DD297011A5 - Verfahren zur bewertung der eigenschaften von zuschlagstoffgemengen - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zur Beurteilung von Zuschlagstoffgemengen zur Optimierung von Betoneigenschaften und effektiven Einsatz der Betonausgangsstoffe, insbesondere des Zementes, wird vorteilhafterweise bei der Betonprojektierung angewendet. Aus den Kenngroeszen der Ausgangszuschlagstoffe und deren Masseanteilen werden mittels Formeln fuer das so zusammengesetzte Zuschlagstoffgemenge neue Kenngroeszen berechnet. Weiterhin ist es moeglich, aus den Kenngroeszen der Ausgangszuschlagstoffe und den vorgegebenen Eigenschaften des aus ihnen herzustellenden Gemenges deren Masseanteile zu ermitteln.{Sand; Kies; Splitt; Zuschlagstoffe; Kornverteilung; Haftwasser; Zuschlagstoffestigkeit; Beton; Betonprojektierung}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Der Stand der Technik wird im wesentlichen durch Methoden charakterisiert, deren Grundlage die Korngrößenverteilung bildet. Sie wird mit Hilfe von Siebanalysen, indem die Siebdurchgänge oder Siebrückstände auf den in den Standards festgelegten Sieben experimentell ermittelt werden. Die graphische Darstellung der Siebdurchgänge in fv.a.-% in Abhängigkeit von der Sieböffnung bzw. Korngröße ergibt eine Sieblinie, mit deren Hilfe die Brauchbarkeit des Zuschlagstoffgemenges z. B. für die Betonherstellung beurteilt wird. Jede Sieblinie kann auch durch eine Körnungszahl, auch k-Zahl oder k-Wert genannt, beschrieben werden, wobei die Siebrückstandsbeträge aller Sieböffnungen summiert und durch 100 dividiert werden. Als Kriterium für die Brauchbarkeit der Zuschlagstoffgemenge wurden Sieblinien- bzw. Körnungszahlbereiche auf empirischem Wege ermittelt und werden für die Betonprojektierung genutzt. Um eine vorgegebene Kornzusammensetzung aus verschiedenen Zuschlagstoffen zu erreichen, werden deren Anteile nach bekannten graphischen oder rechnerischen Methoden theoretisch ermittelt und in der Regel experimentell überprüft und korrigiert. Weitere Verfahren beruhen darauf, daß der Haufwerksporenraum des Zuschlagstoffgerüstes entweder indirekt an Betonen bestimmt und für die weitere Projektierung dann genutzt oder direkt experimentell aus der Schüttdichte des Zuschlagstoffgemenges ermittelt werden. Ein solches Verfahren wird im WP 214087 beschrieben. Die erforderliche Zuschlagstoffmenge wird als fiktive Gemengedichte K betrachtet. Weiterhin wird ausgeführt, daß die Zuschlagstoffschüttdichte nachweislich proportional der Korngrößenverteilung der Zuschlagstoffe ist. Durch Verknüpfung von K mit einem Proportionalitätsfaktor ist die mathematische Beziehung K-κρ, ableitbar. Somit stellt κ einen Ausdruck für die Packungsdichte des Zuschlagstoffes in der Betonmischung, z. B. dem Frischbeton, dar. Der Nachteil dieses Herangehens besteht darin, daß die auf der Grundlage der Schüttdichte gewonnenen Ergebnisse bisher keine Ableitung von allgemeinen Abhängigkeiten zu der sich tatsächlich im Beton einstellenden Packungsdichte des Zuschlagstoffes ergeben. Es ist immer eine ständige Verifizierung dieser Abhängigkeit nachzuweisen, um den Anforderungen an den Beton gerecht zu werden. Weiterhin ist es nicht möglich, aus diesem Vorgehen die optimale Packungsdichte, die einen noch verarbeitbaren Beton bei einem minimalen Wassergehalt entsprechen würde, theoretisch abzuleiten. Analog kann auch der unbedingt notwendige Wasseranspruch des Zuschlagstoffes und die das Festigkeitsverhalten charakterisierende Kenngröße nicht ermittelt werden. Nach einem weiteren Lösungsweg können für jedes Zuschlagstoffgemenge die optimale Packungsdichte und daraus das Zuschlagstoffvolumen Vk₀ mit dem zugehörigen Hauswerksporenraum V_Hp₀, der Haftwasserwert des Zuschlagstoffes V_tiw und die Deformationszahl D_K, als das Festigkeitsverhalten charakterisierende Kenngröße, ermittelt werden. Durch diese Kenngrößen werden die Zuschlagstoffe besser beschrieben und stellen deshalb eine verbesserte Ausgangsposition für die Betonprojektierung dar. Der Nachteil besteht jedoch darin, daß diese Kenngrößen jeweils nur für einen Zuschlagstoff bzw. eine Zuschlagstoffkombination experimentell ermittelt werden können.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die Zuschlagstoffe für die Herstellung von Beton gewählter Qualität effektiver auszunutzen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die anzustrebenden Eigenschaften der Zuschlagstoffgemenge für die Betonprojektierung und -herstellung von ihrer Dosierung zu bestimmen.

