DE2242545A1 - Zementartige zusammensetzungen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

Description

Zementartige Zusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und

ihre Verwendung.

Die Erfindung "betrifft zementartige Zusammensetzungen, insbesondere Beton- und Verguß-Zusammensetzungen, und Verfahren zu iher Herstellung und ihre Verwendung. Im besonderen befasst sich die Erfindung mit der Verwendung eines Zusatzgemisches, das bei seiner Einarbeitung in zementartige Zusammensetzungen, wie Verguß und Beton, das Problem des Wasser-Blutens praktisch löst und dabei den Verbund der zementartigen Zusammensetzung mit dem Zuschlagmaterial im Beton und den Verstärkungsmitteln, wie nachgespannten Spanngliedern, bei Anwendung von Verguß verbessert.

Beton ist ein Gemisch aus Zement, Wasser und inerten Materialien, die man üblicher Weise als "Zuschläge" bezeichnet, und die im allgemeinen aus Sand und Kies bestehen. Zement und Wasser bilden eine Faste oder einen Leim, der beim Erhärten die Masse fest zusammen-

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halt· Wegen seiner Einheitlichkeit, Zuverlässigkeit und Festigkeit wird im allgemeinen Portland-Zement als Zementbestandteil bei der Herstellung von Beton verwendet; es können aber auch Natur-Puzzolan, Portland-Puzzolan und Portland-Hochofen-Schlackenzemente Verwendung finden.

Zement wird nur selten allein für Bauzwecke eingesetzt, da ein solches Baumaterial zu kostspielig würde; darüber hinaus zeigt Zement wegen zu starken Schrumpfens nach dem Erhärten eine Neigung zur Rissbildung. Zur Herstellung eines wirtschaftlichen und beständigen Baumaterials kombiniert man daher den Zement allgemein mit einem verhältnismäßig großen Anteil an inertem Zuschlagmaterial.

Beton ist ein sehr sprödes Material und wie fast alle derartigen Stoffe mehr druck- als zugfest. Seine Zugfestigkeit ist relativ gering und wird bei Konstruktionsberechnungen von Betonbauten gewöhnlich vernachlässigt.

Wenn Zugbelastungen in Beton-Baukörpern auftreten, dann wird die Festigkeit zu ihrer Aufnahme durch Stangen aus Stahl oder Vorspannglieder, die in den Beton eingebettet sind, erbracht. Solche Konstruktionen sind als verstärkter Beton oder Spannbeton bekannt.

Um den Mangel an Zugfestigkeit im Beton zu beheben und aus seiner hohen Druckfestigkeit Nutzen zu ziehen, wird der Beton mit Hilfe von Spanngliedern aus Stahl vorgespannt. Hierzu wird.der Betonkörper, der einer Zugbelastung unterworfen werden rauß, mit hohlen Kanälen oder Dukten, die grundsätzlich in Richtung der zu erwai*

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ORIGINAL INSPECTED

tenden Höchstbelastung angeordnet sind, vorgeformt. Im Kanal wird ein Spannglied eingekapselt. Nachdem der Beton in ausreichender Zeit zur Entwickelung einer entsprechenden Festigkeit erhärten konnte, wird das Spannglied in der Weise nachgespannt, daß man es in Längsrichtung auf den gewünschten Spannwert * dehnt. Das so nachgespannte Spannglied wird dann im Betonkörper derart festgestellt, daß während der Benutzung der Betonkörper Druckbelastungen ausgesetzt ist, die den Zugbelastungen gleich sind, die auf das Spannglied wirken. Wird dann der Betonkörper später unter Zugbelastungen in Betrieb genommen, dann dient jede in Richtung auf die Vorspannung wirkende Zügbelastung bis zur Höhe der aufgebrachten Vorspannung lediglich zum Ausgleich der Druckbelästungen, die auf den Betonkörper wirken, ohne ihn unter aktuelle? Zugspannung zu setzen.

Weil als praktische Folge die Fähigkeit des Betönkörpers zur Aufnahme von Zugbelastungen allein auf der Fähigkeit der Spannglieder, Zugspannungen aufzunehmen, beruht, ist es von entscheidender Bedeutung, die. Spannglieder gegen Korrosion zu schützen. Darüber hinaus trägt in gewissen Fällen ein sicherer Verbund zwischen dem Spannglied und dem Beton zur Festigkeit des vorgespannten Körpers bei· Diese Vorteile erreicht man in· üblicher Weise durch Injektion von Vergußmaterial in .den Spannglied-Dukt, um die Spannglieder vollkommen einzubetten und mit; dem Dukt zu verbinden. Diese Theorie ist zwar einfach, die PraXis-aber; ist. kompliziert«, ;

Die beim Verguß .auftretenden -SiChwierigeren Probleme, sind daa Ausscheiden von. Was se]» aus .fLem· Verguß-Gemisch, d,.h. das Bluten,

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BAD ORIGINAL

und die Verminderung des Volumens. Das Problem der VolumenVerminderung durch die auf der Hydratisierung des Zements beruhenden Kontraktion wird zufriedenstellend durch die Anwendung eines Ausdehnungsmittels, wie Aluminiumpulver, kontrolliert, das mit dem Alkali des Zementgemisches reagiert und dabei Wasserstoffgas entwickelt, das durch die Bildung kleiner Poren im Zement ausdehned wirkt. Das Problem des Blutens ist komplizierter und konnte nicht so leicht gelöst werden. In seiner einfachsten Form kann das Bluten lediglich zur Sedimetation der Zementteilchen führen. Diese Art des Blutens herrscht besonders beim Vergießen vertikaler Spannglieder oder solcher mit praktisch vertikaler Steigung vor; Dabei sammelt sich überschüssiges Wasser aus der Zementmilch in Zwischenräumen längs des Dukts und bildet Wasserblasen, die dann zum höchsten Punkt des Dukts schwimmen können. Das Ergebnis ist gegebenenfalls eine schwere Schädigung des Spannglieds, da dieses an den höchsten Punkten nicht vergossen ist. Bei steifen Drahtoder Stangen-Spanngliedern läßt sich dieses Problem durch Herabsetzung des Wassergehaltes und Zugabe eines Plastmittels zum Zementmilchgemisch verringern. Bei üblicher Arbeitsweise unter Einsatz starrer Spannglieder kann das Bluten auf einem Wert bis etwa 0_t4# gehalten werden. Bei Drahtbündeln, die in jüngerer Zeit weitverbreitete Anwendung finden, überwiegt das Problem des Blutens das der einfachen Sedimentation bei weitem. Spannglieden aus Drahtbündeln werden aus einer Drahtseele mit mindestens sechs Aussendrähten, die fest spiralig um diese gewunden sind, hergestellt· Bei einem Drahtbündel mit sieben Drähten ist der Durchmesser der Drahtseele etwa 5 bis 7 % größer als der Durchmesser der Aussendrähte, womit man die engstmögliche Packung der Drähte

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erreicht. Die Stärken der Drahtbündel-Spannglieder reichen von etwa 6,23 "bis 17>85 mm. Werden Drahtbündel-Spannglieder verwendet, dann tritt das Bluten infolge der Sedimentation und der Filterwirkung der Zwischenräume der Drahtbündel auf. Der Druck presst die Zementmilch gegen die Spannglieder, wo das Wasser durch die Zwischenräume zwischen den Aussendrahten und der Drahtsesle, im Gegensatz zu den Zementteilchen, hindurchdringt. Diese Filterwirkung ist bei Draht-Spanngliedern mit hoher vertikaler Steigung besonders stark. Das Bluten kann bis zu 20 % der Höhe der Vertikalsteigung betragen. Diese Wirkung führt zu dem Ergebnis, daß .Spannglieder aus Drahtbündeln besser gegen Korrosion geschützt werden müssen als solche aus einfachen Einzeldrähten oder Stangen. Diese Konsequenz beruht auf der Tatsache, daß eine Korrosion von 0,1 mm bei einem Stangendurchmesser von 26 mm einen Verlust an Spannglied von etwa 1,5 % der Querschnittsfläche des Spannglied», aber von 13 % bei einem Drahtdurchmesser von 3 mm ergibt.

