DE2229094A1

DE2229094A1 - Frostbestaendiger beton, sowie verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2229094A1
Application number: DE2229094A
Authority: DE
Inventors: Theodor Dr Chvatal
Original assignee: Deutschen Semperit GmbH
Current assignee: Deutschen Semperit GmbH
Priority date: 1971-06-15
Filing date: 1972-06-15
Publication date: 1973-01-18
Also published as: AT311863B; CH572453A5

Description

Frostbestdndiger Beton, sowie Verfahren zur Herstelluna desselben Die Erfindung bezieht sich auf einen frostbestöndigen Beton sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Dia im Freien liegenden Betone, beispielsweise Beton straßen, sind teilweise im Winter einer starken Frosteinwirkung ausgesetzt. Diese kann leicht zur Zerstörung des Beines fuhren.
Weitors hat sich gezeigt, daß dc sogenannten Tousolze, welche das Einfrieren des Wassers an der Stroßenoberfiöche verhindern sollen, den Beton noch zusUtzlich zerstören. Uber den Mechanismus dieser Zerstörung ist man sich noch nicht im klaren. Es wird angenommen, daß die Tausolze, indem sie den Dampfdruck des Wassers vermindern, auch dessen Verdunstung verlangsamen, sodaß in den Poren des Betons mehr Fll3ssigkeit zurückbleibt.
Sinkt dann die Temperatur unter den Erstarrungspunkt der Lösung, so kommt es zu einer noch intensiveren Zerstörung des Betons durch die Dehnung des Wassers beim Gefrieren.
Jeder Beton enthält nach Verdunstung des Anmachwassers größere Poren und dozwischen im erstorrten Zementleim,dem Zementstein, feine Kapillaren. Hat der Beton die Möglichkeit, Wasser in genügender Menge aufzunehmen, so werden die Kapillaren und dann die größeren Poren mit Wassex gefüllt. Wenn der Beton in diesem Zustand einfriert, dehnt sich das Wasser um etwa lo % und ubt eine starke Sprengwirkung aus. Ein Maß fur die Anfülligkeit eines Körpers gegen die Frosteinwirkung ist der sogenannte S-Wert (Sdttigungswert), welcher unter verschiedenen Bedingungen, beispielsweise normale Lagerung im Wasser, Kochen im Wasser, Uberdruck im Wasser, bestimmt wird. Es hat sich gezeigt, daß sehr dichte Körper mit sehr geringer Poro@itöt (unter 4 S) und Wasseraufnehme gegen Frost vollkommen bestö@@@g sind. Auch sehr poröse Körper (beispielsweise Ziegelsteine) sind überr@schenderweise gut frostbestündig. Diese Bestöndigkeit ist eben auf die hohe Porositzt zurückzuführen, welche zur Folge hat, daß der Körper praktisch nie vollkommen mit Wasser gesdttigt ist und fast immer Poren übrig bleiben, welche leer sind, und die Dehnung beim Erstarren aufnehmen können.
Aus diesem Grund hat es sich vorteilhaft erwiesen, in den Beton zusätzliche Poren einzufuhren, welche als Puffer für die dehnung beim Erstarren dienen. Hierbei ist es jedoch wesentl.ich, du3 diese zusutzlichen Poren mindestens um eine Größenordnung größere Durchmesser als die Kapillaren des Zementsteines aufweisen. Sie unterbrechen die Saugwirkung der Kapillaren, erleichtern die Austrocknung und werden in den meisten Fällen nicht vollkommen mit Wasser gefüllt. Es ist wesentlich, daß diese kunstlichen Poren gleichmäßig im Zement stein verteilt sind. Der sogenannte Abstandsfaktor ist ein Maß fUr die gute Verteilung der groben Poren zwischen den Kopilla ren. Eine Anhöufung der groben Poren, beispielsweise in Form sehr poröser Zuschlagstoffe, ist aufgrund dieses Ausführungen nicht zielführend.
Langjöhrige Erfahrung hat ergeben, daß ein EinfUhren von 4 bis 5 % groben Poren in den Beton diesen frostbestdndig macht. Es hat sich gleichfalls gezeigt, daß so ein Beton auch bestundiger gegen die T@usalze ist. Diese zusötzlichen Poren werden nach dem bisherigen Stand der Technik in Form wdsseriger Schdume in den Beton eingefUhrt. Diese Schäume werden durch Zusatz verschiedener Netzmittel in Kombination mit Stabilisatoren (Eiweiß, Kollaide) meist beim Mischen des Betons hergestellt. Es ist auch möglich, den Schaum separat zu erzeugen und dann einzurUhren. Diese wässerigen Schäume sind jedoch trotz Stabilisatoren nicht ausreichend mechanisch fest, sodaß sie bei der Verarbeitung des Frischbetons, insbesondere durch Vibrieren, zerschlagen werden. Weiters haben diese organischen Zusätze einen negativen Einfluß auf das Abbinden des Zementes.
Dieser negative Einfluß wird zum Teil durch die Wassereinsparung durch den Neztmittelzusatz kompensiert.
