DE102016001761A1 - Formulation of a faster-setting concrete mix and method of use - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Formulierung einer schnellerstarrenden Betonmischung sowie Verfahren zur Anwendung.The invention relates to a formulation of a faster-setting concrete mixture and to methods of use.

Description

Hiermit werden eine Beton- bzw. Zementmörtelmischung sowie Verfahren zur Anwendung als Erfindung gemeldet, welche im Speziellen eine Formulierung gemäß der Ansprüche 1–10 und Verfahren zur Anwendung gemäß der Ansprüche 11–13 betrifft.Hereby, a concrete or cement mortar mixture and methods for use as invention are reported, which relates in particular to a formulation according to claims 1-10 and methods of use according to claims 11-13.

Zum schichtweisen Auftragen von anhaftenden Materialien auf eine Fläche wie dies bei einem sogenannten 3D-Druck-Verfahren der Fall ist, muss das genutzte Material, welches im besonderen Fall eines 3D-Betondruck-Verfahrens (vgl. H. Kischel, bi-BauMagazin 2014, 5, 96–97 ) Beton ist, bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Die wichtigsten Voraussetzungen, die ein Beton oder Zementmörtel für ein 3D-Druckverfahren erfüllen muss, sind eine (sehr) hohe Frühdruckfestigkeit bei ebenfalls hoher Druckfestigkeit des Festbetons, eine (sehr) steife Konsistenz und ein (sehr) frühes Erstarren.For layered application of adhering materials on a surface as in a so-called 3D printing process is the case, the material used, which in the particular case of a 3D concrete printing process (see. H. Kischel, bi-BauMagazin 2014, 5, 96-97 ) Concrete is to meet certain requirements. The most important prerequisites that a concrete or cement mortar must fulfill for a 3D printing process are (very) high early compressive strength combined with high compressive strength of the hardened concrete, (very) stiff consistency and (very) early solidification.

Für die Festigkeitsbildung in Beton ist vor allem das in größten Stoffmengen in Portlandzement enthaltene Mineral Alit (Ca3SiO5 oder C3S1

1
Standard Kurznotation in der Zementchemie: C = CaO, S = SiO2, A = Al2O3, F = Fe2O3, H = H2O
) verantwortlich. Erst zweitrangig tragen ebenfalls der in niedrigeren Konzentrationen vorhandene Belit (Ca2SiO4 oder ß-C2S) und Aluminat-Phasen (Ca3Al2O6 oder C3A und Ca4Al2Fe2O10 oder C4AF) und schließlich auch die Sulfatminerale Bassanit (CaSO4·0.5H2O) und Anhydrit (CaSO4) des Zements zur Festigkeitsbildung in Beton bei. Durch Hydratation bilden sich entsprechend den Reaktionsgleichungen a)–c) aus C3S und C2S in Reaktion mit Wasser Calciumsilikathydrate (C-S-H) und Portlandit (Ca(OH)2) und sehr schnell aus C3A oder C4AF Calciumaluminathydrate:
Figure DE102016001761A1_0001
For the formation of strength in concrete, especially the mineral Alit (Ca 3 SiO 5 or C 3 S 1
1
Standard shorthand notation in Cement Chemistry: C = CaO, S = SiO 2 , A = Al 2 O 3 , F = Fe 2 O 3 , H = H 2 O
) responsible. Secondarily, the lower concentrations of belite (Ca 2 SiO 4 or β-C 2 S) and aluminate phases (Ca 3 Al 2 O 6 or C 3 A and Ca 4 Al 2 Fe 2 O 10 or C 4 AF and finally also the sulphate minerals bassanite (CaSO 4 .0.5H 2 O) and anhydrite (CaSO 4 ) of the cement for strengthening in concrete. By hydration, calcium silicate hydrates (CSH) and portlandite (Ca (OH) 2 ) form in accordance with reaction equations a) -c) from C 3 S and C 2 S in reaction with water, and calcium aluminate hydrates very rapidly from C 3 A or C 4 AF:
Figure DE102016001761A1_0001