Das Bluten kann auch als Folge von Mangeln auftreten, welche die Kanäle aufweisen, die die Spannglieder umgeben. Die Wände der Kanäle, die entweder vom Beton selbst oder von einem starren oder flexiblen Metall gebildet werden, besitzen mitunter kleine Defekte, die von einer fehlerhaften Herstellung oder verschiedenen Belastungeb oder Beanspruchungen herrühren, die auf den Kanal während seiner Erzeugung einwirken. Sind diese Mangel gering^ dann kann Wasser aus dem Kanal herausdringen, feste^ Teilchen aber können es nicht, und so kommt ea zu einer Dehydratisierung der Zementmilch an der Leckstellec. Die entwässerte Zementmilch verstopft den Kanal und verhindert, die Vervollständigung der Verguß-Operation. Treten Verstopfungen auf, dann ist es schwer, sie zu beseitigen, und

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daher wird viel Mühe aufgewandt, sie zu verhindern.

Die Kontrolle oder Vermeidung des Blutens, insbesondere wenn es durch die Filtration der Festteile aus dem Wasser der Zementmilch verursacht wird, ist für ein erfolgreiches Bauen mit Spannbeton von großer Bedeutung.

Für eine gute Funktion des Betons ist es gleicher Weise von Wichtigkeit, daß alle Bestandteile des Betons in einheitlicher Weise zusammenwirken und so ein einheitliches Baumaterial im Gegensatz zu einem Kompositbau ergeben. Hierfür ist es von Bedeutung, daß der Verbund zwischen der Zementpaste und dem Zuschlag oder dem Beton und allen Verstärkungsgliedern von großer festigkeit ist.

Man weiß, daß der Beton nach dem Einbringen sedimentiert und sich absetzt und daß dabei die größeren Aggregate zum Absetzen nach dem Boden zu und die kleineren Teilchen zum Aufsteigen nach der Oberfläche des Gußes neigen. Hierbei zeigt sich die Neigung des Wasserüberschusses, sich aus dem Beton abzusondern und an die Oberfläche der Form oder des Gusses zu steigen. Wegen der im Beton herrschenden Innendrücke und wegen der Sedimentation der grobkörnigen Zuschläge bilden sich in vielen Fällen Taschen aus abgesondertem Wasser neben dem Zuschlag, die praktisch den Verbund der Zementpaste mit dem Zuschlag verhindern. Diese Erscheinung kann auch auftreten, wenn andere Verstärkungsmittel in den Beton eingeführt werden, wie Verstärkungs-Sehnen aus Metall, Polymeren oder anorganischem Material. Das kann gleichfalls geschehen, wenn Verstärkungs-Stahl in den Beton eingebracht wird. Diese Wassestaschen

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zerreißen nicht nur den Verbund, sondern können auch gegebenenfalls zu Korrosionsstellen führen·

Daraus hat man die Folgerung gezogen, daß die Wassermenge, die notwendig ist, um ein Zementgemisch herzustellen, das sich gut verarbeiten und einbringen läßt, ganz allgemein einen Überschuß über die Menge bilden soll, die für die Hydratisierung des Zemente erforderlich ist; daher ist ausnahmslos im eingesetzten Gemisch ein Überschuß an Wasser vorhanden. Das im Beton oder anderen zementartigen Gemischen vorhandene überschüssige Wasser kann an die Oberfläche gebracht werden, wenn das Gemisch gehandhabt oder in einen plastischen Zustand verarbeitet wird, und zwar durch Bluten oder durch Wandern durch den plastischen Beton an seine Oberfläche, Dieses Bluten oder Wandern kann im Beton Kanäle zurücklassen, die beim Erhärten im Beton Bahnen geringer Festigkeit bilden. Darüberhinaus kann das überschüssige Wasser auch an die Kanten des geformten Betons während der Verfestigung und Vibration treten, wo es an den Seiten der Form Wassertaschen bildet· Solche Wassertaschen erscheinen nach Entfernung der Form im erhärteten Beton als Löcher und Mangel.

Die Erfindung bezieht sich demnach auf zementartige Zusammensetzungen mit verstärkter Wasserretention. Sie bezweckt dabei die Schaffung eines Materials für verbesserte zementartige Gemische mit verstärkenden Zuschlägen oder anderen Verstärkungsgliedern, wie nachgespannten Drahtbündel-Spanngliedern· Sas erhaltene Be-

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tongemisch soll eine verbesserte Pumpfähigkeit aufweisen, so daß es sich ohne wesentliche Entmischung der Bestandteile des Betons, insbesondere ohne Abtrennung des Wassere, mit Rutschen und Rohrleitungen transportieren läßt. Die Erfindung stellt ferner verbesserte Mittel für das Vergießen von ßpanngliedern im vorgespannten Beton bereit. Insbesondere ist die Erfindung auf eine wirksame Verhinderung des Blutens beim Vergießen von nachgespannten Drahtbündel-Spanngliedern gerichtet.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Vermeidung der Absonderung von Wasser in Betongemischen.

Die Erfindung schlägt die ausreichende Zugabe eines Gelierungsund Dispergierungsmittels zu der zementartigen Zusammensetzung zwecks Vermeidung eines wesentlichen Wasserverlustes bei Drücken von weniger als etwa 0,7 kg/cm und weniger als 10 % bei Drücken von weniger als etwa 5,62 kg/cm vor; die Wassermenge wird gemessen an der anfänglichen Wasserzugabe zur zementartigen Zusammensetzung.

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Die Erfindung ermöglicht Verbesserungen bei zementartigen Gemischen mit allen brauchbaren Verhältnissen von Zement und Wasser, die natürlich entsprechend der jeweiligen Verwendung variieren· Es wurde gefunden, daß allgemein Verbesserungen bei zementartigen Zusammensetzungen erzielt werden, wenn sowohl die Gelieringsals auch die Dispergierungsmittel gemäß der Erfindung in Mengen von etwa 0,05 bis etwa 0,75» vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 0,5 #, bezogen auf das Gewicht des Zements·, eingearbeitet wenU-n· Die genaue Menge jedes eingesetzten Additivs hängt von der Art der Verwendung, der Natur der Zuschläge, falls solche zugegeben werden, den Methoden der Verfestigung, den Anforderungen bei der Endbearbeitung und der relativen wirksamen Konzentration der jeweils verwendeten besonderen Dispergierungs- und Gelierungsmittel ab. Gelierungs- und Dispergierungsmittel sind beispielsweise mit verschiedenen Konzentrationen und Viscositäten verfügbar. Zur Bestimmung des richtigen Verhältnisses bei verschiedenen Gelierungs— oder Dispergierungsmitteln ist es notwendig, in einfachen Versuchen die relative wirksame Konzentration eines besonderen Mittels: im Vergleich zu Mitteln bekannter Wirksamkeit festzustellen«, So wurde z.B. gefunden, daß ein Gelierungsmittel wie Oelluloseäther (als Natrosol 250 H bei der Hercules Inc. erhältlich) in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 0,75 #» bezogen auf das Gewicht des Zements, am wirksamsten ist. Natrosol 25O H besitzt bei diesen Konzentrationen in Wasser bei 25 O eine Viscosität von etwa 25 bis etwa 1000 Centipoise. Es zeigte sich, daß andere Gelierungsmittel, ohne Rücksicht auf ihre Anfangskonzentration, mit guter Wirksamkeit verwendet werden können, wenn sie mit einer Konzentration eingesetzt werden, daß nach ihrer Zugabe in Wasser die Viscosität deir

