DE19839436B4

DE19839436B4 - Verfahren zur Optimierung von Zuschlagstoffgemischen für Hochleistungsbeton

Info

Publication number: DE19839436B4
Application number: DE1998139436
Authority: DE
Inventors: Herbert Wethmar
Original assignee: Wethmar, Herbert, Dipl.-Kaufm.
Current assignee: KREFELDER ZEMENT GMBH, 42697 SOLINGEN, DE
Priority date: 1998-08-29
Filing date: 1998-08-29
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2018-08-30
Also published as: DE19839436A1

Abstract

Verfahren zur Optimierung der Kornzusammensetzung von aus mehreren Korngruppen bestehenden Zuschlagstoffgemischen für Hochleistungsbeton mit folgenden Schritten
a) Bestimmung der Schüttdichte der einzelnen Zuschlagstoffkorngruppen einer Regelsieblinie nach DIN 1045 oder in der Betontechnologie üblicher Korngruppen;
b) Bestimmung des Freiraums in der Korngruppe mit der größten oder kleinsten Schüttdichte aus deren Schüttdichte und Materialdichte;
c) Zugabe eines dem Freiraum dieser Korngruppe entsprechenden Volumens der Korngruppe mit der nächst kleineren oder größeren Schüttdichte;
d) Bestimmung des Freiraums im so erhaltenen Gemisch aus der Schüttdichte des Gemisches und der Materialdichte;
e) Zugabe eines dem Freiraum des Gemisches entsprechenden Volumens der Korngruppe mit der nächst kleineren oder größeren Schüttdichte; und
f) Wiederholung der Schritte d) und e), bis die letzte Korngruppe der Sieblinie eingesetzt wurde.

Description

Mit der Erfindung soll ein verbessertes Verfahren zur Optimierung der Kornzusammensetzung von aus mehreren Korngruppen bestehenden Zuschlagstoffgemischen für Hochleistungsbeton zur Verfügung gestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, kompakte Zuschlagstoffgemische für Hochleistungsbeton zu erhalten.

Zuschlagstoffgemische werden aus einzelnen Korngruppen oder Körnungen zusammengesetzt. Dies erfolgt gemäß der Erfindung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Schritten. Für jede Körnung wird von einem einheitlichen Volumen ausgehend das Gewicht und die Dichte bestimmt. Als Körnungen gelten die in der Betontechnologie üblichen Korngruppen oder die Ergebnisse der Siebungen i.S. der Regelsieblinien lt. DIN 1045.

Aus den Größen Materialdichte und Schüttdichte werden die Anteile Masse und Luft je Einheit z.B. je Kubikdezimeter gemessen. Die Ergebnisse werden z. B. in der Reihenfolge der abnehmenden Schüttdichte katalogisiert, was gleichbedeutend ist mit der Reihenfolge zunehmender Luftvolumen. Die Körnungen werden in sinnvoll erscheinender Reihenfolge miteinander gemischt. Eine Körnung bildet dabei die Ausgangskörnung. Der Freiraum dieser Ausgangskörnung wird mit dem auf diesen Freiraum errechneten Volumen der nächsten Körnung gefüllt. Der Freiraum dieses Gemisches einschließlich der zugegebenen Körnung bildet die Berechnungsgrundlage für die Zugabe der nächsten Körnung. Dieser Vorgang wird fortgesetzt bis die Korngruppe 0 – 2 mm oder Körnungen aus der Unterteilung, wie sie die Sieblinien ausweisen, erreicht bzw. eingesetzt sind.

Für Betone, die in der Schalung erhärten sollen, ist die Reihenfolge, grobe Körnungen mit feineren Körnungen "zu füllen", vorteilhaft. Bei Betonen, die zusätzlich mechanisch oder durch äquivalente Verfahren verfestigt, werden, ist die Reihenfolge, feine Körnungen mit groberen Körnungen "anzufüllen" vorteilhaft.

Bei beiden Methoden der Mischungsfolgen entsteht ein optimiertes Korngemisch mit gleichen Massenanteilen und gleichen Gewichten. Die Gewichte der gewählten Gemische sind unabhängig von der Wahl der Körnungen, die mit einander gemischt werden. Absolute Gewichtsunterschiede der Korngemische sind lediglich durch die Dichte der Gesteinsart, z. B. Quarz oder Basalt, bedingt. Die verbleibenden Freiräume der auf diese Weise optimierten Zuschlagstoffgemische bewegen sich beim Rundkorn Quarz um 15 % des Volumens. 1 Kubikmeter Zuschlagstoffgemisch hat bei dieser Gesteinsart einen Massenanteil von 850 cdm. Die Vergleichswerte von Gemischen nach den Vorgaben der Sieblinien, ebenfalls auf der Basis Quarz, bewegen sich zwischen 500 und 600 cdm Massenanteil je Kubikmeter.

