost-Tau-Beständigkeit des erhärteten Betons. Ein Abstand von weniger als 0,2 mm, gemessen nach ASTM C 457 gilt als wesentlich für das Erreichen der geforderten Frost-Tau-Beständigkeit.A concrete produced using known air entraining agents contains a large number of self-contained, spherical micro-air pores. The average pore diameter is generally between 0.076 and 0.152 mm and since there are 300 to 500 billion air voids in 0.73 m air-entrained concrete, one has a pore content of 4 to 6 percent by volume. These pores do not embrittle each other and are well distributed in the cement / water phase. The distances between the pores is an important factor for the freeze-thaw resistance of the hardened concrete. A distance of less than 0.2 mm, measured according to ASTM C 457, is considered essential for achieving the required frost-thaw resistance.

Eine der bedeutendsten Weiterentwicklungen seit der Luftporenbildung war die Verwendung der sogenannten Wasserreduzierungsmittel.One of the most significant advances since air entrainment has been the use of so-called water reducers.

Wasserreduzierungsmittel sind chemische Verbindungen, die den Beton für eine Zeitspanne verflüssigen, so daßWater reducing agents are chemical compounds that liquefy the concrete for a period of time, so that

1) die normale Verarbeitbarkeit bei einem Beton mit niedrigerem Wasser-Zement-Verhältnis beibehalten wird oder1) the normal processability is maintained at a lower water-cement ratio concrete or

2) ein extrem verarbeitbarer "Flie!3beton" erhalten wird, ohne unerwünschte Nebenerscheinungen, wie Entmischung, niedrige Dauerhaftigkeit, niedriger Abriebwiderstand, Ausscheidungen usw. oder2) an extremely processable "flowable concrete" is obtained without undesirable side effects such as segregation, low durability, low abrasion resistance, precipitates, etc., or

3) eine Kombination der unter 1) und 2) genannten Eigenschaften erreicht wird.3) a combination of the properties mentioned under 1) and 2) is achieved.

Bei den bekannten, handelsüblichen Wasserreduzierungsmitteln unterscheidet man sechs verschiedene Klassen:There are six different classes of known commercial water reducers:

1. Hydroxycarbonsäuren und ihre Saite,1. hydroxycarboxylic acids and their string,

2. Modifikationen und Derivate von Hydroxycarbonsäuren und deren Salzen,2. Modifications and derivatives of hydroxycarboxylic acids and their salts,

3. Anorganische Stoffe, wie Zinksalze, Borate, Phosphate und Chloride,3. Inorganic substances, such as zinc salts, borates, phosphates and chlorides,

4. Carbohydrate, Polysaccnaride und Zuckersäuren,4. carbohydrates, polysaccharides and sugar acids,

5. Amine sowie deren Derivate und polymere Verbindungen, wie Celluloseether und Silicone,5. Amines and their derivatives and polymeric compounds, such as cellulose ethers and silicones,

6. Gewisse modifizierte Ligninsulfonsäuren.6. Certain modified lignosulfonic acids.

Die in den vorstehenden sechs Klassen bezeichneten Produkte können allein oder in Kombination als Wasserreduzierungsmittel für die Zwecke der Erfindung verwendet werden;The products referred to in the above six classes may be used alone or in combination as water reducing agents for the purpose of the invention;

Von den verbreiteten hochgradigen Wasserreduzierungsmitteln sind folgende zu nennen:Among the common high-grade water-reducing agents are the following:

1. Ligninsulfonsäuren, deren Salze und Modifikationen, sowie deren Derivate,1. lignosulfonic acids, their salts and modifications, and their derivatives,

2. thiaminderivate,2. thiamine derivatives,

3. Naphthalinderivate.3. naphthalene derivatives.

Diese Stoffe können ebenfalls erfindungsgemäß allein oder in Kombination als hochgradige Wasserreduzierungsmittel verwendet werden.These substances can also be used according to the invention alone or in combination as high-grade water reducing agents.

Es gibt mindestens zwölf weitgehend verwendete hochgradige Wassereduzierungsmittel, acht von diesen aus den vorstehend aufgeführten Kategorien 2. und 3. Das bevorzugte Material aus Kategorie 2 ist ein übliches sulfoniertes Kondensat von Melamin und Formaldehyd (im Handel unter dem Namen Melment). Das bevorzugte Material aus der Kategorie 3 ist ein sulfoniertes Kondensat von Naphthalin und Formaldehyd.There are at least twelve widely used high-grade water reducers, eight of them from categories 2 and 3 above. The preferred Category 2 material is a common sulfonated condensate of melamine and formaldehyde (commercially known as Melment). The preferred Category 3 material is a sulfonated condensate of naphthalene and formaldehyde.

Die hochgradigen Wasserreduzierungsmittel haben einen viel größeren Plastifizierungseffekt bei üblichen Betonansätzen. Dia besten Ergebnisse bezüglich Verarbeitbarkeit, Formbarkeit und Festigkeit erreicht man in Ausübung der Erfindung ebenfalls unter Verwendung von hochgradigen Wasserreduzierungsmitteln.The high-grade water reducers have a much greater plasticizing effect on conventional concrete formulations. The best results in terms of processability, moldability and strength are also achieved in the practice of the invention using high-grade water-reducing agents.

Beton mit hochgradigen Wasserreduzierungsmitteln wird weitgehend für am Platz gegossene Betonbauwerke verwendet, bei denen extreme Fließeigenschaften verlangt werden, insbesondere für Bereiche hoher Dichte von Verstärkungen, für gute Pumpeigenschaften und für komplizierte Strukturen.Concrete with high-grade water-reducing agents is widely used for in-situ poured concrete structures where extreme flow properties are required, especially for high density areas of reinforcements, good pumping properties, and intricate structures.

Unter den Vorteilen der Verwendung von hochgradigen Wasserreduzierungsmitteln für Fertigteile und Transportbeton sind zu nennen:Among the advantages of using high-grade water reducers for precast concrete and ready-mix concrete are:

a) erhöhte Festigkeit in jedem Alter,a) increased strength at any age,

b) verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff von Sulfaten,b) improved resistance to attack by sulphates,

c) erhöhte Bindung an den Bewehrungsstahl,c) increased binding to the rebar,

d) verbesserte Verarbeitbarkeit und Formbarkeit undd) improved processability and moldability and

e) erhöhte Dichtheit gegen das Eindringen von Wasser.e) increased tightness against the ingress of water.

Wenn ein hochgradiges Wasserreduzierungsmittel einer Betonmischung zugegeben wird, dauert der Plastifizierungseffekt für etwa 30 bis 60 Minuten an, je nach den Arbeitsbedingungen. Dementsprechend hat die Zugabe bei der Verwendung für Transportbeton zu erfolgen.When a high grade water reducer is added to a concrete mix, the plasticizing effect lasts for about 30 to 60 minutes, depending on the working conditions. Accordingly, the addition must be made when using ready-mixed concrete.

Beton mit einem oder mehreren Wasserreduzierungsmitteln ist ausführlich beschrieben in "Super Plasticized Concrete", ACI Journal, May 1977, pp. N 6 - N 11.Concrete with one or more water reducers is described in detail in "Super Plasticized Concrete", ACI Journal, May 1977, pp. N 6 - N 11.