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erhaltenen Lösung in den oben genannten Bereich fällt·

In gleicher Weise erwies sich ein hochpolymerisierteB Naphthalinsulf onsäure-Natriumsalz als Dispergierungsmittel (als Lomar D im Handel beziehbar) in Mengen von etwa 0,1 bis 0,75 #» bezogen auf das Gewicht des Zements, als sehr wirksam. Verwendet man solche Mengen von Lomar D in Beton bei einem Wasser : Zement-Verhältnis von etwa 0,4- bis etwa 0,5» dann sackt der erhaltene Beton nach dem üblichen Slump-Test ("Method of Slump Test for Consistency of Portland Cement Concrete" C 14-3, Am. Soc. Testing Materials) um 1 bis 5 Zoll zusammen· Es wurde gefunden, daß andere Dispergierungsmittel, ohne Rücksicht auf ihre anfängliche und handelsübliche Konzentration, gemäß der Erfindung verwendet werden können, wenn sie in Mengen eingesetzt werden, daß nach ihrer Zugabe zum Beton der anfallende Beton bei dem gleichen Wasser : Zement-Verhältnia wie bei Lomar D im gleichen Maße zusammenfällt, als wenn Lomar D verwendet würde, nämlich um etwa 1 bis 5 Zoll.

Abhängig von der thixotropen Natur des resultierenden Betons können die relativen Mengen des Additivs zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit geändert werden. Vorzugsweise können relativ gleiche Mengen der Gelierungs- und Dispergierungsmittel eingesetzt werden; tritt jedoch übermäßige Thixotropie auf, dann kann die Menge des Dispergierungsmittels im Verhältnis zum Gelierungsmittel erhöht und so die Verarbeitbarkeit der Mischung verbessert werden. Im allgemeinen kann sich das Gewichtsverhältnis des Dispergierungsmittels zum Gelierungsmittel von etwa 1:1 bis etwa 2 : 1 bewegen.

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Für Verguß-Zwecke werden die Gelierungs- und Dispergierungsmittel jeweils vorzugsweise in Mengen oberhalb von etwa 0,2 #, bezogen auf das Gewicht des Zements, insbesondere in Konzentrationen von 0,3 bis 0,6 % verwendet;: etwa 0,5 # eines jjeclen Mittels wird am meisten bevorzugt.

Die gemäß der Erfindung verwendten Gelierungsmittel können aus den handelsüblichen Mitteln ausgewählt werden. Typische Gelierungsmittel sind Methocel, methylierte Cellulose, Natrosol und Hydro3Qräthylcellulose, die alle mit vielen Viscositäts-Typen erhältlich sind. Natrosol 250 H hat sich als besonders wünschenswert erwiesen; es besitzt eine Brookfield -Viscosität von 1500 bis 2500 Centipoise, gemessen als 1-prozentige Lösung bei 25°C.

Vom Handel beziehbare Dispergierungsmittel, die mit wässerigen Systemen verträglich sind, können gemäß der Erfindung Verwendung finden. Für diese sind die Ligninsulfonate typisch, wie Maracon A (bei der American Can Go., Manasa, Wisconsin erhältlich) und die dispergierenden Nopcosant- und Lomar D-Typen (erhältlich bei der Nopco Chemical Co., New Jersey); Nopcosant besteht aus einem sulfonierten Naphthalin, Lomar D ist ein hochpolymerisiertes Naphthalinsulf onat, das vom Handel als Natriumsalz geliefert wird.

Zum Ausgleich der Schrumpfungsneigung des Zements können, wenn gewünscht, Ausdehnungsmittel in Mengen verwendet werden, die zur Erzeugung des erforderlichen .Ausdehnungsgrades ausreichen. Wird z.B. Aluminiumpulver eingesetzt, dann kann seine Menge bis zu etwa

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0,01 $, bezogen auf das Gewicht des Zements, betragen. Jedes übliche Ausdehnungsmittel, das Gas entwickelt, sei es organisch oder anorganisch, ist geeignet· Im allgemeinen werden aber fein gepulvertes Aluminium, Magnesium oder Zink angewendet. Das erfindungsgemäße Zusatzgemisch stellt bei einem Gehalt an einem Ausdehnungemittel ein wirksames Kompensationszusatzgemisch gegen das Schrumpfen für Zementgemische dar, das ihm ausgezeichnete Raumbeständigkeit verleiht und negative Volumenveränderungen in ihm verkleinert. Beim Vergießen führt die oben genannte Menge an Ausdehnungsmitteln zu einer positiven Ausdehnung zwischen etwa 5 bis 10 % des Anfangsvolumens der Gußmischung·

Es wurde auch gefunden, daß durch den Einsatz der Zusatzmischung und eines Ausdehnungsmittels bei der Verwendung von Beton ideale Abbindeeigenschaften erzielt werden. Der dabei anfallende Beton z.B. zeigt über mehrere Stunden, gewöhnlich nicht vor Ablauf von etwa 5 bis 6 Stunden ein anfängliches Abbinden und ermöglicht so eine lange Arbeitszeit. Das Abbinden am Ende tritt aber innerhalb kurzer Zeit, allgemein wenige Stunden nach dem anfänglichen Abbinden, ein.

Die Kontrolle des Blutens und die Verbesserung des Verbundes der Zementpaste mit dem Zuschlag oder den Verstärkungsmitteln gemäß der Erfindung ist, wie gefunden wurde, praktisch von der besonderen Zusammensetzung des verwendeten Zements: unabhängig; alle üblichen ZementZusammensetzungen, die normaler Weise bei der Herstellung von Beton oder Zementmilcht eingesetzt werden, wurden für einer Verwendung im Rahmen der Erfindung in Betracht gezogen. Typische .Zement«

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sind (Type 1, Type 2, Type 3 und die Ausdehnungszemente.