In der nachstehenden Tabelle ist ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren angegeben. Hierbei wurde ein Zugschlagstoffgemisch aus folgenden Körnungen zusammengestellt: Sand 0-1 (mm), Sand 0-2, Körnung 2-5 und Körnung 5-11, in dieser Reihenfolge. Die Materialdichte (Rohdichte) ist jene von Quartz, also 2, 630 kg/dm³.
Hierbei wurde die Korngruppe 0 – 1 mm eingesetzt, da die eingesetzte (reale) Korngruppe 0 – 2 mm einen sehr geringen Feinanteil enthielt. Die additiven Werte in der Tabelle sind rechnerische Werte, die gemessenen Werte sind Messwerte, wobei D einen Mittelwert aus mehreren Messungen angibt. Je größer der Unterschied zwischen einem additiven Wert und dem zugehörigen gemessenen Wert ist, desto besser ist die (reale) Vermischung.
In den Tabellen hat jede Korngruppe je nach Gesteinsart eine Rohdichte in kg/dm³. Aus dieser Größe und der ermittelten Schüttdichte in kg/dm³ ermittelt sich das Verhältnis Masse Volumen in Volumen-%. Die Volumen-% Luft ausgedrückt in dm³ bilden den Wert für die Zugabe der zweiten Korngruppe nach Volumen ebenfalls in dm³.
Nach der Vermischung der ersten Korngruppe mit der zweiten Korngruppe werden die beiden Volumina addiert und als additive Größe notiert, und es wird die Schüttdichte des entstandenen Gemisches gemessen. – Aus diesen beiden Größen "additiv" und "gemessen" kann man die eingetretene Verdichtung der beiden Stoffe ablesen. Den Vorgang des Mischens des Korngruppengemisches mit der nächsten Korngruppe wiederholt man, bis auch die letzte Korngruppe laut Rezeptur eingesetzt ist.
In der Tabelle A sind in den Abschnitten a) + b); c) und d) die jeweiligen Schüttdichten errechnet und in der Spalte Schüttdichte in kg/dm³ angegeben worden. Das Endresultat unter d) zeigt die endgültige Schüttdichte der Mischung aus allen Korngruppenbezeichnungen laut Rezeptur.
Für die Aufstellung der Mengenanteile der Rezeptur ist es erforderlich, die Mengenanteile der einzelnen Korngruppen in der Rezeptur zu ermitteln.
Die Ermittlung erfolgt in Tabelle B im Gegensatz zu der tatsächlichen Messung der Schüttdichten in Tabelle A rein rechnerisch.
Aus dem Vermischen der Korngruppen a) mit 1,595 kg Sand 0-1 und b) mit 0,654 kg Sand 0-2 entsteht ein Gemisch a) + b) mit einem Gewicht von 2,249 kg und einem gemessenen Volumen von 1,400 dm³, was einem Verhältnis von 1,606 kg : 1,000 dm³ entspricht. Die Ausgangsmassen stehen in einem Verhältnis 70,92 : 29,08 in Prozenten. Damit enthält das Gemisch von 1,000 dm³ Volumen und 1,606 kg folgende Anteile
Im nächsten Schritt c) werden:
Die Einzelgewichte stehen in einem Verhältnis zueinander von 52,58; 21,72 und 25,30 in Prozenten. Bei der Reduzierung des Gesamtgewichtes des Gemisches auf 1,000 dm³ = 1,710 kg ergeben sich durch Umrechnung die nachfolgenden Anteile der einzelnen Korngruppen:
Im Abschnitt d) wird diese Rechnung zur Ermittlung der Mengenanteile wiederholt. Mit dem Einsatz der letzten Körnung liefert die letzte mögliche Rechenoperation den Inhalt der Rezepturanteile nach Gewicht in kg und im prozentualen Gewichtsverhältnis.
A) Die Gewinnung der Daten
B) Die Errechnung der Rezeptur
In der nachstehenden Tabelle ist ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren für ein Zuschlagstoffgemisch mit Körnungen in folgender Reihenfolge zusammengestellt: Körnung 5-11, Körnung 2-5, Sand 0-2 und Sand 0-1 (mm) A) Die Gewinnung der Daten
B) Die Errechnung der Rezeptur
Das Verfahren zur Fertigung von Hochleistungsbetonen auf der Basis kompakter Zuschlagstoffgemische ist ebenso anwendbar auf die sog. Betonzusatzstoffe und hydraulische Bindemittel mit Vorzug auf Zement. Die Stoffe dieser beiden Stoffgruppen werden durch Bearbeitung in Fraktionen zerlegt und nach dem Inhalt dieses Patentes zusammengesetzt, bis der Abstand zwischen Schüttdichte und Materialdichte optimal verkürzt worden ist.
Die Anwendung des Verfahrens auf alle drei Stoffgruppen Betonzuschlag, Betonzusatz und Bindemittel wird die stufenweise Anhebung der Leistungspotentiale der Hochleistungsbetone zur Folge haben.