Sind hingegen Sulfate gegenwärtig bilden sich aus C3A oder C4AF Ettringite (z. B. Ca6Al2[(OH)12(SO4)3]·26H2O), wodurch die Bildung von Calciumaluminathydrate verzögert wird und damit ein Ansteifen des Zements schon nach wenigen Minuten. Nach der Hydratation sind die C-S-H-Phasen mengenmäßig am stärksten vertreten. Für die Kohäsion und die mechanischen Eigenschaften von Portlandzement sind die C-S-H-Phasen von großer Bedeutung. Nach ungefähr einer Stunde nach Beginn der Hydratation von Portlandzement bilden sich langfaserige C-S-H, die u. a die einzelnen Zementkörnchen verbinden und den Zementbrei verfestigen. Erst nachdem aber im weiteren Reaktionsverlauf kurzfaserige C-S-H-Kristalle entstehen, werden die Poren zwischen den Zementkörnern ausgefüllt und ein festes Gebilde ausgebildet. Insgesamt ist die Bildung der C-S-H-Phasen ein kontinuierlicher Prozess, der über Jahre andauert. Da die spezifische Oberfläche von Silikathydraten am größten ist, tragen sie auch am stärksten zur Festigkeit bei. Je mehr faserförmige C-S-H aufgrund dessen ein Zementstein enthält, desto fester ist er. Dagegen verschlechtern Calciumaluminathydrate und Ca(OH)2 die mechanischen Eigenschaften des Produktes Beton in geringerem Maß oder auch sehr deutlich und beeinträchtigen dessen chemische Widerstandsfähigkeit gegen unterschiedliche Umwelteinflüsse. Ebenfalls bedingt die spezifische Oberfläche eines Zements die Anzahl der sich bildenden C-S-H-Phasen. Ein Zement wird aufgrund dessen erst reaktiv, wenn seine spezifische Oberfläche so groß ist, dass Hydratationsreaktionen in überschaubaren Zeiten ablaufen können (vgl. L. Müller, Chem. unserer Zeit 1973, 7(1), 19–24 ; P. Stemmermann, U. Scheike, K. Garbev, G. Beuchle, Cem. Int. 2010, 8(5), 52–67 ; J. Rieger, M. Kellermeier, Nicoleau L., Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53(46), 12380–12396 ; S. Tränkle, Dissertation, Universität Augsburg, Augsburg, 2014 ).On the other hand, if sulphates are present, ethers of C 3 A or C 4 AF are formed (eg, Ca 6 Al 2 [(OH) 12 (SO 4 ) 3 ] .26H 2 O), thereby retarding the formation of calcium aluminate hydrates and hence a stiffening of the cement after a few minutes. After hydration, the CSH phases are most abundant in terms of quantity. For the cohesion and mechanical properties of Portland cement, the CSH phases are of great importance. After about one hour from the start of hydration of Portland cement, long-fibered CSHs are formed, which, among other things, may form. a Join the individual cement grains and solidify the cement paste. But only after the formation of short-fibered CSH crystals in the further course of the reaction, the pores between the cement grains are filled and formed a solid structure. Overall, the formation of the CSH phases is a continuous process that lasts for years. Since the specific surface of silicate hydrates is the largest, they also contribute the most to the strength. The more fibrous CSH contains a cement stone as a result, the firmer it is. Calcium aluminate hydrates and Ca (OH) 2, on the other hand, deteriorate the mechanical properties of the product concrete to a lesser extent or very significantly and impair its chemical resistance to various environmental influences. Also, the specific surface area of a cement determines the number of CSH phases that form. Due to this, a cement only becomes reactive when its specific surface area is so large that hydration reactions can take place within manageable times (cf. L. Müller, Chem. Of our time 1973, 7 (1), 19-24 ; P. Stemmermann, U. Scheike, K. Garbev, G. Beuchle, Cem. Int. 2010, 8 (5), 52-67 ; J. Rieger, M. Kellermeier, Nicoleau L., Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53 (46), 12380-12396 ; S. Tränkle, Dissertation, University of Augsburg, Augsburg, 2014 ).