Bei der Verwendung von Beton hängen die relativen Anteile des fein- und grobkörnigen Zuschlags undi die gesamte Menge des einsatzfähigen Zuschlags bei einem gegebenen Wasser : Zement-Verhältnis von der Konsistenz, die für ein gutes Einbringen und Transportieren des Betons erforderlich ist, dem Typ_? der Klassifizierung und den Oberflächeneigenschaften des. Zuschlags ab· Die erforderliche Konsistenz richtet sich nach den Bedingungen, unter welchen der Beton in die Formen gebracht wird, der Größe und Gestaltung der Glieder, der Verteilung und den Verstärkungsstangen und anderen Faktoren, die ein schnelles Füllen der Formen bedingen können·

Typische Beton-Zusammensetzungen enthalten je 0,7646 tsP (1 cubic yard) Beton etwa 5 bis 8 Sack Zement, etwa 114 bis 151 Liter Wasser, etwa 407 bis 750 kg feinkörnigen und etwa 500 bis 900 kg grobkörnigen Zuschlag·

Die Zuschläge können in Übereinstimmung mit der Dichte ausgewählt werden, die im Beton-Endprodukt vorgesehen ist; z.B. ergeben Zuschäge mit leichtem Gewicht, wie sie aus expandierten Formen von Schlacke, Ton, Schieferton und Schiefergestein erhalten werden, einen Beton mit der Dichte von etwa 1280 bis 1760 kg/m . Ein Material von ultraleichtem Gewicht, wie Pearlite und Vermiculite, führt zur Erzeugung eines ultraleichten Betons mit der niedrigen Dichte von etwa 320 kg/m , ofentrocken. Sogenannte Zuschläge mit Normalgewicht geben einen Beton mit einer Dichte von etwa 2240 bis 2640 kg/m . Die Kiese, die meistens Zuschläge mit Normalgewicht

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umfassen, sind Kalkstein, Quartz, Quartzit-Sandstein, Dolomit, Graukies, Granit und Kombinationen davon. Beton mit einer Dichte von etwa 6170 kg/nrwurde in jüngerer Zeit, hauptsächlich als Strahlungsschutz, entwickelt. Zuschläge mit hohem Gewicht, die sich für die Erzeugung von Beton mit einer so hohen Dichte eignen, sind Baryte, Limonit, Megnetit, Ilemit, Lemotit, Stahl-Stanzabfälle, gemahlener Gußeisen-Schrot und Eisenphosphor·

Die Zuschläge werden im allgemeinen entsprechend ihrer Größe in zwei Klassen unterteilt; dabei bildet die Siebnummer (=Maschen je lfd. Zoll) 3 oder 4 die Basis für die Trennung. Der Teil des Materials, der Teilchen von der Größe keiner Staubteilchen bis zu Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 6,3 mm enthält, wird als feiner Zuschlag bezeichnet. Der Teil mit Partikeln von einem Durchmesser von etwa 6,3 bis 38,0 mm und mehr wird grober Zuschlag genannt.

Ein feiner Zuschlag muß wegen seines starken Einflusses auf die Verarbeitbarkeit, Einheitlichkeit, Festigkeit, Beständigkeit und andere Eigenschaften des erzeugten Betons mit Sorgfalt ausgewählt werden. Materialien, die als feiner Zuschlag für Beton Verwendung finden, sind Natursande, durch Zerkleinern von Natursteinen oder luftgekühlter Hochofenschlacke hergestellte Kunstsande und Materialien mit leichtem Gewicht, wie gebrannter Schiefer, Aschen, Bimsstein oder expandierte.Hochofenschlacke.

Kies, Steinbruch und luftgekühlte Hochofenschlacke werden in großen Mengen als grober Zuschlag verwendet. Andere Materialien, wie

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gebrannter Schiefer, Aschen und Schalen, ergeben für manche Konstruktionstypen einen ausreichenden groben Zuschlag. Grobe und feine Zuschläge müssen aus gesunden, beständigen, inerten Partikeln bestehen, wenn der Beton fest und wetterbeständig sein soll.

Bei der Herstellung des Betons hat bekanntlich die Menge des zugemischten Wassers einen sehr bemerkenswerten Einfluß auf die Eigenschaften des Betons. Beton kann grundsätzlich als eine Masse inerter Zuschläge betrachtet werden, die durch eine erhärtete Paste aus Portlandzement und Wasser zusammengehalten werden. Die Paste ist der aktive Bestandteil und die Qualität'des Betons ist weitgehend durch die Qualität der Paste bestimmt, die ihrerseits durch das relative Verhältnis des Wassers zum Zement in der Paste festgelegt ist. Da nur eine verhältnismäßig kleine Menge Wasser: sich mit den Bestandteilen des Zements verbinden kann, verdünnt jeder Überschuß über diese Wassermenge die Paste und setzt seine Festigkeit, Wasserdichte und Beständigkeit herab. Im allgemeinen besteht beim Einbringen von Beton die Tendenz, übernäßte Gemische zu verwenden, um den Beton leicht fließen zu lassen. Diese Praxis führt zur Entmischung der Bestandteile* Wegen dieser Entmischung und weil ein Überschuß an Mischwasser einen sehr schädlichen Einfluß auf die Festigkeit und andere Eigenschaften ausübt, erhält man nach dieser Arbeitsmethode oft einen Beton, der nicht einheitlich ist und deutlich mindere Qualität besitzt.

Verwendet man umgekehrt einen im allgemeinen porösen Zuschlag von geringem Gewicht, wie oben beschrieben, dann kann die Verarbeitbarkeit eines normaler Weise zufriedenstellenden Beton-Gemisches

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wegen der Absorption von Wasser durch den porösen Zuschlag nachteilig beeinflußt Werden. Beim Versuch zur Umgehung dieser Schwierigkeit wurde es vor dieser Erfindung zur Praxis, den porösen Zuschlag zwecks Imprägnierung der Poren mit Wasser vorzutränken oder im Vakuum zu sättigen und so die anschließende Veränderung des Wassergehaltes des Beton-Gemisches zu vermeiden. Vortränkung oder Vakuumsättigung setzt aber einige zusätzliche Verfahrensschritte voraus und führt eine Unsicherheit über den Wasser-Endgehalt im Beton ein.

Die Verbesserungen in Bezug auf die Wasserretention , die bei den Beton-Gemischen gemäß der Erfindung erzielt werden, sind bei den Pumpoperationen von besonderer Bedeutung, bei denen bekanntlich das ganze,Gemisch in verarbeitungsfähiger Form in der Pumpe und den Leitungen steht· Die gemäß der Erfindung erreichte erhöhte Wasserretention ist gleichfalls von Bedeutung,besonders wenn Zuschläge mit leichtem Gewicht eingesetzt werden. Beton-Gemische von geringem Gewicht hat man bislang allgemein als schwer pumpfähig angesehen, weil die beim Pumpen auftretenden Drücke Dyhydratisierung des Zements bewirken, wobei das abgetrennte Wasser absorbiert oder in die Poren des leichten Zuschlags gepresst wird. Leichtbeton, der gemäß der Erfindung hergestellt wurde, passiert jedoch ohne Schwierigkeit sowohl Pumpen wie Rohrleitungen. Daher eignen sich die gemäß der Erfindung verbesserten Beton-Gemische für Anwendungen, bei denen·gepumpt wird, für den Spitzguß und die* anderen Anwendungen, bei denen verhältnismäßig hohe Drücke auftreten. Darüber hinaus wurde bisher die Verwendung von ultraleichten Zuschlagen, wie Glaskugeln, glasförmigen Partikeln und dergl. im

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Beton durch die Flotation dieser Zuschläge zur Oberfläche des Betons erschwert, eben weil sie leicht sind und in Wasser flötieren. Die Flotation verschlechtert die Einheitlichkeit des Gemisches und schafft Schwierigkeiten bei der Endverarbeitung. Ein gemäß der Erfindung hergestellter Beton dagegen vermindert wegen der thixotropen Natur des resultierenden Betons weitgehend dieses Flotationsproblem. Dadurch wird das Einbringen und Mischen von ultraleichtem Beton sehr erleichtert und ebenso werden die Verfestigung und die Endoperationen wesentlich vereinfacht·