Erfindungsgemäß werden zunächst die Kenngrößen von zwei zu mischenden Ausgangsstoffen, wovon einer zweckmäßigerweise sandhaltig sein soll, in bekannter Weise ermittelt.

Dies sind:

für Zuschlagstoff 1 (zweckmäßigerweise Sand oder Kiessand)

Vko, /m³/m³/ Zuschlagstoffvolumen bei optimaler Packungsdichte in 1 m³

Vhw, /-/ Haftwasserwert des Zuschlagstoffes

Dk₁ /-/ Deformationszahl (Zuschlagstoffestigkeitskenngröße)

und für den Zuschlagstoff 2 analog die Kenngrößen Vk₀,; Vhw,; Dk₁.

Für die Berechnung der neuen Kenngrößen des durch x-Masseanteile des Zuschlagstoffes 1 und (i-x)-Masseanteile des Zuschlagstoffes 2 zusammengesetztes Zuschlagstoffgemenges wurden folgende wiederholbaren Zusammenhänge der Kenngrößen der einzelnen Ausgangszuschlagstoffe mit dem Gültigkeitsbereich für die Masseanteile 0,4 s χ 5 1 gefunden:

^Kox " * * ⁷Ko, Ml-X) V_Kc,

χ 1- S . (4.6 - 5.73 V² ) /χ -(0.36 - 6.25 V²

ν \ί Λ/ 1

^χ * ⁷Ko₂ * ⁷HW₁ ^{λ Ί}

ο ο ⁷Ko2

(4.6-5,73 V^_n )(6,25 1* + 0,64)-(0,30-0,25 V^_n) (13 - VTT")

!^l ^HW1 2-i -JL·

(4,6-5.73 V² )(6,25 V² + 0,64) 1 1

/ ^ ^{10 ν}κο₂ ίο ν_κ ίο ν_κ

°^κχ " T ^"^Γ"⁺ °^κ2⁾"⁽"ν— ⁺ %⁾⁷-⁴'⁶^-5—^{s +} V *

X C HW₂ 2 V₁^ 1 V_HÄ 2

⁺ V⁷ 7 ^{+ 4}·

10V₁₀, 10 ν °·⁷⁵

⁶ ^"5~- ⁺ °κ^}-⁽ΐ—^{i + 0}XV-

^VKO

ν "

Werden die Ausgangszuschlagstoffe untereinander gemischt, so werden zunächst die Kenngrößen für die Zuschlagstoffgemenge aus 1 und 2 ausgerechnet und danach wird dieses entsprechend als Zuschlagstoff 1 und der dritte Zuschlagstoff als Zuschlagstoff 2 betrachtet und die Kenngrößen für dieses Gemenge berechnet. Auf diese Weise kann die Ermittlung der Kenngrößen für Gemenge zusammengesetzt aus mehreren Ausgangsstoffen erfolgen. Weiterhin ist es möglich, aus den Kenngrößen der Ausgangszuschlagstoffe und den vorgegebenen Eigenschafton des aus ihnen herzustellenden Gemenges deren Masseanteile zu ermitteln. Somit kann eine Optimierung der Zuschlagstoffzusammensetzung zwecks Minimierung des Zementeinsatzes vorgenommen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel nHher erläutert.