Hohe Frühfestigkeiten von Zementen sind deswegen im Vergleich zu normalen Portlandzementen durch höhere Gehalte an Ca2+-Ionen und C3S und höhere Gehalte an Aluminaten, C3A und C3AF, zu erhalten. Im Besonderen sind schnell erhärtende hydraulische Bindemittel zur Betonherstellung entweder besondere Schnellzemente, also modifizierte Portland- und Spezialzemente mit einer von Portlandzement deutlich abweichenden Klinkerbasis, oder Schnellzemente auf der Basis von Mischzementen mit Zusätzen. Modifizierte Portlandzemente für eine Schnellerhärtung zeichnen sich dabei durch einen hohen Gehalt an C3S und hohe Silikatgehalte aus und erzielen so eine im Vergleich zu normalen Portlandzementen bis zu 20% höhere Frühfestigkeit. Zudem sind modifizierte Portlandzemente ebenfalls Zemente, die kein oder nur sehr wenig Sulfatträger als Erstarrungsregler enthalten und/oder deren Gehalt an C3A erhöht ist. Die Basis für Mischzemente mit verschiedenen Zusätzen als schnell erhärtende hydraulische Bindemittel stellt immer ein Portlandzement oder Portlandzementklinker dar, in den meisten Fällen mit Zusätzen, die die aluminatischen und/oder aluminat-ferritischen Klinkerphasen anregen und dadurch die Ettringit-, Monosulfat-, oder auch Calciumaluminathydrat-Bildung beschleunigen (vgl. DE 10 2005 018 100 A1 ).High early strengths of cements are therefore obtained in comparison to normal Portland cements by higher levels of Ca 2+ ions and C 3 S and higher levels of aluminates, C 3 A and C 3 AF. In particular, fast-setting hydraulic binders for concrete production are either special quick cements, ie modified Portland and special cements with a clinker base that differs significantly from Portland cement, or quick cements based on mixed cements with additives. Modified Portland cements for fast curing are characterized by a high content of C 3 S and high silicate contents and thus achieve up to 20% higher early strength compared to normal Portland cements. In addition, modified Portland cements are also cements which contain no or only very little sulfate support as a solidification regulator and / or whose content of C 3 A is increased. The basis for blended cements with various additives as fast hardening hydraulic binders always represents a Portland cement or Portland cement clinker, in most cases with additives containing the aluminative and / or aluminate stimulate ferritic clinker phases and thereby accelerate the ettringite, monosulfate, or even calcium aluminate hydrate formation (cf. DE 10 2005 018 100 A1 ).

Beispiele für Bindemittelmischungen mit einer sulfatträgerfreien Bindemittelkomponente aus Portlandzementklinker(feinst)mehl sind:

  • – DE 10141864 A1 : Hierin wird eine Schnellzement-Bindemittelmischung für einen schnellerhärtenden Beton insbesondere für Verkehrsflächen und dergleichen mit einer einstellbaren Verarbeitungszeit und verringerter Absetzneigung durch den Zusatz eines Strukturviskosität gewährleistenden Mittels wie Gluconsäure beschrieben.
  • – DE 19633447 A1 : Hierin wird eine schnellerhärtende hydraulische Zementmischung, die einen Portlandzementklinker mit hohem Sulfatwiderstand, einen anorganischen Abbindebeschleuniger sowie einen Erstarrungsverzögerer umfasst, wobei der Portlandzementklinker ein Tonerdemoul < 0.64 besitzen soll und Alkalicarbonat als Abbindebeschleuniger, ein Zweikomponentenverzögerer sowie Calciumcarbonat als Füllstoff enthalten und Mahlfeinheiten von 3000–8000 bzw. 8000–20000 cm2/g gegeben sein sollen.
Examples of binder mixtures with a sulfate carrier-free binder component of Portland cement clinker (very fine) flour are:
  • - DE 10141864 A1 : Herein, a quick-setting cement binder mixture for a faster-curing concrete, in particular for traffic areas and the like with an adjustable processing time and reduced Absetzneigung by the addition of an intrinsic viscosity ensuring agent such as gluconic acid is described.
  • - DE 19633447 A1 : A faster-curing hydraulic cement mix comprising a high sulfate sulfate Portland cement clinker, an inorganic setting accelerator and a solidification retarder, the Portland cement clinker having an clay demoul <0.64 and alkali carbonate as setting accelerator, a two-component retarder and calcium carbonate as filler, and grinding fineness of 3000-8000 or 8000-20000 cm 2 / g should be given.

