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Verfahren zur Herstellung von Beton mit Zumischung von saugfähigen
Zuschlagstoffen und Zusätzen und Substanzen zur Durchfiihrung des Verfahrens
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Beton mit Zumischung
von saugfähigen Zuschlagstoffen, Bei der Herstellung von Beton werden drei Komponenten
und zwar Zement, Anmachwasser und Zuschlagstoff in einem bestimmten Verhältnis unterm
bander zusammengeführt.
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Die Voraussetzung für das Erzielen eines Gütebetons ist die richtige
Wahl des Zuschlagstoffes in seiner Art und Eigenschaft. Zur guten Betonverbindung
ist zur Benetzung der Oberfläche des Zuschlagstoffes ein bestimmtes Maß an Wasser
nötig. Zu dieser Wassermenge gesellt sich die für die Hydration des Zementes notwendige
Menge Wasser. Diese Summe ergibt zusammen den Gesamtbedarf an Anmachwasser, welcher
in einem bestimmten Verhältnis zur Zementzugabe stehen muß, damit die geforderte
Betongüte erreicht wird. Das Verhältnis Wasser zu Zement wird ausgedrückt in w/z
-Wert der Betonrezeptur. Beim Schwerbeton, der mit nichtsaugenden Zuschlagstoffen
hergestellt wird, bleibt die Menge des Anmachwassers, die einem w/z-Wert von 0,27
entspricht, chemisch gebunden. Die Menge des Anmachwassers, die darüberhinaus zugegeben
wird, dient zur Benetzung des Zuschlagstoffes, ist somit physikalisch gebunden und
gelangt durch Verdunstung relativ rasch aus den Kapillaren de.g Betonbaukörpers.
Wird für die Herstellung von Beton ein trockener und saugfähiger Zuschlagstoff,
wie Hüttenbims oder Blähton verwendet,
so ist mit einem gänzlich
anderen Feuchtigkeitshaushalt zu rechnen. Wird ein trockener, saugfähiger Zu-'chlagstoff
eingesetzt, so erfolgt dessen-Wasseraufnahme unmittelbar nach der Herstellung des.
Betons, wie am raschen nAnsteifen der Mische", etwa schon nach 10 Minuten zu erkennen
ist. Dies zieht es nach sich, daß ein solcherart hergestellter Leichtbeton sofort
verwendet werden muß und nicht entfernt an der Baustelle vorbereitet werden kann,
da das rasche Ansteifen den Transport und das Einbringen des Betons an der Baustelle
verhindert. Poröse, saugende Zuschlagstoffe haben Jedoch wesentliche Vorteile. Ein
Leichtbeton kann z.B. mit einem Raumgewicht von rund 1700 kg/cbm gegenüber Schwerbeton
mit ca. 2450 kg/cbm hergestellt werden. Um nun trotzdem einen transportablen Leichtbeton
herzustellen, ist es bekannt, den trockenen und saugenden Zuschlag bis an die Sättigungsgrenze
vorzunässen, wodurch das Bestreben, dem Zement-Wasser-Gemisch das Wasser abzusaugen,
proportional mit der Sättigung entgegengewirkt wird. Durch diese Methode wird dem
Beton jedoch eine beträchtliche Menge mehr Wasser zugeführt, als für die Hydration
und die Oberflächenbenetzung des Zuschlages notwendig ist. Die Wassermengen, ca.
90 bis 100 kg/abm machen den Leichtbetonachwerer. Darüberhinaus verdunstet das Wasser
erst nach Jahren aus dem Baukörper. Der Transport des Betons wird umständlicher.
Das Baugewicht höher und darüberhinaus
benötigt das Austrocknen
eine unverhältnismäßig lange Zeit.
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Die Erfindung bezweckt diese Nachteile zu vermeiden und erreicht dieses
Ziel dadurch, daß Stoffe zugemischt werden, die die Saugfähigkeit der Zuschläge
über eine wählbare Zeitspanne auch nach der Herstellung des Betongemisches behindern.
