DE1216752B

DE1216752B - Method and apparatus for producing a high strength concrete mix

Info

Publication number: DE1216752B
Application number: DEA47925A
Authority: DE
Original assignee: ALLG STRASSENBAUBEDARFS GmbH
Current assignee: ALLG STRASSENBAUBEDARFS GmbH
Priority date: 1964-12-17
Filing date: 1964-12-17
Publication date: 1966-05-12
Also published as: FR1460348A; BE673835A; GB1131500A; NL6516299A; AT263592B; CH473739A; US3338563A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer einen hochfesten Beton ergebenden Mischung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer einen hochfesten Beton ergebenden Mischung bei vorgegebener Zusammensetzung der Zuschlagstoffe.Method and apparatus for producing a high-strength concrete resulting mixture The invention relates to a method and a device for Production of a high-strength concrete mixture with a given composition of the aggregates.

Bei hochbelastbaren Bauwerken, wie Brücken, Hochbaukonstruktionen, Fahrbahnplatten, aber auch bei werksmäßig vorgefertigten Betonfertigteilen, insbesondere bei Betonformsteinen, werden entsprechend den zu erwartenden Belastungen besondere Festigkeiten des Betons verlangt. Bei der Herstellung hochwertigen Betons kommt es sehr darauf an, daß die einzelnen Bestandteile, wie Zement, Wasser und Zuschlagstoffe, mit großer Genauigkeit zusammengestellt werden. Die Zuschlagstoffe Kies, Sand usw. werden zu diesem Zweck in durch Normen -vorgeschriebene Korngrößengruppen unterteilt und die Mengenanteile der einzelnen Korngrößen durch sogenannte Sieblinien festgelegt. Die Zusammensetzung der Zuschlagstoffe nach Korngröße muß so gewählt werden, daß die Sieblinie in einem durch obere und untere Grenze definierten idealen Bereich liegt. In der Praxis sind jedoch die erzielten Ergebnisse noch verhältnismäßig ungenau, und zwar vor allem dadurch, daß innerhalb der einzelnen Korngrößengruppen nach der vorgeschriebenen Sieblinie unter Umständen von Fall zu Fall stark differierende Korngrößenverteilungen auftreten, die natürlich in der Sieblinie nicht zum Ausdruck kommen, da diese in bestimmte Gruppen, wie 0 bis 3 (Sand), 3 bis 7 und 7 bis 15 (Kies), unterteilt ist.For heavy-duty structures such as bridges, building structures, Carriageway slabs, but also with factory-made prefabricated concrete parts, in particular in the case of molded concrete blocks, they become special depending on the loads to be expected Strength of the concrete required. When producing high quality concrete comes it is very important that the individual components, such as cement, water and aggregates, can be compiled with great accuracy. The aggregates gravel, sand, etc. For this purpose, they are divided into grain size groups prescribed by standards and the proportions of the individual grain sizes are determined by so-called grading curves. The composition of the aggregates according to grain size must be chosen so that the grading curve in an ideal range defined by the upper and lower limits lies. In practice, however, the results obtained are still relatively imprecise, and above all by the fact that within the individual grain size groups according to the The prescribed grading curve may differ greatly from case to case Grain size distributions occur which of course are not expressed in the grading curve as these come in specific groups like 0 to 3 (sand), 3 to 7 and 7 to 15 (Gravel), is divided.

Zu dieser naturgemäßen Ungenauigkeit hinzu tritt die Schwierigkeit, den genauen Anteil an Zement bzw. an Zementleim (Wasser und Zement) für die Betonmischung zu bestimmen. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß ein zu hoher Zementanteil ebenso schädlich ist wie ein zu geringer Zementanteil.In addition to this natural inaccuracy, there is the difficulty the exact proportion of cement or cement paste (water and cement) for the concrete mix to determine. It has been found in practice that too high a proportion of cement is just as harmful as too little cement.

Durch die Erfindung soll es ermöglicht werden, einen hochfesten Beton bei einer vorgegebenen Kornzusammensetzung der Zuschlagstoffe herzustellen, der genau den zur Erzielung der maximalen Betonfestigkeit erforderlichen Zementgehalt hat.The invention is intended to make it possible to produce a high-strength concrete to produce the aggregates with a given grain composition, the exactly the cement content required to achieve maximum concrete strength Has.

