DE102019123211A1

DE102019123211A1 - Ein Betonprodukt und Verfahren zum Zubereiten desselben

Info

Publication number: DE102019123211A1
Application number: DE102019123211.2A
Authority: DE
Inventors: Jason S. Adams
Original assignee: S3 Concrete Technologies Inc
Current assignee: S3 Concrete Technologies Inc
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2020-03-19

Abstract

Ein fugenloser Beton-Gussblock, der durch Gießen einer Beton-Aufschlämmung abgesetzt ist, weist auf a) eine Betonmischung, b) eine kolloidale Silica-Beimischung und c) mindestens eine verstärkende Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Fasern. Wenn die gegossene Beton-Aufschlämmung härtet, verhärtet sich die gegossene Aufschlämmung in einen Kompositmaterial-Gussblock, und der fugenlose Beton-Gussblock definiert kapillare Strukturen, die sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen, um eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf ein Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Gussblocks. Das Verfahren weist auf die Schritte a) Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung, b) Gießen der Beton-Aufschlämmung auf das Substrat, und c) der Beton-Aufschlämmung Ermöglichen, zu trocknen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung gerichtet auf das Produkt selbst, nämlich einen fugenlosen und/oder faserlosen Beton-Gussblock.

Description

ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG(EN)
Diese Anmeldung beansprucht eine Priorität unter 35 U.S.C. 119(e) von der provisorischen Patentanmeldung, Seriennr. 62/731,392, eingereicht am 14. September 2018, mit dem Titel „ZUBEREITEN, ANORDNEN, FERTIG BEARBEITEN UND HÄRTEN EINER BETON-BEIMISCHUNG UND AUSBILDEN VON BETONPRODUKTEN AUS DERSELBEN“. Der gesamte Inhalt dieser provisorischen Patentanmeldung ist hierin durch Verweis aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Betonbauverfahren und auf die Ausbildung von Betonprodukten. Genauer gesagt ist die vorliegende Offenbarung allgemein auf ein System für und ein Verfahren des Zubereitens und Gießens einer Beton-Aufschlämmung für das Ausbilden eines Betonprodukts gerichtet.
HINTERGRUND
Betonprodukte, wie etwa Beton-Gussblöcke (Bodenplatten, Fundamentplatten), Betongründungsplatten, Betonstützpfeiler und -säulen usw., sind normalerweise aus unverstärktem oder verstärktem Beton aufgebaut. Der Grad der Verstärkung ist allgemein durch zumindest die vorgesehene Verwendung, die Bloßstellen an die Naturgewalten, die Belastung und die Belastungsintensitäten, unter verschiedenen anderen Faktoren bestimmt.
Verstärkung wird auch verwendet, um Rissbildung oder Bruchbildung zu kontrollieren, was während der Nutzungsdauer eines Betonprodukts normal ist. Rissbildung oder Bruchbildung kann durch Schrumpfen (oder Schwindung), Durchbiegen (Biegemoment), Untergrund- und Fundamentsenkung sowie Auslochen von Punktlasten, unter verschiedenen anderen Faktoren verursacht werden.
Die Risse oder Brüche stellen einen Pfad bereit zum Ausdunsten von Molekülen, um zu entweichen. Die Risse oder Brüche durchdringen den Beton, was chemische, erodierende Reaktionen innerhalb des Betons begünstigt, und was Korrosion der darin enthaltenen Verstärkungsstrukturen bewirkt. Die Risse fungieren auch als Kanäle für eine Flüssigkeit, um tief in den Beton hineinzusickern, bis zu dem Punkt der Sättigung, was den Beton weiter erodiert, über Einfrier- (Expansions-) und Auftau- (Kontraktions-) Zyklen.
Verschiedene erfolglose Versuche sind in dem Gebiet ausgeführt worden, um Rissbildung oder Bruchbildung zu mildern, um die Breite der Risse oder Brüche, die sich tatsächlich ausbilden, zu minimieren, und um verschiedene andere Probleme zu vermeiden. Lösungen sind erdacht worden, um die Zusammensetzung der Betonmischung zu variieren und/oder um die Verfahren zum Zubereiten der Betonmischung in eine Beton-Aufschlämmung zu variieren und/oder um das Ballastmaterial, das beim Ausbilden des letztlichen Betonprodukts verwendet wird, zu variieren. Diese möglichen Lösungen benötigen jedoch üblicherweise eine Betonzubereitung, die ausdehnungsfähige Beimischungen aufweist, in der Hoffnung, dem Schrumpfen des Betons und dem Verlust von Wasser entgegenzuwirken. In diesen Lösungen ist es schwierig, die richtige Menge der ausdehnungsfähigen Beimischungen, die zum Entgegenwirken der Schrumpfung benötigt werden, zu bestimmen.
Die Verwendung von derartigen erfolglosen Lösungen hat normalerweise unvorhersagbare Ergebnisse zur Folge; insbesondere Ergebnisse, die erfordern, dass betonerzeugende Gesellschaften eine oder mehrere Lösungen einsetzen, um das Risiko des Versagens eines Beton-Gussblocks zu mindern. Dies fügt unnötige Komplexität und unvorhergesehene Konsequenzen hinzu, so wie das hierin in näherer Einzelheit beschrieben wird.
Als eine andere erfolglose Lösung ist es üblich, Fugenschneidtechniken während der Ausbildung eines Betonprodukts einzusetzen. Fugenschneiden oder Fugenerzeugen in einem bereits angeordneten Beton-Gussblock wird gewöhnlich verwendet, um zumindest einen Teil einer Dicke eines Beton-Gussblocks in benachbarte aufgeteilte Gussblöcke zu unterteilen, so dass jegliches Schrumpfen oder Zusammenziehen des Betons an der Schnittlinie oder Fuge lokalisiert ist, und dadurch derartige Ausbildungen an anderen Bereichen des unterteilten Gussblocks minimieren wird.
Geschnittene Fugen können in verschiedenartigen Formen (oder Ausbildungen) daherkommen als Sägeschneiden eines Gussblocks in 5,0 Metern (m) bis 15,0 m Intervallen bis zur vollen oder teilweisen Tiefe, oder volltiefe Baufugen in ähnlichen Intervallen. Bestimmte Aufsichtsbehörden (oder Regulierungsbehörden) haben Richtlinien, die Fugen in etwa 14,0 Fuß (feet) (‘) Abständen für einen 6 Inch (“) dicken Gussblock, und bei etwa 17,0' Abständen für einen 8" dicken Gussblock empfehlen. Das Schrumpfen in dem Beton entlang der geschnittenen Fuge wird letztlich bewirken, dass die Fuge sich öffnet und entlang der Kanten der benachbarten unterteilten Gussblöcke bördelt, insbesondere wenn die Schrumpfung entlang der oberflächennäheren (flacheren) Abschnitte des Betons größer ist als entlang der weiter innen (tieferen) Abschnitte des Betons. Je dünner der einzelne Gussblock, desto schneller wird er bördeln. Dies ist jedoch nur einer von verschiedenen Mängeln in dem Fugenschneideprozess. Fugen sind beispielsweise gemeinhin bekannt dafür, teuer zu installieren zu sein, und sind nicht für die Ausbildung von bestimmten Betonprodukten, wie etwa vertikalen Wänden, Säulen, Stützpfeilern usw. anwendbar.
Es ist daher wünschenswert, die Mängel in dem Stand der Technik zu überwinden und Verbesserungen daran bereitzustellen.