Der Weg, der erfindungsgemäß eingeschlagen wird, sorgt dafür, daß unter Beibehaltung
der notwendigen, für die Herstellung des Betons erforderlichen Eigenschaften verhindert
wird, daß Wasser in die Zuschlag stoffe eindringt. Dies kann z.B. dadurch erreicht
werden, daß Zusätze beigemengt werden, die unter Einwirkung von Wasser semipermeable
kolloidale Membranen bilden, die das Eindringen von Wasser in die Kapillaren der
8augfähigen Zuschlages behindern. Eine semipermeable kolloidale Membran im Wasser
behindert das Eindringen des Wassers in die Kapillaren, in dem sie sich vor den
Eingang der Kapillaren legt. Solche Zusätze sind beispielsweise kolloidale Modifikationen
von amorphen vermiculitähnlichen Glimmern, deren Schichtabstände durch die Einlagerung
von Wasser vergrößert werden und sich durch Abgabe von Wasser verkleinern. Diese
Zusätze werden bei der Herstellung des Betons beigegeben. s'. Anmachwasser wird
dadurch chemisch nicht verändert. Die aufgeschwemm;ten Kolloidal verteilten Zusatzteile
behindern durch Verlegen der saugenden Poren das Bestreben der saugfähigen Zuschlagstoffe
Wasser
aufzunehmen. Während dieser Behinderungsphase erfolgt dessen ungeachtet die Hydration
entsprechend der bekannten und üblichen GeBetzmåßigkei ten. Es bilden sich kolloidale
Membranen, die das Eindringen des Anmachwassers in die Kapillaren behindern.
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Dies hat zur Folge, daß Leichtbetone durch Verwendung eines solchen
chemischen Zusatzmittels mit einem w/z-Wert von etwa 0,5 entsprechend der Rezeptur
von Schwerbeton hergestellt werden könnens jedoch die Mische nach der Herstellung
nicht mehr unmittelbar ansteift und der Beton nach der Herstellung genügend lang
verarbeitbar bleibt, ohne daß das trockene undsaugfähige Zuschlag material vorgenäßt
zu werden baucht. Zweckmäßig ist es dabei, daß Zusätze in ein - oder mehrwertigen
höheren Alkoholen, wie Salzen der Lignin-Sulfonsäuref Polysacchariden, Triäthanolamin,
usw. gelöst werden. Durch ihre Konzentration und das Verhältnis zu- und untereinander
kann die Festigkeitsentwicklung gesteuert werden.
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hin anderer Weg, die Saugfähigkeit der Zuschläge zu behindern, besteht
darin, daß der saugfähige Zuschlag vor dem Einbringen mit hydrophoben Substanzen,
welche dem Zuschlagstoff wasserabweisende Ellgenschaften verleihen, behandelt wird.
Der trockene und saugende Zuschlagstoff, also Blähton, Hüttenbims od.dgl. wird Whydrophobiert",
das heißt, durch Behandeln mit einem chemischen Mittel,
welches
die Eigenschaft hat, dem Zuschlagstoff wasserabweisende Eigenschaften zu verleihen,
dazu gebracht, kein Wasser aufzunehmen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß der
trockene und sugfähige Zuschlagstoff nicht mehr nach seiner Herstellung vor Regen
oder Benetzen geschützt werden muß und in offenen Behältern transportiert werden
kann. Die Lagerung ist offen oder ohne Schutzdach möglich.
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Darüberhinaus bringt dies den Vorteil, daß der Zuschlagstoff ebenso
wie beim bereits geschilderten Verfahren ohne Vornässen zur Herstellung von Beton
verwendet werden bumn. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß hydrophobe Substanzen
gewählt werden, die ihre Eigenschaften durch den Einfluß von Luftkohlensäure oder
durch Hydrolysen ausbilden. Hydrophobe Substanzen, die ihre Eigenschaften durch
den Einfluß der Luftkohlensäure oder durch Hydrolysen ausbilden, sind in der Regel
nicht so beständig gegen die Alkalität der Wasser-Zement-Mischung, daß deren hydrophobe
Wirkung nicht überwunden werden kann.
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Es ist nach einem weiteren Erfindungsvorschlag zweckmäßig, daß hydrophobe
Substanzen gewählt werden, die ihre hydrophoben Eigenschaften durch die Alkalität
der Wasser-Zement-Mischung zeitabhängig verlieren. Dadurch hat man die Gewißheit,
daß eine Benetzung des Zuschlages durch die Wasser-Zement-Mischung nicht verhindert
wird. Das chemisch Mittel zur Hydrophobierung des trockenen saugfähigen Zuschlages
muß demzufolge nach angemessener Zeit,
die für Tranport. Lagerung
und Verarbeitung an der Baustelle notwendig ist, die hydrophobe Wirkung verlieren,
damit der Beton entsprechend seiner GesetzmäBigkeit abbinden und erhärten kann.