Die Erfindung besteht zur Lösung dieser Aufgabe darin, daß den verdichteten Zuschlagstoffen zunächst eine fließfähige Zementleimmenge zugemischt wird, die genau dem zwischen den Körnern im verdichteten Zustand vorhandenen Hohlraumvolumen entspricht und daß sodann nach nochmaligem Verdichten eine weitere Menge Zementleim zugemischt wird, die dem Volumen der zusätzlich durch den zunächst zugegebenen Zementleim entstandenen Hohlräume entspricht. Der Durchführung des vorgenannten Verfahrens dient ein weiterer Vorschlag der Erfindung, der darin besteht, daß das Volumen der vorhandenen Hohlräume der verdichteten Zuschlagstoffe mit Hilfe einer Meßflüssigkeit festgestellt wird, während die Messung des Volumens der nach der ersten Zugabe des Zementleims noch verbliebenen Hohlräume durch Beobachtung der Volumenvergrößerung erfolgt.The invention is to solve this problem in that the compacted A flowable amount of cement paste is added to the aggregate, which is exactly corresponds to the void volume existing between the grains in the compressed state and that then, after further compaction, a further amount of cement paste is mixed in which is the volume of the additionally created by the initially added cement paste Corresponds to cavities. Another method is used to carry out the aforementioned procedure Proposal of the invention, which consists in that the volume of the existing cavities the compacted aggregate is determined with the help of a measuring liquid, while measuring the volume of the after the first addition of the cement paste still remaining cavities by observing the increase in volume.

Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, daß das Volumen der Hohlräume bei den aus verschiedenen Korngruppen zusammengesetzten Zuschlagstoffen unterschiedlich sein kann. -Die Festib keit des Betons hängt aber in hohem Maße davon ab, daß das Bindeteil, nämlich Zement und Wasser, in dem Maße zugegeben wird, wie Hohlräume vorhanden sind. Zu diesem Zweck werden nach der Erfindung die Zuschlagstoffe entsprechend den am Bau gegebenen Bedingungen verdichtet und dann die noch verbleibenden Hohlräume zur Aufnahme des Zementleims festgestellt.The invention is based on the idea that the volume of Voids in the aggregates composed of different grain groups can be different. -But the strength of the concrete depends to a large extent on the fact that the binding part, namely cement and water, is added to the extent that how there are voids. For this purpose, according to the invention, the aggregates condensed according to the conditions of the building and then the remaining ones Cavities for receiving the cement paste found.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich herausgestellt, daß die durch die Meßftüssigkeit festgestellten Hohlräume nicht vollständig durch den zunächst zugegebenen Zementleim ausgefüllt werden, sondern dieser setzt sich teilweise zwischen die einzelnen Körner des Zuschlagstoffes. Hierdurch verbleiben noch einige Hohlräume, die durch die vorangehende Maßnahme festgestellt und mit zusätzlichen Zementleim noch ausgefüllt werden.When carrying out the method according to the invention, it has been found that the cavities determined by the measuring fluid do not penetrate completely the initially added cement paste must be filled, but this sits down partly between the individual grains of the aggregate. This leaves them still some cavities that were identified by the previous measure and with additional cement paste to be filled in.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig an einer Einheitsmenge durchgeführt und sodann für die tatsächlich benötigten Betonmengen umgerechnet.The process of the present invention is expedient on a unit amount carried out and then converted for the amount of concrete actually required.

Zu diesem Zweck besteht ein weiterer Vorschlag darin, daß das. erfindungsgemäße Verfahren als Meßverfahren zur Feststellung der erforderlichen genauen Zementleimmenge für eine vorgegebene Zuschlagstoffmischung zur Herstellung eines Betons maximaler Druckfestigkeit angewendet wird, indem nur ein Teil der gesamten Betonmischung dem Verfahren unterworfen und die Gesamtmenge der Bestandteile der Betonmischung entsprechend errechnet wird. . .For this purpose, there is a further proposal that the. According to the invention Method as a measuring method for determining the exact amount of cement paste required for a given aggregate mixture for the production of a concrete maximum Compressive strength is applied by adding only a portion of the total concrete mix Subject to procedure and the total amount of ingredients the Concrete mix is calculated accordingly. . .

Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen oben offenen, elastisch gelagerten Behälter für eine Einheitsmenge der Zuschlagstoffe, in den eine Stempelplatte von oben absenkbar ist und der mit einem Hochfrequenzrüttler -verbunden ist. Der Hochfrequenzrüttler, insbesondere ein Unwuchtrüttler, ist zweckmäßig an der Unterseite: einer: auf Gummikörpern gelagerten Platte befestigt, auf der der Behälter durch Anschläge gegen Querverschiebung gesichert abnehmbar steht. Weiterhin ist eine ortsfeste Skala vorgesehen, an. der das Absenkmaß der Stempelplatte feststellbar ist.A device for performing the aforementioned method is characterized by an open-topped, elastically mounted container for a Unit amount of the aggregate into which a stamp plate can be lowered from above and which is connected to a high frequency vibrator. The high frequency vibrator, in particular an unbalance vibrator is useful on the underside: one: mounted on rubber bodies Fixed plate on which the container is secured against transverse displacement by stops removable stands. Furthermore, a fixed scale is provided on. of the lowering dimension the stamp plate can be determined.

Mit Ze der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Volumina vor und nach dem Verdichten festgestellt werden. Die Stempelplatte wird hierbei zweckmäßigerweise durch einen hyraulischen, pneumatischen oder mechanischen Kolben bewegt.With the device according to the invention, the volumes before and after compaction. The stamp plate is expedient here moved by a hydraulic, pneumatic or mechanical piston.

Der Vorteil der Erfindung liegt vor allem darin, daß die genaue Menge des Zementanteils einer Betonmischung für eine maximale Betonfestigkeit bei einer bestimmten Korngrößenzusammensetzung zugegeben wird. Es wird lediglich die Komgrößenzusammensetzung ausgewählt; die die größte Dichtigkeit nach dem Verdichten aufweist, und dieser wird dann mit großer Genauigkeit der Mengenanteil an Zementleim zugeführt, der die Hohlräume gerade ausfüllt. Von diesem Verfahren ausgehend, kann dann ohne weiteres der erforderliche Anteil an Zement errechnet werden, wobei der Zementleim zweckmäßigerweise einen günstigen Wasserzementfaktor, z. B. von 0,4, aufweist. Dieser Wasserzementfaktor ist für die volle Hydration des Zementes erforderlich.The main advantage of the invention is that the exact amount the cement content of a concrete mix for maximum concrete strength at a certain grain size composition is added. It is only the grain size composition selected; which has the greatest tightness after compaction, and this the proportion of cement paste which the Just fills cavities. Proceeding from this procedure, you can then without further ado the required proportion of cement can be calculated, the cement paste expediently a cheap water cement factor, e.g. B. of 0.4 has. This water cement factor is required for full hydration of the cement.

Die Erfindung besteht nicht nur in den genannten Einzelmerkmalen, sondern auch in den verschiedenen möglichen Kombinationen.The invention does not only consist in the individual features mentioned, but also in the various possible combinations.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an einem in der Zeichnung dargestellten Äusführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.Further details and advantages of the invention are provided below in an embodiment of the invention shown in the drawing Device explained.

Die Vorrichtung besteht aus einem ortsfest gelagerten, starren Maschinengestell 10, auf dessen Querstrebe 11 eine Platte 12 elastisch, beispielsweise mittels Gummikörpern 13 gelagert ist. Oben auf der Platte steht ein Behälter 14, der ein bestimmtes Einheitsvolumen von Zuschlagstoffen 15 aufnehmen kann. Der Behälter 14 ist abnehmbar, jedoch durch Anschläge 16 gegen Querverschiebungen gesichert.The device consists of a stationary, rigid machine frame 10, on the cross strut 11 of which a plate 12 is elastically mounted, for example by means of rubber bodies 13. At the top of the plate is a container 14 which can hold a certain unit volume of aggregates 15. The container 14 is removable, but secured against transverse displacement by stops 16.

An der Unterseite der Platte 12 ist ein Hochfrequenzrüttler 17 befestigt, vorzugsweise ein Unwuchthochfrequenzrüttler, der die Platte 12 und damit den Behälter 14 mit Inhalt in Hochfrequenzschwingung versetzt.A high-frequency vibrator 17 is attached to the underside of the plate 12, preferably an unbalanced high frequency vibrator, which the plate 12 and thus the container 14 with content set in high frequency oscillation.

