DE2713757C3 - Zuschlag für Beton - Google Patents

Zuschlag für Beton

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DE2713757C3
DE2713757C3 DE19772713757 DE2713757A DE2713757C3 DE 2713757 C3 DE2713757 C3 DE 2713757C3 DE 19772713757 DE19772713757 DE 19772713757 DE 2713757 A DE2713757 A DE 2713757A DE 2713757 C3 DE2713757 C3 DE 2713757C3
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0076Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials characterised by the grain distribution

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  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

0,063
0,25
0,5
1,0
2,0
4,0
4,8
5,3
11,5
49,0
98,6
100
Maschen-Quadratloch-Weite
(mm)
Siebdurchgang (Gewichts-%)
4 bis
5 bis 9 bis
47 bis 83 bis 100
11 22 32 58 100
25
und im Bereich des Feinanteils bis 0,71 mm Maschen-Quadratloch-Weite ein Brechsand mit niedrigeren Siebdurchgangswerten einer höheren und ein Brechsand mit höheren Siebdurchgangswerten einer niedrigeren Betonfestigkeitsklasse zugeordnet ist.
2. Brechsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Sieblinie für die Betonfestigkeitsklasse Bn 150 folgende Werte aufweist:
Maschen-Quadratloch-Weite
(mm)
Siebdurchgang (Gewichts-%)
10,9 20,6 31,3 47,5 83,0 100
3. Brechsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Sieblinie für die Betonfestigkeitsklasse Bn 250 folgende Werte aufweist:
Maschen-Quadratloch-Weite Siebdurchgang
(mm) (Gewichts-%)
0,063 11,0
0,25 22,0
0,5 31,5
1,0 57,9
2,0 97,2
4.0 100
4. Brechsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Sieblinie für die Betonfestigkeitsklasse Bn 450 folgende Werte aufweist:
5. Brechsand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der für eine Betonfestigkeitsklasse bestimmte Brechsand auch für die unmittelbar benachbarten Betonfestigkeitsklassen verwendbar ist
6. Brechsand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechsand für die Betonfestigkeitsklasse Bn 150 auch für die Betonfestigkeitsklasse Bn 250 und der Brechsand für die Betonfestigkeitsklasse Bn 250 auch für die Betonfestigkeitsklasse Bn 150 einsetzbar ist
7. Brechsand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechsand für die Betonfestigkeitsklasse Bn 450 auch für die Betonfestigkeitsklasse Bn 350 verwendbar ist
8. Brechsand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Prallmühlen oder Prallbrecher gebrochen ist und seine Körner kubische bzw. der kubischen Form angenäherte Gestalt mit in jeder Richtung etwa gleichen Durchmesser- bzw. Breitenabmessungen (a, b) aufweisen.
40 Die Erfindung bezieht sich auf aus dolomitischem Kalk bestehenden Brechsand dei Körnung 0/2 als Zuschlag für Beton verschiedener Festigkeitsklassen.
Von Beton im engeren Sinne spricht man, wenn als Bindemittel ein Zement verwendet wird und die Zuschlagstoffe Bestandteile mit Korngrößen von mindestens 4 mm Durchmesser aufweisen. Dabei kann dieser Zuschlag aus einem Gemenge von ungebrochenen und/oder gebrochenen Körnern aus natürlichen und/oder künstlichen mineralischen Stoffen bestehen. In der traditionellen Betontechnologie werden vorwiegend Zuschlagstoffe verwendet, die als Natursande (Korngröße 0-2 bzw. 0 —4 mm) und Kiese (Kleinstkorn 4 mm) ohne eine Zerkleinerungsaufbereitung aus Graben, Flüssen und Seen gewonnen werden.
