DE1671142C3

DE1671142C3 - Verfahren zum Herstellen eines zementgebundenen Estrichs

Info

Publication number: DE1671142C3
Application number: DE19661671142
Authority: DE
Inventors: Fritz 7101 Abstatt Ullrich
Original assignee: FA FRITZ ULLRICH 7101 ABSTATT
Current assignee: FA FRITZ ULLRICH 7101 ABSTATT
Priority date: 1966-09-14
Filing date: 1966-09-14
Publication date: 1974-02-21
Also published as: DE1671142A1; CH497625A; DE1671142B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zementgebundenen Estrichs, bei dem als Zuschlagstoff eine Ausfallkörnung mit zwei Korngruppen, einem groben Füllkorn und einem feinen Tragkorn, verwendet ist und jede Korngruppe aus Körnern aus hartem Gestein mit weitgehend runder Kornl'orm möglichst einheitlicher Korngröße besteht.

Mörtel zur Herstellung zementgebundener Estriche enthalten einen Zuschlagstoff, der Körner untersdiiedlicher Beschaffenheit, Form und Größe enthält, sowie den sogenannten Zementleim, ein Gemisch aus Wasser und Zement, das hydraulisch zu Zementstein erhärte'. Die Eigenschaften, die Güte und Brauchbarkeit zementgebundener Estriche bestimmen, sind Druckfestigkeit, Dichtheit und Schwindmaß. Ein niedriges Schwindmaß ist deshalb erforderlich, weil Estriche eine große Fläche im Verhältnis zu ihrem Volumen aufweisen und damit auch eine geringe Zugfestigkeit haben, so daß schon bei geringen Schwindspannungen der Estrich rissig und damit nur noch begrenzt brauchbar wird. Die Druckfestigkeit des Estrichs wird (sofern es sich nicht um einen porösen Leichtbcton-Estrich für thermische Isolierung handelt) durch die Festigkeit der schwächsten Komponente, also des Zementsteines, bestimmt. Die Festigkeit des Zementsteines wiederum hangt v-;._n dem sogenannten Wasser-Zement-Wert ab, also dom Gewichtsverhältnis von Wasser zu Zement. 1 >ie Druckfestickeit des Estrichs nimmt mit sinkendem Wasser-Zement-Wert, also geringem Wassergehalt. zu mit steigendem Wasser-Zement-Wert ab.

Auch das Schwindmaß eines zementgebundenen Estrichs hängt vom Wasser-Zement-Wert des Zementleimes ab Damit bei dem Aushärten zu Zementsrein alle Mineralbestandteile des Zements in Hydrate umoewandelt werden, muß der Zementlcim auf 1 Gewichtsteil Zement 0,4 Gewichtsteile Wasser enthalten. FMnteilreiche Mörtelmischungen, wie sie Estnchmörtel immer darstellen, sind aber mit einem Wasser-Zement-Wert von 0,4 viel zu steif und unbeweglich und lassen sich mit den in der Praxis üblichen Methoden schlecht verarbeiten und nicht ausreichend verdichten. Eine vollständige Verdichtung ist aber zur Erzielung der verlangten Festigkeit des Estrichs unerläßlich Deshalb werden Estrichmörtel immer mit einem wesentlich höheren Wasser-Zement-Wert als 0.4 hergestellt. Die über das 0,4fache des Zementgewichts hinausgehende Wassermenge verdunstet 'allmählich und bewirkt ein Schwinden des Estrichs. Das Schwindmaß ist um so größer, je mehr Wasser die Zcmcntleimmenge enthält.

Man versucht, derartige Mörtel mit einer möglichst geringen Zementleimmengc und mit wenig überschüssigem Anmachwasser herzustellen. Es ist hierzu bekannt, die Zuschlagstoffe für einen derartigen Mörtel nach dem sogenannten Hohlraum-Minimum-Prinzip zusammenzustellen. Dieses Prinzip besagt, daß die Zwischenräume zwischen den graben Körnern durch kleinere Körner, die Zwischenräume zwischen diesen durch noch kleinere Körner usw. ausgefüllt werden sollen. Um einen Estrich hoher Dichtheit zu erzielen, werden die kleinsten Zwischenräume durch Mehlsand oder Feinstsand mit Korngrößen von unter 0,2 mm und mit mehlfeinen Bestandteilen verwendet.