Weiters sind bereits Betone vorgeschlagen worden, welche eine verbesserte Frostbestöndigkeit habe, die Kunststoffschaum enthalten.
Allerdings weisen die einzelnen Partikelchen des Kunststoffschaumes einen Durchmesser zwischen 9,5 und 5 mm auf. Die dadurch erreichbare Frostbeständigkeit ist jedoch von untergeordneter Bedeutung, da hier lediglich die thermische Isolierföhigkeit verbessert wird, sodaß zwar kurze Temperaturschwankungen leichter überst@@@en werden, hingegen andauernde Frostperioden zu den bekannten Beschädigungen des Betons führen.
Der erfindungsgemöße frostbestundige Beton mit Kunststoffschaum besteht darin, daß er 4 bis 30 Vol.% vorzugsweise 8 bis 20 Vol.% bezogen uuf den Zementstein, Hartpolyurethanschaum mit einer Korngroße unter ,2 mm aufweist. Ein der@rtiger Beton ist frostbestöndig, da er die erforderliche richtige Porenverteilung @ufweist, und kann gleichzeitig einfach hergestellt werden. Polyurothan hartschdum in Korngrößen unter 0,2 mm hat ein Schüttgewicht von etwa o,o7 g/ml und Uber 90 Vol.% Gesamtporosität. Obwohl ein Teil der Poren geschlossen ist, sind Wasseraufnahme und Porositut hoch genug und betragen 300 bis 400 Gew.% und 50 bis 60 Vol%. Aucli die geschlossenen Poren können im Beton günstig gegen die Frosteinwirkung wirken, da ihre Zellenwdnde bei der Dehnung des Wassers bzw. Eises eingedrUckt werden und so Reserveräume entstehen.
Das erfindungsgemdße Verfahren zur Herstellung eines frostbeständigen Betons besteht darin, daß dem dem Gemisch zuzusetzenden Zement o,4 bis 3,o Gew.%, vorzugsweise o,8 bis 2,o Gew.% Hartpolyurethanschaum mit einer Korngröße unter o,2 mm zugemischt werden. Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, do das richtige Verhältnis von Poren zu Kapillaren auch in der Baustelle unter ungünstigen Bedingungen erreicht werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.
Polyurethan ist gegen die Einwirkung des CaO des Zementes und auch gegen Iiasser vollkommen beständig. E£ wird pr@ktisch nicht gelöst und hat auch keine negative Wirkung auf die hydraulische Bindung des Zementes, wie dies nachfolgendes Beispiel zeigt.
Beispiel 1: [s wurde in ges@ttigter Kalziumhydroxyd-Lösung zerkleinerter Polyurethanschaum 3 Tage gelagert. Dann wurde die Normenmischung von Beton, bestehend aus 2 Gew.Teilen grober Normendsand, 1 Gew.Teil feiner Normensand und 1 Gew.Teil PZ 375 mit einem W/Z-Faktor von o,6 mit dieser @bfiltrierten Lösung angesetzt. Gleichzeitig wurde eine Porollelprobe mit ges@ttigter Kalziumhydroxyd-Lösung ohne Polyurethanzusatz unter sonst gleichen Bedingungen hergestellt Die Festigkeiten nach 7 und 28 Tagen betrugen: 7 7 Tage 28 Tage Biegezug-,Druck-, Biegezug-,Druckfestigkeit Probe mit Polyurethon 56 251 87 425 kp/cm2 Probe ohne Polyurethan 57 253 86 430 kpZcm2 Es zeigte sich kein Unterschied in den Festigkeiten, die Werte liegen innerhalb der Fehlergrenze. Man sieht also, daß das Polyurethan mit dem Portlandzement nicht reagiert.
Die Zugabe des Schaumes 1 bis 9 Gew.-% gegebenenfalls 2 bis 4,5 Gew.-% pro m2 Beton kann in die feuchte Betonmischung im Mischen erfolgen und verldngert die Misebzeit unbeträchtlich. Ein mechanischer Abbau des Schaumes beim Mischen und Betonieren erfolgt nicht, sodaß man die eingesetzten Poren auch effektiv im erhöteten Beton vorfindet.
Beispiel 2: In einen Straßenbeton, entsprechend der Ö.N. B33Q2, bestehend aus 25 % Zuschlag o bis 1 mm; 15 r<> 1 1 bis 3 mm; 15 % 3 bis 7 mm; 25% 7 bis 15 mm; 20 % 15 bis 30 mm sowie 320 kg PZ 275/m3 Beton werden 85 1 bzw. 6 kg zerkleinerter Hartpolyurethanschaum zugestzt. Dieser Beton wird in bekannter Weise verarbeitet und ist vollkommen gegen Frosteinwirkung und Tau salze bestöndig.
- Patentansprüche-

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Frostbeständiger Beton mit Kunststoffschaum, dadurch gekennzeichnet, daß er 4 bis 30 Vol.%, vorzugswoise 8 bis 20 Vol.%, bezogen auf den Zementstein H@rtpolyureth@nsch@um mit einer Korngröße unter 0,2 n.m aufweist.
2. V@rf@hren zur Herstellung eines frostbeständigen Betons nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem dem Gemisch zuzusetzenden Zement o,4 bis 3,o Gew.-%, vorzugsweise o,8 bis 2,o Gew.- Hartpolyurethanschaum mit einer Korngröße unter 0,2 mm zugemischt werden.