Die wichtigste Eigenschaft eines Betons ist seine Druckfestigkeit, die z. B. an einem Würfel von 20 cm Seitenlänge 28 Tage nach Herstellung der Probe ermittelt wird. Nach dieser Druckfestigkeit werden die Betonfestigkeitsklassen bezeichnet, die von di;r Betonfestigkeitsklasse Bn 50-Bn 550 gehen. Dabei bezeichnet beispielsweise die Betonfestigkeitsklasse 150 einen Beton mit einer Druckfestigkeit von 150 kp/cm2 (Nennfestigkeit), während bei einer Betonfestigkeitsklsisse Bn 450 eine Druckfestigkeit von 450 kp/cm2 (Nennfestigkeit) erreicht wird. Bei Umrechnung der
bisher verwendeten technischen Einheiten in das internationale Einheitensystem mit der Beziehung
1 kp/cm2 = 0,981 bar = 9,81 ■ ΙΟ4 N/m2
ergibt sich:
150 kp/cm2
450 kp/cm2
147,15 bar
441,45 bar
Die Betondruckfestigkeit ist u. a. abhängig vom Wasserzementwert und der Zementfestigkeit Be: einem Beton aus Natursand und Naturkies hat man zum Erreichen einer bestimmten Festigkeit, d. h. einer bestimmten Betonfestigkeitsklasse, zwei Möglichkeiten:
Ein niedriger Wasserzementwert mit einem Zement einer niedrigeren Festigkeitsklasse ergibt die gleiche Festigkeit wie ein im Rahmen der Bestimmungen höherer Wasserzementwert mit einem Zement einer höheren Festigkeitsklasse. Bei Verwendung eines Zementes der gleichen Festigkeitsklasse wird eine höhere Betonfestigkeitsklasse allein durch einen niedrigeren Wasserzementwert, d. h. einer größeren Zementmenge, erreicht, wobei der Wasserzementwert das Verhältnis von Wasser zu Zement ausdrückt. Es zeigt sich, daß beispielsweise bei einem Beton der Festigkeitsklasse Bn 450, bei dem der Zuschlag aus Natursand und Naturkies besteht, der hohe Zementgehalt nicht mehr ausreicht, um die geforderte mittlere Druckfestigkeit der Eignungsprüfung zu erreichen.
Der Trend geht bei der Betonherstellung zu geringen Zementgehalten unter Verwendung hochwertiger Zuschlagstoffe, d. h. durch die Verwendung qualitativ sehr hochwertiger Zuschlagstoffe soll bei konstanten Zementgehalten der gleichen Zementfestigkeitsklasse eine höhere Druckfestigkeit erreicht werden. Hierdurch kann in den einzelnen Betonfestigkeitsklassen der Zementgehalt reduziert werden.
In der Druckschrift »Betonstein-Zeitung« 1959, Seiten 453 — 458 wird darauf hingewiesen, daß durch Zugabe von Gesteinsmehl zu einem Brechsand mit genormter Sieblinie eine gewisse Verbesserung der -to Betoneigenschaften erreicht werden kann. Hierbei wird also generell eine Erhöhung des Feinstkornanteils angestrebt. Es erfolgt jedoch keine Anpassung der Sieblinie an die jeweilige Betonfestigkeitsklasse, so daß sich die angestrebte Verbesserung der Betoneigenschaften in Grenzen hält.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gesetzt, einen Zuschlag für Beton anzugeben, mit dem eine weitere Steigerung der Druckfestigkeit beim fertigen Beton erreicht wird. Dabei sollen auch weitere Eigenschaften, wie beispielsweise Frischbetoneigenschaften, Abriebfestigkeit und dergleichen, verbessert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgesehen. In den Unteransprüchen 2 — 4 sind bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Erfindung angegeben, und die weiteren Unteransprüche enthalten für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Erfindung.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Zuschlags wird ein Beton verschiedener Festigkeitsklassen erhalten, der gegenüber dem he ' ■ >:., i.üchen Beton eine weitere Steigerung der Druckfestigkeit aufweist. Auch sind weitere spezifische Eigenschaften bei einem solchen Beton verbessert, wie z. B. die Wassereindringtiefe, die Abriebfestigkeit und die Biegezugfestigkeit. Damit ergibt sich bei Verwendung des Zuschlags ein Beton mit wesentlicher Erhöhung der Lebens- und Gebrauchsdauer für die aus diesem Beton hergestellten Gebäude oder dergleichen. Hinzuweisen ist auch darauf, daß der mit dem erfindungsgemäßen Zuschlag bereitete Frischbeton bessere Verarbeitungswilligkeit und insbesondere auch bessere Pumpfähigkeit als bekannte Betone besitzt.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auch Bezug genommen wird auf die Zeichnung, in der
F i g. 1 verschiedene Sieblinien der jeweils verwendeten Brechsande zeigt, während in
Fig.2 in schematischer Darstellung ein Korn des verwendeten Brechsands einer bestimmten Korngruppe in vergrößerter Darstellung abgebildet ist
Der als Zuschlag verwendete, aus dolomitischem Kalk gebrochene Brechsand ist in seinem Kornaufbau, insbesondere hinsichtlich seines Feinanteils, dem Zementgehalt der jeweiligen Betonfestigkeitsklasse angepaßt. Die hierbei verwendeten Brechsande weisen Siebkurven auf, wie sie in F i g. 1 dargestellt sind. Zu den Sieblinien ist noch kurz zu sagen, daß sie dadurch erhalten werden, daß der zu untersuchende Sand jeweils durch Siebe mit unterschiedlichen, genormten Weiten der quadratisch ausgebildeten Sieblöcher geworfen wird.