Es werden verbesserte Verfahren, Prozesse und Systeme in der Ausbildung eines Betonprodukts besprochen. So wie sie hierin verwendet werden, sollte jeder Verweis auf ein Objekt der vorliegenden Erfindung verstanden werden als auf Lösungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung verweisend, die aus ihrer Konzeption und deren praktischer Umsetzung entspringen, und nicht auf irgendeine apriorische Vorstellung oder Stand-der-Technik-Konzeption verweisend. Ein besseres Verständnis von Prinzipien und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung offensichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG
Beispielhafte Ausführungsformen sind gerichtet auf ein System für, und ein Verfahren des, Ausbildens von Beton-Gussblöcken und Plattenfundamenten, die auf der synergistischen Kombination einer einzigartig zubereiteten Betonmischung mit einer einzigartigen Härtungs- (oder Trocknungs-) Technik beruhen. Beispielhafte Ausführungsformen sind allgemein auf ein Verfahren für die Ausbildung eines Betonprodukts, das effizienter und effektiver ist und das besser modernen Gesundheits- und Regulierungsstandards entspricht, gerichtet.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein fugenloser Beton-Gussblock abgebunden werden, indem eine Beton-Aufschlämmung auf einen Untergrund gegossen wird. Die gegossene Beton-Aufschlämmung weist auf a) eine Betonmischung, b) eine kolloidale Silica-Beimischung (oder Siliziumoxid-Betonzusatzmittel), und c) mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Fasern, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht. Wenn die gegossene Beton-Aufschlämmung härtet, verfestigt die gegossene Aufschlämmung sich in ein Verbundmaterial, das die Form eines fugenlosen Beton-Gussblocks annimmt, und der fugenlose Beton-Gussblock definiert kapillare Strukturen, die sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen. Die Silica-Partikel und Kalziumoxid reagieren darin, um eine Gelstruktur aus Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen, das die kapillaren Strukturen zumindest teilweise füllt, und das die internen Zugkräfte, die auf den fugenlosen Beton-Gussblock wirken, verringert.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die kolloidale Silica-Beimischung ein amorphes kolloidales Silica (oder Siliziumoxid) in einer wässrigen Lösung, wobei die Silica-Partikel eine Größe aufweisen, die von zwischen etwa 10,0 Nanometern (nm) bis etwa 100,0 nm variiert. Die Betonmischung weist auf einen Betonzuschlag (oder Zuschlagstoff), Zement und Wasser, wobei die Betonmischung durch ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von zwischen etwa 0,400 bis etwa 0,450 definiert ist. Die mindestens eine aus einer Gruppe von Fasern ausgewählte Faser stellt zwischen etwa 0,25 Prozent (%) im Volumen bis etwa 0,50% im Volumen der gegossenen Beton-Aufschlämmung dar, oder genauer zwischen etwa 0,20% im Volumen bis etwa 0,50% im Volumen der gegossenen Beton-Aufschlämmung. Ferner weist das kolloidale Silica Partikel auf, die eine Größe aufweisen, die von etwa 5,0 nm bis etwa 100 nm variiert.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird der fugenlose Beton-Gussblock abgebunden, indem eine Beton-Aufschlämmung auf ein Substrat gegossen wird und dann eine Härtungs- (oder Trocknungs-) Technik auf die gegossene und abgebundene Beton-Aufschlämmung angewendet wird. Die Härtungstechnik umfasst ein Sprüh-Aufbringen eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene und abgebundene Beton-Aufschlämmung. Die Silica-Partikel des zusätzlichen kolloidalen Silicas weisen eine Größe auf, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert. Das sprüh-aufgebrachte kolloidale Silica kann unter Verwendung von Pumpsprühgeräten, handgeführten, elektrisch angetriebenen „Torf“-Sprühgeräten und dergleichen aufgebracht werden, und umfasst alle Arten des Sprühens einer flüssigen Lösung auf eine Oberfläche.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks auf einem Untergrund (oder Träger) gerichtet. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung, aufweisend i) eine Betonmischung, ii) eine kolloidale Silica-Beimischung und iii) mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Fasern, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, b) Gießen der Beton-Aufschlämmung auf den Untergrund und c) der Beton-Aufschlämmung Erlauben, zu härten (oder zu trocknen), so dass sich kapillare Strukturen entwickeln, wenn der Beton-Gussblock sich aus der gegossenen Beton-Aufschlämmung absetzt. Die kapillaren Strukturen des Gussblocks füllen sich teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid, und die Silica-Partikel und das Kalziumoxid reagieren, um eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat auszubilden, die die kapillaren Strukturen zumindest teilweise füllt.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Zubereitungsschritt ein Zubereiten der Beton-Aufschlämmung mit einer amorphen kolloidalen Silica-Beimischung, die in einer wässrigen Lösung ist, auf. Der Zubereitungsschritt weist auch ein Hinzufügen der kolloidalen Silica-Beimischung zu der Beton-Aufschlämmung in Bereichen von zwischen etwa 0,50% bis etwa 1,50% im Gewicht des Zements in der Betonmischung auf. Der Zubereitungsschritt weist zusätzlich ein Vorbereiten der Beton-Aufschlämmung auf zum Gießen mit Dosierungen von Stahlfasern als die mindestens eine aus einer Gruppe von Fasern ausgewählte Faser von zwischen etwa 33,0 Pfund pro Kubikyard (Ibs./cuyd, pounds per cubic yard) bis zu etwa 66,0 Ibs./cuyd. Der Zubereitungsschritt weist zusätzlich ein Vorbereiten der Beton-Aufschlämmung auf zum Gießen mit Dosierungen von Makrosynthetikfasern als die mindestens eine aus einer Gruppe von Fasern ausgewählte Faser von zwischen etwa 3,0 Ibs./cuyd bis etwa 7,5 Ibs./cuyd.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform weist das Verfahren zusätzlich den Schritt des Sprüh-Aufbringens eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung auf, um das Härten (oder Trocknen) derselben zu fördern. Der Sprüh-Aufbringungsschritt weist auf ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung nachfolgend auf ein Entfernen einer Glättmaschine (oder Abkellmaschine) und bevor Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgebunden ist, oder nachfolgend darauf, dass der Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgebunden ist.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein fugenloser Beton-Gussblock bereitgestellt. Der fugenlose Beton-Gussblock wird aus einer Beton-Aufschlämmung abgebunden, die auf einen Untergrund gegossen ist, wobei die gegossene Beton-Aufschlämmung eine Betonmischung, eine kolloidale Silica-Beimischung und mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus einer Gruppe von Fasern, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, aufweist, wobei der fugenlose Beton-Gussblock kapillare Strukturen aufweist, die zumindest teilweise mit einem Reaktionsprodukt von Silica-Partikeln und Kalziumoxid gefüllt sind, wobei das Reaktionsprodukt eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat ist, wobei das Kalzium-Silikat-Hydrat interne Zugkräfte, die auf den fugenlosen Beton-Gussblock wirken, verringert.
In noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein fugenloser, faserloser Beton-Gussblock abgesetzt, indem eine Beton-Aufschlämmung auf einen Untergrund gegossen wird. Die gegossene Beton-Aufschlämmung weist a) eine Betonmischung und b) eine kolloidale Silica-Beimischung, jedoch keine Fasern auf. Wenn die gegossene Beton-Aufschlämmung härtet (oder trocknet), härtet die gegossene Beton-Aufschlämmung aus in ein Verbundmaterial, das die Form eines fugenlosen Beton-Gussblocks annimmt, und der fugenlose Beton-Gussblock definiert kapillare Strukturen, die sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock auch abgesetzt, indem die Beton-Aufschlämmung auf den Untergrund gegossen wird und dann auf die gegossene Beton-Aufschlämmung ein zusätzliches kolloidales Silica sprüh-aufgebracht wird, welches eine Partikelgröße (oder Teilchengröße) aufweist, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm, oder von etwa 3,0 nm bis etwa 50 nm variiert.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks auf einem Untergrund bereitgestellt. Das Verfahren weist auf die Schritte: a) Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung, aufweisend i) eine Betonmischung und ii) eine kolloidale Silica-Beimischung, b) Gießen der Beton-Aufschlämmung auf das Substrat, und c) der Beton-Aufschlämmung Ermöglichen, zu härten (oder zu trocknen), so dass sich kapillare Strukturen entwickeln, so dass Silica-Partikel und Kalziumoxid solche Kapillaren teilweise füllt und reagiert, um eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen.
Der Zubereitungsschritt weist auf ein Vorbereiten der Beton-Aufschlämmung mit amorphem kolloidalem Silica, das in einer wässrigen Lösung ist. Der Zubereitungsschritt weist auf ein Hinzufügen der kolloidalen Silica-Beimischung zu der Beton-Aufschlämmung in Bereichen von etwa 0,5% bis etwa 10,0% im Gewicht des Zements in der Betonmischung.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein fugenloser, faserloser Beton-Gussblock aus einer Beton-Aufschlämmung, die auf einen Untergrund gegossen wird, abgesetzt, wobei die gegossene Beton-Aufschlämmung eine Betonmischung und eine kolloidale Silica-Beimischung aufweist, wobei der fugenlose Beton-Gussblock kapillare Strukturen aufweist, die zumindest teilweise mit einem Reaktionsprodukt von Silica-Partikeln und Kalziumoxid gefüllt sind, wobei das Reaktionsprodukt eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat ist, wobei das Kalzium-Silikat-Hydrat interne Zugkräfte, die auf den fugenlosen Beton-Gussblock wirken, verringert.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften fugenlosen Beton-Gussblocks.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Querschnittsbereichs des fugenlosen Beton-Gussblocks der 1:
3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte einer ersten veranschaulichenden Ausführungsform eines Verfahrens zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks auf einem Untergrund zeigt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte einer zweiten veranschaulichenden Ausführungsform eines Verfahrens zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks auf einem Untergrund zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte einer dritten veranschaulichenden Ausführungsform eines Verfahrens zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks auf einem Substrat zeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte einer vierten veranschaulichenden Ausführungsform eines Verfahrens zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks auf einem Substrat zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften fugenlosen und faserlosen Beton-Gussblocks.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Für ein weitergehendes Verständnis von der Art, Funktion und Aufgaben (oder Zielen) der vorliegenden Erfindung sollte nun Verweis auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung gemacht werden. Während ausführliche Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen darin bereitgestellt werden, ebenso wie der beste Modus zum Ausführen und Einsetzen der vorliegenden Erfindung, so sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenartigen Ausgestaltungen ausgeführt werden kann. Spezifische, hierin offenbarte Einzelheiten sollen nicht dahingehend interpretiert werden, dass sie beschränkend sind, sondern vielmehr eine Grundlage für die Patentansprüche und eine repräsentative Grundlage für Lehren für einen Fachmann, um die vorliegende Erfindung in nahezu jedem angemessenen, ins Einzelne gehenden System, oder jeder solcher Struktur oder Weise einzusetzen.
