DD245865B1

DD245865B1 - METHOD FOR PRODUCING CEMENT-BONDED MOERTLES AND CONCRETE

Info

Publication number: DD245865B1
Application number: DD86286591A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Hempel; Monika Otte; Wolfram Reinhardt; Peter Fritsche
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1989-01-25
Also published as: DD245865A1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft Mörtel und Betone, die für das gesamte Bauwesen und Bauhandwerk geeignet sind, sowohl in der Vorfertigung als auch im Monolithbau. Spezielle Möglichkeiten der Anwendung sind u.a. höherwertige Betone und Betonwaren, z. B. auch gewaschene, geschliffene oder andersartig oberflächenbearbeitete, die aus Gründen eines abgestuften Kornaufbaus oder Sichtflächeneffektes gebrochene Kiese, Spline oder Farbedelsplitte enthalten. Die vorgeschlagene technische Lösung ist vor allem immer dort wirksam anwendbar, wo Bauwerke/Bauteile/Betonwaren herstellungs-, lagerungs- oder nutzungsbedingter Feuchte sowie Alkalibelastung ausgesetzt sindThe invention relates to mortars and concretes which are suitable for the entire construction industry and construction trades, both in prefabrication and monolithic construction. Special possibilities of the application are u.a. higher quality concretes and concrete products, eg. As well as washed, ground or otherwise surface-treated, containing the reasons of a graded grain structure or visible surface effect broken gravel, splines or Farbedelsplitte. Above all, the proposed technical solution is always effective where structures / components / concrete goods are subject to production, storage or use-related moisture and alkali loading

Die Mörtel und Betone einschl. Betonwaren können dabei dicht oder porig, zusätzlich pigmentiert und hydrophobiert sein. The mortars and concretes including concrete goods can be dense or porous, additionally pigmented and hydrophobic.

Characteristic of the known technical solutions

Es sind technische Lösungen bekannt, die Eigenschaften von Mörteln und Betonen zu verbessern.Technical solutions are known to improve the properties of mortars and concretes.

Das erfolgt z.B. nach der DE-OS 2146307 (CO4B13/20) dadurch, daß hydraulische oder bituminöse Bindemittel in Verbindung mit Zusatzstoffen aus Kieselerde-Grundstoff unter Verwendung eines Netzmittels eingesetzt werden. Die Kornzusammensetzung des Zusatzstoffes ist dabei durch große Feinheit charakterisiert.This is done e.g. according to DE-OS 2146307 (CO4B13 / 20) characterized in that hydraulic or bituminous binders are used in conjunction with additives of silica base material using a wetting agent. The grain composition of the additive is characterized by great fineness.

Es ist auch bekannt, durch Zugabe verschiedener anderer Chemikalien und/oder thermische Behandlung die Reaktion zwischen hydraulischen Bindemitteln und Mörtel- und Betonzuschlagstoffen zu beschleunigen, um bestimmte Frühfestigkeiten zu.It is also known to accelerate the reaction between hydraulic binders and mortar and concrete aggregates by adding various other chemicals and / or thermal treatment to certain early strengths.

erreichen.to reach.

Nach der DD-PS 147097 wird vorgeschlagen, Alkali-Kieselsäure-Reaktionen und demzufolge Alkalischäden an baulichen Anlagen zu verhindern, indem SiO₂-reiche Rückstände aus der salz- und/oder salpetersauren Extraktionsaufbereitung vorrangig von Schichtsilikaten zur Anwendung kommen. Dabei handelt es sich aber um einen Zement, der entsprechend der DD-PS 155059 weiterentwickelt wurde, um Alkali-Kieselsäure-Reaktionen (AKR) auszuschließen.According to DD-PS 147097 it is proposed to prevent alkali-silica reactions and, as a result, alkali damage to structures by using SiO ₂ -rich residues from the salt and / or nitric acid extraction preparation, primarily from sheet silicates. But this is a cement that has been further developed according to DD-PS 155059 to exclude alkali-silica reactions (AKR).

Nach DD-PS 79251 werden Flugaschen zur Herstellung von Puzzolanzement verwendet.According to DD-PS 79251 fly ashes are used for the production of pozzolanic cement.