In F i g. 1 ist die Maschen-Quadratloch-Weite der einzelnen Siebe auf der Abszisse in logarithmischem Maßstab dargestellt, angegeben in »mm«, während auf der Ordinate der Siebdurchgang in Gewichtsprozenten aufgetragen ist.
Für die verwendeten Brechsande ergeben sich die in F i g. 1 gezeigten Sieblinien, wobei diese Sieblinien etwa zwischen folgenden Grenzwerten liegen:
Maschen-Quadratloch-Weite Siebdurchgang
(mm) (Gewichts-%)
0,063 4 bis 11
0,25 5 bis 22
0,5 9 bis 32
1,0 47 bis 58
2,0 83 bis 100
4,0 100
Im Bereich des Feinanteils, der bis etwa 0,71 mm Maschen-Quadratloch-Weite reicht, ergeben sich für die jeweils in bestimmten Betonfestigkeitsklassen eingesetzten Brechsande bestimmte, durch Versuch ermittelte bevorzugte Kurven, wobei ein Brechsand mit niedrigeren Siebdurchgangswerten einer höheren und ein Brechsand mit höheren Siebdurchgangswerten einer niedrigeren Betonfestigkeitsklasse zugeordnet ist
Beispiel 1
Bei einem für die Betonfestigkeitsklasse Bn 150 verwendeten Brechsand ergeben sich folgende Werte:
Maschen-Quadratloch-Weite
(mm)
Siebdurchgang (Gewichts-%)
10,9
20,6
31,3
47,5
83,0
100
Beispiel 2
Die Sieblinie eines für die Betonfestigkeitsklasse Bn 250 verwendeten Brechsandes weist folgende Werte auf:
Maschen-Quadratloch-Weite
(mm)
Siebdurchgang (Gewichts-%)
11,0 22,0 31,5 57,9 97,2 100
I1S
Beispiel 3
Bei einem Beton der Betonfestigkeitsklasse Bn 450 wird ein Brechsand verwendet, der folgende Sieblinie besitzt:
Maschen-Quadratloch-Weite
(mm)
0,063
0,25
0,5
1,0
2,0
4,0
Siebdurchgang (Gewichts-%)
4,8
53
11,5
49,0
98,6
100
Eine höhere Betondruckfestigkeit wird demnach nicht durch einen höheren Zementaufwand erreicht, sondern durch einen spezifisch korngestuften Brechsand für die verschiedenen Betonfestigkeitsklassen. Die Ergebnisse der Druckfestigkeitsprüfung sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
Betonfestigkeitsklasse
Druckfestigkeitswerte (bar) für Betone aus
Naturkies +
Natursand
1 2 3
Splitt + Natursand
Splitt +
Brechsande
Steigerung der
Druckfestigkeit
von 1 zu 2 in %
Steigerung der
Druckfestigkeit von 1 zu 3 in %
Bn 150 298,22 334,52
Bn 250 352,18 382,59
Bn 450 473,82 501,29
(Sand Tür Bn 150) +12,17
341,39
(Sand für Bn 250) + 8,64
392,40
(Sand Tür Bn 450) + 5,80
516.00 +14,47
+ 11,42
+ 8,90
Eine Zusammenfassung der wichtigsten Untersuchungswerte ergibt sich aus den vier nachfolgenden Tabellen. Dabei sind jeweils in Vergleich zueinander gesetzt innerhalb einer Betonfestigkeitsklasse ein Zuschlag, bestehend aus Mainkies 2/32 und Mainsand 0/2, ein Zuschlag, bestehend aus Dolomitsplitt 2/32 und Mainsand 0/2 sowie ein Zuschlag, bestehend aus Dolornitsplitt 2/32 und dem Brechsand 0/2. Durch Versuche wurde festgestellt, daß sich ein bestimmter Dolomitbrechsand am besten für die Betonfestigkeitsklasse Bn 150 eignet Er wird als Betonsand Bn 150 bezeichnet Ein weiterer Dolomitsand eignet sich am besten für die Festigkeitsklasse Bn 250 und erhält die Bezeichnung Betonsand Bn 250. Schließlich ist ein bestimmter Dolomitsand primär am günstigsten für die Betonfestigkeitsklasse Bn 450, eignet sich aber auch für die Festigkeitsklasse Bn 350 und erhält die Bezeichnung Betonsand Bn 450. Aus den Tabellen geht weiterhin der Mehlkorngehalt hervor, d. h. des Anteils der Mischung, bei dem eine Korngröße von 0,25 mm oder kleiner enthalten ist Der Mehlkorngehalt für einen Beton mit Größtkorn des Zuschlaggemisches bis 32 mm soll normalerweise in 1 m3 verdichteten Beton 400 kg nicht überschreiten. Die Betone Bn 150, Bn 250 und Bn 450 überschreiten diese Richtwerte, ohne daß davon abhängige Betoneigenschaften, wie z. B. die Frostbeständigkeit, nachteilig beeinflußt werden. Die hohen Mehlkornanteile garantieren eine sehr gute Verarbeitbarkeit des Betons und ein sehr geschlossenes Betongefüge.