Obwohl Beton, der entweder als Luftporenbeton oder als mit Wasserreduzie- rer plastifizierter Beton klassifiziert ist, für viele Anwendungen hervorragend geeignet ist, bei denen nur die der Luftporenbildung oder der Plastifi-zierung zuzuschreibenden Eigenschaften gefordert werden, kann es zu Schwierigkeiten kommen, wenn der Bauunternehmer versucht, sowohl einen Luftporenbildner als.auch ein Wasserreduzierungsmittel für die Plastifizierung des Betons anzuwenden.Although concrete classified either as air-entrained concrete or as water- reducible plasticized concrete is eminently suitable for many applications requiring only the properties attributable to air entrainment or plasticization, the contractor may encounter difficulties attempts to use both an air entraining agent and a water reducer for plasticizing the concrete.

Es wird heute allgemein angenommen, daß das Luftporensystem von erhärtetem Luftporenbeton ein hochgradiges Wasserreduzierungsmittel und unbedeu-It is generally accepted today that the air-pore system of hardened air-entrained concrete is a high-grade water-reducing agent and

tendes neutralisiertes Vinsol-Harz enthält. Der Luftporenabstandsfaktor ist größer als 0,2 nrim und es besteht die Möglichkeit eines Luftverlustes des frischen Betons. Die Luftporenparameter und speziell der Abstandsfaktor des Luftporensystems ist ein·· Hauptkriterium für die Vorhersage der voraussichtlichen Leistung des Betons bezüglich der Widerstandsfähigkeit bei wiederholten FrostrTauwechsel.containing neutralized Vinsol resin. The air gap factor is greater than 0.2 nrim and there is the possibility of air loss of the fresh concrete. The air pore parameters and especially the pore factor of the air pore system is a main criterion for the prediction of the anticipated performance of the concrete with regard to the resistance to repeated freeze-thaw cycles.

Es besteht also das Problem, einen Beton zu erzeugen, der die gewünschte Frost-Tauwechsel-Beständigkeit und die mit Luftporenbeton verbundenen vorteilhaften Eigenschaften aufweist, zusammen mit hervorragender Verarbeitbarkeit und erhöhten Festigkeit eines mit einem Wasserreduziermittel (Betonverflüssiger) plastifizierten Betons.Thus, there is a problem to produce a concrete having the desired freeze-thawing resistance and air entrained beneficial properties associated with excellent processability and increased strength of a concrete plasticized with a water reducer (concrete plasticizer).

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein wasserreduzierendes und plastifizierendes Betonzusatzmittel anzugeben, durch das die Frost-Tauwechsel-Beständigkeit nicht vermindert, sondern erhöht wird.Another object of the invention is to provide a water-reducing and plasticizing concrete admixture, by which the freeze-thaw resistance is not reduced, but increased.

Es wurde nun gefunden, daß ein vorgemischtes Betonzusatzmittel aus Mikrosiliciumdioxid und einem Wasserreduzierungsmittel, vorzugsweise einem hochgradigen Wasserreduzierungsmittel - als Eünzelprodukt oder in Kombination mehrerer Produkte - bei Zusatz zu Mörtel und Beton deren Dichte und Undurchlässigkeit um mehrere Größenordnungen erhöht. Es wurde aber auch gefunden, daß ein luftporenfreier mit dem erfindungsgemäßen Mikrosiliciumdioxid-Zusatzmittel hergestellter Beton faktisch undurchlässig gegen das Eindringen von gefrierbarem Wasser und aggressiven Flüssigkeiten ist. Beton, der das Mikrosiliciumdioxid-Zusatzmittel enthält, besitzt eine Frost-Tauwechsel-Beständigkeit, die gleich oder besser ist als bei Beton mit Luftporen und hat die gleiche oder höhere Festigkeit. EsIt has now been found that a premixed concrete admixture of microsilica and a water-reducing agent, preferably a high-grade water-reducing agent - as Eünzelprodukt or in combination of several products - when added to mortar and concrete increases their density and impermeability by several orders of magnitude. However, it has also been found that an air-pore-free concrete produced with the microsilica additive according to the invention is in fact impermeable to the penetration of free water and aggressive liquids. Concrete containing the microsilica additive has a freeze-thaw resistance equal to or better than that of concrete with air voids and has the same or higher strength. It

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zeigt.sich also, daß die Schädigung des Luftporeηsystems, die erfahrungsgemäß bei Verwendung von normalen und hochgradigen Wasserreduzierungsmitteln eintritt, in diesem Fall nicht erfolgt, da ein Luttverlust oder eine Vergrößerung des Forenabstands verhindert ist, dank der günstigen Wirkungen des Mikrosiliciumdioxid-Zusatzmittels, und zwar in Hinsicht auf wesentliche Änderungen der Porenstruktur in der Abbindephase des Betons. Es erfolgt nämlich eine gleichmäßigere Verteilung mit einer deutlich feineren Porenstruktur.Thus, it can be seen that the damage to the air pore system which experience has shown to occur with the use of normal and high grade water reducers does not occur in this case, since it prevents loss of luster or enlargement of the well spacing, thanks to the beneficial effects of the microsilica additive with regard to significant changes in the pore structure in the setting phase of the concrete. Namely, there is a more even distribution with a much finer pore structure.

Das erfindungsgemäß zu verwendende Mikrosiliciumdioxid ist ein amorphes Nebenprodukt bei der Herstellung von Ferrosiliciumund von Siliciummetall, wobei die fein zerteilten Partikeln der Abgase der elektrischen Lichtbogenofen aufgefangen werden. Mikrosiliciumdioxid ist ein Puzzolan, d.h. es verbindet sich bei normalen Temperaturen mit Kalk und Feuchtigkeit zu Verbindungen mit zementartigen Eigenschaften. Der Hauptbestandteil ist Siliciumdioxid (SiO2), im allgemeinen zumindest 60 %. Für die Zwecke der Erfindung erreicht man jedoch die besten Ergebnisse, wenn der SiC^-Gehaltmindestens etwa 85 Gew.% beträgt.The microsilica to be used in the present invention is an amorphous by-product in the production of ferrosilicon and silicon metal, whereby the finely divided particles of the exhaust gases of the electric arc furnace are collected. Microsilica is a pozzolan, that is, it combines at normal temperatures with lime and moisture to form compounds with cementitious properties. The main constituent is silicon dioxide (SiO 2 ), generally at least 60 %. For the purposes of the invention, however, the best results are obtained when the SiC.sub.2 content is at least about 85% by weight.

Ein amorphes Siliciumdioxid, das für die erfindungsgemäße Verwendung hervorragend geeignet ist, erhält man als Nebenprodukt der Herstellung von Siliciummetall und Ferrosilicium in elektrischen Reduktionsofen. Bei diesen Verfahren entstehen große Mengen von Staub, der in Filtern oder anderen Abscheidungsanlagen gesammelt wird. Derartiges Siliciumdioxid liefert Elkem a/s, Norwegen.An amorphous silica excellent for use in the present invention is obtained as a by-product of the production of silicon metal and ferrosilicon in an electric reduction furnace. These processes produce large amounts of dust collected in filters or other deposition equipment. Such silica is supplied by Elkem a / s, Norway.

Die Analyse und physikalische Daten typischer Proben des genannten SiIiciumdioxid-Produktes sind in den nachfolgenden Tabellen angegeben.The analysis and physical data of typical samples of said silicon dioxide product are given in the following tables.