Die Reaktion soll zeitabhängig und in weiten Bereichen steuerbar sein. Substanzen,
die z.B. diese Eigenschaften entwickeln, sind organische Salze der Kieselsäure,
organische Metallkomplexe wie Chrom-, Aluminium- und Zirkonverbindungen und oberflächenaffine
kationaktive Fettsäurederivate. Mit diesen hydrophoben Substanzen wird der saugfähige
Zuschlag oberflächenbehandelt, wodurch dieser während der Lagerung des Transportes,
auf der Deponie, usw. gegen eine Wasseraufnahme geschützt wird. Wird der solcherart
oberflächenbehandelte saugfähige Zuschlagstoff bei der Herstellung des Betons in
den alkalischen Bereich der Wasser-Zement-Mischung eingebracht, so tritt die oben
erwähnte Wirkung ein. Zu diesen Substanzen, die diese Wirkung erreichen lassen,
zählen: Natrium - Methyl - Siloxan Kalium - Methyl - Siloxan Phenyl - Methyl - Siloxan
Diese Verbindungen sind abweisend gegen flüssiges Wasser, jedoch nicht gegen Wasserdampf,
wodurch die Wasserdaipfdurchlässigkeit nicht gestört wird. Bei diesen, wie auch
bei den übrigen oben erwähnten Verbindungen bleibt die Porösität des saugfähigen
Zuschlagstoffes an sich erhalten.
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Nach der Zerstörung der Hydrophobierung durch die Wirkung des alkalischen
Betonwassers, also Zement-Wasser-Gemisches, wird die ursprüngliche Eigenschaft unverändert
Wieder erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Betonabbindung jedoch so weit fortgeschritten,
daß'keine unerwünschte Wasseraufnahme erfolgt. Der Zeitpunkt kann so lange hinausgeschoben
werden, daß eine Mischung, ein nachfolgender Tranport und eine Verarbeitung des
Betongemisches möglich ist.
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Zur Durchführung des Verfahrens werden beispielsweise folgende Betonrezepturen
vorgeschlagen: Es werden gemischt: PZ 375 380 kg Gesamtanmachwasser 190 kg w/z-Wert
0.50 Fremdsand 0/4 676 kg Leca 7/12HD 512 kg LB-Plast 1,90kg (Dosierung 0.50% vom
Zem.Gew.) Bei LB-Plast handelt es sich um eine Kombination von kolloidalen Modifikationen
der NtA calite mit ein- und mehrwertigen höheren Alkoholen, die im alkalischen Bereich
auch durch die Ausbildung einer semipermeablen, kolloidalen Membran das Eindringen
des Wassers in den Kapillaren des saugfähigen Zuschlagstoffes für die Dauer der
Verarbeitungszeit behindert. Nach der Mischung dieser Bestandteile in üblicher Weise,
erhält man eine Verarbeitungszeit von 60 Minuten. Die Betongüte von LB 300 wird
erreicht.
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Als zweites Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen* Leca 7/12 HD und
zwar 416 kg mit 1% LB-Seal vorzubehanden. Bei LB-Seal handelt es sich um Natrium
- Methyl - Siloxan oder Ealium - Methyl - Siloxan oder Phenyl - Methyl - Siloxan
oder eind Eombination In üblicher Weise wird dann eine Mischung hergestellt, und
zwar mit folgenden Bestandteilen: PZ 375 380 kg Gesamtanmachwasser 194 kg w/z-Wert
0.51 Fremdsand 0/4 715 kg Leca 7/12 HD 416 kg LB-Seal Vorbehandlung 0,1 , 5 Tage
frei bewittert Betongüte LB 300 Die Verarbeitbarkeit dieser Mischung ist 60 Minuten.
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Nach diesem Zeitraum wird die hydrophobe Wirkung des LB-Seal durch
das alkalische Anmachwasser aufgehoben und der Beton bindet wie üblich ab und zwar
wird eine Betongüte LB 300 erreicht. Selbstverständlich lassen die angegebenen Ausführungsbeispiele
zahlreiche Variationan offen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen. So
können die Mischungsverhältnisse je nach Betonerfordernis verändert werden und auch
die Zuschlagstoffe, sofern sie die gewünschten Eigenschaften ergeben.