Der Behälter 14 ist nach oben offen, und eine Stempelplatte 18 kann auf die Zuschlagstoffe im Behälter 14 abgesenkt werden. Die Stempelplatte 18 ist zu diesem Zweck an einer Kolbenstange 19 eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders 20 befestigt.The container 14 is open at the top and a stamp plate 18 can be lowered onto the aggregates in the container 14. For this purpose, the stamp plate 18 is attached to a piston rod 19 of a hydraulic or pneumatic cylinder 20 .

Zur Feststellung der Höhendifferenz der Stempelplatte 18 ist am Maschinengestell 10 eine Skala 21 angebracht, die mit einem durch die Stempelplatte 18 höhenverschieblichen Zeiger 22 zusammenwirkt.To determine the height difference of the stamp plate 18 , a scale 21 is attached to the machine frame 10 , which interacts with a pointer 22 which is vertically displaceable through the stamp plate 18.

Zur Ermittlung des optimalen Zementanteils einer Betonmischung bei vorgegebener Kornzusammensetzung der Zuschlagstoffe wird nach der Erfindung mit der vorangehend beschriebenen Vorrichtung wie folgt vorgegangen: Es stehen gewöhnlich Zuschlagstoffe in drei gesonderten Korngruppen zur Verfügung, nämlich 0 bis 3 mm; 3 bis 7 5nm und 7 bis 15 mm. Aus diesen Korngruppen wird ein Zuschlagstoff zÜsaTnmengestellt, der nach den üblichen Erfahrungen etwa in einem günstigen Bereich liegen kann. Es genügt für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine kleine Menge von etwa 50 kg. Diese Zuschlagstoffe werden vollständig getrocknet. Sodann werden in den Behälter 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung die einzelnen Korngruppen nach Gewicht derart eingebracht, daß eine Einheitsmenge von zweckmäßigerweise etwa 10 kg vorhanden ist. Hierbei kann beispielsweise der Anteil der Korngröße 7 bis 15 - 60 9/0 (6 kg), der der Korngröße 3 bis 7 = 5 9/0 (0,5 kg) und ein Anteil Sand von 359/o (3,5 kg) vorhanden sein. Diese Gruppen werden vorher gemischt.To determine the optimal proportion of cement in a concrete mix predetermined grain composition of the aggregates is according to the invention with the above-described device proceeded as follows: There are usually Aggregates are available in three separate grain groups, namely 0 to 3 mm; 3 to 7 5nm and 7 to 15 mm. An aggregate is added from these grain groups, which, according to the usual experience, can be in a favorable range. It A small amount of is sufficient for carrying out the method according to the invention about 50 kg. These aggregates are completely dried. Then in the container 14 of the device according to the invention according to the individual grain groups Weight introduced in such a way that a unit amount of expediently about 10 kg is present. Here, for example, the proportion of grain size 7 to 15 - 60 9/0 (6 kg), that of the grain size 3 to 7 = 5 9/0 (0.5 kg) and a proportion of sand of 359 / o (3.5 kg) must be present. These groups are mixed beforehand.

In dem Behälter 14 wird die Mischung eine bestimmte Zeit durch den Hochfrequenzrüttler 17 verdichtet bei gleichzeitigem konstanten Druck der hydraulisch, pneumatisch oder gegebenenfalls auch mechanisch betätigten Stempelplatte 18. Danach wird der Vorratsbehälter 10 von der Platte 12 genommen, und in die trockene Mischung wird eine Meßflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, eingefüllt, bis der Spiegel in Höhe der Oberfläche des Zuschlagstoffgemisches steht. Die eingefüllte Flüssigkeitsmenge wird vorher gemessen, so daß nach dem Einfüllen die Menge der Flüssigkeit und damit das Volumen der Hohlräume des Zuschlagstoffes feststeht.In the container 14, the mixture is a certain time by the High-frequency vibrator 17 compresses the hydraulically, pneumatically or possibly also mechanically actuated stamp plate 18. Then the reservoir 10 is removed from the plate 12 and placed in the dry mix a measuring liquid, preferably water, is poured in until the level is level the surface of the aggregate mixture. The amount of liquid filled in is measured beforehand, so that after filling the amount of liquid and thus the volume of the cavities of the aggregate is fixed.