Für Zwecke dieser Offenbarung bezieht sich ein „fugenloser“ Beton-Gussblock auf einen Gussblock (oder eine Platte), die keine geschnittenen Fugen aufweist und die in der Lage ist, die Risse und Brüche ohne die geschnittenen Fugen handzuhaben. Prozent (%) im Gewicht bezieht sich auf das Zuschlags- (oder Betonzuschlags-) Gewicht der Silica-Partikel im Vergleich zu dem letztendlichen Gewicht des Zements in einem Beton-Endprodukt. Ein „faserloser“ Beton-Gussblock bezieht sich auf einen Gussblock, der keine Stahlfasern, Synthetikfasern oder ähnliche interne Verstärkungen aufweist, und der immer noch fähig verbleibt, die Risse und Brüche ohne die Fasern handzu haben.
Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Offenbarung stellen ein System, und ein Verfahren, bereit für das Zubereiten und Gießen einer Beton-Aufschlämmung für die Ausbildung von Betonprodukten, die nicht anfällig für die Begrenzungen und Mängel des Stands der Technik sind. Die hierin beschriebenen erfinderischen Konzepte ermöglichen das Ausbilden, in bestimmten nicht-beschränkenden Ausführungsformen, von Beton-Gussblöcken und -Gründungsplatten, auf der Grundlage einer synergistischen Kombination einer zubereiteten Beton-Aufschlämmung mit einer Härtungs- (oder Trocknungs-) Technik. Des Weiteren ermöglichen die hierin beschriebenen erfinderischen Konzepte auch das Ausbilden, in bestimmten nicht-beschränkenden Ausführungsformen, von Betonprodukten, die weniger empfindlich für Rissbildung oder Bruchbildung sind, und die weniger empfindlich für die davon abgeleiteten Komplikationen sind.
Die hierin beschriebenen erfinderischen Konzepte ermöglichen auch einen verringerten Bedarf für, und eine verringerte Benutzung von, traditionellen Verstärkungen, wie etwa Betonstahl (oder Armiereisen) und/oder Mattenauslegungen. Dies ermöglicht Effizienzen hinsichtlich Zeit, Arbeit und Ressourcen, und ermöglicht ein Rationalisieren und Vereinfachen der Verfahren zum Ausbilden und Unterhalten eines Betonprodukts.
Als ein weiterer Hintergrund und Kontext: Überall in den Vereinigten Staaten von Amerika wird die große Mehrheit von Beton-Gussblöcken installiert mit einem Muster von Sägeschnitten, die als Fugen eingerichtet sind. Die Fugen steuern das/die inhärente Trocknen, Schrumpfen und Rissbildung, die im Beton auftritt. Die Standards des American Concrete Institute™ (ACI, Amerikanisches Betoninstitut) für ein industrielles Lager mit 1.000.000 Quadratfuß (square foot) mit einem 6" Gussblock wird näherungsweise 25 Meilen von Steuerungsfugen definieren. Wenn Bodenplatten auf Untergrund (slabs-on-ground) aus Beton gemäß der ACI-Richtlinie ACI 360R-10 entworfen werden, dann wird erwartet, dass typische Betonmischungen, wie etwa 4.000 Pfund pro Quadrat Inch (psi), 28 Tage Druckspannungsmischungen während des Härtens/ Trocknens etwa 3/8" bis 1/2" pro 100 Fuß (feet) schrumpfen.
Ein Fachmann mit gewöhnlichen Fähigkeiten in dem Fachgebiet realisiert schnell, dass derartige Lösungen komplex, kompliziert und ressourcenintensiv sind. Als ein Beispiel, ACI 360R-10 verlangt für die Installation von gedübelten Verbindungen, dass eine adäquate Lastabtragung (oder Lastübertragung) zwischen benachbarten Gussblöcken bereitgestellt wird, insbesondere wenn eine Lastabtragung aufgrund von häufigem „rollendem Verkehr“ erwartet wird. In einem anderen Fall sind Richtlinien für Gelenkspalte in ACI 360R-10, Kapitel 6, 6.6 angegeben, wobei das Schaubild Gelenke zeigt für einen typischen Beton-Gussblock mit etwa 14,0' Abständen für 6" dicke Böden und etwa 17,0' Gelenkabstände für 8" dicken Böden.
Während diese als angemessene Lösungen für das Problem des Schrumpfens und der Rissbildung erscheinen, weist der gegenwärtige Stand der Technik auf das Gegenteil hin. Die Praxis des Sägeschneidens von modernem Beton und das Schneiden der Steuerfugen bewirkt andere Probleme, wie etwa Rollbiegen (curling), Abblättern (spalling), Fugen/Fugen-Feilspan-Instandhaltung (joint/joint filing maintenance), begrenzte Regalständer-Entwurfsoptionen für Lagergebäude, zunehmende Verschleißerscheinungen auf Oberflächenarbeitsgeräten (z.B. Automobilen, Hubwagen, Robotergeräten), und zunehmende Verletzung von Arbeitern, um einige zu nennen. Dies sind Beispiele davon, wie Lösungen aus dem Stand der Technik unvorhersehbare Ergebnisse zur Folge haben, und wie die allgemeinen Lehren im Stand der Technik - Betonprodukt-herstellende Gesellschaften dahingehend leiten, eine oder mehrere Lösungen einzusetzen - unnötige Komplexität und unvorhergesehene Konsequenzen hinzufügen.
Aufgrund der neuesten Vorschriften für Sicherheit und Gesundheit (oder Arbeitsschutz) in den Vereinigten Staaten von Amerika für das Ausgesetztsein an Silica (oder Siliziumoxid) gibt es signifikante Kosten für Betonprodukt-herstellende Unternehmen, die herrühren von Risikovermeidungspraktiken (z.B. Staubsaugen, Sicherheits-Umschließungen, Einsammeln, Abfallbeseitigung) während des Sägeschneideverfahrens, um den gefährlichen Pozzolan-Staub und anderen davon erzeugten Zusatzstoffstaub einzugrenzen.
Ein Interesse für diese risikovermeidenden Praktiken und andere mögliche zukünftige unvorhergesehene Ergebnisse ist nicht ungerechtfertigt. Flugasche vom Typ F (type F fly ash) ist das häufigste künstliche Pozzolan und wird von der Kohleverbrennung abgeleitet. Die amorphe, glasartige, kugelförmige Morphologie der Teilchen (oder Partikel) bewirkt die pozzolanische Aktivität und ist eine Atmungsgefährdung, wobei jegliche anderen Verunreinigungen in der Flugasche nicht berücksichtigt werden.
Silica-Staub (oder Silica-Dunst) ist ein Abfallprodukt der Silizium-Metallindustrie, das gewöhnlich aus den Rauchgasen von Elektro-Lichtbogenöfen zurückgewonnen wird, und ist ein Feinstpartikel (oder Kleinstteilchen) aus nahezu reinem amorphem Silizium. Silica-Staub ist berüchtigt dafür, schwierig und teuer handzuhaben, zu transportieren und zu mischen zu sein, weil es ein leichtes, flockiges, möglicherweise luftübertragenes Material ist (nahezu genauso fein wie Zigarettenasche, mit einer Volumendichte von etwa zwischen 200,0 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) bis etwa 300,0 kg/m³, und einer relativen Dichte von zwischen 2,20 bis etwa 2,50). Trotz seiner Nachteile ist es in dem technischen Gebiet ein standardmäßiger Zusatzstoff für hochstarke Betone geworden, und wird häufig in Kombination mit sowohl Zement als auch Flugasche verwendet.
Was zu dieser möglichen Gefahr beiträgt, ist, dass Silica-Staub normalerweise ein Nebenprodukt ist, das aus der Herstellung von Silizium- oder Ferrosilizium-Metalllegierungen oder anderen Silizium-Legierungen herrührt, oder das aus der Pyrolose von Reisschalen, Metakaolin usw. abgeleitet ist. Silica-Staub enthält typischerweise etwa 90% amorphes Siliziumdioxid, abhängig von der Quelle. Nichtverdichteter Silica-Staub besteht aus sehr feinen, glasartigen, kugelförmigen Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 150,0 nm, wohingegen das mittlere Zementteilchen einen Durchmesser von etwa 10,0 µm aufweist. Wegen seiner extremen Feinheit und seinem hohem Siliziumgehalt ist Silica-Staub auch allgemein ein sehr effektives Pozzolan, und ist auch als eine Atemgefahr bekannt, wobei irgendwelche anderen Verunreinigungen in dem Staub nicht berücksichtigt sind.
Obwohl übergangslose (oder nahtlose) Beton-Gussblöcke in Europa verbreitet sind, mit geringer bis keiner Produktion von Staub usw. um dagegen abzumildern, ist die überwiegende Mehrheit der Gussblöcke mit Stahlfasern verstärkt und ohne schrumpfungsverringernde Beimischungen (SRAs, shrinkage reducing admixtures) und ohne komplizierte Zementzubereitung. Unter diesen Umständen lenken die üblichen Lehren in dem Fachgebiet Betonprodukt-herstellende Unternehmen dahingehend geleitet, die Betonzubereitungen einfach zu halten; jedoch verlassen sie sich auf bereits unzulängliche Techniken aus der Vergangenheit zum Kompensieren. Die Mängel dieser Lösungen werden in größerer Einzelheit als Hintergrund und Kontextinformation beschrieben; jedoch versteht ein Fachmann mit normalen Kenntnissen in dem Fachgebiet, dass Gussblöcke, welche diese herkömmlichen Kompositbeton-Zusammensetzungen verwenden, die folgenden Mängel aufweisen:

(1) Größenbeschränkungen auf der Grundlage der internen Verstärkung,
(2) Notwendigkeit für Unterhalt und Inspektion von Verstärkungen, (3) kompliziertere Ingenieurtätigkeit und höhere Materialkosten und Anforderungen, und (4) eine höhere minimale Dicke des Gussblocks aufgrund der hinzugefügten internen Verstärkungen usw.

