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Herstollung von Sichtbeton Es ist bekannt, daß bei der Herstellung
von Sichtbetonbauten oder Sichtbeton-Fertiteilen, insbesondere an deren senkrechten
Flächen, häufig eine Schlierenbildung in der äußersten Betonschicht (Außenansicht)
auftritt, die zu einem unschönen fleckïgen und farblich sehr unterschiedlichen Aussehen
führt, Die Ursache dafür ist eine Entmischung des Betonmörtels an der Botonauß@nfläche,
d.h. der Zementleim ist nicht in der Lage, den festen Bestandteil Sand vollkommen
einzubinden. Hierzu muß der Zementleim eine bestimmte Mindestzähigkeit besitzen,
die in erster Linie von der Zementqualität und dem zur Anwendung gekommenen Wasserzementwert
abhängig ist.
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Dagegen haben unter der Voraussetzung der genau eingehaltenen Kornzusammensetzung
die Grobzuschläge auf die Oberflächenbeschaffenheit des Betons, dh. auf die erwähnte
Schlierenbildung, nach dem Abbinden kaum einen Einfluß, da durch den Rüttelvorgang
Mörtel- und Zementleim in die äußerste sichtbare Schicht getrieben werden.
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Es kommt deshalb vor allem auf das Erzielen bestimmter geeigneter
Mörteleigenschaften an, die - von der Arbeitstemperatur abgesehen - ausschließlich
bestimmt erden von der Zementqualität, der eingesetzten Wassermenge (IYasserzementwert)
sowie der Menge, Kornverteilung und Gefügebeweglichkeit des zugesetzten Sandes.
Aus Zementqualität und Wasserzementwert ergibt sich dann jeweils eine bestimmte
zugeordnete Zementleimzähigkeit, die zusammen mit den Feinbestandteilen das Fließverhalten
des Mörtels bestimmen. Ist der Wasserzementwert zu hoch oder reicht die Zementqualität
nicht aus oder trifft beides zu, so ist es unmöglich, eine einwandfreie Sichtbetonoberfläche
zu erzielen, Bei gleicher Zementleimzähigkeit wird das Fließverhalten des Mörtels
positiv beeinflußt bei Verwendung von stark abgerundeten Natursanden mit einer möglichst
hohen Kornfraktion zwischen 0,2 und 1 mm, wogegen sogenannter scharfer Sand aus
gebrochenem Material sich ungünstig auswirkt.
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Ähnliche Gesetzmäßigkeiten gelten für das Gemisch Mörtel und Grobzuschlag.
Auch der Mörtel, d.i. Zementleim plus Sand, muß bei möglichst hoher Fließfähigkeit
eine so hohe Zähigkeit besitzon, daß das Grobkorn sowohl gut eingebettet wie auch
Gut in (!er Schwebe gehalten vlird,t Es Gibt nun viele Zementsorten, die die erforderliche
Viskosität mit einem normalen Wasserzementwert nicht erreichen, d.h.
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ihre Zementl@imzähigkeit oder Viskosität reicht nicht aus, um die
Zuschlagstoffe in der Schwebe zu halten und ein Entmischen zu verhindern.
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Dem Erreichen einer bestimmten Mindestzementleim-Viskosität kommt
also eine besondere und für das Erzielen eines guten Sichtbetons sogar eine entscheidende
Bedeutung zu. Daher sind die diesbezüglichen Faktoren, insbesondere der zur Anwendung
kor.mende Wasserzementwert, näher untersucilt worden. Wider Erzarten stellte sich
dabei heraus, daß die Zementleimviskosität bei gleichem Wasserzementwert für die
verschiedenen Zementsorten und -qualitäten ungewöhnlich hohe Unterschiede aufweisen.
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Entsprechende Laboruntersuchungen haben nun ergeben, daß es eine allgemeingültige
Mindestzementleim-Viskosität gibt, von der ab aufwärts keine Schlierenbildung des
Sichtbetons mehr eintritt. Diese Mindestzementleim-Viskosität oder der Zementleimviskositäts-Grenzwert,
der keinesfalls unterschritten v.crden darf, liegt bei 400, gemessen mit dem Visco-Corder-Meßgerät
der Firma Brabender. Je höher die Viskosität über diesem Grenzwert bei ausreichendem
Fließverhalten liegt, umso sicherer wird Schlierenbildung verhindert.