Die bisher vorliegenden Lösungen haben vor allem den Nachteil, daß diese Puzzolanzementsortimente als zementwerkgebundene, standardmäßige, begrenzte Sondererzeugnisse neben den Lieferströmen von Massenzementen über komplizierte Transport-, Umschlag- und Lagerprozesse verstreut stationierten Verbrauchern zugeführt werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist die meist erforderliche Einbeziehung in den gesamten oder einen bestimmten Abschnitt des Klinkermahlprozesses, woraus Forderungen an einen bestimmten Trocknungsgrad resultieren. Ferner ist von Nachteil, daß Nebenkomponenten der Zusätze stahlkorrosionsfördernd sind, z. B. durch den sauren Charakter der Extraktionsaufbereitungsrückstände, oder daß sie den Hydratationsverlauf des hydraulischen Bindemittels negativ beeinflussen, z.B. Unverbranntes in Filteraschen, und deshalb in Grenzen gehalten und speziell überwacht werden müssen.Above all, the solutions present so far have the disadvantage that these pozzolanic element assortments have to be supplied as cement-based, standard, limited special products in addition to the supply streams of bulk cements via complicated transport, handling and storage processes scattered stationed consumers. Another disadvantage is the most required inclusion in the entire or a certain section of the clinker milling process, resulting in demands for a certain degree of dryness. Furthermore, it is disadvantageous that secondary components of the additives are steel corrosion promoting, z. By the acidic nature of the extraction treatment residues or that they adversely affect the hydration course of the hydraulic binder, e.g. Unburned in filter ashes, and therefore must be kept within limits and specially monitored.

Lediglich in der DD-PS 222588 A1 wird ein Zement beschrieben, wonach hochfeine Zusätze der betonschädigend reaktiven Opalsandsteinkomponente glazifluviatiler Lagerstätten zu bekanntem Zement das Wirksamwerden der Betonschädigung von Opalsandstein-, Flint- und Kieselkalkkomponenten aus dem Betonkies verhindern.Only in DD-PS 222588 A1 a cement is described, according to which extremely fine additions of the concrete damagingly reactive opaline sandstone component of glacifluviatile deposits to known cement prevent the effectiveness of the concrete damage of opaline sandstone, flint and silica limestone components from the concrete gravel.

Zu weiteren Puzzolankomponenten gehören künstliche und natürliche Schlacken (letztere nach DE-OS 2629068), natürliche Aschen, Glasmehl (DE-AS 2001171), Flintmehl und Kieselgur. Alle Zusatzvarianten sind lediglich darauf gerichtet, durch Reaktion mit dem Kalziumhydroxid der Zementgelporenlösung zu reagieren und die Bildung CaO-armer, alkalienbindungsfähiger Kalziumsilikathydrate zu bewirken, wodurch für reaktive Kieselsäureträger mit Opal, Chalcedon und Tridymit ein ausreichender Schutz erreicht wird.Other pozzolan components include artificial and natural slags (the latter according to DE-OS 2629068), natural ashes, glass flour (DE-AS 2001171), flint flour and kieselguhr. All of the additional variants are merely directed to reacting with the calcium hydroxide of the cement gel solution and causing the formation of CaO-poor alkali-binding calcium silicate hydrates, thereby providing adequate protection for reactive silica carriers with opal, chalcedony, and tridymite.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist, aikalireaktionsgefährdete Mörtel und Betone einschl. Betonwaren energiesparend und mit geringem Transport-, Umschlag- und Lagerungsaufwand durch eine besondere Abpufferung alkalireicher hydraulischer Bindemittel langzeitbeständig produzieren und einsetzen zu können, wobei Anfallstoffe aus der Aufbereitung einheimischer Rohstoffe verwendet werden sollen.The aim of the invention is aikalireaktionsgefährdete mortars and concretes including concrete goods energy-saving and with little transport, handling and storage costs by a special Abbufferung alkali-rich hydraulic binder long-term resistant produce and use, using waste materials from the treatment of domestic raw materials to be used.

-2- 245 865 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 245 865 Presentation of the Essence of the Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die betonschädigende Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion (AZR) bei Mörteln und Betonen einschl. Betonwaren zu verhindern, um das Alkalitreiben und damit die Zerstörung von Bauteilen und baulichen Anlagen, bei denen Mörtel und Betone einschl. Betonwaren, auch gewaschene, gestrahlte oder geschliffene verwendet werden, auszuschließen bzw. deren Dauerbeständigkeit zu erhöhen, und zwar auch bei Einsatz von potentiell schädigend alkalireaktiven Zuschlagstoffen mit reaktiven mineralischen Komponenten der klassischen AKR (kristallstrukturarme Kieselsäuremodifikationen) und darüber hinaus der Alkaii-Karbonat-Reaktion sowie der Reaktion der wirksamen Alkalien mit komplexen Silikaten (Alkali-Silikaten (Alkali-Silikat-Reaktion).The invention has for its object to prevent the concrete damaging alkali aggregate reaction (AZR) in mortars and concretes including concrete products to the alkali driving and thus the destruction of components and structures, including mortars and concretes including concrete goods, also washed, blasted or ground used to exclude or increase their durability, even with the use of potentially damaging alkali-reactive additives with reactive mineral components of classical AKR (low-crystal silicic acid modifications) and beyond the Alkaii-carbonate reaction and the reaction of effective alkalis with complex silicates (alkali silicates (alkali silicate reaction).