Es ist auch bekannt, zum Erzielen eines Kornaufbaues mit dichtem Gefüge Körnungen mit unstetiger Abstufung zu verwenden (Zeitschrift »Beton«, 1964, S. 325 und 326). Es ist auch bekannt, möglichst runde Kornformen zu verwenden, weil ein rundes Korn wegen seiner Rolleigenschaften eine gute Verarbeitbarkeit des Mörtels ergibt. Bei einem bekannten Verfahren wird ein grobes Korn in eine Form eingefüllt, und in die bestehenden Hohlräume wird eine feinere Korncruppe. z. B. 0/3 mm oder 1 3 mm und 0Ό.2 mm einizerüttelt. Das Tragkorn oder Schlüpfkorn enthält also hierbei Bestandteile zwischen 0 und 0.2 mm. sogenannte mehlfeine Bestandteile. Bei Verwendung von Körnungen mit mchlfeinen Bestandteilen ist es nicht möalich, einen genau vorgegebenen Wasser-Zement-Wett einzuhalten, soweit nicht eine Feuch-

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tii.>keitsbestimmun.i> durchgeführt wird, die aber einen zusätzlichen Aufwand erfordert und häufig nicht mit der genügenden Genauigkeit erfolgt. Außerdem kann der Wasseranteil, der insbesondere durch die mehlfeinen Bestandteile bedingt ist, in dem Tragkornhaufen stark schwanken. Um eine hohe Dichtheit zu ό/i-'leri, muß jedoch nach herrschender Meinung K'üislkorn mit mehlfeinen Bestandteilen unter ti ^: mm enthalten sein (Probst/Handbuch der Beiniindustrie, 1962. S. 30 und 57). Auch in dem niN-Blatt 1045 ist zum Mehlkorngehalt ausgeführt. ,LS der Beton eine bestimmte Menge an Mehlkorn -.: ;,':alten muß, damit er gut verarbeitbar ist und ein • .hlossencs Gefüge erhalt. Als von besonderer Bedo!-ung für die gute Verarbeiibarkeit und die Güte .· Betons wurde seither stets eine genügende Men«e γ Mehlkorn angesehen, das sich aus dem Zement i, J den Feinstteilen der Zuschlage unter 0,2 mm zu-■ ,rnmensetzt. Enthält der Frischbeton zu wenig Mehlkorn, so stößt er das Wasser ab (blutet) und ent- !-,lischt sich leicht, so daß seine Gleichmäßigkeit und u.-iiiiit seine Güte, insbesondere seine Dichtigkeit, ve,entlich beeinträchtigt werden kann (Rothfuch>. ikionfibei. 1962, Bd. 1, Punkt 3.5).

Der Zwang, für einen dichten Beton mehlfeine ijestandteile zu verwenden, führt dazu, daß der V. asser-Zement-Wert relativ groß sein muß, um eine ,Hinreichende Verarbeitbarkeit zu ergeben. Außerdem schwankt der Wasser-Zement-Wert unkontrollierbar ■λ egen des bereits in den mehlfeinen Bestandteilen enthaltenen Wasseranteilcs. der im allgemeinen nicht iiisrcichend genau genug bestimmbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. ein Verfahren /um Herstellen eines zementgebundenen Istrichs anzugeben, das einen mechanisch hochbelastbaren Estrich mit hoher Dichtheit ergibt, der ein möglichst geringes Schwindmaß aufweisen soll.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art. erfindungs- <!emäß dadurch, daß ein möglichst grobkörniges Füllkorn verwendet wird, dessen Korngröße in an sich bekannter Weise ein Drittel der Estrichdicke nicht übersteigt, und daß das Tragkorn praktisch frei ist von Bestandteilen unter 0.4 mm und in getrocknetem Zustand verwendet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren enthält also der Estrich praktisch keine mchlfcinen Bestandteile, und es wird das Tragkorn in getrocknetem Zustand verwendet. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es das Herstellen eines zementgebundenen Estrichs mit gleichmäßig hoher, vorbestimmter Festigkeit und Güte ermöglicht. Festigkeit und Dichtheit des Estrichs sind deshalb gleichmäßig hoch und vorherbestimmbar, weil die Zu^chlagmischung genau definiert ist und weil der Wassergehalt ohne Schwierigkeit exakt eingehalten werden kann. Durch die Verwendung eines Tragkornes ohne mchlfeinc Bestandteile ist es möglich, bei der Herstellung des Estrichs den Rohwerkstoff so einzustellen, daß ein Wasser-Zement-Wert eingehalten werden kann, der einen qualitativ hochwertigen Estrich ergibt. Trotz eines relativ niedrigen Wasser-Zement-Wertes ist der Mörtel noch gut verarbeitbar. Durch Verwendung von sehr unterschiedlichen Korngrößen der beiden Korngruppen erhält man eine große Beweglichkeit der Körner gegeneinander, ähn-Fich dem Prinzip einer kugelgelagerten Welle mit großem Durchmesser in Lagerkugeln mit kleinem Durchmesser. Der besondere Vorteil ist hierbei die leichte Verarbeitbarkeit des Mörtels, die es ermöglicht, den Wasser-Zemeni-Wert niedrig und nahe dem optimalen Wert zu halten. Durch die Verwendung getrockneter Zuschlagstoffe ist der Wasseranteil genau kontrollierbar. Der Aufwand für das Trocknen der Zuschlagstoffe ist nahezu bedeutungslos, weil die Zuschlagstoffe keine mehlfeinen Bestandteile enthalten, die eine Trocknung verteuern würden. Durch die Verwendung einer relativ groben Körnung und einer feinen Körnung, der jedoch mehlfeine Bestandteile fehlen und die außerdem getrocknet verwendet wird, ist vermieden, daß der Wasser-Zement-Wert unkontrolliert schwanken kann, was die Estrichgüte erheblich beeinflußt. Wie stark diese Wassermenge bei de"n Zuschlagstoffen unterschiedlich sein kann, die seither für Estriche verwendet wurden, ergibt sich aus folgender Betrachtung:

Die in einem bestimmten Sandvoiumen zurückgehaltene Wassermenge, steigt wegen der Haftung des Wassers an der Oberfläche des Sandkornes mit dem Verhältnis der Größe der Oberfläche zu dem Volumen der einzelnen Teilchen und außerdem mit der Porosität des Materials. Die bei bekannten Estrichen verwendete Aussiebung 0,3 mm enthält die Körnungsbereiche 0 bis 0.2 mm (Feinstsand mit mehlfeinen Bestandteilen). 0,2 bis 1 und I bis 3 mm. Der Anteil der einzelnen Körnungsbereiche an der Aussiebung variiert von einer Gewinnungsstelle des Sandes zur anderen und sogar innerhalb einzelner Schichten des gleichen Vorkommens außerordentlich stark. Bei einem Zuschlaggemisch, das nach einer stetigen Sieblinie zusammengesetzt ist, beträgt der Anteil der Sandkörner unter 3 mm etwa 60 bis 70" u. Die Größe der Schwankungen der Anteile der einzelnen Körnungen in Zusammensetzungen von Zuschlaggemischen ergibt sich beispielsweise durch Betrachtung der in DlN 1045 erwähnten Grenz-Sieblinicn A und C, durch die der ausdrücklich als gut deklarierte Bereich der Korngemische begrenzt wird. Die D-Summen (Summe der Durchgänge durch sechs der Größe nach gestaffelte Siebe, deren größtes 30-mm-ÖfTnungen hat) von Zuschlaggemischen nach den Sieblinien A und C Din 1045 differieren um nahezu 150" 0, nämlich zwischen 78 und 178 (Maß für Konsistenz und Anmachwasser für ein Zuschlaggemisch). Die Summe der Oberfläche aller im Zuschlag enthaltener Körner, also die Größe, von der die zurückgehaltene Wassermenge der üblicherweise naturfeucht auf die Baustelle angelieferten Zuschlagstoffe abhängt, weist noch höhere Differenzen auf: Der Zuschlagstoff nach Sieblinie A hat eine spezifische Oberfläche von 1,7 qm kg, der Zuschlagstoff nach Sieblinie C eine solche von 5,6 qm/kg. Dies kann dazu führen, daß die für die Estrichgüte entscheidende Gesamtfeuchtigkeit im Estrichmörtel pro m^:1 um 100 1 Wasser und mehr verschieden sein kann. Daraus ergibt sich aber folgendes: Ein aus ideal trockenen Zuschlagstoffen hergestellter Estrichmörtel mit 350 kg m^:! Zement (Normdruckfestigkeit N₁, — 500 kp cm-) und einer Gesamtwassermenge von etwa 195 1, also einen Wasser-Zement-Wert von 0.55, erreicht eine Druckfestigkeit W₂., von 425 kp cm-. Der gleiche Estrichmörtel erreicht aber bei genau gleicher Zusammensetzung und Anmachwassermenge, wenn er mit feuchterem Zuschlagstoff hergestellt wird und beispielsweise nur 80 l'm^! an seiner Oberfläche zurückgehaltenes Wasser aufweist.