Nach DIN 1164-11:2003-11 sind schnellerstarrende Zemente raumbeständig und Zemente mit einem Erstarrungsbeginn ≤ 45 min.To DIN 1164-11: 2003-11 are faster-acting cements resistant to space and cements with a solidification start ≤ 45 min.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schnellzement-Bindemittelmischung für einen Beton zu schaffen mit einer feinkörnigen Zusammensetzung und einer Verarbeitungszeit, die die Verwendung insbesondere für ein Trocken- oder Nassspritzbeton- oder -mörtelverfahren gestattet und dessen Erhärtungsverlauf die Verwendung für Betonbauteile mit nach kurzer Zeit auftretenden hohen Belastungen erlaubt.The object of the invention is to provide a quick-setting cement mixture for a concrete with a fine-grained composition and a processing time, which allows the use in particular for a dry or wet spray concrete or mortar method and its hardening course, the use for concrete components with a short time high loads allowed.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Formulierung einer Mischung und Verfahren zu deren Anwendung mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved according to the invention by a formulation of a mixture and method for its application with the features of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Mischung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Art von Zusatz aus Portlandzement CEM I–V mit einem Gehalt an Sulfat (berechnet als SO3) von 2–3% und einer großen spezifischen Oberflächen (Blaine) von 6000–10000 cm2/g besteht. CEM I 52,5 R (fc) – Fastcrete® plus von Schwenk Zement KG erfüllt diese Voraussetzungen und ist in besonderen Ausführungen einzusetzen. Zudem ist die Mischung dadurch gekennzeichnet, dass eine Art von Zusatz aus Portlandzementklinkermehl mit einem niedrigen Gehalt an Sulfat (berechnet als SO3) von 0–1.5% und einem relativ hohen Gehalt an Aluminaten C3A und C4AF von 6–15% bzw. 5–13% besteht, wobei Fastcrete Basic K von Schwenk Zement KG diese Voraussetzungen erfüllt und in besonderen Ausführungen einzusetzen ist.The mixture according to the invention is characterized in that a kind of additive of Portland cement CEM I-V with a content of sulfate (calculated as SO 3 ) of 2-3% and a large specific surface area (Blaine) of 6000-10000 cm 2 / g consists. CEM I 52.5 R (fc) - Fastcrete ® plus from Schwenk Zement KG meets these requirements and must be used in special versions. In addition, the mixture is characterized in that a type of addition of Portland cement clinker flour with a low content of sulfate (calculated as SO 3 ) of 0-1.5% and a relatively high content of aluminates C 3 A and C 4 AF of 6-15% or 5-13%, whereby Fastcrete Basic K from Schwenk Zement KG meets these requirements and must be used in special designs.

CEM I 52,5 R (fc) – Fastcrete® plus ist ein Schnell- und Hochleistungszement von Schwenk Zement KG, der sich besonders für die Beton- und Stahlbetonfertigteilbauindustrie bewährt hat. CEM I 52,5 R (fc) – Fastcrete® plus weist einen Sulfatgehalt (berechnet als SO3) von (ca.) maximal 2,8 M.-% auf, besitzt niedrige Natrium- (berechnet als Na2O) und Chlorgehalte (berechnet als Cl–) von (ca.) 0,3 M.-% bzw. 0,01 M.-% und eine große spezifische Oberfläche (Blaine) von (ca.) 6720 cm2/g.CEM I 52.5 R (fc) - Fastcrete ® plus is a fast and high performance cement from Schwenk Zement KG, which has proven to be particularly suitable for the concrete and reinforced concrete precast construction industry. CEM I 52.5 R (fc) - Fastcrete ® plus has a sulfate content (calculated as SO 3) of (approximately) a maximum of 2.8 M .-% to, possesses low sodium (calculated as Na 2 O) and chlorine contents (calculated as Cl - ) of (approx.) 0.3% by mass and 0.01% by mass, respectively, and a high specific surface area (Blaine) of (approx.) 6720 cm 2 / g.