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem zum Einsatz kommenden Zement mit mehr als 0,8Ma.-% Na₂O-Äquivalent wirksamer Alkalien am Verarbeitungsort eine sich zum Zement proportional verhaltende Menge zementfeines Mehl, das bei der Aufbereitung eines Brechproduktes wie Kies gebrochen, Brechsand, Splitt und Schotter entsteht und sich als Anfallstoff, z. B. in Form von Filterstaub, abscheidet, zugesetzt und mit diesem Zement vorgemischt wird. Alternativ kann dieses Gesteinsmehl auch Einzelkomponente der entsprechenden Mörtel- und Betonmischungen und mit gröberen Kornanteilen des Brechproduktes versetzt sein.This object is achieved in that the cement used with more than 0.8Ma .-% Na ₂ O equivalent of effective alkalis at the processing a proportionately cement behaving amount of cementitious flour, which is broken in the preparation of a crushed product such as gravel, Crushed sand, chippings and gravel is formed and as seizure, z. B. in the form of filter dust, separates, is added and premixed with this cement. Alternatively, this rock flour may also be mixed with individual components of the corresponding mortar and concrete mixtures and with coarser grain fractions of the crushed product.

Der Erfindung liegt zugrunde, daß durch Zusatz zuschlagstoffgleicher Gesteinsmehle zu alkalireichem Zement oder mit alkalireichem Zement angemachten Mörtel- und Betonmischungen zuschlagstoffspezifische Alkali-Zuschlagstoff-Reaktionsarten an zementdispers verteilten Gesteinsmehlpartikeln ausgelöst werden, dort ablaufen und die voluminösen Reaktionsprodukte wie Alkalisilikathydratgele, Magnesiumsilikathydratgele, Brucit oder durch Ionenaustausch quellende Schichtsilikate von benachbarten Mehlkornzwickelporen aufgenommen werden oder in diese sich ausbreiten können, ohne daß sich ein mörtel- oder betonzerstörender Quelldruck aufbauen kann.The invention is based on the fact that addition of aggregate minerals to alkali-rich cement or alkali-rich cement mortar and concrete mixtures aggregate-specific alkali aggregate reaction types of cement dispersed rock flour particles are triggered, run there and the voluminous reaction products such as Alkalisilikathydratgele, Magnesiumsilikathydratgele, brucite or by ion exchange swelling phyllosilicates of adjacent Mehlkornzwickelporen be included or can spread in this without a mortar or concrete destructive swelling pressure can build up.

Das Erzeugnis bleibt frei von oberflächlichen Gelausscheidungen, Auswachsungen oder Abplatzungen über reaktiven Zuschlagstoffkörnern, Gefügelockerungen und Rissen.The product remains free of superficial gel precipitation, growth or flaking over reactive aggregate grains, piles and cracks.

Neben Auslösung einer dispers verteilt wirkenden, vorbeugenden zuschlagstoffspezifischen Alkali-Gesteinsmehl-Reaktion wird auch ein bestimmter Reaktivitätsgrad eines Zuschlagstoffes vom entsprechenden proportionalen Reaktivitätsgrad des dazugehörigen Gesteinsmehles ausreichend blockiert. Hochreaktive Zuschlagstoffe werden durch ihre hochreaktiven Gesteinsmehle, niedriger reaktive Zuschlagstoffe durch ihre niedriger reaktiven Gesteinsmehle unter Auslösung einer mörtel- und betonverträglichen, zuschlagstoffspezifischen AZR vor der erhöhten Alkalität der Zementgelporenlösung ausreichend geschützt. Es wurde gefunden, daß bis 35 zementbezogene Ma.-%, vorzugsweise 25Ma.-% zementfeines Gesteinsmehl, das am Verarbeitungsort des Zementes demselben eingemischt werden kann, einer AZR vorbeugen.In addition to triggering a dispersively acting, preventative additive-specific alkaline-rock flour reaction, a certain degree of reactivity of an aggregate is sufficiently blocked by the corresponding proportional degree of reactivity of the associated rock meal. Highly reactive aggregates are sufficiently protected from the increased alkalinity of the cement gel solution by their highly reactive minerals, lower reactive aggregates by their lower reactive minerals, triggering a mortar and concrete compatible, additive-specific AZR. It has been found that up to 35% by weight of cement, preferably 25% by weight, of cementitious rock powder which can be blended in at the processing site of the cement prevent AZR.