lediglich noch eine Druckfestigkeit W... -^: 230 kp cm-. liiere großen Gülcschwankungen werden bei dem erliniimigsgemäüen Verfahren auf überraschend einfache Weise und mil wenig Aufwand eliminiert, tin weiterer Vorteil der Verwendung eines Tragkornes. das !.eine mehlfeinen Bestandteile aufweist, die mit ihrer großen spezifischen Obertlaehe sehr viel Wasser binden, liegt darin, daß die Lasierung dieser Bestandteile unkritisch ist. Mehlleine Bestandteile si.id häufig hygroskopisch und können auf der Baustelle schlecht so verwahrt weiden, daß sie nicht wieder feucht werden. Enthält das Tragkoin jedoch keine Feinststolle, so ist es praktisch nicht mehr hygroskopisch und kann ohne besondere Schutzmaßnahmen gelagert werden, wobei lediglieh darauf zu achten ist, daß es ι-, nicht dem Regen ausgesetzt wird. Bei dem ertindungs gemäßen Verfahren kann auf die Messung des Restwassergehaltes des Tragkornes verzichtet werden, «eil wegen de l'cMcns der mehl feinen Bestandteile die Gefahr sehr gering ist. daß das Tragkorn nach tier Trocknung noch erhebliche Mengen von Restw asser aufnimmt. Damit entfällt nicht nur der Aufwand für die Messung, sondern auch eine wesentliche Fehlerquelle, weil derartige Messungen auf der Baustelle häufig nicht sorgfältig und nicht richtig durchgeführt werden.

Als Füllkoin kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedes handelsübliche Material hoher Gesteinslestigkeit mit runder oder angenähert runder Kornform verwendet werden, beispielsweise Rundquarz, ί S mm oder Feinkies 3 7 mm oder, bei größeren nsiriehstärken. 7 IO oder 7 15 mm. Das Füllkorn kann getrocknet oder in nalurfeuehtem Zustand an die Baustelle angeliefert und verwendet werden, da es wegen seiner großen Haufwerksporosität kaum Wasscr zurückzuhalten vermag.

Als Tragkorn kann gewaschener, reiner, von seinen mehll'einen Bestandteilen befreiter, möglichst hochwertiger Quarz runder Kornform verwendet werden, beispielsweise sogenannter Kristallquarz der Körnung 0.4 07 oder 0,7 1,2 mm. Ebenso kann hartes Karbonatgestein dieser Körnungen verwendet werden.

Der Tragkornanteil wird nach dem Hohlraumgehall des dicht gepackten Füllkornes bemessen. Aus der Summe von Fiillkorn- und Tragkornanteil in der Vohimeinhcit wird dann der Zementlcimbedarf nach den bekannten Regeln der Betontechnologie berechnet.

Da der Zuschlagstoff nur eine verhältnismäßig kleine Gesamtoberlläche und daher einen niedrigen Zementleimbedarf aufweist, zeigt der erhärtende Estrichmörtel ein sehr günstiges Sclrvindverhalten: die Gefahr von Sehwindrißbildungen ist seiir gering. Die Reduzierung des Zementleimgehaltes wirkt sich auf die Druckfestigkeit des fertigen Estrichs nicht aus. da diese in erster Linie vom Wasser-Zement-Wert und dem Verdichtungsgrad des Mörtels abhängt. Da der aus der Hydration des Zementleimes entstehende Zementstein im allgemeinen die schwächste Komponente des Mörtelgefügcs ist. ist die Festigkeit eines bindemittelarmen Estrichs im allgemeinen größer als die Festigkeit eines zementreichen Estrichs gleichen Verdichtungsgrades. Da die bei dem erlindungsgemül'eii Verfahren verwendeten Zuschlagstolle praktisch trocken sine', kann ihre geringe Eigenfeiichte den Zementleim nicht verwässern. Außer sogenannten Aus'allkörnungen können bei dem erlindungsgemäßen Verfahren auch ausiiesprochene Eirikorn-Zuschlagstolfe«, also Zuschlagstoffe, die praktisch nur eine Körnung enthalten, verwendet werden, wobei also die maximalen Unterschiede in der Korngröße nicht größer als 1 oder 1.5 mm sind. In der Praxis wird man solche Körnungen verwenden, deren obere und untere Ktirngrenzen möglichst nahe beieinanderliegen.