In den Vereinigten Staaten von Amerika gibt es wenige industrielle Gussblock-Installationen ohne Fugen. Die meisten dieser industriellen Gussblock-Installationen ohne Fugen verwenden einen schrumpfungskompensierenden Beton, der einen Typ K Zement, welcher ein Kalziumsulfoaluminat-Additiv enthält, aufweist. Dieser Typ K Zement, der ein Beispiel von dem breiteren Feld von ausdehnungsfähigen Betonen ist, wird in Kombination mit Betonstahl oder Stahlfasern verwendet, um zu helfen, den Zement zu hemmen, während er sich ausdehnt. Diese ausdehnungsfähigen Zemente benötigen auch mindestens ein 7-tägiges nasses Härten (oder Trocknen), um sicherzustellen, dass die gewünschte Ausdehnung auftritt. Kurz gesagt führt diese Technik zu einem Betonprodukt mit hoher interner Ausdehnung, was den Beton unter intensive interne Kompression setzt. Dies wird getan, um gegen das inhärente Schrumpfen von herkömmlichem Beton anzukämpfen, und hat dennoch immer noch viele inhärente Mängel, die von einem Fachmann mit normalen Fähigkeiten in dem Fachgebiet verstanden werden.
Mit Blick auf den obigen Kontext stellt eine erste beispielhafte Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ein System und ein Verfahren bereit für das Zubereiten und Gießen einer Beton-Aufschlämmung zum Ausbilden von Betonprodukten, wobei Mikro- und/oder Nanopartikel und/oder Fasern zusammengeführt werden mit beständigen (oder langlebigen) und flexiblen Mischungen von Betonzuschlägen, Klebstoffen (oder Pasten) und Beimischungen, um eine impermeable, fugenlose und/oder faserlose Masse aus Beton bereitzustellen, die eine außergewöhnliche Dehnungsfestigkeit und Widerstandsfähigkeit für die schwersten Lasten und Geräte zeigt.
Eine zweite beispielhafte Ausführungsform stellt ein System und ein Verfahren bereit für das Ausbilden eines Betonprodukts über eine Beton-Aufschlämmung und ein Härten (oder Trocknen) und/oder eine Endbearbeitungstechnik, wobei die Beton-Aufschlämmung wirksam kolloidales Silica in Kombination mit Fasern (beispielsweise Stahlfasern und/oder makrosynthetische Fasern) einsetzt, um eine fugenlose Masse zu erzeugen. Das kolloidale Silica wird als eine Beimischung (oder ein Betonzuschlag) verwendet und/oder als eine „Härtung“ auf die Oberfläche gesprüht bald nach oder direkt nachdem die Glättmaschine entfernt wird.
Für diese bestimmte Ausführungsform ist ein 7-tägiges Nasshärten, das für eine gegossene Beton-Aufschlämmung für eine ähnliche Anwendung oder Verwendung gebräuchlich ist, nicht erforderlich. Das kolloidale Silica funktioniert dahingehend, die kapillare Struktur zu füllen, um interne Zugkräfte zu verringern, was die Wahrscheinlichkeit für ein Schrumpfen und eine Rissbildung des Betons drastisch verringert. Ein Besprühen der Oberfläche der gegossenen Beton-Aufschlämmung mit dem kolloidalen Silica zu/bei der geeigneten Zeit und Dosierung, so wie das hierin beschrieben ist, wurde von dem Erfinder als ähnlich wie eine 28-tägige Nasshärtung seiend erkannt, dahingehend, dass offene Kapillaren mit reaktiven, Nanometer-großen Silica-Partikeln gefüllt werden, die mit dem freien Kalziumoxid reagieren, um eine stabile Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen, was Feuchtigkeitsverluste durch Verstopfen der Poren der kapillaren Strukturen eliminiert. Der Erfinder hat auch herausgefunden, dass dieser Prozess nicht vorübergehend ist und stattdessen eine permanente Lösung ist. Das Kalzium-Silikat-Hydrat ist die Grundlage des Betons.
Bei diesem nicht-begrenzenden Beispiel auf höchster Ebene funktioniert die Verwendung von kolloidalem Silica als eine Beimischung und/oder als Sprühmittel mit den internen Zementmolekülen. Kolloidales Silica, was in der Kategorie von Pozzolanen enthalten ist, ist eine Suspension von feinen amorphen, nicht-porösen und typischerweise kugelförmigen Silica-Partikeln in einer flüssigen Phase. Während des Trocknens (oder Härtens) und danach wird das kolloidale Silica mit freiem Kalziumoxid reagieren, was die Dichte und die strukturelle Festigkeit der ausgebildeten festen Strukturen vergrößert. Die vergrößerte Dichte und die langfristige pozzolanische Wirkung bindet freies Kalziumoxid, was die Erzeugung von Kanälen begrenzt und die Permeabilität der Betonstruktur verringert. Darüber hinaus helfen der resultierende chemische und strukturelle Effekt auch dahingehend, Verunreinigungen und Partikel auf der Oberfläche des Betons zu halten.
Eine dritte beispielhafte Ausführungsform stellt ein Verfahren bereit zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks auf einem Untergrund für industrielle und kommerzielle Anwendungen. Die Anwendungen auf der Oberfläche des Gussblocks können automatisierte Einrichtungen mit lasergeführten Geräten, die sich auf dem Gussblock bewegen, involvieren, wobei sogar die geringste Unvollkommenheit in dem Gussblock die ganze Einrichtung zu einem Stillstand bringen kann. Der Gussblock ist dadurch gekennzeichnet, dass er nahezu frei von Rollbiegen (oder Bördeln) und Rissbildung ist und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist. Der Gussblock ist auch dadurch gekennzeichnet, dass er eine höhere als normale Widerstandsfähigkeit gegenüber den Einflüssen von aggressivem Wasser und chemischen Attacken, wie etwa Salz aufweist, wenn dies mit herkömmlichen Betonverbundmaterialien verglichen wird. Der Gussblock stellt auch eine hochdichte, hochgenaue und ebene Betonoberfläche mit begrenzten internen Makroverstärkungen und einem dünneren Querschnitt als ein herkömmlicher Beton-Gussblock mit derselben Festigkeit bereit.
Für diese bestimmte Ausführungsform weist das Verfahren auf: (1) Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung mit einem Wasser-zu-Zement-Verhältnis von zwischen etwa 0,400 bis etwa 0,450, mit Stahlfasern oder Makrosynthetikfasern, oder einer Kombination dieser Fasern, (2) Zubereiten der Beton-Aufschlämmung mit einem kolloidalen Silica integral darin, (3) Ausführen eines „Sprüh-Aufbringungs“-Schritts unter Verwendung von kolloidalem Silica, und (4) Bereitstellen von Reaktions- und leistungsfähigkeitsverbessernden Chemikalien zu der Aufschlämmung oder zu dem härtenden/endzubearbeitenden Produkt. Das gesamte Verfahren umfasst die Herstellung einer hochgenauen und gut verdichteten Unterbauvorbereitung als ein Fundament zur Vorbereitung für das Anordnen des Betons.
Eine vierte beispielhafte Ausführungsform stellt ein Verfahren bereit, das den Schritt des Verwendens von Stahlfasern aufweist, um Schrumpfungsrisse in dem Beton zu mildern. Fasern helfen, plastische Schrumpfung und Trocknungsschrumpfung abzumildern, indem die Bewegung des Beton-Gussblocks gehemmt (oder gestoppt) wird und jegliche Schrumpfung über den gesamten Gussblock und die Fasernetzwerkfläche mittels Mikrorissbildung verteilt wird, d.h., wenn eine Schrumpfung auftritt, beteiligen sich die Fasern und verteilen die Schrumpfung um. Dies gilt sowohl für Stahl- als auch für Makrosynthetikfasern, so wie das hierin in näherer Einzelheit beschrieben wird.
Dieser Schritt kann ein Schritt in einer Reihe von Schritten sein, die eine beispielhafte Ausführungsform ausmacht. So wie das hierin in näherer Einzelheit beschrieben wird, treten Schrumpfungsrisse auf entweder als frühe plastische Schrumpfung, die sich in den ersten 24 Stunden ansammelt, während der Beton eine niedrige Stärke aufweist, oder die sich als späte Risse aufgrund der äußeren Einspannung der Volumenänderung während der Trocknungsschrumpfung anhäuft. Da Wasser in der Zementpaste verloren wird, versetzt Schrumpfung die Betonzuschläge (oder Zuschlagsstoffe) in Kompression. Feine und diskrete Risse sammeln sich an und erstrecken sich von dem Umkreis der Betonzuschläge, und die zahlreichen feinen Risse fahren fort, sich auszubreiten (oder auszudehnen, oder sich zu vergrößern), während die Schrumpfung mit der Zeit zunimmt und die Risse koaleszieren (oder zusammenwachsen). Wenn der Beton-Gussblock schrumpft, verkürzt der Beton-Gussblock sich in alle Richtungen. Die Mikrorisse vereinigen sich (oder kombinieren sich) dann an den Stellen der größten Belastung und Beanspruchung, wo sich anschließend ein Riss ausbilden wird.
