DE3218780A1

DE3218780A1 - Verfahren zur herstellung von zusatzstoffen fuer beton zur verbesserung seiner rheologischen eigenschaften

Info

Publication number: DE3218780A1
Application number: DE3218780A
Authority: DE
Inventors: Antonio Alvarez Madrid Berenguer; Rodrigo Vivero Alcala de Henares Gomez-Elvira
Original assignee: Tolsa SA
Current assignee: Tolsa SA
Priority date: 1982-01-27
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1983-08-04
Also published as: GR76550B; IT8221451A0; ES509092A0; GB2114107A; FR2520351A1; IT1151769B; ES8406988A1

Description

^ 9 1 fl 7 ft Π BERG'i '.STAPf j^:SCM\i^&iE.^: SANDMAIR ^O£IO/OU

MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80

Anwaltsakte 32 228 18. Mai 1982

TOLSA, S.A.

Nunez de Baiboa 51

Madrid!

SPANIEN

Verfahren zur Herstellung von Zusatzstoffen für Beton zur Verbesserung seiner rheologischen

Eigenschaften

PRIORITÄT: Land Spanien

Aktenzeichen 509,092 An;neIdetag 27. Januar 1982

V/ja - 2 -

• (089) 988373-74 Tele«: 534560BEROd Bankkonten:Bayei Veieinibank München483100(012 70030370)

Ttl^imm· (cable): Telekopieiet: (089) 983049 Hypo-Bank München 4410133850 (BL2 70030011) Swift Code: HYPO DE MM BEHQSTAPFPATENT München KaIIe Inlotec 6350 Gr Il 4 ill Postscheck München 65343-808 (BUZ 70010080)

Mit Ausnahme von Zement, Magerungsstoffen und Wasser werden alle jene Stoffe, die dem frischen Beton zur Verbesserung seiner Eigenschaften zugesetzt werden, als Zusatzstoffe bezeichnet.

Es gibt eine große Anzahl von Substanzen, die aufgrund ihrer Eigenschaften als Zusatzstoffe infrage kommen; sie können in organische und anorganische eingeteilt werden. Zu den anorganischen Zusatzstoffen gehören Materialien wie Kieselgur, Bentonite, Diatomeenerde, bestimmte Fette, Flugasche und gemahlene Puzzolanerde, Salze wie Chloride, Karbonate, Silikate und Aluminate, mineralische öle, Farbstoffe wie Titandioxid, Eisenoxid und Chromhydroxid und die Silikone. Zu den organischen Zusatzstoffen gehören Lignosulfate, Seifen, Kohlenwasserstoff verbindungen und Harze.

Die Wirkungen dieser Produkte auf Beton sind physikalischer und physikalisch-chemischer Natur und man verwendet sie zur Beeinflußung der Aushärtungsgeschwindigkeit, als Plastizierungsmittel, Luftporenstoffe, zum Wasserdichtmachen, als Treibmittel, zur Härtung der Oberfläche, als Farbmittel, als Korrosionsinhibitoren, als Insektizide, Fungizide und Frostschutzmittel.

Ihre Dosierung beträgt im allgemeinen weniger als 5 % des Gewichts des Zements und verlangt besondere Sorgfalt, da es im allgemeinen nicht zweckmäßig ist, im Beton unerwünschte Einflüsse, manchmal sogar Einflüsse auszuüben, die den erwünschten zuwiderlaufen. Alle Zusatzstoffe haben im Beton Nebenwirkungen, die schädlich sein können, weshalb es wichtig ist, diese schädlichen Nebenwirkungen zu vermeiden, die den mit dem Zusatzstoff bezweckten Wirkungen schädlich sein können.

Die Zusätze verändern die Eigenschaften des Betons auf den verschiedenen Stufen seiner Anwendung:

1. Im frischen Beton beispielsweise wirken sie als Plastizierungsmittel, als Luftporenstoffe und beides zusammen.

2. Während des Erhärtens und Abbindens wirken sie beispielsweise auf die Geschwindigkeit des Abbindens, können diese beschleunigen und verzögern und auch zur Erhöhung der Frostbeständigkeit beitragen.

3. Im ausgehärteten Beton wirken sie beispielsweise als Abdichtungsmittel, Härtungsmittel, zur Verhinderung der Korrosion usw.

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Das vorliegende Verfahren ist durch die Verwendung des Minerals Sepiolith gekennzeichnet, das den Grundbestandteil des Produktes bildet und dessen Herstellung folgende Verfahrensschritte umfaßt:

a) Auswahl des Minerals durch Sondierung vor der Extraktion;

b) Belüftung des Minerals bis zur Erreichung einer Feuchtigkeit zwischen 30 und 40 %;

c) Aufeinanderfolgendes Zerkleinern bis zur Erreichung einer mittleren Teilchengröße von 3 mm;

d) Trocknen in einer Rotationstrommel bei einer Temperatur von 75-80⁰C bis zur Erreichung einer Feuchtigkeit zwischen 13 und 15 %;

e) Klassifizierung mittels Sieben bis 95 % des Materials eine Teilchengröße zwischen 125 und 437 μ aufweisen.

Das auf diese Weise erhaltene Produkt liegt in Form eines feinen Pulvers vor. Die Entwicklung der rheologischen Eigenschaften des Materials erreicht man mittels zweier Arbeitsweisen:

rem Rühren verbessert werden. Im Falle des manuellen Rührens führt man das Verfahren während 15 Minuten bei 40-60 U/min aus. Im Falle des mechanischen Rührens sind die optimalen Bedingungen 1000-1700 U/min während 30 Minuten, wobei das Rührwerk einen Winkel von 60° mit der Oberfläche der Dispersion bildet. In beiden Fällen wird das Rühren während der Zugabe des Zusatzstoffes zur Herstellung des Betons mit den anderen Komponenten fortgesetzt.