Alisführungsbeispiel

Es soll ein 3 cm starker Zementestrich der Güte B 225 hergestellt werden. Hierzu wird ein Normenzement FZ 2^5 verwendet. Als Füllkorn wird Quarzkörnung 5 S mm und als Tragkorn eine Quarzkör-I)Ii!)" 0,4 0.7 mm verwendet. Der Wasscr-Zcmcnt-Wert des Zementleimes beträgt 0.6.

Die l'ntersuchung des Füllkorns ergab einen Hohlraiimgehalt von 26,5 Volumprozent bei dichtester Packung des Kornes. Der Tragkornanteil wurde daher, mit einem Sicherheitszuschlag von H)¹¹O. auf 30" η des Füllkornvolumens angesetzt. Für einen gut verarbeitbaren Estrichmörtel der Konsistenz K2 er-L'ibt sich dann der foluende Misclumcsansalz:

Komponente	M	asse	Dithte	StolTraum
Zement Z 275	270	kg/m¹	3,K)kg/dm'^!	87 1
Wasser	162	kti'm¹·	1 kß/'dnV	162 1
Quarz V- nun . ..	1532	kg/ur¹	2,65 ku'dm'	578 1
Quarz 0.4 07 . . .	45S	kg/m"	2,65kg dm'	173 1
Frischmöiiel	2422	kg m '·		10001

Zcmentleimgehalt 24,9 Volumprozent.
Endschwindmaß (nach U. S. Büro of Reclamation) χ — 0,36 mm/m.

Zum Vergleich wird im folgenden angegeben, wie ein derartiger Estrich nach dem bisher bekannten Verfahren hergestellt wurde.

Baustoffe:

Normenzement PZ 275

Betonsand 0'7 mm mit optimaler Kornzusammensetzimg gemäß Fullerlinie.
Wasser-Zement-Wert 0,6.

Auf Grund des Körnungsaufbaucs ergibt sich für Estrichmörtel der Konsistenz K ? der nachstehende Mischunusansatz:

Komponente

Zement Z 275 ..

Wasser

Betonsand 0 7..

Frischmörtcl ...

Masse

370 kü/m■·

222 kn'irV'

1733 kg/m'

2325 kg.'nV»

Dichte

3.10 kg/dm¹
I kc/dm'
2,63 kg/dm-¹

StolFraiim

1191
2221
559 1

10001

Zementleimgehalt 34,1 Volumprozent.
Endschwindmaß 5 = 0,75 mm/m.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines zementgebundenen Estrichs, be"· dem als Zuschlagstoff eine Ausfallkörnung mit zwei Korngruppen, einem groben Füllkorn und einem feinen Tragkorn, verwendet ist und jede Korngruppe aus Körnern aus hartem Gestein mit weitgehend runder Kornform möglichst einheitlicher Korngröße besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein möglichst grobkörniges Füllkorn verwendet wird, dessen Korngröße in an sich bekannter Weise ein Drittel der Estrichdicke nicht übersteigt, und daß das Tragkoni praktisch frei ist von Bestandteilen unter 0,4 mm und in getrocknetem Zustand verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragkorn Kristallquarz verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragkorn dichtes, hartes Karbonatgestein verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragkorn der Körnung 0,4/0,7 mm verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragkorn der Körnung 0.7'1,2 mm verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche ! bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragkorn einer Körnung verwendet wird, das sich nur über einen Teil der in Anspruch 4 und 5 genannten Aussiebungen erstreckt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllkorn handelsüblicher Feinkies der Körnung 3/7 mm verwendet wird.

S. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllkorn handelsüblicher Kies 7/15 mm verwendet wird.

'). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllkorn mit einer Körnung verwendet wird, die sich nur über einen Teil der im Anspruch 7 und 8 genannten Aussiebungen erstreckt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllkorn verwendet wird, dessen obere und untere Korngrenze nur etwa 1 mm auseinanderlic szen.