Weiterhin zeigen die Tabellen das Ausbreitmaß, welches ein Anhaltspunkt für die Konsistenz der jeweiligen Mischung ist und durch Aufbringen einer bestimmten Menge der frisch zubereiteten Mischung erhalten wird. Die Wassereindringtiefe wird nach dem Abbinden des Betons gemessen.
Betonfestig Untersuchungen Mainkies 2/32 Dolomit Dolomit
keitsklassen Mainsand 0/2 splitt 2/32 splitt 2/32
Mainsand 0/2 Dolomit
sand 0/32
Bn 150
Bn 150 Zementgehalt (kg) 262 263 262
Mehlkorngehalt (kg/m1) 334 333 425
Wasserzementwert 0,73 0,70 0,75
Frischbetonrohdichte (kg/m') 2343 2343 2358
Festbetonrohdichte lufttrocken (kg/m') 2283 2293 2313
Fortsetzung 27 13
7
757 Mainkies 2/32
Mainsand 0/2
8 !J
ί
j
I
ι
Betonfestig
keitsklassen
Untersuchungen 40,0
298,22
45,13
15,1
3,9
• Dolomit
splitt 2/32
Mainsand 0/2
Dolomit- I
splitt 2/32 I
Dolomit- %
sand 0/32 1
Bn 150 ρ
Ausbreitmaß (cm)
Druckfestigkeit (bar)
Biegezugfestigkeit (bar)
Verhältnis Biegezug- : Druckfestigkeit (%)
Wassereindringtiefe (cm)
Mainkies 2/32
Mainsand 0/2
39,5
334,52
47,09
14,0
3,3
40,5 1
341,39 I
52,97 I
15,5 I
3,3 I
Betonfestig
keitsklasse
Untersuchungen Dolomit
splitt 2/32
Mainsand 0/2
I
Dolomit- I
splitt 2/32 p
Dolomit- I
sand 0/2 g
Bn 250 I
Bn 250 Zementgehalt (kg)
Mehlkorngehalt (kg/m3) Wasserzementwert Frischbetonrohdichte (kg/m3) Festbetonrohdichte lufttrocken (kg/m3) Ausbreitmaß (cm) Druckfestigkeit (bar) Biegezugfestigkeit (bar) Verhältnis Biegezug- : Druckfestigkeit (%) Wassereindringtiefe (cm)
303
360
0,64
2356
2303
41,0
352,18
41,20
11,7
5,0
299
366
0,63
2313
2303
41,5
382,59
48,07 ■
12,5
302
461
0,69
2360
2293
39,5
392,40
56,90
14,5
3,4
Betonfestigkeitsklasse
Untersuchungen
Mainkies 2/32 Mainsand 0/2
Dolomitsplitt 2/32
Mainsand 0/2
Dolomitsplitt 2/32 Dolomitsand 0/2 Bn
Bn 350 Zementgehalt (kg)
Mehlkorngehalt (kg/m3) Wasserzementwert Frischbetonrohdichte (kg/m3) Festbetonrohdichte lufttrocken (kg/m3) Ausbreitmaß (cm) Druckfestigkeit (bar) Biegezugfestigkeit (bar) Verhältnis Biegezug-: Druckfestigkeit (%) Wassereindringtiefe (cm)
349
417
0,56
2329
2293
40,5
413,00
54,94
13,3
2,4
367
0,53
2350
2313
39,5
462,05
54,94
11,8
353
396
0,58
2350
2300
39,5
460,09
55,92
12.1
2,3
Betonfestigkeitsklasse
Untersuchungen
Mainkies 2/32 Mainsand 0/2
Dolomitsplitt 2/32
Mainsand 0/2
Dolomitsplilt 2/32 Dolomitsand 0/2 Bn
Bn 450 Zementgehalt (kg)
Mehlkorngehalt (kg/m1) Wasserzementwert Frischbetonrohdichte (kg/m5)
395 463 0,50 2373
395
461
0,50
2374
393 435 0,52 2370
Fortsetzung
ίο
Betonfestigkeitsklasse
Untersuchungen
Mainkies 2/32
Mainsand 0/2
Dolomitsplitt 2/32
Mainsand 0/2
Dolomitsplitt 2/32
Dolomitsand 0/2
Bn 450
Festbetonrohdichte lufttrocken (kg/m1)
Ausbreitmaß (cm)
Druckfestigkeit (bar)
Biegezugfestigkeit (bar)
Verhältnis Biegezug- : Druckfestigkeit (%)
Wassereindringtiefe (cm)
2306
36,0
473,82
58,86
12,4
1,9
2306
35,5
500,31
62,78
12,5
2,6
2306
36,0
516,01
59,84
11,6
1,8