Bei Zusatz des zementfeinen Gesteinsmehles ohne Vormischen mit Zement ist die 1,25fache Menge Gesteinsmehl einzusetzen. Darüber hinaus wird der gleiche Effekt erreicht, wenn ein Brech-oder Anfallprodukt der Gesteinsaufbereitung verwendet wird, das auch gröbere als nur zementfeine Kornanteile enthält. Dabei ist die Zusatzmenge in Abhängigkeit von dem Anteil des zementfeinen Korns im Brech- oder Anfallprodukt der Gesteinsaufbereitung zu erhöhen.When adding the cement-free rock meal without premixing with cement, 1.25 times the amount of rock flour must be used. In addition, the same effect is achieved when a crusher or seizure product of the rock treatment is used, which also contains coarser than just cement fine grain fractions. In this case, the additional amount is to be increased as a function of the proportion of the cementitious grain in the crushing or accumulation product of the rock preparation.

Der erforderliche Zusatz an zementfeinem Gesteinsmehl kann auch über ausreichend Gesteinsmehl enthaltende Zuschlagstoffe eingetragen werden.The required addition of fine-grained rock flour can also be registered using aggregates containing sufficient rock flour.

Bei Benutzung von mehreren nach dem Anwendungsverhalten oder dem Ergebnis entsprechender Prüfverfahren als potentiell schädigend alkalireaktiv erkannten Zuschlagstoffen ist die zementbezogene Zusatzmenge entsprechend den Masseverhältnissen der reaktiven Zuschlagstoffkomponenten zueinander mehrkomponentig zusammenzusetzen, oder es ist Gesteinsmehl, alternativ auch mit gröberen Kornanteijlen, der reaktivsten Komponente als optimale Gesamtzusatzmenge zu verwenden.When using several according to the application behavior or the result of appropriate test methods as potentially harmful alkalireaktiv recognized aggregates the cement-related addition amount to the mass ratios of the reactive additive components to each other mehrkomponentig composed, or it is rock flour, alternatively with coarser Kornanteijlen, the most reactive component as the optimal total addition use.

Bei Einsatz heller Zementsorten, vor allem von Weißzement, können die erfindungsgemäßen alkaliabpuffernden Zusätze zur natürlichen Pigmentierung des Zementsteins von Erzeugnissen mit Sichtflächencharakter benutzt werden, z.B. Serpentinitmehl zur Erzielung einer olivgrünen, Rhyolithtuffmehl zur Gewährleistung einer roten Pigmentierung.When using light cements, especially white cement, the alkaline buffering additives of the present invention may be used for natural pigmentation of the cementitious stone of articles of visual nature, e.g. Serpentinite flour to obtain an olive green, Rhyolithtuffmehl to ensure a red pigmentation.

Den erfindungsgemäß versetzten Mörtel- oder Betonmischungen können andere Stoffe, wie Kalke, weitere Pigmente natürlicher oder künstlicher Art sowie chemische Zusatzmittel zugegeben werden.Other substances, such as limestones, other natural or artificial pigments and chemical additives can be added to the mortar or concrete mixtures added according to the invention.

embodiments

Die Erfindung wird anhand von drei Beispielen weiter beschrieben.The invention will be further described by way of three examples.

Der gegen inneren und äußeren Alkaliangriff stabilisierte Beton ist beispielsweise ein Terrazzobeton, der aus 570kg Portlandzement 4/45 mit einem Na20-Äquivalentvon 1,25Ma.-%, der mit 143 kg zementfeinem Serpentinitmehl vorgemischt wurde, 80kg Kalksteinbrechsand der Korngröße Null bis 1 mm, 751,5kg alkalireaktivem Serpentinitsplitt 2 bis 4mm 0,751,5kg Kalkmarmorsplitt 2 bis 8mm 0 und 256 Liter Anmachwasser besteht.The concrete stabilized against internal and external alkali attack is, for example, a terrazzo concrete composed of 570kg of Portland cement 4/45 with a Na20 equivalent of 1.25Ma% pre-mixed with 143kg of cementitious serpentinite flour, 80kg limestone crushed sand of zero to 1mm grain size, 751.5kg of alkaline reactive serpentine split 2 to 4mm 0.751,5kg of lime marble chips 2 to 8mm 0 and 256 liters of mixing water.