Zur Herstellung des Betons gemäß der Erfindung können die gelierenden und dispergierenden Zusätze dem Beton-Gemisch in jeder üblichen Weise, beispielsweise durch Abdecken jedes Ansatzes mit dem Zusatzgemisch, zugegeben werden«, Eine ausreichende Dispergierung des Zusatzgemisches im Beton wird durch die Wirkung der Zuschläge beim Vermischen herbeigeführt. Das Wasser : Zement-Verhältnis kann sich von etwa 0,4 bis 0,6 und vorzugsweise von etwa 0,45 "bis 0,55 bewegen. In dieser Hinsicht kommt es am meisten darauf an, ein gießfähiges, verarbeitbares Beton-Gemisch zu erhalten. Vom rheologischen Standpunkt ist die Verarbeitbarkeit eines frischen Beton-Gemisches eine Funktion der Stabilität, der Dichtigkeit und Beweglichkeit des Betons. Überraschender Weise wurde gefunden, daß bei Durchführung der Erfindung die Dichtigkeit und Beweglichkeit der Beton-Gemisches erhöht und das Bluten und die Entraischungstendens im' frischen Beton wirksam vermindert werden und sich dabei die Stabilität des Beton-Gemisches verbesserte Zusätzlich wird'unter gewissen Bedingungen, wie sie z.B„ beim Transport, Pumpen oder Spritzgießen von Beton auftreten, der größere Teil der eingeschleppten ,Luft herausgedrückt und so ein

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Produkt hoher Festigkeit erhalten. Pur die Erfindung erscheint es von Bedeutung, daß der Beton-Ansatz genügend durchgearbeitet wird, um die eingeschleppte Luft in wesentlichem Umfang zu entfernen.

Verstärkungsmittel, wie Metallsehnen, z.B. Stahl-Sehnen, Polymer-Fasern, wie Kunststoff-Fasern, anorganische Fasern, wie Glas-Fasern, Asbest-Fasern und dergl. können zweckmäßig dem Beton zugesetzt werden. In diesem Falle werden die Verstärkungsmittel dem Beton in Mengen von etwa 0,5 bis etwa 5i vorzugsweise etwa 1 bis etwa 2 #, bezogen auf das Volumen des Betons, zugemischt· Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, daß der Verbund der Zementpaste mit den Verstärkungsmitteln, wie den Verstärkungssehnen, Verstärkungsfasern und anderen Verstärkungsstrukturen durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzes beträchtlich verbessert wird.

Für Vergußzwecke ist es wesentlich, daß das Vergußmaterial fließfähig und injizierbar ist, d.h. daß es genügend fluid ist, um seine Injizierung in den das Spannglied, z.B. ein Drahtbündel-Spannglied, umgebenden Dukt zu ermöglichen. Es gibt viele Faktoren, die die Injektion des Vergußmaterials in den Dukt beeinflussen, wie die Größe und Gestaltung des Dukts und der Spannglieder , das Vorhandensein von Hemmnissen und die Zusammensetzung des Vergußmaterials selbst. Alle diese Faktoren müsaen in jeder Situation ausgewogen werden, um eine vollständige Füllung der Dukte mit einem Gußzement mit idealem Wassergehalt zu erreichen. Unter gewissen Bedingungen,

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z.B. wenn das Gemisch zu viscos ist, kann man den Wassergehalt ein wenig erhöhen.

Bei der Herstellung der Verguß-Gemische gemäß der Erfindung werden die Bestandteile vorzugsweise trocken gemischt, um vor dem Wasserzusatz eine gute Durchmischung herbeizuführen. Das Verhältnis Wasser : Zement beträgt gewöhnlich 0,40 bis 0,50» vorzugsweise 0,45 bis 0,50. Der, wichtigste Faktor in dieser Beziehung ist die Erzeugung eines gießfähigen, injizierbaren Verguß-Gemisches mit dem geringsten Wasser : Zement-Verhältnis.

Die festen Bestandteile des Verguß-Gemisches werden mit der vorgesehenen Menge Wasser gut durchgemischt, um eine gleichmäßige Konsistenz zu erhalten, eine übermäßige Durchmischung kann aber eine anfängliche Verdickung des Gemisches zur Folge haben. Nach der Vermischung wird das Verguß-Gemisch in den Dukt des Spanngliedes in bekannter Weise injizierte, Eine vollständige Beschreibung der Verguß-Techniken ist gegeben in "Prestressed Concrete" Design and Construction", F. Leonhardt, 2. Ausgabe, Wilhelm Ernst & Sohn, Deutschland (1964).

Der Zusatz von Gelierungs- und Dispergierungsmitteln gemäß der Erfindung verträgt sich mit den anderen üblichen Zusätzen und inerten Füllern, die in Verguß- und Beton-Gemischen verwendet werden. Daher lassen sich nach Wunsch übliche Beschleuniger, Schmierstoffe, inerte Füller und dergl. in geeigneter Weise in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Zusatz einsetzen«

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Die wirksame Kontrolle des Blutens wird als die völlige Behebung des Blutens definiert, wenn das zementartige Gemisch einer Filtration auf einem Filter unterworfen wird, das praktisch alle Feststoffe bei Drücken bis zu etwa 0,703 kg/cm zurückhält, und als die Kontrolle der Menge des innerhalb 30 Minuten eintretenden Blutens auf weniger als etwa 10 % der gesamten, dem zementartigen Gemisch zugesetzten Wassermenge bei Filtrationsdrücken von etwa

5,62 kg/cm . Vorzugsweise soll das Bluten bei Filterdrücken unter

etwa 3»52 kg/cm praktisch völlig unterbunden und auf weniger als

etwa 1 $ bei Filterdrücken von etwa 5ι62 kg/cm kontrolliert werden.

Die folgenden Beispiele definieren, beschreiben und vergleichen weiter die verbesserten zementartigen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung und die Verfahren zu ihrer Herstellung. Alle Angaben über Anteile und Prozentgehalte beziehen sich auf das Gewicht, wann nichts anderes angezeigt wird·

Beispiele 1-17

Die das Bluten verursachende Filterwirkung resultiert aus den Drücken, die das Wasser eines Veuguß-Gemisches am Umfang der Zwischenräume eines Drahtbündel-Spanngliedes in diese hineinpressen was den Eintritt von Feststoffen verhindert, von Wasser aber erlaubt. Der wirksame treibende Druck der Filterwirkung ist der hydrostatische Druck, der längs der vertikalen Steigung der Drahtbündel-Spannglieder auf Grund der verschiedenen Dichten von Wasser (1000 kg/m^) und der Feststoffe (etwa 2880 kg/m^) im Verguß-Gemisch

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entsteht· So beträgt der Blutungs-Filtrations-Druclc bei einem