Tabelle 1 Staub aus dem Sackfilter bei der Herstellung von Si-Metall Table 1 Dust from the bag filter in the production of Si metal

Komponenten Gew. %Components% by weight

SiO2 SiO 2

SiC Fe2O3 SiC Fe 2 O 3

TiO2 TiO 2

Al2O3 Al 2 O 3

MgO CaO Na2OMgO CaO Na 2 O

K2OK 2 O

Glühverlust (1000cC) Schüttdichte, Bunker, g/l Schüttdichte, kompakt, g/l reale Dichte, g/cm spezifische Oberfläche, mVg primäre Teilchengröße, Prozentsatz <1 umIgnition loss (1000 cc ) Bulk density, bunker, g / l Bulk density, compact, g / l real density, g / cm specific surface area, mVg primary particle size, percentage <1 μm

.2.2

9494 - 98- 98 0,20.2 - 0.7- 0.7 0,050.05 - 0,15- 0.15 0,010.01 - 0,02- 0.02 '0,1'0.1 - 0,3- 0.3 0,20.2 - 0,8- 0.8 0,10.1 - 0,3- 0.3 0,30.3 - 0,5- 0.5 . 0,2, 0.2 - 0,6- 0.6 0,0030,003 - 0,01- 0,01 0,0020,002 - 0,005- 0.005 0,005'0.005 - 0,01- 0,01 0,0010.001 - 0,002- 0,002 0,10.1 - 0,3- 0.3 0,20.2 - 1,0- 1.0 0,030.03 - 0,06- 0.06 0,80.8 - 1,5- 1.5 200200 - 300- 300 500500 - 700- 700 2,202.20 - 2,25- 2.25 1818 - 22- 22

Tabelle 2 Staub aus dem Sackfilter bei der Herstellung von 75 % FeSi Table 2 Dust from the bag filter in the production of 75% FeSi

Komponenten Gew. Components wt. %%

SiO2 SiCSiO 2 SiC

Fe2 Fe 2 °3° 3 -- TiOTiO 22 Al2 Al 2 °3° 3 MgOMgO CaOCaO Glühverlust (10000C)Loss on ignition (1000 0 C) Na2 Na 2 00 Schüttdichte, Bunker, g/lBulk density, bunker, g / l K2OK 2 O MnMn CuCu ZnZn NiNi SS CC PP

Schüttdichte, kompakt, g/lBulk density, compact, g / l

3 reale Dichte, g/cm3 real density, g / cm

spezifische Oberfläche, m /g primäre Teilchengröße, Prozentsatz <1 umspecific surface area, m / g primary particle size, percentage <1 μm

8686 - 90- 90 0,10.1 - 0,4- 0,4 0,30.3 - 0,9- 0.9 0,020.02 0,060.06 0,20.2 - 0,6- 0.6 2,5 .2.5. - 3,5- 3,5 0,20.2 - 0,5- 0.5 0,90.9 - 1,8- 1.8 2,52.5 - 3,5- 3,5

0,20.2 - 0,4- 0,4 0,80.8 - 2,0- 2.0 0,030.03 - 0,08- 0.08 2,42.4 - 4,0- 4.0 200200 -300-300 500500 - 700- 700 2,202.20 - 2,25- 2.25 1818 - 22- 22

9090

Anorphes Siliciumdioxid des obigen Typs kann auch bei anderen Herstellungen von Si und FeSi anfallen, z.B. bei der Herstellung von Silicium durch Reduktion von Siliciumdioxid (Rohsiliciumdioxid, z.B. Quarz) mittels Kohle. Eisen wird zugegeben, wenn die Legierung Ferrosilicium hergestellt werden soll. Ein Teil des Produkts dieser Reduktion von Siliciumdioxid kann in der Dampfphase (z.B. in Luft) reoxidiert werden, wobei sich fein zerteiltes Siliciumdioxid bildet. Der von einem elektrischen Ofen zurAnorphic silica of the above type can also be obtained in other preparations of Si and FeSi, e.g. in the production of silicon by reduction of silica (crude silica, e.g., quartz) by means of coal. Iron is added when the alloy ferrosilicon is to be produced. Part of the product of this reduction of silica may be reoxidized in the vapor phase (e.g., in air) to form finely divided silica. The from an electric oven to

Herstellung von Ferrosilicium gesammelte Staub mit einem Si 1iciumdioxidgehalt von mindestens 75 % ist für die erfindungsgemäßen Zwecke zu bevorzugen. Auch der Staub.aus einem elektrischen Ofen zur Herstellung von 50 % Ferrosilicium ist verwendbar.Production of ferrosilicon-collected dust having a Si 1iciumdioxidgehalt of at least 75 % is preferable for the purposes of the invention. The Staub.aus an electric furnace for the production of 50 % Ferrosilicium is usable.

Es ist auch möglich amorphes Siliciumdioxid nicht als Nebenprodukt, sondern als Hauptpifcodukt zu bekommen, indem man die Reaktionsbedingungen entsprechend ändert. Anorphes Siliciumdioxid des erforderlichen Typs läßt sich auch synthetisch ohne Reduktion und Reoxidation herstellen.It is also possible to obtain amorphous silica not as a by-product but as a main peak coduct by changing the reaction conditions accordingly. Anorphic silica of the type required can also be prepared synthetically without reduction and reoxidation.

Das erfindungsgemäß zu verwendende amorphe Siliciumdioxid besteht im wesentlichen aus submikron sphärischen Partikeln. Die sphärische Gestalt zusammen mit der Feinheit und puzzol ami sehen Aktivität führen überraschenderweise zu den erfinc'ungsgemäßen Erfolgen.The amorphous silica to be used in the present invention consists essentially of submicron spherical particles. The spherical shape together with the fineness and pozzolana ami activity surprisingly lead to the erfins' successes.

Die amorphen Siliciumdioxicpartikeln können beispielsweise aus mindestens 60 bis 90 Gew.% SiO2 bestehen, eine reale Dichte von 2,20 bis 2,25 g/cm3 und eine spezifisch wirksame Oberfläche von 18 bis 22 m /g aufweisen. Die Partikeln sind im wesentlichen kugelig und mindestens 90 Gew.% der Primärpartikeln haben eine Größe kleiner als 1 Mikrometer. Allerdings sind Abweichungen von diesen Werten möglich. Beispielsweise können dieThe amorphous silica particles may, for example, consist of at least 60 to 90% by weight SiO 2 , have a real density of 2.20 to 2.25 g / cm 3 and a specific effective surface area of 18 to 22 m / g. The particles are substantially spherical and at least 90% by weight of the primary particles have a size smaller than 1 micrometer. However, deviations from these values are possible. For example, the

Teilchen einen niedrigeren SiCL-Gehalt aufweisen. Die Größenverteilung kann gegebenenfalls durch Klassierung zur Ausscheidung der gröberen Teilchen reguliert werden.Particles have a lower SiCl content. The size distribution may optionally be regulated by classification to remove the coarser particles.

Das amorphe Siliciumdioxid kann infolge eines Kohlegehalts eine dunkelgraue Färbung haben. Jedoch kann die Kohle bei Temperaturen oberhalb 4000C weggebrannt werden. Es ist auch möglich, das Verfahren zur Herstel-The amorphous silica may have a dark gray color due to a carbon content. However, the coal can be burned away at temperatures above 400 0 C. It is also possible to use the procedure for manufacturing

Γ' lung von Silicium und Ferrosilicium'in der Weise zu modifizieren, daß man Siliciumdioxid in verhältnismäßig weißer Form erhält, die aber in sonstiger Hinsicht mit der normalerweise anfallenden grauen Form identisch ist. Die Verfahrensänderungen bestehen in einer Reduzierung der Kohlenmenge oder im Weglassen der Kohle aus der Chargierung. Eine Folge dieser Verfahrensänderung ist eine Änderung des Verhältnisses von hergestelltem Siliciumdioxid zur Menge des hergestellten Siliciums bzw. Ferrosiliciums. Γ 'development to modify silicon and Ferrosilicium'in such a way as to obtain silica in a comparatively white form which is identical, but in other respects with the normally occurring gray mold. The process changes consist in a reduction in the amount of coal or in the discharge of coal from the charge. A consequence of this process change is a change in the ratio of silica produced to the amount of silicon or ferrosilicon produced.

Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck Mikrosiliciumdioxid bezeichnet ein aus Partikeln bestehendes amorphes Siliciumdioxid, anfallend bei einem Verfahren, in dem Siliciumdioxid reduziert und das Reduktionsprodukt in der Dampfphase in Luft reoxidiert wird. Der Ausdruck Mikrosiliciumdioxid umfaßt ebenfalls den gleichen Typ von Siliciumdioxid, der synthetisch ohne Reduktion und Reoxidation hergestellt ist. Am geeignetsten erhält man das erfindungsgemäß verwendbare Mikrosiliciumdioxid aus den Abgasen elektrischer Reduktionsöfen zur Herstellung von Silicium und Ferrosilicium.The term microsilica used in this specification refers to particulate amorphous silica resulting from a process in which silica is reduced and the vapor phase reduction product is reoxidized in air. The term microsilica also includes the same type of silica synthesized without reduction and reoxidation. Most conveniently, the microsilica used in the present invention is obtained from the exhaust gases of electrical reduction furnaces for the production of silicon and ferrosilicon.

Das erfindungsgemäße Betonzusatzmittel enthält etwa 30 bis etwa 98 Gew.% Mikrosiliciumdioxid und etwa 2 bis 50 % von einem oder mehreren Wasserreduzierungsmitteln, bezogen auf das Gewicht des MikrosiliciumdioxidsThe concrete admixture of the invention contains from about 30 to about 98 weight percent microsilica and from about 2 to 50 percent of one or more water reducing agents, based on the weight of the microsilicon dioxide

im Zusatzmittel. Eines oder mehrere hochgradige Wasserreduzierungsmittel können verwendet werden, entweder allein für sich oder in Kombination mit einem oder mehreren normalen Wasserreduzierungsmitteln. Dies sind die essentiellen Bestandteile des Mikrosiliciumdio'xid-Zusatzmittels, in dem das ausgewählte hochgradige oder normale Wasserreduzierungsmittel gleichmäßig und homogen dispergiert ist.in the additive. One or more high-grade water reducers may be used, either alone or in combination with one or more normal water reducers. These are the essential ingredients of the microsilica dioxide additive in which the selected high grade or normal water reducer is uniformly and homogeneously dispersed.

Die Bestandteile können in irgendeinem geeigneten bekannten Mischer gemischt werden. Z.B. werden 22,68 kg Mikrosiliciumdioxid und 2,27 kg hochgradiges Wasserreduzierungsmittel (Melment) in einem chargenweise arbeitenden, rotierenden Trockentrommelmischer gleichmäßig und homogen dispergiert, so daß die Einzelteilchen in intimen Kontakt kommen. Die besten Ergebnisse erhält man, wenn die essentiellen Bestandteile in einer wäßrigen Aufschlämmung gemischt werden. Das wäßrig aufgeschlämmte Zusatzmittel kann enthalten: etwa 10 bis 80 Gew.% Mikrosiliciumdioxid, vorzugsweise etwa 40 bis etwa 60 Gew.% Mikrosiliciumdioxid, etwa 0,5 bis etwa 40 Gew.% (Trockengewicht) von einem oder mehreren hochgradigen oder normalen Wasserreduzierungsmitteln - einzeln oder in Kombination - und vorzugsweise etwa 1,0 bis etwa 20 Gew.% der genannten Wasserreduzierungsmittel bzw. deren Kombinationen. Der Rest besteht aus Wasser.The ingredients may be mixed in any suitable known mixer. For example, For example, 22.68 kg of microsilica and 2.27 kg of high grade water reducer (Melment) are uniformly and homogeneously dispersed in a batch rotary dryer drum mixer so that the individual particles come into intimate contact. The best results are obtained when the essential ingredients are mixed in an aqueous slurry. The aqueous slurried admixture may contain: about 10 to 80% by weight of microsilica, preferably about 40 to about 60% by weight of microsilica, about 0.5 to about 40% by weight (dry weight) of one or more high grade or normal water reducers - singly or in combination - and preferably about 1.0 to about 20% by weight of said water reducing agents or combinations thereof. The rest is water.

Nach einem AusführungsbeisDiel werden 20.4 kg Mikrosiliciumdioxid, 1,36 kg handelsübliches sulfoniertes Naphthalin-Formaldehyd-Kondensat (hochgradiges Wasserreduktionsmittel) und 1,36 kg Celluloseether (Wasserreduzierungsmittel) gleichmäßig und homogen in 25 1 Wasser, vorzugsweise in einem Benbury-Mischer dispergiert. Der pH-Wert der wäßrigen Aufschlämmung kann mit üblichen Mineralsäuren oder Alkalien zwischen etwa 3,0 und 7,5,According to one embodiment, 20.4 kg of microsilica, 1.36 kg of commercially available sulfonated naphthalene-formaldehyde condensate (high-grade water reducer) and 1.36 kg of cellulose ether (water reducer) are uniformly and homogeneously dispersed in 25 liters of water, preferably in a Benbury mixer. The pH of the aqueous slurry may be adjusted to between about 3.0 and 7.5 by conventional mineral acids or alkalis.

vorzugsweise etwa 5,0 bis 6,0. eingestellt werden, damit die Aufschlämmung eine für den Transport und die Einmischung in den-Betonansatz zweckmäßige Konsistenz bekommt. Zusätzlich oder anstatt.der Einstellung des pH-Wertes der Aufschlämmung kann man Dispergiermittel, wie Phosphate, Zitronensäure, Polyacrylate oder Glycerin verwenden, um die gewünschte Konsistenz zu bekommen. Wasser ist die billigste Flüssigkeit zur Herstellung der Aufschlämmung, jedoch kann man - falls erwünscht - auch eine organische Flüssigkeit verwenden, vorausgesetzt sie ist mit dem Beton verträglich und in anderer Hinsicht nicht schädlich.preferably about 5.0 to 6.0. be adjusted so that the slurry gets a proper for transport and interference in the concrete approach consistency. In addition to or instead of adjusting the pH of the slurry, one may use dispersants such as phosphates, citric acid, polyacrylates or glycerin to obtain the desired consistency. Water is the cheapest liquid for making the slurry, but if desired, one can also use an organic liquid provided it is compatible with the concrete and otherwise not harmful.

Die relative Viskosität des erfindungsgemäßen wäßrig aufgeschlamm ten Zusatzmittels wurde mit einem Haake-Viskosimeter unter Verwendung eines E.30-Sensors und des vom Hersteller beschriebenen Standardverfahrens gemessen und verglichen mit einer wäßrigen Aufschlämmung, welche die selbe Menge Mikrosiliciumdioxid. jedoch kein Wasserreduzierungsmittel enthielt. In jeder Probe für den Vergleich enthielt die Aufschlämmung 65 Gew.% Mikrosiliciumdioxid. Die bei diesen Prüfungen aufgezeichneten Daten zeigt die folgendvs Tabelle 3.The relative viscosity of the aqueous slurry additive of the present invention was measured with a Haake viscometer using an E.30 sensor and the standard method described by the manufacturer and compared to an aqueous slurry containing the same amount of microsilica. however, did not contain a water reducer. In each sample for comparison, the slurry contained 65% by weight of microsilica. The data recorded in these tests are shown in Table 3 below.