Es wird ein Zementleim mit einem Wasserzementfaktor von z. B. 0,4 angerührt. Von diesem Zementleim wird das spezifische Gewicht ermittelt. Sodann wird einer neuen trockenen Einheitsmischung der als günstig, nämlich als besonders dicht festgestellten Kornzusammensetzung entsprechend dem ermittelten Hohlraumvolumen eine gleiche Menge Zementleim zugesetzt. Damit ist eine Betonmischung, bestehend aus Zement, Wasser und Zuschlagstoffen bestimmter Zusammensetzung, vorhanden. Diese wird nochmals in den Behälter der Vorrichtung gegeben und erneut eine gewisse Zeit unter gleichzeitigem Druck der Stempelplatte 18 gerüttelt. Dabei stellt sich heraus, daß das Volumen der Mischung gegenüber der trockenen Zuschlagstoffmischung etwas vergrößert ist, und zwar dadurch, daß sich der Zementleim zwischen die einzelnen Körner des Zuschlagstoffes legt. Hierdurch entsteht im Gemisch ein neuer Hohlraum, der der festgestellten Volumenerweiterung entspricht. Um diese Hohlräume noch auszufüllen, wird nochmals eine der Volumenvergrößerung entsprechende Menge Zementleim zugefügt. Damit ist die optimale Betonmischung für eine Einheitsmenge hergestellt, die eine maximale Festigkeit des Betons gewährleistet. Gibt man nämlich die jetzt erhaltene Betonmischung nochmals in den Behälter 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so stellt man nach nochmaligem Rütteln fest, daß keine weitere Volumenänderung auftritt.It is a cement paste with a water cement factor of z. B. 0.4 touched. The specific weight of this cement paste is determined. Then a new dry uniform mixture is considered favorable, namely as special densely determined grain composition according to the determined void volume an equal amount of cement paste was added. With that there is a concrete mix consisting made of cement, water and aggregates of a certain composition. These is placed again in the container of the device and again for a certain time vibrated with simultaneous pressure of the stamp plate 18. It turns out that the volume of the mixture compared to the dry aggregate mixture somewhat is enlarged, namely by the fact that the cement paste between the individual Lays grains of aggregate. This creates a new cavity in the mixture, which corresponds to the determined volume expansion. To fill in these cavities, an amount of cement paste corresponding to the volume increase is added again. This creates the optimal concrete mix for a unit quantity, the one maximum strength of the concrete guaranteed. You give the now received Concrete mix again in the container 14 of the device according to the invention, so after repeated shaking it is found that no further change in volume occurs.

Das an Hand der Einheitsmenge durchgeführte Verfahren kann durch einfache Umrechnung ohne weiteres auf großtechnische Betonherstellung auf der Baustelle oder im Betrieb umgerechnet werden.The procedure carried out on the basis of the unit quantity can be carried out by simple Conversion easily to large-scale concrete production on the construction site or can be converted during operation.

Durch diese Erfindung ist es also möglich, einer jeden vorgegebenen Sand-Kies-Mischung genau die erforderliche Zementmenge zuzugeben, um die maximale Betondruckfestigkeit, die bei diesem Gemisch möglich ist, zu erhalten.With this invention, it is possible to set each predetermined Sand-gravel mixture to add exactly the required amount of cement to the maximum Concrete compressive strength, which is possible with this mixture.

Claims

Claims: 1. A method for producing a high-strength one Mixture resulting in concrete with a given composition of aggregates, d a -characterized in that the compacted aggregate initially has a flowable Amount of cement paste is added, which is exactly that between the grains in the compacted State corresponds to the existing cavity volume and that then after repeated compression a further amount of cement paste is added to the volume of the additional through corresponds to the initially added cement paste resulting cavities.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that the volume of the existing cavities the compacted aggregate is determined with the help of a measuring liquid, while measuring the volume of the after the first addition of the cement paste still remaining cavities by observing the increase in volume.

3. Procedure according to claims 1 or 2, characterized in that it is used as a measuring method for Determination of the exact amount of cement paste required for a given aggregate mixture to produce a concrete with maximum compressive strength is applied by only part of the total concrete mix subjected to the procedure and the total amount the components of the concrete mix is calculated accordingly.

4. Device for performing the method according to one or more of claims 1 to 3, characterized by an open-topped, elastically mounted container (14) for a unit amount of the aggregates (15), into which a stamp plate (18) can be lowered from above and which is connected to a high frequency vibrator (17).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the high-frequency vibrator (17), expediently an unbalanced high-frequency vibrator, is attached to the underside of a plate (12) mounted on rubber bodies (13) , on which the container (14) is removable, but by stops (16) secured against lateral displacement.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that a fixed scale (21) is provided on which the lowering of the stamp plate (18) can be determined.