Spannglied von 30,5 in Höhe etwa 2,81 kg/cm und von 61 in Höhe

etwa 5»62 kg/cm . Zieht man ein Drahtbündel-Spannglied aus sieben Drähten mit einem Durohmesser von 12,7 mm in Betracht, dann liegt der Abstand eines jeden der sechs Aussendrähte in der Grössenordnung von 0,0254 bis 0,0508 mm. Ein Laboratoriums-Spitztrichter für Druckfiltration, in dem die Zementmilch gegen ein entsprechend gestaltetes Filter gedrückt wird, simuliert mit der erwähnten Blutungs-Filterwirkung die Bedingungen der Praxis. Demgemäß wurde ein Test-Verfahren zur Simulation des Filterphänomens beim Bluten unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Druckfilters entwickelt. Die hierfür ausgewählte Vorrichtung war ein Druckfiltrations, Trichter, der mit einem Filter-Teil hergestellt worden war, das ein Glasgespinst-Filter der Type A besaß, welches 97 % aller Partikeln über 0,3 Mikron bei Drücken bis zu

kg/cm zurückhält. Es wurden Versuche unter Bedingungen durchgeführt, die so ausgelegt waren, daß sie den Verhältnissen der Praxis beim Vergießen eines langen Drahtbündel-Spannglieds möglichst nahe kamen. Die Bestandteile der Vergußmasse wurden in trockenem Zustand durchgemischt und dann in einem Mischer 3 bis 5 Minuten mit der vorgesehenen Menge Wasser vermischt. Nach dem Vermischen ließ man das Verguß-Gemisch 10 Minuten ohne Rühren abbinden, um eine Anpassung an die schärfsten Bedingungen herzustellen, die beim Vergießen in der Praxis auftreten. Bei einem Drahtbündel-Spannglied von 61 m Höhe mit einer Filter-Druckdifferenz von insgesamt 5»62 kg/cm lag die Gesamt-Pumpdauer für das Vergießen in

den Dukt bei 24 Minuten. In dem Maße, wie in der Praxis das Verguß-Gemisch den Dukt anfüllt,, gelangt der Verguß unten zunehmend

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höheren Druck. Dies wurde hierbei in der Weise simuliert, daß mit einem Druck von O begonnen und dieser alle drei Minuten um jeweils 0,703 kg/cm gesteigert wurde, bis insgesamt 24· Minuten verstrichen waren. Bei den Versuchen wurder der Druck auf den Druck-Filtertrichter mittels komprimiertem Sauerstoff ausgeübt·

Die in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführten Ergebnisso stellen die Versuche zusammen, die nach dem geschilderten Verfahren unter Verwendung von Zement der Type Marquette II durchgeführt wurden. Es wurden zwei verschiedene Gelierungsmittel, nämlich Natrosol 250 M und Natrosol 250 H, überprüft; sie werden in der Tabelle als "NM" bezw,"NH" bezeichnet· Das Dispergierungsmittel war in allen Fällen Lomar D. Das Ausdehnungsmittel war Aluminiumpulver Alcoa 606. Die Prozentgehalte an den Gelierungs-, Dispergierungs- und Ausdehnungsraitteln beziehen sich auf das Gewicht Zement, das dem Gemisch zugegeben wurde. Als "Blutung" wird der Prozentsatz an ausgetretenem Wasser bezeichnet; er wird auf die Wassermenge bezogen, die dem Gemisch zugesetzt wurde· "Anfänglicher Blutung-Druck" bedeutet den Druck, bei welchem zuerst Bluten festgestellt wurde.

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Tabelle I

Beispiel	jevricht asser/ ement	Gelie rung s- mittel	Disperg.- Mittel Lomar D	Ausdehnungs mittel	Anfängl. 31utungs- drucko kg/cm	Blutung an Wasser % ν,Origin bei 5λ62 kg/cm^
Kontrolle	0,45	Name %	Gewicht %	Gewicht %	1,4	8,0
Kontrolle	0,45	NM 0,5	O	O	1,4	4,0
Kontrolle	0,45	NH 0,5	O	O	0	70,0
1	0,45	0	0,5	0,01 Al-PuIv.	5,62	0
Kontrolle	0,45	NH 0,5	0,5	0,015 "	0,352	45,0
2	0,45	NH 0	O	O	3,52	5,4
3	0,5	NH 0,3	0,5	0,01 "	4,92	1,3
4 .	0,5	NH 0,4	0,5	0,01 "	2,11 '	7,5
5	0,5	NH 0,3	0,5	0,01 w	2,11 .	10,0
6	0,45	NH 0,3	0,3	0,01 "	2,81	4,7
7	0,5	NH 0,3	0,3	0,01 "	3,52	5,0
8	0,5	NH 0,4	0,4	0,01 "	3,52	3,5
9	0,5	NH 0,4	0,4	0,01 "	3,52	2,9
11	0,5	NH 0,4	0,4	0,01 M	4,22	1,5
12	0,45	NH 0,5	0,4	0,01 "	4,22	1,3
13	0,45	NH 0,4	0,6	0,01 "	5,62	0
14	0,45	NH 0,5	0,5	0,01 "	3,52	2,1 .
15	0,45	NH 0,4	0,5	0,01 "	3,52	1,3
16	0,5	NM 0,5	0,5	0,01 "	5,62	0,6
17	0,45	NH 0,5	0,5	0,01 "	4,22	1,5
NH 0,5	0,5	0,01 "

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Aus dor Tabelle ist ersichtlich, daß Gelierungsmittel als solche bei 5»62 kg/cm das Bluten nicht verhindern, daß sie aber bei niedrigeren Drücken es verhindern können. Dispergierungsmittel sind als solche unwirksam; tatsächlich verstärken sie das Bluten über die Menge an Blutung, die man ohne Anwendung von Dispergierunga- oder Gelierungsmitteln beobachtet· Die Kombination von ausreichenden Gelierungs- und Dispergierungsmitteln führt zu den erwünschten Blutungsmengen von weniger als 10 % bei 5|62 kg/cm ; die Korabination von 0,5 % Gelierungsmittel und 0,5 % Dispergierungsmittel ermöglicht die Herstellung eines Verguß-Gemisches mit 0 % Blutung bei

5,62 kg/cm unter Versuchsbedingungen. Bei Verwendung von Verguß-Gemischen , welche die erfindungsgemäße Kombination an Dispergierungs- und Gelierungsmitteln enthalten, können die erwünschten Wasserretentions-Pegel erzielt werden, ohne daß die Nachteile auftreten, die den Einsatz relativ großer Mengen von ausschließlich Gelierungsmitteln begleiten. So sind die Verguß-Gemische mit geringeren Mengen an Gelierungsmitteln weniger viscos und leichter injizierbar als die blutungsresistenten Verguß-Gemische für Spannglieder, bei denen der Blutungswiderstand durch die Anwesenheit von lediglich Gelierungsmitteln bedingt ist. Des weiteren erhöhen Gelierungsmittel die Menge der von einem Verguß-Gemisch eingezogenen Luft. Verguß-Gemische gemäß der Erfindung mit niedrigeren Konzentrationen an Gelierungsmitteln für einen gegebenen Pegel an Blutungsresistenz neigen weniger dazu, Luft einzuschließen; sie ergeben gehärtete Verguß-Zusammensetzungen von größerer Dichte und daher größerer Festigkeit als bekannte Verguß-Zusammensetzungen mit gleichen Blutungsresistenz-Pegeln. Noch ein anderen Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie blutungsresistente Verguß-Zusammen-

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Setzungen für Spannglieder vorschlägt, die auch bei solchen Wasser : Zement-Verhältnissen gießfähig bleiben, die zu erhärteten Verguß-Zusammensetzungen mit größerer Festigkeit als die Verguß-Zusammensetzungen führen, die lediglich Gelierungsmittel enthalten und für den gleichen Grad an Gießfähigkeit höhere Wasser ι Zement-Verhältnisse benötigen·

Beispiele 18 - 20

Beton-Gemische sedimentieren und binden nach dem Einbringen ab. Hierbei besteht bei dem überschüssigen Wasser die Neigung, aus dem Beton auszutreten und an die Oberfläche d©r Schalung oder Form zu steigen. Diese Erscheinung wird allgemein als "Wasser-Blutung" bezeichnet.

Es wurde erkannt, daß die Verwendung einer Filter-Apparatur, wie in Beispiel 1 beschrieben, und eines Beton-Gemisches die Bedingungen der Praxis simuliert, unter denen das Phänomen der Wasser-Blutung im Beton auftritt.