TabelTabel Umkehrchange Ie 3Ie 3 7 Tage7 days 28 Tage28 days Probesample geschwingeschwin 1 Std.1 H. gemesseprecisely measured gemesseprecisely measured digkeitspeed gemesseprecisely measured nes Dreha shot nes Dreha shot der Sensor- : the sensor : nes Dreha shot momentmoment momentmoment rotationrotation momentmoment 3232 >150> 150 >150> 150 Blindprobeblank 1616 5353 >150> 150 >150> 150 88th 5656 >150> 150 >150> 150 44 6060 >150> 150 >150> 150 22 5454 >150> 150 >150> 150 11 . 69, 69 >150> 150 >150> 150 7878 >150> 150 >150.> 150th Fließgrenzeyield 3232 4949 88th 1111 Probe -A-Sample -A- 16 8 4 216 8 4 2 44 11 11 12 1411 11 12 14 16 17 18 2316 17 18 23 Ligni-nsulfonat 2,5 Gew.% (Borresperse NA)Lignin sulfonate 2.5% by weight (Borresperse NA) 11 4 5 6 74 5 6 7 1616 23 '23 ' 99 3,53.5 15,015.0 Fließgrenzeyield 3232 22 1717 2626 Probe -B-Sample -B- 16 8 4 216 8 4 2 1818 21 23 24 2821 23 24 28 27 26 25 2727 26 25 27 sulfoniertes Kondensat von Naphthalin undsulfonated condensate of naphthalene and 11 20 25 27 3220 25 27 32 3434 C ι 33 C ι 33 Formaldehyd 2,5 Gew.%Formaldehyde 2.5% by weight 3939 (Mighty)(Mighty) 2828 43 ·43 · Fließgrenzeyield 3232 2828 5757 55 .55. Probe -C-Sample -C- 16 8 4 2 116 8 4 2 1 2121 63 68 74 81 9163 68 74 81 91 61 64 69 76 8861 64 69 76 88 sulfoniertes Kondensat von Melamin und Formaldehyd 2,5 Gew.%sulfonated condensate of melamine and formaldehyde 2.5% by weight 32 33 36 42 4932 33 36 42 49 (REscon H P)(REscon H P) 6363 7272 Fließgrenzeyield 3232

Wie aus vorstehenden Daten ersichtlich, tendiert das Mikrosiliciumdioxid zur Bildung eines thixotropen Gemisches in Wasser, was oft zu einer Gelbildung führt. Wenn die Aufschlämmung in den Gelzustand kommt, ist dies nicht erwünscht, denn das Pumpen aus dem Vorratsbehälter ist dann äußerst schwierig. Es war nun überraschend und nicht vorhersehbar, zu finden, daßAs can be seen from the above data, the microsilica tends to form a thixotropic mixture in water, often resulting in gelation. When the slurry comes to gel, this is not desirable because pumping from the reservoir is then extremely difficult. It was now surprising and unpredictable to find that

das hochgradige Wasserreduzierungsmittel der Proben B und C und das normale Wasserreduzierungsmittel der Probe A dahingehend wirken, daß die Tendenz zur Gelbildung in der wäßrigen Aufschlämmung reduziert wird, da erfahrungsgemäß die Anwesenheit von Mikrosiliciumdioxid in wäßriger Aufschlämmung zur Gelbildung führt.the high grade water reducer of samples B and C and the normal water reducer of sample A act to reduce the tendency for gelation in the aqueous slurry, as experience has shown that the presence of microsilica in aqueous slurry causes gelation.

Es ist also anzunehmen, daß während des Mischens die hochgradigen und normalen Wasserreduzierungsmittel die Oberfläche der Teilchen des Mikrosiliciumdioxids überziehen und hierdurch die Tendenz zur Gelbildung wirksam reduzieren. Die Erfahrung hat folgendes erwiesen. Wenn die Fließgrenze in der Nähe von etwa 25 ist, ist die Aufschlämmung.ausgezeichnet für die erfindungsgemäße Verwendung. Die Aufschlämmung ist befriedigend bis zu einer Fließgrenze von etwa 75. Wenn die Fließgrenze oberhalb von etwa 100 liegt, gibt es Schwierigkeiten beim Pumpert und die Aufschlämmung ist nicht mehr befriedigend bei der erfindungsgemäßen Verwendung.Thus, it is believed that during mixing, the high grade and normal water reducing agents coat the surface of the particles of microsilica and thereby effectively reduce the tendency for gelation. Experience has proved the following. When the yield value is in the vicinity of about 25, the slurry is excellent for the use according to the invention. The slurry is satisfactory to a yield value of about 75. If the yield value is above about 100, there is difficulty in pumperting and the slurry is no longer satisfactory in the use of the present invention.

Erfindunsgemäß ist die wäßrige Aufschlämmung von Mikrosiliciumdioxid stabilisiert und die Neigung zur Gelbildung wird wesentlich begrenzt oder, beseitigt, indem etwa 0,1 bis 10,0 Gew.%, vorzugsweise etwa 2,0 bis 5,0 Gew.% (bezogen auf Trockenstoff und das Gewicht des MikrosiIiciumdioxids) eines hochgradigen oder normalen Wasserreduzierungsmittels in der wäßrigen Aufschlämmung dispergiert werden. Im allgemeinen reicht die Menge des Mikrosiliciumdioxids in der wäßrigen Aufschlämmung von 5 Gew.% bis zu etwa 80 Gew.%. Zur Stabilisierung wird hochgradiges und/oder normales Wasserreduzierungsmittel, wie beschrieben einzeln oder in Kombinationn eingemischt. Zur Verwendung der Aufschlämmung alsAccording to the invention, the aqueous slurry of microsilica is stabilized and the tendency to gelation is substantially limited or eliminated by removing from about 0.1 to 10.0% by weight, preferably from about 2.0 to 5.0% by weight (based on dry matter and the weight of microsilica) of a high or normal water reducer is dispersed in the aqueous slurry. In general, the amount of microsilica in the aqueous slurry ranges from 5% to about 80% by weight. For stabilization, high grade and / or normal water reducer is blended singly or in combination as described. To use the slurry as

Zusatzmittel für Beton oder Mörtel kann die Menge an hochgradigem oder normalem Wasserreduzierungsmittel 10 Gew.% überschreiten und etwa 0,5 bis 40 Gew.% betragen.Admixture for concrete or mortar may exceed the amount of high or normal water reducer 10% by weight and be about 0.5 to 40% by weight.

Die Menge des Betonzusatzmittels, die der frischen Beton- oder Mörtelmischung zuzusetzen ist, richtet sich nach dem Einsatz dieser Baustoffe und ist abhängig vom Zementgewicht der Mischung.The amount of concrete admixture to be added to the fresh concrete or mortar mix depends on the use of these building materials and depends on the cement weight of the mixture.

Im allgemeinen beträgt eine ausreichende Menge des Zusatzmittels etwa 2,0 bis 100 Gew.%, vorzugsweise etwa 2 bis 25 Gew.%, trockenes Mikrosiliciumdioxid, berechnet auf das Gewicht des Zements im Betonansatz, und etwa 0,1 bis 5 Gew.% an hochgradigem und/oder normalem Wasserreduzierungsmittel, ebenfalls bezogen auf das Zementgewicht.In general, a sufficient amount of the additive is about 2.0 to 100 wt%, preferably about 2 to 25 wt%, of dry microsilica calculated on the weight of the cement in the concrete batch, and about 0.1 to 5 wt% high grade and / or normal water reducer, also based on cement weight.