Eine zweite Variante ist, daß 570 kg des gleichen Zementes mit 89,5 kg eines Anfallproduktes der Serpentinitaufbereitung, das 80 Ma.-% zementfeines Gesteinsmehl enthält, und 71,5kg zementfeinem Rhyolithtuffmehl vorgemischt, 62kg Kalksteinbrechsand der Korngröße Null bis 10mm, 751,5kg alkalireaktiver Serpentinitsplitt 2 bis 4mm 0,751,5kg alkalireaktiver Rhyolithtuffsplitt 2 bis 4mm 0 und 256 Liter Anmachwasser zur Terrazzobetonherstellung zudosiert werden.A second variant is that 570 kg of the same cement is premixed with 89.5 kg of a serpentinite preparation seizure containing 80% by weight of cementitious rock flour and 71.5kg of cementitious rhyolite tuff, 62kg limestone crushed sand of zero to 10mm, 751.5kg Alkali-reactive serpentine split 2 to 4 mm 0.751.5 kg of alkali-reactive rhyolite clay chippings 2 to 4 mm 0 and 256 liters of mixing water for the production of terrazzo-concrete.

In einem dritten Falle wurden 570kg Portlandzement mit 71,5kg Serpentinitmehl und 71,5kg Rhyolithtuffmehl vorgemischt und zur Herstellung eines Kubikmeters Frischbeton mit 80kg Kalksteinbrechsand der Korngröße Null bis 1 mm, 751,5kg alkalireaktivem Serpentinitsplitt 2-bis 4mm 0,751,5kg alkalireaktivem Rhyolithtuffsplitt2bis8mm0 und 256 Liter Anmachwasser verwendet.In a third case, 570kg of Portland cement containing 71.5kg of serpentinite flour and 71.5kg of rhyolite tuff flour were premixed to produce one cubic meter of fresh concrete with 80kg of limestone crushed sand of zero to 1mm, 751.5kg of serially reactive serpentine split 2 to 4mm of 0.751.5kg of alkali reactive rhyolite tufts2 to 8mm0 and 256 Liters of mixing water used.

Diese drei Beispiele lassen den Umfang der Erfindung hinreichend erkennen. Aus dem offenbarten Wesen der neuen technischen Lösung ist aber ersichtlich, daß die Erfindung eine Vielzahl von Ausführungsvarianten umfaßt, die sich vor allem aus der Art der verwendbaren Zuschlagstoffe und der Mahlfeinheit bzw. Korngröße der erfindungsgemäßen Zusätze ergeben. Diese vielen Varianten resultieren aber auch aus den Anforderungen an die je nach Verwendungszweck notwendige Konsistenz der erfundenen Mörtel und Betone, d.h. aus dem unterschiedlichen masseprozentualen Wassergehalt.These three examples sufficiently illustrate the scope of the invention. From the disclosed nature of the new technical solution, however, it can be seen that the invention comprises a multiplicity of design variants, which result above all from the type of additives which can be used and the fineness or grain size of the additives according to the invention. However, these many variants also result from the requirements for the consistency of the invented mortars and concretes, depending on the intended use. from the different mass percentage water content.

Die entsprechenden Betone haben gegenüber sonst ähnlichen, aber ohne die vorgeschlagenen Zusätze aus zum Beispiel den Splittgesteinsarten und mit i43kg mehr Splittanteil hergestellten Terrazzoerzeugnissen den Vorteil, daß unmittelbar nach dem Schleifen oder während der Lager- oder der Nutzungszeit keine betonschädigenden Alkali-Zuschlagstoff-Reaktionen auftreten, wie das eben im Gegensatz hierzu bei den Lösungen nach dem Stand der Technik in hohem Maße der Fall ist. Außerdem bestehen die neuen spezifischen Vorteile der vorgeschlagenen Mörtel und Betone darin, daß einheimische Anfallstoffe effektiv verwertet und durch den erfindungsgemäßen Mehlkornanteil Zemente eingespart werden.The corresponding concretes have the advantage over other similar, but without the proposed additions of, for example, the chippings and more than 143 pieces of chippings, that there are no concrete damaging alkali-aggregate reactions immediately after grinding or during storage or use time. as opposed to the state of the art, which is very much the case in contrast. In addition, the new specific advantages of the proposed mortars and concretes are that domestic waste materials are effectively utilized and saved by the proportion of flour grain according to the invention cements.

Claims

1. A process for the preparation of cementitious mortar and concretes, characterized in that up to 35 kg of cementitious rock powder per 100 kg of cement or 1.25 times this mass 100 kg mixture are added.

2. The method according to claim 1, characterized in that when using two or more alkali-reactive additives, these proportions of their mass fractions are added as a cement-fine rock flour.