Nach den folgenden Beispielen wird in einem Beton-Mischer Beton in üblicher Weise hergestellt. Dabei wird Zement Type III, leichter Zuschlag (bezeichnet als Sollte, ein expandierter Schiefer, erhältlich von New York Trap Rock) und verstärkender Stahldraht (U.S. Stahldraht 0,01" χ 0,022" χ 1") verwendet.

Die Zusammensetzung der eingesetzten Mischung ist die folgende:

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Bestandteil Gewichtsprozent

Mit Na neutralisierte, kondensierte Naphthalinsulfonsaure 25 Hydroxyäthyl-Cellulose 25 Inerter, kieselsäurehaltiger

Füller 50

Der Zusatz wird direkt in den Beton-Mischer zusammen mit den anderen Bestandteilen der Beton-Zusammensetzung gegeben.

Der Beton wird aus dem Mischer genommen und auf das beschriebene Filter gebracht. Es ist notwendig, den Beton durch Stampfen zu verdichten, um mit Sicherheit die eingezogene Luft zu entfernen und genügende Dichtigkeit zu erzielen, damit das Druckgas den Beton nicht passieren kann. Danach wird die Apparatur verschlossen und mittels Druckgas Druck auf den Druckfilter-Trichter gegeben.

Tabelle II zeigt die Ergebnisse, die nach diesem Verfahren erhalten wurden.

Als Blutung wird die anfängliche Menge an Wasser bezeichnet, die bei Aufgabe des Schließdrucks austrat, und die Gesamtmenge, die sich nach Ablauf der erwähnten Zeitperiode abscheidet.

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Tabelle II

co

CD CO

CD

	Solite Zu	798	V/a s s er	Zement	Wasser:	Zusatz-Ge	kg je	Schließ-	Filter-Versuche	Blutung:	1 ml
	schlag	798		Typelll	Zement	misch	Sack	Druck		Zeit ;Menge	3 Tropf.
Bei	Max. }kg/m*	45/16 798	kg/m3	kg/m^	Gew.-	kg/nr	(2)	kg/cm			2 Tropf.
spiel	Größe	0,454kg! 798 de 8 i Maschenj			Verh.		—	<O,7O3		. 10 Min.
						0,227	3,87	Anfang	45 Min.
kontrol le	<5/16"	335	508	0,65	—	0,454	4,22	sofort Wasser Verlust	11 Min.
18	45/16"	335	508	0,65	2,73	" 0,454	4,64	1 Tropf
19		335	508	0,65	5,^6		keine
20 <		341.	508 (D	0,67	5,46		keine

(1) einschließlich Kies:elsäuremehl: 96,Ö kg/m'

(2) kg aktive Komponente je Sack Zement

ro

cn

cn

Die Daten beweisen klar die überlegene- Waaserretention der Beton-Zusammensetzungen gemäß der Erfindung im Vergleich zu Jenen, welche den erfindungsgemä'ßen Zusatz mit einem Gelierunga- und einem Dispergierungsmittel nicht enthalten· Bei dem Kontrollversuch wurde

festgestellt, daß ein Druck von 0,703 kg/cm sich nur schwer einstellen läßt. Als 0,703 kg/cm erreicht wurden, trat Dehydratisierung des Betons ein mit einem wesentlichen Verlust an Wasser·

Es wurde auch gefunden, daß die Verwendung des Zusatzes zusammen mit einem Zuschlag von leichtem Gewicht die Notwendigkeit beseitigt, den Zuschlag durch ausgedehnte Vortränkung oder Vakuum-Sättigung mit Wasser zu sättigen. Statt dessen braucht der Zuschlag, beispielsweise durch Bespritzen mit Wasser, lediglich vorgenäßt zu werden, um die Notwendigkeit einer extensiven Vorbehandlung des Zuschlags auszuschalten.

So wird ersichtlich, daß die Beton-Zusammensetzungen gemäß der Erfindung mit Vorteil in allen Anwendungen eingesetzt werden können, bei denen bislang das Wasser-Bluten ein Problem bildete, wie z.B. beim Pumpen und Spritzgießen.

Beispiel 21

In diesem Beispiel wurde das Ausmaß der Dispergierung der Betonzusammensetzung beim Passieren durch Wasser bestimmt, indem man eine Probe der ^eton-Zusammensetzung in ein mit Wasser gefülltes Gefäß tropfen ließ und den Grad der Trübung und Dispergierung ermittelte, der sich einstellte, während die Probe durch eine Wasser-

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schicht von 0,305 m Länge hindurchtropfte· Zum Vergleich: es wurden Beton-Zusammensetzungen überprüft, die der Kontroll-Zusammensetzung und der Zusammensetzung von Beispiel-18_f wie in Tabelle II aufgeführt, entsprachen.

Bei Verwendung der Zusammensetzung nach Beispiel 18 trübte sich das Wasser nicht; beim Durchtropfen der Wasserschicht wurde: die Dispersion nur einer geringen Menge Zement beobachtet.

Bei Verwendung der Kontroll-Zusammensetzung, die einen Zusatz nicht enthält, dispergiert der Zement unverzüglich und trübt den gesamten Gefäß-Inhalt.

Daraus kann man leicht ersehen, daß der beträchtliche Dispergierungs-Widerstand der zementartigen Grundmasse gemäß der Erfindung in einem Milieu mit starker Verdünnungs-Tendenz die strukturelle:· Unversehrtheit der Beton-Zusammensetzung wesentlich verstärkt·

Beispiel 22

Bei Verwendung einer Beton-Zusammensetzung gemäß Beispiel 19 tritt kein Blutungs-Wasser an die Oberfläche der Beton-Masse, wenn diese heftier Vibration unterworfen wird. Stellt man den Vibrator in die Beton-Masse und läßt man ihn an einer Stelle fortlaufend vibrieren, kann man darüber hinaus um den Vibrator herum kein Blutungs-Wasser feststellen.

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224264b

Beispiel 23

In diesem Beispiel wurden kleine Versuchs-Gießformen mit Bleidichtungen verwendet. Bei Verwendung einer Beton-Zusammensetzung nach Beispiel 19 wurde beobachtet, daß nach dem Einbringen des Betons in die Gußform und beim Vibrieren auf einem Vibrations-Tisch zwar etwas Mörtel durch die Dichtungen läuft, aber keine Entmischung von Wasser eintritt. Bei Verwendung einer Beton-Zusammensetzung, die der Kontoll-Zusammensetzung in Tabelle II entspricht, wird bei gleicher Versuchsweise Wasser an den Dichtungen nicht sichtbar·

In dem vorstehend als Beispiel beschriebenen Verfahren zur Herstellung und Verwendung der verbesserten- Verguß- und Beton-Zusammensetzungen gemäß der Erfindung wurden spezielle Materialien und Bedingungen hierfür genannt; diese dienen jedoch nur zur Erläuterung der Erfindung. Auch manche anderen Zemente, Additive, Zuschläge, Füller, Additiv-Verhältnisse, Verstärkuns-Mittel und Methoden, als die hier beschriebenen, können mit gleichen Ergebnissen in den Beispielen eingesetzt werden.

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Claims (36)

Patentansprüche.

1. Zementartige Zusammensetzung, bestehend aus einem G_emisch aus Dispergierungs-, Gelierungs- und Ausdehnungsmitteln und Zement, in welchem die Gelierungs- und Dispergierungsmittel jeweils in Mengen zwischen 0,3 und 0,6 #, bezogen auf das Gewicht von Zement, vorhanden sind und die Menge des Ausdehnungsmittels ausreicht, nach Vermischung der zementartigen Zusammensetzung mit Wasser eine Ausdehnung von 5 his 10 % hervorzurufen.