Im EinHang mit den Normen der Industriepraxis bestimmt sich die optimale Menge der Bestandteile des Zusatzmittels und die Menge des Zusatzmittels, die in einem spezifizierten Bereich dem Beton zugesetzt wird, durch Versuche, bei denen die Umgebungsbedingungen und die am Bau vorgesehenen oder zu erwartenden Verhältnisse simuliert werden. Übliche Prüfungen werden angewendet, um die Wirkungen des Zusatzmittels auf den Beton insoweit zu zeigen, als es für die Arbeit wichtig ist, insbesondere in Hinsicht auf den Luftgehalt des Betons, die Konsistenz, die Wasserdurchlässigkeit und den möglichen Luftverlust des frischen Betons, die Erhärtungsgeschwindigkeit, die Druck- und Biegefestigkeit, die Frost-Tau-Beständigkeit, die Schwindung beim Trocknen und der zulässige Chloridgehalt.In accordance with the standards of industrial practice, the optimum amount of additive constituents and the amount of additive added to the concrete in a specified range shall be determined by experiments simulating the environmental conditions and the conditions foreseen or expected to be built , Conventional tests are used to demonstrate the effects of the additive on the concrete, as it is important for the work, in particular with regard to the air content of the concrete, the consistency, the water permeability and the possible loss of air of the fresh concrete, the hardening rate, the compressive and flexural strength, the freeze-thaw resistance, the shrinkage on drying and the permissible chloride content.

Die in üblicher Weise ausgeübte Zugabe von hochgradigen oder normalen Wasserreduzierungsmitteln verursacht oft ein übermäßiges Bluten und eine Entmischung. Dies zeigt sich an einer dünnen wäßrigen Paste, die nicht fähig ist grob aggregierte Partikeln in Suspension zu halten. Es ist auch bekannt, daß die meisten hochgradigen und normalen Wasserreduzierungsmittel eine Plastifizierung durch Herabsetzung der Oberflächenspannung der wäßrigen Komponente der Betonmischung bewirken. Dies kann zu einer Abtrennung der grob aggregierten Partikeln führen und verursacht eine niedrige Frost-Tau-Wechselbeständigkeit, den Verlust der Pumpbarkeit, Schwierigkeiten bei der Endbearbeitung und schlechte Textur der Formkörper.Conventional addition of high grade or normal water reducers often causes excessive bleeding and segregation. This is evidenced by a thin aqueous paste which is incapable of keeping roughly aggregated particles in suspension. It is also known that most high-grade and normal water-reducing agents cause plasticization by lowering the surface tension of the aqueous component of the concrete mixture. This may result in separation of the coarsely aggregated particles and causes low freeze-thaw cycling, loss of pumpability, difficulty in finishing, and poor texture of the molded articles.

Die Zufügung von Mikrosiliciumdioxid aus dem erfindungsgemäßen Betonzusatzmittel mit dessen hochgradiger Feinheit vergrößert die Oberfläche der Feststoffe pro Einheit des Wasservolumens. Hierdurch erreicht man eine bessere Separation und Suspension der groben Teilchen und dies führt zu einer erhöhten Plastizität und Verarbeitbarkeit durch Änderung der gegenseitigen Beeinflussung der Partikeln. Wenn Zementmischung, Wasser und erfindungsgemäßes Zusatzmittel mehr Feststoffe pro Volumeneinheit enthalten, ist die Masse weniger wäßrig und weniger zur Trennung geneigt. Das Bluten ist reduziert, da das Mikrosiliciumdioxid das Wasser in der Masse hält. Das Ergebnis ist ein homogenes, pumpbares, hochgradig verarbeitbares Gemisch mit reduzierten Blutungseigenschaften.The addition of microsilica from the concrete admixture of the present invention with its high degree of fineness increases the surface area of solids per unit of water volume. This achieves a better separation and suspension of the coarse particles and this leads to an increased plasticity and processability by changing the mutual influence of the particles. If the cement mixture, water and additive according to the invention contain more solids per unit volume, the mass is less aqueous and less prone to separation. Bleeding is reduced because the microsilica keeps the water in the mass. The result is a homogeneous, pumpable, highly processable mixture with reduced bleeding properties.

Die Druckfestigkeit von Beton mit dem erfindungsgemäßen Zusatzmittel ist allgemein höher als man von dem Zusatz der einzelnen Bestandteile als Gewinn an Festigkeit erwarten sollte. Die Gründe sind nicht ohneThe compressive strength of concrete with the additive according to the invention is generally higher than one would expect from the addition of the individual constituents as gain in strength. The reasons are not without

weiteres verständlich, aber man kann annehmen, daß die hochgradigen oder normalen Wasserreduzierungsmittel eine bessere Verteilung der Teilchen des Mikrosiliciumdioxids in der gesamten Betonmasse hervorrufen und daß zwischen den Bestandteilen des Zusatzmittels gewisse synergistische Effekte auftreten.however, it can be understood that the high grade or normal water reducing agents will give better dispersion of the microsilica particles throughout the concrete mass and that certain synergistic effects will occur between the ingredients of the admixture.

Das erfindungsgemäße Betonzusatzmittel ist mit Nutzen in üblichen frischen Betonmischungen anwendbar. Die. Beimischung kann nach den üblichen Methoden der Betonmischtechnik erfolgen, etwa nach folgendem Beispiel.The concrete admixture according to the invention is useful for use in conventional fresh concrete mixtures. The. Admixture can be carried out by the usual methods of concrete mixing technology, for example according to the following example.

Das Zusatzmittel in Form einer wäßrigen Aufschlämmung, enthaltend 20,4 kg Mikrosiliciumdioxid, 3,6 kg trockenes sulfonierten Kondensat von Naphthalin und Formaldehyd (Lomar D) als hochgradiges Wasserreduzierungsmittel und 25 1 Wasser, wird einem üblichen frischen Betonansatz mit 204 kg Portlandzement Typ I ohne andere Zusatzmittel zugefügt und eingemischt. Die entstandene Betonmischung mit einem Wasser-Zement-Verhä.ltnin von 0,35 (bezogen auf Gewicht) zeigte gute Verarbeitbarkeit und' Konsistenz und keine Entmischung in frischem Zustand. In erhärtetem Zustand nach 28 Tagen war die Druckfestigkeit typisch hoch und in der Größenordnung von 844 kg/cm . Die Frost-Tau-Wrchselbeständigkeit war überraschend hoch, selbst bei Abwesenheit von Luftporen. Die Betormischung enthielt 10 % Mikrosiliciumdioxid (trocken) und etwa 1,5 % des genannten Wasserreduzierungsmittels (trocken), berechnet auf das Zementgewicht oer Betonmischung. Die verminderte Durchlässigkeit dieses Betons erhöht den Widerstand gegen das Eindringen von Wasser und aggressiven Chemikalien. Hieraus ergibt sich auch die Verbesserung der Frost-Tau-Wechselbeständikeit im Vergleich zu einem Beton oder Mörtel, der nicht das erfindungsgemäße Zusatzmittel enthält.The additive in the form of an aqueous slurry containing 20.4 kg of microsilica, 3.6 kg of dry sulfonated condensate of naphthalene and formaldehyde (Lomar D) as a high-grade water reducer and 25 liters of water, becomes a conventional fresh concrete batch with 204 kg Portland cement type I without other additives added and mixed. The resulting concrete mixture with a water-cement ratio of 0.35 (by weight) showed good processability and consistency and no segregation in the fresh state. When cured after 28 days, compressive strength was typically high and on the order of 844 kg / cm. The frost-thaw corrosion resistance was surprisingly high, even in the absence of air pores. The bed mix contained 10 % microsilica (dry) and about 1.5 % of said water reducer (dry), calculated on the cement weight of the concrete mix. The reduced permeability of this concrete increases the resistance to penetration of water and aggressive chemicals. This also results in the improvement of the freeze-thaw Wechselbeständikeit compared to a concrete or mortar, which does not contain the additive of the invention.