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Von entscheidender Bedeutung ist also die Erkenntnis, daß die verschidenen
Zementsorten und -qualitäten sich in bezug auf den für das Erreichen dieses Grenzwertes
zulässigen Wasserzementwert wider Erwarten ebenfalls ganz ungewöhnlich stark unterscheiden.
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Um. diesen vdchtigen Einfluß des Wasserzementwertes auf zunachst einen
Zement mit bekannter Viskositätskurve festzustellen, wurde in einer Versuchsreihe
der zunächst zu hohe Wasserzementwert mit Schlierenbildung so lange erniedrigt,
bis die erzielten Sicht flächen einwandfrei waren d.h. keine Schlierenbildung mehr
aufwiesen. er Wasserzementwert, bei den diescr Fehler erstmalig nicht mehr auftritt,
'ann dann für diese bestimmte Zementsorte als Grenzwasserzementwert für Sichtbeton
bezeichnet werden.
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Diese Grenzwasserzementwerte sind aber für jede Zementsorte verschieden.
Außerdem gibt es eine ganze Anzahl von Zementsorten, die den Zementleimviskositäts-Grenzwert
erst bei so niedrigen Grenzwasserzementwerten erreichen, darin damit die Verarbeitbarkeit
des Betons nicht mehr ausreicht.
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Um diesen Beton trotzdem noch bearbeiten zu können, zur deshalb i.m
praktischen Betrieb der Wasserzementwert über seinen Grenzwert hinaus erhöht mit
der Folge, daß die Zementleimviskosität dann unter den zulässigen Grenzwert absinkt.
Tritt in diesem Fall der Rüttler innerhalb der Schalung in Tätigkeit, so erfolgt
wie Ublich eine Verdichtung des Betons, d.h. die kleinen Korngrößen füllen die Lücken
der gröberen Zuschlagstoffe und der Zementleim dringt in die feinsten Hohlräume
ein. Dabei setzt er sich vornehmlich auch an den Wänden der Schalung ab. Da an dcr
Schalung die Rüttelenergie des Innenrüttlers stark reflektiert wird, wirken nun
auf die Zementteilchen, Wasserteilchen und Feinstzuschlagteilchen erheblicke Beschleunigungen
ein, die den gena@nten Teilchen entsprechend ihren verschiedenen spezifischen S@wichten
unterschiedliche Bewegungsenergien verleihen. F@@@mmt de@@rch zu Austreten von Wasser,
den gefürchteten @@@@e@@lut@n", und gl@ichzeitig verlieren die kleinen Zuschlagstofie,
wie ud, ihre Zemertleimumhüllung und lösen die häßliche S@hlierenbildung an der
Oberfläche aus.
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Erst mit der
von 400 erlangt der Zementlei@ die Fahi@ it, auch die mit unterschiedlicher Energie
a@seinamdersirehenden Zement-, Wasser- und Feinstzuschlagteilchen zusa@@enzuhalten.
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Ein sicheres Mittel zur Verhinderung dieser Erscheinung besteht darin,
nur Zemente zu verwenden, die die Zementleimgrenzviskosität bei Grenzwasserzementwerten
zwischen etwa 0,5 und 0,575 erreichen. In diesem Falle ist man aber hinsichtlich
der verwendbaren Zementarten eingeschränkt.
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Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß man beim herkömmlichen
Vorgehen wegen der geringen zugelassenen Toleranzen beide Werte auf der Baustelle
laufend kontrollieren müßte, was sehr schwierig ist.
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Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem Mittel, das es ermöglicht,
bei gleichem Grenzwasserzement eine wesentliche Ibhöhung der Zementleimviskosität
zu erreichen.
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Diesem Bedürfnis wird gemaß der Erfindung durch.die Verwendung von
Molerit als Zusatz von Zement bei der Herstellung von Sichtbeton Genüge getan.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Molerit
in Mengen von 0, bis 1 1,5% des Zementgewichtes eingesetzt.
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Molerit ist ein Stoff, der bei extremer Feinkörnigkeit ein Maximum
an Wasserrückhaltevermögen besitzt und der deshalb bereits bei geringen prozentualen
Mengen die gewünschte Erhöhung der Zementleimviskosität gestattet, ohne die Wirtschaftlichkeit
der Betonherstellung z gefährden.