Für diese bestimmte Ausführungsform ermöglicht der Schritt des Verwendens von Stahlfasern, um Schrumpfungsrisse in dem Beton zu mildern, den Fasern, zufällig (oder regellos) durch den gesamten Beton-Gussblock verteilt zu sein und kann, bei dichter Beabstandung und guter Bindung, das Ausbilden von Rissen unterbrechen. Verschiedene Arten von Stahlfasern können für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Einige Stahlfasern vom Typ 2 sind so ausgemessen (oder hinsichtlich der Größe festgelegt), dass sie sich auf etwa 9000,0 Fasern pro Pfund (Ib.) beziffern und werden typischerweise in Dosierungen von etwa 33,0 Ibs./cuyd (was etwa 0,250% im Volumen des Betons darstellt) bis etwa 66,0 Ibs./cuyd (was etwa 0,50% im Volumen des Betons darstellt) verwendet. Einige Stahlfasern vom Typ 1 sind in ihrer Größe zu bemessen und beziffern sich auf etwa 2500,0 Fasern pro Pfund und können ebenfalls verwendet werden.
Eine fünfte beispielhafte Ausführungsform stellt ein Verfahren bereit, das den Schritt der Verwendung von Makrosynthetikfasern aufweist, um Schrumpfungsrisse im Beton zu vermindern. Dieser Schritt kann ein Schritt in einer Reihe von Schritten sein, die ein beispielhaftes Verfahren der vorliegenden Erfindung ausmachen. Der Einfluss der Makrosynthetikfasern ist ähnlich wie der Schritt der Verwendung von Stahlfasern, um Schrumpfungsrisse in dem Beton zu vermindern. Jedoch verbessert der Schritt der Verwendung von Makrosynthetikfasern, um Schrumpfungsrisse im Beton zu vermindern, auch die Wasserzurückhaltung und stellt daher eine vollständigere Hydratation (oder Abbindung) des Zements sicher und kann auch in einigen Umständen (oder Verhältnissen) eine plastische Schrumpfung effektiver verringern als Stahlfasern. Ferner unterbricht die hohe Faseranzahl, die dem Schritt der Verwendung von Makrosynthetikfasern zugeordnet ist, die Ausbildung von Mikrorissen und verringert daher das Ausbilden von größeren Rissen. Die Makrosynthetikfasern können dem Beton auch hinzugefügt werden in Dosierungsraten von etwa 3,0 Ibs./cuyd, was etwa 0,20% im Volumen des Betons darstellt, bis etwa 7,50 Ibs./cuyd, was etwa 0,50% im Volumen des Betons darstellt.
Eine sechste beispielhafte Ausführungsform stellt ein Verfahren bereit, das den Schritt der Verwendung oder Hinzufügung von kolloidalem Silica zu der Aufschlämmung aufweist. Dieser Schritt kann ein Schritt in einer Reihe von Schritten sein, die ein beispielhaftes Verfahren der vorliegenden Erfindung ausmachen. Amorphes, kolloidales Silica ist in einer wässrigen Lösung, mit Nanometer-großem Silica (SiO₂) in einer Teilchengröße, die zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm, oder zwischen etwa 5,0 nm bis etwa 100,0 nm variiert, und wird der Beton-Aufschlämmung zusammen mit Beimischungen, die die Reaktion verbessern und die Verarbeitbarkeit verbessern (Rheologie verbessern), wie etwa Polycarboxylat, hinzugefügt. Das Silica wird mit dem freien Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid (Ca(OH)2) aus der Zementabbindung reagieren, um ein festes Gelprodukt namens CSH (calcium silicate hydrate), oder Kalzium-Silikat-Hydrat (CaSiO₃ + H₂O) auszubilden.
Für diese bestimmte Ausführungsform wird, so wie das in der folgenden Gleichung 1 gezeigt ist: Ca(OH)₂ + SiO₂ ⇔ CaSiO₃ + H₂O die wässrige Lösung von kolloidalem Silica dem Beton in Bereichen von zwischen etwa 0,50% bis etwa 1,50% im Gewicht des Zements, in Abhängigkeit vom Entwurf der Beton-Aufschlämmung und der Anwendung, während der Zubereitungsphase zugeführt. Die oben beschriebene chemische Reaktion wird einiges von dem kapillaren Wasser aufbrauchen und wird die Poren mit dem Hydratisierungsprodukt CSH (oder Kalzium-Silikat-Hydrat) füllen und dadurch die Trocknungsschrumpfung stark verringern. (1),
Eine siebente beispielhafte Ausführungsform stellt ein Verfahren bereit, das den Schritt des Verwendens von sprüh-aufgebrachtem kolloidalen Silica als eine Härtungstechnik aufweist. Dieser Schritt kann ein Schritt sein in einer Reihe von Schritten, die ein beispielhaftes Verfahren der vorliegenden Erfindung ausmachen. Amorphes, kolloidales Silica mit Teilchengrößen von zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm in einer wässrigen Lösung wird nach dem endgültigen Abbinden des Zements auf eine Oberfläche des endbearbeiteten Beton-Gussblocks gesprüht, oder so wie das in näherer Einzelheit hierin beschrieben wird. Die Nanometer-großen Teilchen dringen nach zwischen etwa 3,0 bis etwa 6,0 Stunden nach dem letztendlichen Abbinden des Zements bis zu etwa 3,0" tief in den ausgehärteten Beton ein und reagieren mit dem kapillaren Porenwasser und dem verfügbarem Kalziumhydroxid, um CSH, Kalzium-Silikat-Hydrat, auszubilden, so wie das hierin beschrieben wird. Dies wird auch die Oberseite des Betons abdichten und Wasser davon abhalten, aus der Betonmischung zu verdampfen und somit den Zementabbindeprozess fördern. Das sprüh-aufgebrachte kolloidale Silica kann unter Verwendung einer Pumpsprüheinrichtung, einer handgeführten, elektrisch angetriebenen „Torf“-Sprüheinrichtung und dergleichen, ebenso wie spezialangefertigten automatisierten Sprühmaschinen, aufgebracht werden. Die gesamte Oberfläche des Gussblocks wird besprüht, so dass die Nanometer-großen Teilchen eindringen und das Füllen der kapillaren Strukturen vervollständen. Dieser Prozessschritt des Sprüh-Aufbringens von kolloidalem Silica kann auftreten, nachdem der Beton mit der Kelle (oder Glättscheibe) endbearbeitet worden ist und begangen werden kann, ohne in die Oberfläche einzudrücken.
Eine achte beispielhafte Ausführungsform stellt ein System und ein Verfahren bereit für das Zubereiten und Gießen einer Beton-Aufschlämmung mit kolloidalem Silica, so wie das hierin beschrieben wird, für das Ausbilden von Betonprodukten, wobei eine Polycarboxylatether-basierte Fließmittelbeimischung mit der Zementmischung, der kolloidalen Silica-Beimischung und/oder dem zusätzlich sprüh-aufgebrachten Silica zusammengeführt wird, um eine impermeable, fugenlose und/oder faserlose Masse aus Beton bereitzustellen. Mit einer relativ niedrigen Dosierung (0,15-0,30% im Gewicht des Zements) ermöglicht ein Polycarboxylatetherbasiertes Fließmittel eine Wasserverringerung aufgrund ihrer chemischen Struktur, die eine gute Teilchendispersion ermöglicht. Polycarboxylatether-basierte Fließmittel sind zusammengesetzt aus einem Methoxy-Polyethylen-Glykol-Copolymer (Seitenkette) aufgepfropft mit Methacrylsäure-Copolymer (Hauptkette). Die Carboxylat-Gruppe - COO-Na+ dissoziiert in Wasser, was eine negative Ladung entlang des Hauptstrangs des Polycarboxylatether-basierten Fließmittels bereitstellt. Der Hauptstrang des Polycarboxylatether-basierten Fließmittels, der negativ geladen ist, erlaubt die Adsorption auf den positiv geladenen, kolloidalen Teilchen. Als eine Folge der PCE-Adsorption verändert sich das Zeta-Potenzial der suspendierten Teilchen, aufgrund der Adsorption der COO-Gruppen auf der Kolloidoberfläche. Diese Ablösung (oder Vertreibung) des Polymers auf der Teilchenoberfläche gibt den Seitenketten die Möglichkeit, Abstoßungskräfte auszuüben, die die Teilchen in der Suspension verteilt und hilft, Reibung zu vermeiden.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften fugenlosen Gussblocks 1. Der fugenlose Gussblock 1 der 1 ist so gezeigt, dass er in einer lagerhausartigen Umgebung angeordnet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der fugenlose Gussblock 1 ist auf einem eingeebneten und verdichteten Substrat 3 angeordnet und ist, in dieser beispielhaften Ausführungsform, für industrielle und kommerzielle Anwendungen. Als ein nicht-beschränkendes Beispiel können Anwendungen, die auf der Oberseite des fugenlosen Gussblocks 1 angeordnet werden oder auftreten, automatisierte Einrichtungen mit lasergeführten Geräten, die sich auf dem fugenlosen Gussblock 1 bewegen, involvieren, wobei selbst die geringste Unvollkommenheit die ganze Einrichtung zu einem Stillstand bringen kann. Der fugenlose Gussblock 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass er nahezu frei von Rollbiegen (oder Bördeln) und Rissbildung ist und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist.