Das erfindungsgemäße Mehrkomponentenzusatzmittel wird gemäß den Industrienormen in optimalen Mengenverhältnissen vorgemischt, so daß man ein einziges Vorrats- bzw. Ausgabesystem hat, im Gegensatz zur bisherigen Praxis, bei der an der Arbeitsstelle drei oder vier Ausgabesysteme vorhanden sein müssen. Es werden also alle Zusatzmittel zugleich eingegeben, da das erfindungsgemäße Produkt alle erforderlichen Wirkstoffe in einer homogenen Dispersion enthält. Nach bisheriger Praxis wurden die Ingredentien separat und nacheinander zugegeben um Ausflockungen u.dgl. zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Zusatzmittel spart Transporte und verhindert Irrtümer, da nur eine Zugabe anstelle von bisher drei oder vier erforderlich ist. Die Vorratshaltung ist erleichtert und die Qualitätskontrolle ist verbessert. Da nur ein Vorratsbehälter erforderlich ist, ist die Gefahr von Verunreinigungen und Verwechslungen beseitigt. Ein weiterer Vorteil der wäßrigen Aufschlämmung besteht darin, daß es an der Arbeitsstelle keinen Staub verursacht. Es kann jedoch auch für kleinere Arbeitsstellen eine Trockenmischung in Säcken geliefert werden.The multicomponent additive according to the invention is premixed in optimum proportions according to industry standards, so that one has a single storage or dispensing system, in contrast to the previous practice in which three or four dispensing systems must be present at the workplace. So all additives are entered at the same time, since the product according to the invention contains all the necessary active ingredients in a homogeneous dispersion. According to previous practice, the ingredients were added separately and sequentially to flocculates and the like. to avoid. The additive according to the invention saves transport and prevents errors, since only one addition instead of previously three or four is required. Stock keeping is easier and quality control is improved. Since only one reservoir is required, the risk of contamination and confusion is eliminated. Another advantage of the aqueous slurry is that it does not cause dust at the work site. However, it can also be supplied for smaller jobs a dry mix in bags.

Die Fähigkeit des Zusatzmittels, dem Beton eine höhere Sulfatresistenz und einen höheren Widerstand gegen eine Alkali-Siliciümdioxid-Reaktion zu verleihen* entsteht durch die günstigen Wirkungen der Mikrosiliciumdioxidmischung.The ability of the additive to give the concrete a higher sulphate resistance and higher resistance to an alkali-silica reaction is due to the beneficial effects of the microsilica blend.

Da das Zusatzmittel unter Bedingungen angewendet werden kann, bei denen die Abbindezeit bzw. Erstarrungszeit wesentlich verlängert wird, können Beschleuniger dem Zusatzmittel beigegeben werden, um ein optimales Abbinden und eine frühe Festigkeit zu erreichen. Andererseits kann es erwünscht sein, die Abbindezeit des frischen Betons zu verzögern.Since the additive can be used under conditions where the setting time is significantly prolonged, accelerators can be added to the additive to achieve optimum setting and early strength. On the other hand, it may be desirable to delay the setting time of the fresh concrete.

Das erfindungsgemäße Zusatzmittel ist nach Maß und Wunsch gefertigt mit mit optimalen Ingredentien und in optimalen Mengenverhältnissen für einen Beton für die Bauarbeit. Alle üblichen Betonzusatzmittel können dem erfindungsgemäßen Zusatzmittel einverleibt sein. :The additive of the invention is made to measure and desire with optimal ingredients and in optimal proportions for a concrete for construction. All conventional concrete admixtures can be incorporated into the additive according to the invention. :

Beschleuniger, wie Calciumchlorid, Calciumnitrat und Calciumfonniat, können in das Zusatzmittel mit dessen Hauptbestandteilen eingemischt werden, und zwar in den üblichen durch die Industrienormen und Erfahrungen gegebenen Mengen. Ein oder mehrere Beschleuniger können beispielsweise zu etwa 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Mikrosiliciumdioxids zugesetzt werden.Accelerators, such as calcium chloride, calcium nitrate and calcium formate, may be incorporated into the admixture with its major constituents, in the usual amounts given by industry standards and experience. For example, one or more accelerators may be added at about 5 to 20 weight percent based on the weight of the microsilicon dioxide.

Verzögerer, wie Zucker in Form von Glukose oder Sucrose können ebenfalls in den bekannten optimalen Mengen eingemischt werden. Ein oder mehrere Verzögerer können beispielsweise in Mengen von etwa 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Mikrosiliciumdioxids zugesetzt werden.Retarders, such as sugars in the form of glucose or sucrose, may also be mixed in the known optimal amounts. For example, one or more retarders may be added in amounts of about 5 to 20 percent by weight, based on the weight of the microsilicon dioxide.

Ebenfalls können Luftporenbildner, wie sulfonierte Fettsäuren (Vinsol-Harz, Darex) in das Zusatzmittel eingemischt werden. Ein oder mehrere Luftporenbildner können z.B. in Mengen von etwa 0,5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Mikrosiliciumdioxids anwesend sein.Also, air entraining agents such as sulfonated fatty acids (Vinsol resin, Darex) can be mixed into the admixture. One or more air entraining agents may e.g. in amounts of about 0.5 to 20 wt.%, Based on the weight of the microsilica present.

Die neben den Hauptbestandteilen vorgesehenen weiteren Zusatzmittel können auch in Kombinationen beigemischt werden.The additional additives provided in addition to the main components can also be mixed in combinations.

Das Zusatzmittel kann in verschiedenen Mengenverhältnissen der ausgewählten Bestandteile hergestellt werden. Um die Vorteile der Erfindung zu nutzen, wird das Zusatzmittel in frischem Betonansatz in folgendenThe additive may be prepared in various proportions of the selected ingredients. To take advantage of the invention, the additive in fresh concrete approach in the following

Mengen angewendet: etwa 2 bis 100 Gew.% Mikrosiliciumdioxid, bezogeh auf das Zementgewicht, und etwa 0,1 bis 5 Gew.% einer oder mehrerer hochgradiger und/oder normaler Wasserreduzierungsmittel. Vorzugsweise wird Wasser oder eine mit dem frischen Beton verträgliche organische Flüssigkeit zugefügt, um eine Aufschlämmung mit gleichmäßiger und homogener Dispergierung der Bestandteile zu bilden. Beschleuniger, Verzögerer, Luftporenbildner und andere übliche Zusatzmittel können mit den Hauptbestandteilen des erfindungsgemabCTTigemiscnt werden, und zwar jeweils in den Mengen, die für die gewünschte Konzentration.im frischen Beton erforderlich sind. In allen Fällen wird die optimale Menge nach den Normen und üblichen Prüfmethoden ermittelt.Amounts applied: about 2 to 100% by weight of microsilica based on the cement weight, and about 0.1 to 5% by weight of one or more high-grade and / or normal water-reducing agents. Preferably, water or an organic liquid compatible with the fresh concrete is added to form a slurry with uniform and homogeneous dispersion of the ingredients. Accelerators, retarders, air entraining agents and other common additives may be mixed with the main components of the present invention, each in the amounts required for the desired concentration in fresh concrete. In all cases, the optimum amount is determined according to the standards and usual test methods.