Ein im Erstarrungsverhalten nicht ausgeregeltes Zementklinkermehl ist Fastcrete Basic K von Schwenk Zement KG. Fastcrete Basic K besitzt einen sehr niedrigen Sulfatgehalt (berechnet als SO3) von (ca.) maximal 1,06 M.-%, niedrige Natrium-(berechnet als Na2O), Kalium-(berechnet als K2O) und Chlorgehalte (berechnet als Cl–) von (ca.) 0,22 M.-%, 1,10 M.-%, bzw. 0,01 M.-%, sowie eine spezifische Oberfläche (Blaine) von (ca.) 3960 cm2/g. Aus einer mineralogischen Analyse lassen sich u. a. hohe Gehalte an Aluminaten feststellen: C3S 62,0%, C2S 15,5%, C3A 7,1%, C4AF 10,4%, CaOfrei 2,4%.A cement clinker flour that is not regulated in the solidification behavior is Fastcrete Basic K from Schwenk Zement KG. Fastcrete Basic K has a very low sulfate content (calculated as SO 3 ) of (approx.) 1.06% by mass, low sodium (calculated as Na 2 O), potassium (calculated as K 2 O) and chlorine content (calculated as Cl - ) of (approx.) 0.22 mass%, 1.10 mass%, or 0.01 mass%, and a specific surface area (Blaine) of (approx.) 3960 cm 2 / g. From a mineralogical analysis, high contents of aluminates can be found: C 3 S 62.0%, C 2 S 15.5%, C 3 A 7.1%, C 4 AF 10.4%, CaO free 2.4 %.

Die erfindungsgemäße Mischung ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungszeit der Mischung je nach Zusammensetzung des Bindemittels variieren kann und dadurch einstellbar sein soll, dass der Bestandteil Portlandzement CEM I–V mit einem Gehalt von 10–90 Gew.-% und der Bestandteil Portlandzementklinkermehl mit einem Gehalt von 10–90 Gew.-% vorliegen soll.The mixture according to the invention is further characterized in that the processing time of the mixture may vary depending on the composition of the binder and thereby be adjustable, that the component Portland cement CEM I-V with a content of 10-90 wt .-% and the component Portland cement clinker flour with a content of 10-90 wt .-% should be present.

Die erfindungsgemäße Mischung ist in einer besonderen Ausführungsform zudem dadurch gekennzeichnet, dass sie Tonerdeschmelzzement enthalten kann.The mixture according to the invention is also characterized in a particular embodiment in that it may contain high-alumina cement.

Die erfindungsgemäße Mischung ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass sie als Zuschlagstoffe Gesteinsmehle nach DIN EN 12620 und/oder sehr feine Gesteinsmehle, in einer besonderen Ausführungsform Basaltmehl, enthalten kann.The mixture according to the invention is additionally characterized in that it contains aggregates as aggregates DIN EN 12620 and / or very fine minerals, in a particular embodiment may contain basalt flour.

Die erfindungsgemäße Mischung ist in einer besonderen Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass sie Fasern vieler Art (Metall, Kunststoff, Keramik, Glas) einzeln oder in Bündeln mit besonderer Oberflächenstruktur und -beschichtung, was eine bessere Verankerung im Beton ermöglicht, oder ohne besondere Oberflächenstruktur und -beschichtung aufweisen kann. The mixture of the invention is characterized in a particular embodiment in that it fibers of many kinds (metal, plastic, ceramic, glass) individually or in bundles with special surface structure and coating, which allows better anchoring in the concrete, or without special surface structure and - can have coating.

Die erfindungsgemäße Mischung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass sie Verflüssiger wie z. B. Ligninsulfonate oder Polycarboxylatether enthalten kann.The mixture according to the invention is also characterized in that it liquefier such. B. may contain lignosulfonates or polycarboxylate ethers.

Die erfindungsgemäße Mischung ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass sie Erstarrungsbeschleuniger und Spritzbetonbeschleuniger wie z. B. Aluminate und Erhärtungsbeschleuniger wie z. B. (nanoskalige) Calciumsilikathydrate enthalten kann. Es soll allerdings betont werden, dass durch die besondere Zusammensetzung der Mischung Zusätze von Erstarrungsbeschleunigern auf Aluminat-Basis möglichst vermieden und deren Einsatz gerade entgegen gewirkt werden soll und diese somit nur in äußerst besonderen Ausführungen zum Einsatz kommen sollen.The mixture according to the invention is also characterized in that it comprises solidification accelerator and shotcrete accelerator such. For example, aluminates and hardening accelerators such. B. (nanoscale) calcium silicate hydrates may contain. It should, however, be emphasized that additives of aluminate-based solidification accelerators should be avoided as far as possible and their use should be counteracted precisely by the particular composition of the mixture and that these should therefore be used only in extremely special embodiments.

Die erfindungsgemäße Mischung ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzliche besondere Siliziumquellen wie z. B. Mikrosilica, Trass und Silikastaub enthalten kann.The mixture according to the invention is also characterized in that it contains additional special silicon sources such. B. microsilica, trass and silica dust may contain.