Der fugenlose Gussblock 1 ist in einer teilweise geschnittenen Form gezeigt, um Schichten des internen Aufbaus und die Struktur des Verbundmaterials zu zeigen. Der erste geschnittene Bereich 10 veranschaulicht den Untergrund, unter dem härtenden (oder trocknenden)/endzubearbeitenden Äußeren 2. Der Untergrund des geschnittenen Bereich 10 ist porös, nicht endbearbeitet und rau. Der zweite geschnittene Bereich 20 zeigt den fugenlosen Gussblock 1 mit einem Riss 22, um den inneren Aufbau des Verbundmaterials des fugenlosen Gussblocks 1 freizulegen. Insbesondere weist der fugenlose Gussblock 1 einen ausgehärteten Betonzuschlag und Zement auf, ebenso wie eine oder mehrere von Stahlfasern und Makrosynthetikfasern 24. Jedoch kann in anderen beispielhaften Ausführungsformen der fugenlose Gussblock 1 auch ohne derartige Stahlfasern und/oder Makrosynthetikfasern hergestellt werden. Der ausgehärtete Betonzuschlag und Zement, ebenso wie die Stahlfasern und Makrosynthetikfasern 24, wenn derartige Fasern enthalten sind, definieren (oder begrenzen) zumindest teilweise kapillare Strukturen 26 (am besten in 2 zu sehen) durchgängig in dem fugenlosen Gussblock 1. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die kapillaren Strukturen 26 (2) mit reaktiven, Nanometer-großen Silica-Partikeln gefüllt, die mit freiem Kalziumoxid reagieren, um innerhalb der kapillaren Strukturen 26 eine stabile Gelstruktur aus Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen.
Der fugenlose Gussblock 1 ist mit einem optionalen und beispielhaften Sprüh-Aufbringungssystem 28 gezeigt. Das System 28 kann auch zum Sprüh-Aufbringen eines zusätzlichen kolloidalen Silicas 30 verwendet werden, so wie das hierin beschrieben wird (siehe 4 und 6). Das System 28 weist eine optionale menschliche Bedienperson 32 auf, die eine beispielhafte Ausführungsform einer Sprühmaschine 34 verwendet. Das System 28 wird optional verwendet, nachdem eine Beton-Aufschlämmung gemäß der vorliegenden Erfindung gegossen ist, mit der Kelle endbearbeitet ist, und von der menschlichen Bedienperson 32 begangen werden kann, ohne die Oberfläche des härtenden fugenlosen Gussblocks 1 einzudrücken. Das System 28 sprüht optional die gesamte Oberfläche des fugenlosen Gussblocks 1 in die Sättigung, so dass die Nanometer-großen, kolloidalen Silica-Partikeln in dem zusätzlichen Silica-Sprühmittel 30 eindringen können und das Füllen der kapillaren Strukturen 26 vervollständigen können.
2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Risse 22 entlang des zweiten geschnittenen Bereichs 20 des fugenlosen Gussblocks 1 der 1. Der in 2 dargestellte, vergrößerte Abschnitt der 1 zeigt eine Ansicht der Schnittfläche des ausgehärteten Betonzuschlags und Zements ebenso wie Stahlfasern und Makrosynthetikfasern 24, falls diese enthalten sind, die zumindest teilweise die kapillaren Strukturen 26 des fugenlosen Gussblocks 1 definieren.
3 ist ein Ablaufdiagramm eines ersten veranschaulichenden Verfahrens 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Verfahren 100 offenbart Schritte, von denen nicht alle notwendigerweise in jeder einzelnen Situation verwendet werden, sondern die Ähnlichkeiten mit anderen hierin bereitgestellten beispielhaften Ausführungsformen haben können. Die Schritte in dem Verfahren 100 können in oder außer der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden. Das Verfahren 100 weist die folgenden Schritte auf: Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung, die i) eine Betonmischung, ii) eine kolloidale Silica-Beimischung und iii) mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die besteht aus Fasern, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern ausgewählt sind, aufweist (102), Gießen der Beton-Aufschlämmung auf den Untergrund (104) und der Beton-Aufschlämmung Ermöglichen, zu härten (oder zu trocknen) (106), so dass sich kapillare Strukturen entwickeln, wenn der Beton-Gussblock sich aus dem gegossenen Beton-Gussblock absetzt, und so dass die kapillaren Strukturen des Gussblocks sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen, und so dass die Silica-Partikel und Kalziumoxid reagieren, um eine Gelstruktur aus Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen, die die kapillaren Strukturen, respektive, zumindest teilweise füllt.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen weist der Zubereitungsschritt 102 des Verfahrens 100 auf ein Zubereiten der Beton-Aufschlämmung mit amorphem kolloidalen Silica, das in einer wässrigen Lösung ist und das Silica-Partikeln aufweist, die eine Größe haben, die zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm oder zwischen etwa 5,0 nm bis etwa 100 nm variiert. In einer anderen Ausführungsform weist der Zubereitungsschritt 102 zusätzlich auf ein Hinzufügen der kolloidalen Silica-Beimischung zu der Beton-Aufschlämmung in Bereichen von zwischen etwa 0,50% bis etwa 1,50% im Gewicht des Zements in der Betonmischung, wobei % im Gewicht auf das Gewicht des Beimischungsstoffs der Silica-Partikel im Vergleich zum letztendlichen Gewicht des Zements in dem letztendlichen Betonprodukt verweist. In einer anderen Ausführungsform weist der Zubereitungsschritt 102 zusätzlich auf ein Zubereiten der Beton-Aufschlämmung zum Gießen mit Dosierungen von Stahlfasern als die mindestens eine Faser, die aus einer Gruppe aus Fasern ausgewählt ist, von zwischen etwa 33,0 Ibs./cuyd bis etwa 66,0 Ibs./cuyd. In einer anderen Ausführungsform weist der Zubereitungsschritt 102 zusätzlich auf ein Zubereiten der Betonbeimischung zum Gießen mit Dosierungen von Makrosynthetikfasern als die mindestens eine Faser, die aus einer Gruppe von Fasern ausgewählt ist, von zwischen etwa 3,0 Ibs./cuyd bis etwa 7,5 Ibs./cuyd.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines zweiten veranschaulichenden Verfahrens 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Einige Schritte des Verfahrens 200 sind identisch zu den Schritten in dem Verfahren 100 der 3, daher werden hierin nur die Unterschiede in dem Verfahren 200 ausführlich erklärt. Das Verfahren 200 weist zusätzlich den Schritt 108 des Sprüh-Aufbringens eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung auf, um ein Härten derselben zu fördern. Der Sprüh-Aufbringungsschritt 108 weist auf ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung nach dem Entfernen einer Glättmaschine und bevor der Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgesetzt ist. In anderen Ausführungsformen kann der Sprüh-Aufbringungsschritt 108 aufweisen ein Sprüh-Aufbringen auf die gegossene Beton-Aufschlämmung von einem amorphen zusätzlichen kolloidalen Silica in einer wässrigen Lösung, die Silica-Partikel aufweist mit einer Größe, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm, oder von etwa 3,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert, wobei die kolloidale Lösung ein Teilchengewicht aufweist, das von etwa 5,0 bis 20,0% variiert, und wobei die Überdeckungsrate etwa 250 Gallonen kolloidaler Lösung pro Quadratfuß, oder von etwa 100,0 bis etwa 500,0 Gallonen pro Quadratfuß, beträgt. Der Sprüh-Aufbringungsschritt 108 kann auch aufweisen ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung, nachdem der Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgesetzt ist, und ein Sprüh-Aufbringen bis zum Punkt der Sättigung oder „Flutungszustand“, so wie das im Stand der Technik bekannt ist.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines dritten beispielhaften Verfahrens 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Verfahren 300 die folgenden Schritte auf: Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung, die i) eine Betonmischung und ii) eine kolloidale Silica-Beimischung aufweist (202), Gießen der Beton-Aufschlämmung auf das Substrat (204), und der Beton-Aufschlämmung Erlauben, auszuhärten (206), so dass sich kapillare Strukturen entwickeln, wenn der Beton-Gussblock aus der gegossenen Beton-Aufschlämmung abbindet, und so dass die kapillaren Strukturen des Gussblocks sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen, und so dass die Silica-Partikel und das Kalziumoxid reagieren, um eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen, die die kapillaren Strukturen, respektive, zumindest teilweise füllt.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen, ähnlich wie diejenigen, die für die 3 und die 4 beschrieben sind, weist der Zubereitungsschritt 202 des Verfahrens 200 auf ein Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung mit amorphem, kolloidalem Silica, das in einer wässrigen Lösung ist und das Silica-Partikeln aufweist mit einer Größe, die zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm, oder zwischen etwa 5,0 nm bis etwa 100 nm variiert. In einer anderen Ausführungsform weist der Zubereitungsschritt 202 zusätzlich auf ein Hinzufügen der kolloidalen Silica-Beimischung zu der Beton-Aufschlämmung in einem Bereich von zwischen etwa 0,50% bis etwa 10,0% im Gewicht des Zements in der Betonmischung.