2. Verbessertes Beton-Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ^enge· des Gelierungs- und des Dispergxerungsmittels jeweils etwa 0,1 bis etwa 0,5 #» bezogen auf das Gewicht von Zement,, beträgt.

3. Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die prozentuale Menge des Gelierungsmittels, bezogen auf das Gewicht von Zement, so groß ist, daß nach Zugabe des Gelierungsmittels zu Wasser die Viscoaität der erhaltenen Lösung bei 25°C zwischen etwa 25 und 1000 Centipoise liegt.

4. Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die prozentuale Menge des Dispergierungsmittels, bezogen auf das Gewicht von Zement, so groß ist, daß der Beton bei einem Wasser : Zement-Verhältnis von etwa 0,4 bis etwa 0,5 in einem Slump-Test etwa 1 bis 5 Zoll zusammensackt.

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5- Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Dispergierungsmittel zu Gelierungsmittel sich zwischen etwa 1:1 und 2:1 bewegt.

6. Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zement ein Ausdehnungszement ist·

7· Beton-Gemisch nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag von leichtem Gewicht ist.

8. Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag von normalem Gewicht ist.

9. Beton-Geraisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlag von schwerem Gewicht ist.

10. Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser : Zement-Verhältnis sich zwischen etwa Q,4 und 0,5 bewegt.

11. Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es
zusätzlich Verstärkungs-Fasern in Mengen von etwa 0,5 bis 5 %» bezogen auf das Volumen des Betons, enthält.

12. Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es
zusätzlich zum Ausgleich der Schrumpfungs-Tendenz des Betons
eine ausreichende Menge an Ausdehnungsmittel enthält.

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13· Beton-Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsmittel Aluminiumpulver ist und in einer wirksamen Menge bis zu etwa 0,01 .^, bezogen auf das Gewicht von Zement, vorhanden ist·

14. Verbessertes Beton-Gemisch nach den Ansprüchen 2 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß es aus hydraulischem Zement, Zuschlag, Wasser und einem Zusatzgemisch aus einem Gelierungs- und einem Dispergierungsmittel besteht, die beide jeweils in Mengen von etwa 0,05 bis 0,75 #» bezogen auf das Gewicht von Zement, vorhanden sind.

15. Beton-Gemisch nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelierungsmittel ein Cellulose-Derivat ist,

16. Beton-Gemisch nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergierungsmittel ein Naphthalinsulfonat ist.

17. Verfahren zur Herstellung verbesserter zementartiger Zusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Zusammen-Setzungen Gelierungs- und Dispergierungsmittel in solchen Mengen zugesetzt werden, daß ein Wasserverlust bei Drücken von weniger als etwa 0,703 kg/cm praktisch vollkommen verhindert und bei

2 '

etwa 5»62 kg/cm auf weniger als 10 % herabgesetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß ein Gelierungs- und ein Dispergierungsmittel mit einem Beton-Gemisch aus hydraulischem Zement, Zuschlag und Wasser vermischt wird.

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19. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Golierungs- und das Dispergierungsmittel jeweils in Mengen von etwa 0,05 bis 0,75 #» bezogen auf das Gewicht von Zement, verwendet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Gelierungsmittel in einer solchen Menge, bezogen auf das Gewicht von Zement, zugesetzt wird, daß nach seiner Zugabe zu Wasser die Viscosität der erhaltenen Lösung bei 25°C zwischen oberhalb etwa 25 und etwa 1000 Centipoise beträgt.

21. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß das Di opergierungsmittel in einer solchen Menge, bezogen auf das Gewicht von Zement, zugesetzt wird, daß der Beton bei einem Wasser : Zement-Verhältnis von etwa 0,4 bis 0,5 in einem Slump-Test etwa 1 bis 5 Zoll zusammensackt.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß je 0,7646 vor Beton 5 his 8 Sack Zement, etwa 114 bia 151 Liter Wasser, etwa 407 bis 750 kg feinkörniger und 5⁽>0 bis 900 kg grobkörniger Zuschlag verwendet werden.

23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die eingezogene Luft durch ausreichendes Verdichten praktisch aus dem Beton entfernt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungs-Strukturen in Mengen von etwa 0,5 bis 5 #'» bezogen auf das Volumen des Betons, eingeführt werden.

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25. Vorfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die
kchrumpfungs-Tendenz des Betons durch Einmischen einer ausreichenden Menge Ausdehnungsmittel ausgeglichen wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß als
Ausdehhungsmittel Aluminiumpulver verwendet wird·

27. Verbessertes Verfahren zum Vergießen nachgespannter Spannglieder in Spannbeton, dadurch gekennzeichnet, daß man in einen Spannglied-Dukt ein fließfähiges Verguß-Gemisch aus Zement, Wasser
und einem Gelierungs- und Dispergierungsmittel injiziert, deren
relative Anteile jeweils so groß sind, daß bei Filtrationsdrücken

von weniger als 0,703 kg/cm praktisch kein Wasserverluet und von

etwa 5»62 kg/cm ein Wässerverlust von weniger als 10 % auftritt.

28. Verfahren nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß als Spannglieder Drahtbündel verwendet werden.

29. Vorfahren nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Gelierungs- und Dispergierungsmittel in Mengen größer als etwa 0,2 #, bezogen auf das Gewicht von Zement, verwendet werden.

30. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Gelierungs- und Dispergierungsmittel in Mengen
von etwa 0,3 bis 0,5 Gewichtsprozent verwendet wird. ·

31. Vorfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das ur- . iiprüngliche Volumen des Verguß-Gemisches durch Zugabe einer aus-

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reichenden Menge an Ausdehnungsinittel positiv um 5 biß 10 % expandiert wird.

32. Verfahren nach Anspruch JO₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in einem Gewichtsverhältnia Wasser : Zement von etwa 0,45 his 0,30 verwendet wird.

33. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß als Dispergierungsmittel ein Naphthalinsulfonat verwendet wird.

34. Verfahren nach Anspruch 30_f dadurch gekennzeichnet» daß als Gelierungsmittel Methylcellulose oder Hydroxyäthylcellulose verwendet wird.

35· Verfahren nach Anspruch 17_t dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Anteile der Bestandteile des Verguß-Gemisches in solchen Mengen verwendet werden, daß hei einer Filtration unter Blutungs-

Filtrations-Drücken unter etwa 3»5? kg/cm praktisch kein Wasserverlust und bei einer Filtration unter Blutungs-Filtrations-Drükken bis 5,62 kg/cm ein Wasserverlust von weniger als etwa 1 % auftritt.

36. Verfahren nach Anspruch 35t dadurch gekennzeichnet, daß als Gelierungsmittel Hydroxyäthylcellulose und als Diaiiergierungsmittel ein Naphthalinsulfonat verwendet werden.

37· Verwendung eines■Verguß-Zusatzgemisches, bestehend aus Dispergierungs-, Gelieruiigs- und Ausdehnungsmitteln in solchen Mengen, daß

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22Λ2545

nach seinem Zusatz zu Zement die Verguß-Masse fließfähig und /bei

Filtrationsdrücken von etwa 0,703 kg/cm blutungsresistent.ist

und bei Filtrationsdrücken von etwa 5»62 kg/cm weniger als 10 % ausblutet, zum Vergießen von Spanngliedern.

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