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Molerit bzw. Molererde besteht aus Kieselgurablagerungen auf den Inseln
Mörs und Fur im Limfjörd in Dänemark. Es handelt sich um Meeresablagerungen von
Diatomäen des Oligocäns. Diese Ablagerungen werden geschlemmt, getrocknet und in
Spezialöfen bei o50°C gebrannt. Die gebrannte Molererde läßt sich leicht mahlen
und auf eie Feinheit von 95% kleiner als 33 µ aussie ben oder windsichten. 50,'
dieses als Molerit bezeichneten Staubes besitzt damit eine Korngröße kleiner als
die des Zements. Sein spezifisches Gewicht beträgt 2,14 g/cm3 und seine spezifische
Oberfläche, gemessen nach Blaine, liegt zwischen 21 000 und 25 000 cm2/g. Damit
besitzt jeder einzelne Moleritkorn auch bis hinunter zu Durchmessern von weniger
als zweitausendstel
nm noch eine genügend große innere Oberfläche
mit hohem Wasseraufnahme- und Wasserrückhaltevermögen. Infolge seiner Mahlfeinheit
suchen die einzelnen Moleritkörner, von denen jedes noch eine Vielzahl von Diatomäen
enthält, sowohl beim Betonmischen wie auch beim späteren Rütteln in der Schalung,
die allerkleinsten Hohlräume auf und setzen sich deshalb vornehmlich in der hauchdünnen
Außenschicht zwischen die Zementteilchen des Zementleims, wo sie infolge ihrer hohen
Bindekraft oder Kohäsion, ihrer Klebrigkeit und ihrem Wasserrückhaltevermögen die
Zementleimviskosität erhöhen und das Bluten des Zementes verhindern. Im übrigen
wurde durch entsprechende Untersuchungen nachgewiesen, daß zement fein ge mahlene
gebrannte Molererde, also Molerit, infolge seiner großen inneren Oberfläche positive
in die Hydrationsreaktion des Zements eingreift, den Abbindevorgang beschleunist
und die Druckfestigkeit erhöht.
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Die chemische Analyse der bei 850°C gebrannten Molererde ist wie folgt:
5102 74,26 Al2O3 13,42 Fe2O3 2,73 CaO 1,74 MgO 2,26 SO3 0,25 Na20 0,52 K20 1,42
Glühverlust 2,80 Post 0,61 Der hohe Kieselsäuregehalt stammt von den Gehäusen der
Diatomäen her, deren Durchmesser unter 1 µ liegen.
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Es genügt im allgemeinen, je nach verwendetem Zement 0,5 bis 1,5%
des Zementgewichtes an Molerit zuzusetzen. Der erforderliche Zusatz ist umso geringer,
je höher die Zementleimviskosität, bezogen auf einen mittleren Wasserzementwert
von 0,55, ist.
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Als W?ichtrert für- die Erhöhung der Zementleimviskositätskurve in
Abhängigkeit vom Wasserzementwert läßt sich angeben, ffaß bei 0,5% Moleritzusatz
die Zementleimviskositätskurve um etwa 100, bei J Zusatz um 180 und bei 1,5% um
etwa 250 Einheiten sich erhöht, bemessen mit den Visco-Recorder. In Prozenten ausgedrückt,
wurde das für einen Zement mit der Viskosität 300 und dem Zementwasserwert 0,55
bei 0,5% Moleritzusatz eine Steigerung um 33% ergeben, bei 1% eine Steigerung um
60% und bei 1,5% eine Steigerung um Bei diesem Zement würde - Einhaltung aller Einflußgrößen
durch Kontrolle an der Baustelle vorausgesetzt - ein Zusatz von lolerit von0.5%
genügen. Eine Verwendung von 1% liegt bereits so stark auf der sicheren Seite, daß
kleine Ungenauigkeiten auf der Baustelle sich nicht mehr auswirken.
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Wenn ein hervorragender, i.n Farbe und Aussehen einheitlicher Sichtbeton
bei besonders wortvollen Gebäuden verlangt wird, ist es zweckmäßig, einen Zusatz
von 1 bis 1,5% Molorit zum Zementgewicht zu verwenden.
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Da das Moleritmehl außergewöhnlich hygroskopisch ist, muß es unbedingt
vorher in einem entsprechenden Bottich mit Wasser gesättigt werden, wozu eine Einwirkungszeit
von ca. zwei Stunden erforderlich ist. Vollgesättigt besitzt Molerit einen leicht
teigigen Aggregatzustand. Der notwendige Gowichtsprozentsatz pro Mischereinheit
muß jetzt auf Volumen umgerechnet und dem Mishcer mit einem entsprechenden Gefäß
während des Mischvorganges zugesetzt werden.