6 ist ein Ablaufdiagramm eines vierten veranschaulichenden Verfahrens 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Einige der Schritte des Verfahrens 400 sind identisch zu Schritten in dem Verfahren 300 der 5, daher werden hierin nur die Unterschiede in dem Verfahren 400 ausführlich erklärt. Das Verfahren 400 weist zusätzlich auf den Schritt 208 des Sprüh-Aufbringens eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung, um ein Trocknen (oder Härten) derselben zu fördern. Der Sprüh-Aufbringungsschritt 208 weist auf ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung nach einem Entfernen einer Glättmaschine und bevor der Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgesetzt ist. Der Sprüh-Aufbringungsschritt 208 weist auf ein Sprüh-Aufbringen der gegossenen Beton-Aufschlämmung mit einem amorphen, zusätzlichen kolloidalen Silica in einer wässrigen Lösung mit Silica-Partikeln mit einer Größe, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm, oder von etwa 3,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert. Der Sprüh-Aufbringungsschritt 208 weist auf ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung, nachdem der Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgesetzt ist.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften, fugenlosen und faserlosen Gussblocks 500. Der fugenlose und faserlose Gussblock 500 ist ähnlich wie der fugenlose Gussblock 1 der 1, daher werden hierin nur die Unterschiede in dem fugenlosen und faserlosen Gussblock 500 ausführlich erklärt.
Der fugenlose und faserlose Gussblock 500 ist in einer teilweise geschnittenen Form gezeigt, um Schichten des internen Aufbaus und die Struktur des Verbundmaterials zu zeigen. Der zweite geschnittene Bereich 20 veranschaulicht, dass der fugenlose und faserlose Gussblock 500 einen Riss 22 aufweist, um den inneren Aufbau des Verbundmaterials des fugenlosen und faserlosen Gussblocks 500 freizulegen. Insbesondere weist der fugenlose und faserlose Gussblock 500 einen ausgehärteten Betonzuschlag und Zement 524 ohne Stahlfasern und/oder Makrosynthetikfasern auf. Der ausgehärtete Betonzuschlag und der Zement 524 definieren zumindest teilweise kapillare Strukturen 26 (2) durchgängig in dem fugenlosen und faserlosen Gussblock 500, und die kapillaren Strukturen 26 (2) sind mit reaktiven, Nanometer-großen Silica-Partikeln gefüllt, die mit freiem Kalziumoxid reagieren, um eine stabile Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat innerhalb der kapillaren Strukturen 26 (2) zu erzeugen. Ein optionales Sprüh-Aufbringungssystem 28 kann zum Sprüh-Aufbringen eines zusätzlichen kolloidalen Silicas 30 auf die gesamte Oberfläche des fugenlosen und faserlosen Gussblocks 500 bis hin zur Sättigung verwendet werden, so dass die Nanometer-großen kolloidalen Silicateilchen in dem zusätzlichen Silikatsprühmittel 30 eindringen können und das Füllen der kapillaren Strukturen 26 vervollständigen können.
In einer oder mehreren beispielhaften, hierin beschriebenen Ausführungsformen können die beschriebenen Systeme und Verfahren in verschiedenartigen Weisen unter Verwendung verschiedenartiger Methodologien implementiert werden. Obwohl ausgewählte Aspekte in Einzelheiten veranschaulicht und beschrieben worden sind, so wird verstanden werden, dass vielfältige Ersetzungen (oder Substituierungen) und Abänderungen hierin ausgeführt werden können, ohne von dem Geist und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, so wie er durch die folgenden Patentansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Ein fugenloser Beton-Gussblock, der durch Gießen einer Beton-Aufschlämmung auf einen Untergrund abgebunden ist, wobei die gegossene Beton-Aufschlämmung aufweist: a) eine Betonmischung b) eine kolloidale Silica-Beimischung und c) mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Fasern, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, wobei, wenn die gegossene Beton-Aufschlämmung härtet, die gegossene Aufschlämmung sich in ein Verbundmaterial verfestigt, das die Form eines fugenlosen Beton-Gussblocks annimmt, wobei der fugenlose Beton-Gussblock kapillare Strukturen definiert, die sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen, und wobei die Silica-Partikel und Kalziumoxid reagieren, um eine Gelstruktur aus Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen, die die kapillaren Strukturen zumindest teilweise füllt, wodurch das Kalzium-Silikat-Hydrat interne Zugkräfte, die auf den fugenlosen Beton-Gussblock wirken, verringert.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 1, wobei die kolloidale Silica-Beimischung ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel eine Größe aufweisen, die von zwischen etwa 10,0 Nanometern (nm) bis etwa 100,0 nm variiert.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 1, wobei der fugenlose Beton-Gussblock abgebunden wird durch Gießen der Beton-Aufschlämmung auf das Substrat und dann Anwenden einer Härtungstechnik auf die gegossene Beton-Aufschlämmung, und wobei die Aushärtungstechnik ein Sprüh-Aufbringen eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf den gegossenen Beton-Gussblock aufweist.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 3, wobei das zusätzliche kolloidale Silica auch nachfolgend auf das Entfernen einer Glättmaschine auf den gegossenen Beton-Gussblock sprüh-aufgebracht wird.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 3, wobei das zusätzliche kolloidale Silica ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel des zusätzlichen kolloidalen Silicas eine Größe aufweisen, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 3, wobei das sekundäre kolloidale Silica nachfolgend darauf, dass ein Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung abgebunden ist, auf die gegossene Beton-Aufschlämmung sprüh-aufgebracht wird.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 1, wobei die Betonmischung einen Betonzuschlag, Zement und Wasser aufweist, und wobei die Betonmischung durch ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von zwischen etwa 0,400 bis etwa 0,450 definiert ist.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 1, wobei die mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, zwischen etwa 0,25% im Volumen bis etwa 0,50% im Volumen der gegossenen Beton-Aufschlämmung darstellt.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 1, wobei die mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, zwischen etwa 0,20% im Volumen bis etwa 0,50% im Volumen der gegossenen Beton-Aufschlämmung darstellt.
Ein Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks auf einem Untergrund, wobei das Verfahren aufweist: a) Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung, wobei die Beton-Aufschlämmung aufweist: i) eine Betonmischung, ii) eine kolloidale Silica-Beimischung und iii) mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Fasern, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, b) Gießen der Beton-Aufschlämmung auf einen Untergrund und c) der Beton-Aufschlämmung Ermöglichen, zu härten, so dass sich kapillare Strukturen entwickeln, wenn der fugenlose Beton-Gussblock aus der gegossenen Beton-Aufschlämmung abbindet, und so dass die kapillaren Strukturen des Gussblocks sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen, und so dass die Silica-Partikel und Kalziumoxid reagieren, um eine Gelstruktur aus Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen, das die kapillaren Strukturen zumindest teilweise füllt.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 10, wobei der Zubereitungsschritt aufweist ein Zubereiten der Beton-Aufschlämmung mit einer amorphen kolloidalen Silica-Beimischung, die eine wässrige Lösung ist und die Silica-Partikel aufweist in einer Größe, die von zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm variiert.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 11, wobei der Zubereitungsschritt zusätzlich aufweist ein Hinzufügen der kolloidalen Silica-Beimischung zu der Beton-Aufschlämmung in Bereichen von zwischen etwa 0,50% bis etwa 1,50% im Gewicht des Zements in der Betonmischung.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 10, zusätzlich aufweisend den Schritt des Sprüh-Aufbringens eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung, um ein Härten derselben zu fördern.
Das Verfahren zum Anordnen eines kontaktlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 13, wobei der Sprüh-Aufbringschritt aufweist ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung nachfolgend auf ein Entfernen einer Glättmaschine und bevor Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgebunden ist.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 13, wobei der Sprüh-Aufbringschritt aufweist ein Sprüh-Aufbringen auf die gegossene Beton-Aufschlämmung mit einem amorphen zusätzlichen kolloidalen Silica in einer wässrigen Lösung, die Silica-Partikel mit einer Größe aufweist, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 13, wobei der Sprüh-Aufbringschritt aufweist ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung nachfolgend darauf, dass ein Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung abgehärtet ist.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 10, wobei der Zubereitungsschritt aufweist ein Zubereiten der Beton-Aufschlämmung zum Gießen mit Dosierungen von Stahlfasern als die mindestens eine Faser, die aus der Gruppe von Fasern ausgewählt ist, von zwischen etwa 33 Pfund pro Kubikyards (Ibs./cuyd) bis etwa 66,0 Ibs./cuyd.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 10, wobei der Zubereitungsschritt aufweist ein Zubereiten der Beton-Aufschlämmung zum Gießen mit Dosierungen von makrosynthetischen Fasern als die mindestens eine Faser, die aus der Gruppe von Fasern ausgewählt ist, von zwischen etwa 3,0 Ibs./cuyd bis etwa 7,5 Ibs./cuyd.