Das zur Anwendung vorgesehene Zuschlagstoffgomenge wird aus χ = 0,6 Massoantellen Kiessand °/e mm mit den Kenngrößon

V_Ko, = 0,755 mVm³; V„w, = 0,163; D_x = 5,15

und

(1 -x) = 0,4 Masseanteilen Splitt ^e/ie mm mit den Kenngrößen

. Vk₀₁ = 0,618 mVm³; V_HW, = 0,044; D_K = 14,8

zusammengesetzt.

Die Konngrößen dieses 7uschlagstoffgemenges werden wie folgt berechnet:

V 0,755 . 0.618

Ko_v ^a 0,6 ,0,618 +0,4 . 0,755. 0.4 . 0,755³ . 0,044 _{lA R K} -.« _{n 7(}-_K2v + — ' ' ' · (4,6 - 5,73 · 0,755 ) ·

0,6 · 0,618* . 0,163/0,6 - (0,36 - 6,25 . O,163²}7 ·

(4,6-5,73*0,755²) (6,25*0,163²+O.64)-(0,30-0,25*0,755)

(4,6 - 5,73 · 0,755²)(6,25 . 0.163² + 0,64)

^VKo ^β °·⁸¹⁵

V η Ρ»⁶, * P»⁶,f! ' Q^⁶³ ₊ η 044 (l ~ ⁰I⁶,*⁰'⁶^⁸. __

HW O,b . 0,618 + 0,4 . 0,755 "·"*♦·» I* 0,6 . 0,618 + 0,4 · 0,755

	ο,	110	.618
X			j. Λ
		/710*0,	* .L
	.10	•0.755
	' ü	,163

10*0,755 _{χ ς} „.₇ , _o// 10'0.618 -

^{+ 5}»²)·/- ⁴'⁶/( ' ^{+ 14}·

10Ό.618 _ΛΛ „ν ,10*0.755 ,. Ο,θ44 ⁺ ^tV)-K 0.163 ^+Ο

„ = 23,51^Kx

Claims (2)

1. Verfahren zur Bewertung der Eigenschaften von Zuschlagstoffgemengen für die Betonprojektierung, ausgehend von den Kenngrößen der Ausgangsstoffe, wie das Zuschlagstoffvolumen V_Ko, der Haftwasserwert V_HW und die Deformationszahl D_K als Festigkeitskenngröße, gekennzeichnet dadurch, daß die Kenngrößen aus x-Masseanteilen des zweckmäßigerweise sandhaltigen Ausgangszuschlagstoffes 1 und des (i-x)-Masseanteils des Ausgangszuschlagstoffes 2 zusammengesetzten Zuschlagstoffgemenges nach den Formeln:

^VK_Ol · ^VKO₂

(l-x) . Vj? .

^x ' KO₁ π«« ο

. v² . V

+ -, i £ . (4.6 - 5,73 V^₀ ) fx -(0,36 - 6,25

(4,6-5,73 V^₀ )(6,25 V^ + 0,64)-(0,30-0,25 V_K(J )(13

(4,6 - 5,73 V² )(6,25 V² + 0.64) KO₁ MW₁

^X * ^VK0₂' ^⁷HW₁ ^x · ^VKo₂

x x . V_{Ko +} (l-x) V_Ko HW₂(I - x . V_K02+ (l-x) V_KOi)

/ ^{10 V}Ko₂ ^{10 V}K_Ol 1° ^VK0₂

V ^x L^I— ⁺ V"⁽"v— ⁺ \^)y " ⁴·^6/τ~?—^{S + D}«<₂ ⁾

^{V V}HW ^ ⁷HW ^{X V}HW ²

10 V_K 10 V₁. 10

η IK?

♦ 0 ϊΚ/. 4.6

HW₁ ^{J V}HW₂ ^{2 7}HW₁

- Δ- ^Z- * O) - (_ 1 _t O )J ♦ 0

HW₂ ^ ⁷HW₁ ^{1 α}

ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für Zuschlagstoffgemenge, zusammengesetzt aus mehr als zwei Ausgangszuschlagstoffen, so verfahren wird, daß zunächst die Kenngrößen eines Zusch!.igstoffgemenges aus zwei Ausgangsstoffen, wobei einer sandhaltig sein sollte, ermittelt werden, die dann als Ausgangsgrößen für den Rechengang mit einem weiteren Ausgangszuschlagstoif Eingang finden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren zur Bewertung der Eigenschaften von Zuschlagstoffgemengen findet im Bauwesen bei der Betonprojektierung und Betonherstellung Anwendung.