Primär zeigt sich aus dem Vorangegangenen, daß jeder Betonfestigkeitsklasse ein Brechsand zugeordnet ist, der in seinem Kornaufbau, d. h. also der Sieblinie, dem Zementgehalt der jeweiligen Betonfestigkeitsklasse angepaßt ist. Es hat sich aber gezeigt, daß ein für eine bestimmte Betonfestigkeitsklasse bestimmter Brechsand auch für die unmittelbar benachbarten Betonfestigkeitsklassen verwendet werden kann, ohne daß allzu starke Einbußen in den spezifischen Eigenschaften des späteren Betons erhalten werden. So hat sich herausgestellt, daß der Brechsand für die Betonfestigkeitsklasse Bn 150 auch für die Betonfestigkeitsklasse Bn 250 und der Brechsand für die Betonfestigkeitsklasse Bn 250 auch für die Betonfestigkeitsklasse Bn 150 eingesetzt werden kann. Auch der Brechsand für die Betonfestigkeitsklasse Bn 450 kann für die Betonfestigkeitsklasse Bn 350 verwendet werden. Zuschläge können demnach nicht nur für jede Betonfestigkeitsklasse hergestellt und bereitgehalten werden, sondern es wird ein Zuschlag für zwei benachbarte Betonfestigkeitsklassen hergestellt, so daß auch bei entsprechend geringerer Lagerkapazität, wie sie in der Praxis bei den Betonherstellern gegeben ist, die auf dem Bau benötigten Betonmischungen hergestellt werden können.
Die einzelnen Körner des Dolomit-Brechsandes weisen, bezogen jeweils auf ein Korn, in Längen- zu Breitenabmessungen höchstens das Verhältnis 3 :1 auf, d. h. die Körner des Brechsandes weisen zweckmäßigerweise hierbei kubische bzw. der kubischen Form angenäherte Gestalt auf. In Fig.2 ist schematisch ein derartiges Korn mit der Längen- und Breitenabmessung a und b dargestellt. Der Brechsand ist durch Prallmühlen bzw. Prallbrecher gebrochen.
Der Beton Bn 150 aus Splitt und Brechsand ist mit dem Beton Bn 250 aus Naturkies und Natursand in den Festigkeitswerten durchaus vergleichbar, obwohl der aus Splitt und Brechsand bestehende Beton 41 kg weniger Zement enthält. Ebenso ist der Beton Bn 350 aus Splitt und Betonsand durchaus mit den Werten des Betons Bn 450 aus Naturkies und Natursand vergleichbar.
Es zeigt sich also, daß bei vergleichbaren Festigkeitswerten eine wesentliche Ersparnis von Zement möglich ist. Auch dies ist von wesentlichem Vorteil und geeignet, die Kosten entscheidend zu senken.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Aus dolomitischem Kalk bestehender Brechsand der Körnung 0/2 als Zuschlag für Beton verschiedener Festigkeitsklassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechsand hinsichtlich seiner Sieblinie, insbesondere im Bereich des Feinanteils, der jeweiligen Betonfestigkeitsklasse in Abhängigkeit vom Zementanteil angepaßt ist, wobei die Sieblinien zwischen folgenden Grenzwerten liegen:
Maschen-Quadratloch-Weite
(mm)
Siebdurchgang (Gewichts-%)
DE19772713757 1977-03-29 1977-03-29 Zuschlag für Beton Expired DE2713757C3 (de)

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