Ein fugenloser Beton-Gussblock, der aus einer Beton-Aufschlämmung, die auf einen Untergrund gegossen worden ist, abgebunden ist, wobei die gegossene Beton-Aufschlämmung aufweist eine Betonmischung, eine kolloidale Silica-Beimischung und mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe von Fasern, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, wobei der fugenlose Beton-Gussblock kapillare Strukturen aufweist, die zumindest teilweise mit einem Reaktionsprodukt von Silica-Partikeln und Kalziumoxid gefüllt sind, wobei das Reaktionsprodukt eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat ist, wodurch das Kalzium-Silikat-Hydrat interne Zugkräfte, die auf den verbindungslosen Beton-Gussblock wirken, verringert.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 19, wobei die kolloidale Silica-Beimischung ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel eine Größe aufweisen, die von zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm variiert.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 19, wobei der fugenlose Beton-Gussblock aus der Beton-Aufschlämmung abgebunden ist und durch Anwendung eines sprüh-aufgebrachten zusätzlichen kolloidalen Silicas gehärtet ist, wodurch das zusätzliche kolloidale Silica das Härten der gegossenen Beton-Aufschlämmung erleichtert.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 21, wobei das zusätzliche kolloidale Silica ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel des zusätzlichen kolloidalen Silicas eine Größe aufweisen, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 19, wobei die Betonmischung einen Betonzuschlag, Zement und Wasser aufweist, und wobei die Betonmischung durch ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von zwischen etwa 0,400 bis etwa 0,450 definiert ist.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 19, wobei die mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, zwischen etwa 0,25% im Volumen bis etwa 0,50% im Volumen der gegossenen Beton-Aufschlämmung darstellt.
Der fugenlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 19, wobei die mindestens eine Faser, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stahlfasern und Synthetikfasern besteht, zwischen etwa 0,20% im Volumen bis etwa 0,50% im Volumen der gegossenen Beton-Aufschlämmung darstellt.
Ein fugenloser, faserloser Beton-Gussblock, der durch Gießen einer Beton-Aufschlämmung auf einen Untergrund abgebunden ist, wobei die gegossene Beton-Aufschlämmung aufweist: a) eine Betonmischung und b) eine kolloidale Silica-Beimischung, wobei, wenn die gegossene Beton-Aufschlämmung härtet, die gegossene Aufschlämmung sich in ein Verbundmaterial verfestigt, das die Form eines fugenlosen Beton-Gussblocks annimmt, wobei der fugenlose Beton-Gussblock kapillare Strukturen definiert, die sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen, und wobei die Silica-Partikel und Kalziumoxid reagieren, um eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat auszubilden, die die kapillaren Strukturen zumindest teilweise ausfüllt, wodurch das Kalzium-Silikat-Hydrat interne Zugkräfte, die auf den fugenlosen Beton-Gussblock wirken, verringert.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 26, wobei die kolloidale Silica-Beimischung ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel eine Größe aufweisen, die von zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm variiert.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 26, wobei der fugenlose Beton-Gussblock durch Gießen der Beton-Aufschlämmung auf den Untergrund und dann Anwenden einer Härtungstechnik auf die gegossene Beton-Aufschlämmung abgebunden wird, und wobei die Aushärtungstechnik ein Sprüh-Aufbringen eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung aufweist.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 28, wobei das zusätzliche kolloidale Silica auch nachfolgend auf ein Entfernen einer Glättmaschine auf die gegossene Beton-Aufschlämmung sprüh-aufgebracht wird.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 28, wobei das zusätzliche kolloidale Silica ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel in dem zusätzlichen kolloidalen Silica eine Größe aufweisen, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 28, wobei das zusätzliche kolloidale Silica ebenfalls auf die gegossene Beton-Aufschlämmung sprüh-aufgebracht wird nachfolgend darauf, dass ein Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung abgebunden ist.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 26, wobei die Betonmischung einen Betonzuschlag, Zement und Wasser aufweist, und wobei die Betonmischung durch ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von zwischen etwa 0,400 bis etwa 0,450 definiert ist.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 26, wobei die kolloidale Silica-Beimischung zwischen etwa 0,5% im Gewicht des Zements bis etwa 10,0% im Gewicht des Zements in der Betonmischung darstellt.
Ein Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks auf einem Untergrund, das Verfahren aufweisend die Schritte: a) Zubereiten einer Beton-Aufschlämmung, wobei die Beton-Aufschlämmung aufweist: i) eine Betonmischung und ii) eine kolloidale Silica-Beimischung, b) Gießen der Beton-Aufschlämmung auf den Untergrund, und c) der Beton-Aufschlämmung Erlauben, zu trocknen, so dass sich kapillare Strukturen bilden, wenn der fugenlose Beton-Gussblock aus der gegossenen Beton-Aufschlämmung abbindet, und so dass die kapillaren Strukturen des Gussblocks sich zumindest teilweise mit Silica-Partikeln und Kalziumoxid füllen, und so dass die Silica-Partikel und Kalziumoxid reagieren, um eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat zu erzeugen, die die kapillaren Strukturen zumindest teilweise füllt.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 34, wobei der Zubereitungsschritt aufweist ein Zubereiten der Beton-Aufschlämmung mit amorphem kolloidalem Silica, das eine wässrige Lösung ist und das Silica-Partikel aufweist mit einer Größe, die von zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm variiert.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 35, wobei der Zubereitungsschritt zusätzlich aufweist ein Hinzufügen der kolloidalen Silica-Beimischung zu der Beton-Aufschlämmung in Bereichen von zwischen etwa 0,50% bis etwa 10,0% im Gewicht des Zements in der Betonmischung.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 34, zusätzlich aufweisend den Schritt Sprüh-Aufbringen eines zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung, um das Härten derselben zu fördern.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 37, wobei der Sprüh-Aufbringschritt aufweist ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf den gegossenen Beton-Gussblock, nachfolgend auf ein Entfernen einer Glättmaschine und bevor Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung vollständig abgebunden ist.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 37, wobei der Sprüh-Aufbringschritt aufweist ein Sprüh-Aufbringen der gegossenen Beton-Aufschlämmung mit einem amorphen zusätzlichen kolloidalen Silica in einer wässrigen Lösung, die Silica-Partikel aufweist mit einer Größe, die von zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 37, wobei der Sprüh-Aufbringschritt aufweist ein Sprüh-Aufbringen des zusätzlichen kolloidalen Silicas auf die gegossene Beton-Aufschlämmung nachfolgend darauf, dass ein Zement in der gegossenen Beton-Aufschlämmung abgebunden ist.
Das Verfahren zum Anordnen eines fugenlosen, faserlosen Beton-Gussblocks gemäß Anspruch 34, wobei das Verfahren in einem fugenlosen Beton-Gussblock resultiert, wobei die kolloidale Silica-Beimischung zwischen etwa 0,5% im Gewicht des Zements bis etwa 10,0% im Gewicht des Zements der Betonmischung darstellt.
Ein fugenloser, faserloser Beton-Gussblock, der aus einer Beton-Aufschlämmung, die auf einen Untergrund gegossen worden ist, abgesetzt ist, wobei die gegossene Beton-Aufschlämmung aufweist eine Betonmischung, und eine kolloidale Silica-Beimischung, wobei der fugenlose Beton-Gussblock kapillare Strukturen aufweist, die zumindest teilweise mit einem Reaktionsprodukt von Silica-Partikeln und Kalziumoxid gefüllt sind, wobei das Reaktionsprodukt eine Gelstruktur von Kalzium-Silikat-Hydrat ist, wodurch das Kalzium-Silikat-Hydrat interne Zugkräfte, die auf den fugenlosen Beton-Gussblock wirken, verringert.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 42, wobei die kolloidale Silica-Beimischung ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel eine Größe aufweisen, die variiert von zwischen etwa 10,0 nm bis etwa 100,0 nm.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 42, wobei der fugenlose Beton-Gussblock aus der Beton-Aufschlämmung abgebunden ist, die auf das Substrat gegossen und getrocknet ist durch Aufbringen eines sprüh-aufgebrachten zusätzlichen kolloidalen Silicas, wodurch das zusätzliche kolloidale Silica das Härten der gegossenen Beton-Aufschlämmung fördert.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 44, wobei das zweite kolloidale Silica ein amorphes kolloidales Silica in einer wässrigen Lösung ist, und wobei Silica-Partikel des zusätzlichen kolloidalen Silicas eine Größe aufweisen, die von etwa 10,0 nm bis etwa 50,0 nm variiert.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 42, wobei die Betonmischung einen Betonzuschlag, Zement und Wasser aufweist, und wobei die Betonmischung durch ein Wasser-zu-Zement-Verhältnis von zwischen etwa 0,400 bis etwa 0,450 definiert ist.
Der fugenlose, faserlose Beton-Gussblock gemäß Anspruch 42, wobei die kolloidale Silica-Beimischung zwischen etwa 0,5% im Gewicht des Zements bis etwa 10,0% im Gewicht des Zements in dem abgebundenen Beton-Gussblock darstellt.