Die erfindungsgemäße Mischung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zudem weitere Betonzusatzmittel und Betonzusatzstoffe nach DIN EN 934-2 , Betonzusatzstoffe wie Pigmente nach DIN EN 12878 , Flugasche nach DIN EN 450-1 und Hüttensandmehl nach DIN EN 15167-1 aufweisen kann.The mixture according to the invention is characterized in that it also according to other concrete admixtures and concrete additives DIN EN 934-2 , Concrete additives such as pigments after DIN EN 12878 , Fly ash after DIN EN 450-1 and blastfurnace flour DIN EN 15167-1 can have.

Die erfindungsgemäße Mischung ist in einer besonderen Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 0–80 Gew.-% eines Gesteinsmehls und/oder 20–100 Gew.-% einer Bindemittelmischung, welche alle weiteren Zusätze enthalten kann, besteht.In a particular embodiment, the mixture according to the invention is characterized in that it consists of 0-80% by weight of a rock flour and / or 20-100% by weight of a binder mixture which may contain all further additives.

Die erfindungsgemäße Mischung ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels eines bekannten Trockenspritz- oder Nassspritzbeton oder -mörtelverfahrens verarbeitbar ist. Das Spritzverfahren ist im Besonderen dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüse der Düsenführung des Spritzschlauches besonders gestaltet sein kann, wodurch nach Anwendung des Spritzverfahrens besondere Strukturen auf der zur Ausführung genutzten Fläche entstehen können.The mixture according to the invention is additionally characterized in that it can be processed by means of a known dry-spraying or wet-spraying concrete or mortar method. The spraying method is in particular characterized in that the spray nozzle of the nozzle guide of the spray hose can be specially designed, whereby after application of the spraying process, special structures can be formed on the surface used for execution.

Die erfindungsgemäße Mischung ist dadurch gekennzeichnet, dass Betonbauteile aus ihr herzustellen sind.The mixture according to the invention is characterized in that concrete components are to be produced from it.

Mit der hierin beschriebenen Erfindung werden die verfahrenstechnischen Grundlagen einer Schnellzement-Bindemittelmischung sowie Verfahren zur Anwendung vorgestellt. Im Besonderen soll mithilfe der erfindungsgemäßen Mischung ein schnellerer Baufortschritt gewährleistet sowie die Qualität von Betonbauteilen möglichst gesteigert und Materialverlust weitestgehend vermieden werden. Die erfindungsgemäße Mischung besitzt dazu eine (sehr) steife Konsistenz und ein (sehr) schnelles Erstarrungsverhalten bei einer (sehr) hohen Frühdruckfestigkeit und hohen Festigkeit des Festbetons.With the invention described herein, the procedural principles of a quick-setting cement binder mixture and methods of use are presented. In particular, with the aid of the mixture according to the invention, a faster construction progress is to be ensured and the quality of concrete components is to be increased as much as possible and material loss to a great extent avoided. The mixture according to the invention has a (very) stiff consistency and a (very) rapid solidification behavior with a (very) high early compressive strength and high strength of the hardened concrete.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform. Es sei an dieser Stelle explizit betont, dass sämtliche in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen fakultativen Aspekte der erfindungsgemäßen Mischung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils für sich allein oder in Kombination mit einem oder mehreren der weiteren beschriebenen fakultativen Aspekte bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein können. Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dient lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und ist in keiner Weise einschränkend zu verstehen. Sowohl die erfindungsgemäße Formulierung der schnell erstarrenden Betonmischung und das Verfahren zur Anwendung als auch das Ausführungsbeispiel können in verschiedener Hinsicht geändert und weiteren Anforderungen angepasst werden.Further features of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment. It should be emphasized at this point that all facultative aspects of the mixture according to the invention or of the method according to the invention described in the present application can each be implemented alone or in combination with one or more of the further optional aspects described in one embodiment of the invention. The following description of a preferred embodiment is merely illustrative and for a better understanding of the invention and is in no way limiting. Both the formulation according to the invention of the fast-setting concrete mixture and the method of use as well as the exemplary embodiment can be modified in various ways and adapted to other requirements.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden beschrieben.An embodiment of the invention will be described below.