Claims (13)

Erfindungsansprücheinvention claims 1. Betonzusatzmittel in Form eines Mehrkomponentengemisches, dadurch gekennzeichnet, daß es als essentielle Bestandteile eines oder mehrere Wasserreduzierungsmittel und/oder hochgradige Wasserreduzierungsmittel dispergiert in Mikrosiliciumdioxid enthält, wobei das Mikrosiliciumdioxid in einer Menge von etwa 30 bis 98 Gew.% und das Wasserreduzierungsmittel-bzw. das Gemisch mehrerer 'Wasserreduzierungsmittel in einer Menge von etwa 2 bis 50 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Mikrosiliciumdioxids anwesend sind.A concrete admixture in the form of a multicomponent mixture, characterized in that it contains as essential constituents one or more water reducing agents and / or high-grade water-reducing agents dispersed in microsilica, the microsilica being in an amount of about 30 to 98% by weight and the water reducing agent resp. the mixture of a plurality of water-reducing agents in an amount of about 2 to 50 wt.%, Based on the weight of the microsilica are present. 2. Betonzusatzmittel gemäß Punkt 1,2. concrete admixtures according to point 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponentengemisch in Wasser oder einer organischen Flüssigkeit aufgeschlämmt ist und in dieser Aufschlämmung etwa 20 bis 80 Gew.% Feststoffe gleichmäßig und homogen suspendiert sind.characterized in that the multicomponent mixture is slurried in water or an organic liquid and in this slurry about 20 to 80 wt. % solids are uniformly and homogeneously suspended. 3. Betonzusatzmittel gemäß Punkt 1 oder 2,3. concrete admixtures according to point 1 or 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem oder mehreren Verzögerern und/oder einem oder mehreren Luftporenbildnern.characterized by a content of one or more retarders and / or one or more air entraining agents. 4. Betonzusatzmittel gemäß Punkt 1, 2 oder 3,4. concrete admixtures according to item 1, 2 or 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Mikrosiliciumdioxids, das aus den Abgasen von elektrischen öfen zur Herstellung von Siliciummetall oder Ferrosilicium gewonnen worden ist.characterized by the use of a microsilica derived from the exhaust gases of electric furnaces for the production of silicon metal or ferrosilicon. 5. Betonzusatzmittel gemäß Punkt 2, 3 oder 4,5. concrete admixture according to point 2, 3 or 4, dadurch kennzeichnet, daß in der wäßrigen Aufschlämmung das Mikrosiliciumdioxid mit einem Feststoffgehalt von 10 Gew.% und das bzw. die Wasserreduzierungsmittel mit einem Feststoffgehalt von etwa 0,4 bis 40 % enthalten sind.characterized in that in the aqueous slurry, the microsilica having a solids content of 10 wt.% And the or the water reducing agent having a solids content of about 0.4 to 40 % are included. 6. Betonzusatzmittel gemäß einem der Punkte 2 bis 5,6. concrete admixture according to any one of items 2 to 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Aufschlämmung einen pH-Wert von etwa 3,0 bis 7;5 aufweist.characterized in that the aqueous slurry has a pH of about 3.0 to 7; comprising. 5 7. Betonzusatzmittel gemäß einem der Punkte 1 bis 6,7. concrete admixture according to any one of items 1 to 6, dadurch gekennzeichnet, daß es neben den essentiellen Bestandteilen weitere übliche Betonzusatzmittel enthält.characterized in that in addition to the essential components it contains other conventional concrete admixtures. 8. .... Verfahren zur Herstellung eines Betonzusatzmittels gemäß den8. .... Process for the preparation of a concrete admixture according to the Punkten 1. bis 7.,Points 1 to 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eines oder mehrere Wassereduzierungsmittel und/oder hochgradige Wasserreduzierungsmittel mit Mikrosiliciumdioxid mischt, wobei das Mikrosiliciumdioxid in einer Menge von etwa 30 bis 98 Gew.% und das Wasserreduzierungsmittel bzw. eine Kombination mehrerer Wasserreduzierungsmittel in einer Menge von etwa 2 bis 50 Gew.%,. bezogen auf Mikrosiliciumdioxid, zugegeben werden und daß die Nlischarbeit fortgesetzt wird, bis mindestens einer der Bestandteile gleichmäßig im Mikrosiliciumdioxid dispergiert ist.characterized by mixing one or more water-reducing agents and / or high-grade water-reducing agents with microsilica, wherein the microsilica dioxide in an amount of about 30 to 98 wt.% and the water-reducing agent or a combination of several water-reducing agents in an amount of about 2 to 50 wt .% ,. based on microsilica, and that the mixing work is continued until at least one of the ingredients is uniformly dispersed in the microsilica. 9. Verfahren gemäß Punkt 8.,9. Procedure according to point 8., dadurch gekennzeichnet, daß man das Mischen in einer wäßrigen Auf-characterized in that the mixing in an aqueous solution schlämmung durchführt, wobei das Mikrosiliciumdioxid in einer Menge von etwa 10 bis 80 Gew.% und die anderen Komponenten in einer Menge von etwa 0,5 bis 40 Gew.% (Trockengewicht) homogen eingemischt werden.slurrying, wherein the microsilica in an amount of about 10 to 80 wt.% And the other components in an amount of about 0.5 to 40 wt.% (dry weight) are homogeneously mixed. 10. Verfahren gemäß Punkt 9.,10. Procedure according to point 9., dadurch gekennzeichnet, daß man die wäßrige Aufschlämmung auf einen pH-Wert von etwa 3,0 bis 7,5 einstellt.characterized in that the aqueous slurry is adjusted to a pH of about 3.0 to 7.5. 11. Verfahren gemäß Punkt 9. oder 10.,11. Procedure according to item 9. or 10., dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich übliche Betonzusatzmittel,' Verzögerer und Luftporenbildner, einmischt.characterized in that in addition conventional concrete admixtures, retarders and air entraining agents mixed. 12. Verwendung des Betonzusatzmittels gemäß der Punkte 1. bis 9., dadurch gekennzeichnet, daß man das Betonzusatzmittel einem üblichen Betonansatz in einer solchen Menge zumischt, daß das Mikrosiliciumdioxid zu etwa 2 bis 100 Gew.%, berechnet auf Zementgewicht, und die Wasserreduzierungskomponente zu etwa 0,10 bis 5,0 Gew.%, bezogen auf Zementgewicht, im Betonansatz vorhanden .sind.12. Use of the concrete admixture according to items 1 to 9, characterized in that admixing the concrete admixture a conventional concrete batch in such an amount that the microsilica to about 2 to 100 wt.%, Calculated on cement weight, and the water reduction component to about 0.10 to 5.0 wt.%, Based on cement weight, present in the concrete mixture .sind. 13. Erhärtetes Betonbauelement,13. Hardened concrete component, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Verwendung eines Betonzusatzmittels gemäß der Punkte 1. bis 12. hergestellt ist.characterized in that it is made using a concrete admixture according to items 1 to 12.
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