Es wird eine Beispielmischung 1 hergestellt, welche im Besonderen

  • – 2.7 kg CEM I 52,5 R (fc) – Fastcrete® plus von Schwenk Zement KG,
  • – 2.7 kg Fastcrete Basic K von Schwenk Zement KG,
  • – 10 kg Basalt Urgesteinsmehl von Rheinische Provinzial-Basalt- u. Lavawerke GmbH & Co. oHG,
  • – 4.767 L H2O
enthält.An example mixture 1 is produced, which in particular
  • - 2.7 kg CEM I 52.5 R (fc) - Fastcrete ® plus of Schwenk Zement KG,
  • - 2.7 kg Fastcrete Basic K from Schwenk Zement KG,
  • - 10 kg basalt rock meal from Rheinische Provinzial-Basalt- u. Lavawerke GmbH & Co. oHG,
  • - 4,767 LH 2 O
contains.

Der zeitliche Verlauf der Konsistenz der hergestellten Mischung bzw. deren Erstarrungszustand wurde mithilfe einer Betonsonde nach Humm vom Technischen Handel Beckel bestimmt. Eine Betonsonde nach Humm ist 52 cm lang und besitzt einen Durchmesser von 2 cm. Ihre Form ist die eines Rundstabes. Eine 0.5 kg schweres Fallgewicht ist im oberen Bereich des Rundstabes befestigt, dessen Fallhöhe ca. 20 cm beträgt. Durch den unteren Bereich des Rundstabes lässt sich die Eindringtiefe bestimmen.The temporal course of the consistency of the mixture produced or its state of solidification was determined by means of a concrete probe according to Humm by the Technical Trade Beckel. A Humm concrete probe is 52 cm long and has a diameter of 2 cm. Its shape is that of a round rod. A 0.5 kg heavy drop weight is attached to the upper part of the round bar, the drop height is about 20 cm. Through the lower area of the round bar, the penetration depth can be determined.

Die Eindringtiefe nach jeweils 25 Schlägen der Betonsonde nach Humm in die Beispielmischung 1 nach deren Herstellung und Verdichtung bei ca. 5–15°C in Abhängigkeit der Zeit wird durch die Tabelle im Folgenden angegeben: Beispielmischung 1 Betonsonde nach Humm, 25 Schläge Eindringtiefe [mm] Zeit [h] 60 0.5 52 1 50 1.5 40 2 34 3 21 4 0.8 24 The penetration depth after every 25 strokes of the concrete probe according to Humm in the example mixture 1 after its preparation and compression at about 5-15 ° C as a function of time is given by the table below: Example mixture 1 Concrete probe after Humm, 25 strokes Penetration depth [mm] Time [h] 60 0.5 52 1 50 1.5 40 2 34 3 21 4 0.8 24

Es zeigt sich, dass die Anfangskonsistenz der Beispielmischung 1 selbst ohne Zusatz an weiteren Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigern hoch ist.It turns out that the initial consistency of the example mixture 1 is high even without addition of further solidification and hardening accelerators.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (13)

Mischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Portlandzement CEM I-V mit einem Gehalt an Sulfat (berechnet als SO3) von 2–3% und einer großen spezifischen Oberflächen (Blaine) von 6000–10000 cm2/g wie z. B. aus CEM I 52,5 R (fc) – Fastcrete® plus von Schwenk Zement KG, einem Portlandzementklinkermehl mit einem Gehalt an Sulfat (berechnet als SO3) von 0–1.5% und einem relativ hohen Gehalt an Aluminaten C3A und C4AF von 6–15% bzw. 5–13% wie z. B. aus Fastcrete Basic K von Schwenk Zement KG, aus weiteren Zuschlagstoffen und Wasser besteht, schnellerhärtend ist und mit einem bekannten Trockenspritz- oder Nassspritzbeton oder -mörtelverfahren verarbeitbar ist und Betonbauteile aus der Mischung herzustellen sind.Mixture, characterized in that it consists of a Portland cement CEM IV with a content of sulfate (calculated as SO 3 ) of 2-3% and a high specific surface area (Blaine) of 6000-10000 cm 2 / g such. B. from CEM I 52.5 R (fc) - Fastcrete ® plus of Schwenk Zement KG, a Portland cement clinker flour with a content of sulfate (calculated as SO 3 ) of 0-1.5% and a relatively high content of aluminates C 3 A and C 4 AF of 6-15% and 5-13%, respectively. B. Fastcrete Basic K by Schwenk Zement KG, consists of other additives and water, is faster curing and can be processed with a known dry spray or wet shotcrete or mortar method and concrete components are made from the mixture. Mischung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungszeit der Mischung je nach Zusammensetzung des Bindemittels variieren kann und dadurch einstellbar sein soll, dass der Bestandteil Portlandzement CEM I–V mit einem Gehalt von 10–90 Gew.-% und der Bestandteil Portlandzementklinkermehl mit einem Gehalt von 10–90 Gew.-% vorliegen kann.Mixture according to claim 1, characterized in that the processing time of the mixture can vary depending on the composition of the binder and thereby be adjustable, that the component Portland cement CEM I-V with a content of 10-90 wt .-% and the component Portland cement clinker flour may be present at a level of 10-90 wt .-%. Mischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung nach den Ansprüchen 1 und 2 Tonerdeschmelzzement enthalten kann.Mixture according to claims 1 and 2, characterized in that the mixture according to claims 1 and 2 may contain high-alumina cement. Mischung nach den Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Zuschlagstoff Gesteinsmehle nach DIN EN 12620 und/oder sehr feine Gesteinsmehle, in einer besonderen Ausführungsform Basaltmehl, enthalten kann.Mixture according to claims 1-3, characterized in that it may contain as aggregate minerals according to DIN EN 12620 and / or very fine minerals, in a particular embodiment, basalt flour. Mischung nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass sie Fasern vieler Art (Metall, Kunststoff, Keramik, Glas) einzeln oder in Bündeln mit besonderer Oberflächenstruktur und -beschichtung enthalten kann.Mixture according to claims 1-4, characterized in that it can contain fibers of many kinds (metal, plastic, ceramic, glass) individually or in bundles with special surface structure and coating. Mischung nach den Ansprüchen 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Verflüssiger wie z. B. Ligninsulfonate oder Polycarboxylatether enthalten kann.Mixture according to claims 1-5, characterized in that it condenser such. B. may contain lignosulfonates or polycarboxylate ethers. Mischung nach den Ansprüchen 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Erstarrungs- und Spritzbetonbeschleuniger wie z. B. Aluminate und Erhärtungsbeschleuniger wie z. B. (nanoskalige) Calciumsilikathydrate enthalten kann.Mixture according to claims 1-6, characterized in that it comprises solidification and shotcrete accelerators such. For example, aluminates and hardening accelerators such. B. (nanoscale) calcium silicate hydrates may contain. Mischung nach den Ansprüchen 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzliche besondere Siliziumquellen wie z. B. Mikrosilika, Trass und Silikastaub enthalten kann.Mixture according to claims 1-7, characterized in that it contains additional special silicon sources such. As microsilica, trass and silica fume may contain. Mischung nach den Ansprüchen 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitere Betonzusatzmittel nach DIN EN 934-2, Betonzusatzstoffe wie Pigmente nach DIN EN 12878, Flugasche nach DIN EN 450-1 und Hüttensandmehl nach DIN EN 15167-1 enthalten kann.Mixture according to claims 1-8, characterized in that it may contain further concrete admixtures according to DIN EN 934-2, concrete admixtures such as pigments according to DIN EN 12878, fly ash according to DIN EN 450-1 and blastfurnace slag according to DIN EN 15167-1. Mischung nach den Ansprüchen 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 0–80 Gew.-% eines Gesteinsmehls und/oder 20–100 Gew.-% einer Bindemittelmischung, welche alle weiteren Zusätze enthalten kann, besteht.Mixture according to claims 1-9, characterized in that it consists of 0-80 wt .-% of a rock flour and / or 20-100 wt .-% of a binder mixture, which may contain all other additives. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung nach den Ansprüchen 1–10 mittels eines bekannten Trockenspritz- oder Nassspritzbeton oder -mörtelverfahrens verarbeitbar ist.Process, characterized in that the mixture according to claims 1-10 by means of a known dry spray or wet shotcrete or mortar method is processable. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass zur Mischung nach den Ansprüchen 1–10 während des Ausführens eines Spritzvorganges Erstarrungsbeschleuniger hinzugefügt werden können.Method, characterized in that the mixture according to claims 1-10 can be added during the execution of a spraying solidification accelerator. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass Betonbauteile aus der Mischung nach den Ansprüchen 1–10 herzustellen sind.A method, characterized in that concrete components are to be prepared from the mixture according to claims 1-10.
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