Wahlweise kann man ein Vorgel durch Vorgelierung einer 15-25%igen Suspension herstellen, das durch Rühren des Produktes bei 3000 ü/min während 20 Minuten erhalten und anschließend unter Zugabe zum Beton verdünnt wird, wodurch eine beträchtliche Er-

Durch einfache Dispersion oder durch eine Vorgelierung. Auf diese Weise erhält man eine nicht-newton¹

sehe, pseudoplastische und spezifisch thixotrope ;j

t flüssige Zubereitung. ||

Auf der Grundlage dieses Produktes wird eine 10%ige |

wässrige Dispersion gebildet, indem man diese vor 'V

der Eingabe in den Betonmischer rührt. Das Rühren i

kann manuell oder mechanisch erfolgen, wobei die _:|

rheologischen Eigenschaften des Produkts bei stärke- |j

• ·» Il im · t ι·

höhung der rheologischen Eigenschaften des Betons, im Vergleich zur direkten oder dispergierten Form erzielt wird.

Der auf diese Weise erhaltene Zusatzstoff besteht aus 5-25% Sepiolith, Rest Wasser.

Das Produkt kann auch in trockener Form zugegeben werden, die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind jedoch schlechter als die durch die oben beschriebenen Verfahren erhaltenen.

Die Hauptwirkungen des Produktes auf Beton sind folgende :

1. Verbesserung der Rheologie des Betons;

2. Vermeidung der Auftrennung der verschiedenen Komponenten des Betons und

3. Aufrechterhaltung einer ausreichenden Suspension der Komponenten des Betons.

Das Produkt wirkt hauptsächlich auf den frischen und ausgehärteten Beton. Im ersteren Fall hat es verschiedene Wirkungen:

• ·· f· IMI f « II

Als Plastizierungsmittel erhöht es die Geschmeidigkeit und Bearbeitbarkeit des Betons und erleichtert hierdurch seine Verarbeitung.

Als Homogenisierungsmittel stabilisiert es die Suspension der Einzelbestandteile des Betons in Wasser, verhindert die Abscheidung und Dekantierung.

Als Pumphilfsstoff hat es zwei verschiedene Wirkungen: In normalen und mageren Betonen hält der Zusatzstoff in Anbetracht der Plastizität, die er dem Beton verleiht, die Suspension während des Pumpens stabil. In Betonen mit schwachen Magerungsmitteln macht der Zusatzstoff diese wasserabweisend und verhindert hierdurch deren Absorbtion von Wasser während des Pumpens.

Im ausgehärteten Beton wirkt der Zusatzstoff wie folgt:

Als Mittel zur Wasserfestmachung besetzt er das Kapillarnetz des Betons und verhindert den Wassereintritt.

Er vermindert die Schrumpfung bzw. das Verkürzen, wodurch Platten von 25 χ 5 m ohne Sprünge hergestellt werden können.

Der Zusatzstoff hat aufgrund eines gleichen Verhältnisses Wasser/Zement keine negative Wirkung auf die Druckfestigkeit.

% Beispiele für die Anwendung des erhaltenen Produktes:

ij| Frischer Beton

i| Zusammensetzung. Die Bestimmung der Zusammensetzung mit

I Hilfe des Abrams-Kegels zeigt den Übergang von einer

f| plastischen zu einer trockenen Konsistenz. Es ist hier-

I bei zu berücksichtigen, daß diese Konsistenz nicht real ist«. :' da, wenn die Messung auf einem Rütteltisch durchgeführt

'} wird, eine plastische Konsistenz erhalten wird.

In der Tabelle 1 sind die Ergebnisse der erhaltenen Konsistenz des Betons ohne Zusatzstoff und nach Zugabe von verschiedenen Mengen Zusatzstoff aufgeführt.

Tabelle 1
Festigkeit des Betons

Beton Wasser/ Zement Kegel

Vergleichsprobe	0,65
+ 0,3 % Zusatzstoffe	0,65
+ 0,15% "	0,65
+ 0,6 % "	0,75
+ 0,3% "	0,75
+ 0,4 % "	0,85
+ 0,46% "	1,—

12 S

6-7 7

9 \

3 7-8

Geschmeidigkeit. Es ist das Zusammenwirken der Eigenschaften, die den Beton besser bearbeitbar machen. Als Folge der Plastizität, die durch den Zusatzstoff verliehen wird, wird der Beton geschmeidiger, auch wenn man zerkleinerte Magerungsmittel verwendet.

Homogenität. Hierbei handelt es sich um die wichtigste Eigenschaft, die der Zusatzstoff dem Beton verleiht, da er die Abscheidung der einzelnen Bestandteile oder ihre Dekantierung vermeidet.

- ίο -

Spezifisches Gewicht. In Anbetracht der Gleichmäßigkeit des Betons ist es konstant und praktisch gleich dem von normalen Betonen.

Beispiel

Spezifisches Gewicht Beton

2,451 Vergleichsprobe

2,430 mit Zusatzstoff (gleicher Kegel)

2,417 mit Zusatzstoff (gleich Wasser/

Zement).

Verarbeitung

Der durch Zugabe eines Zusatzstoffes erhaltene Beton zeigt eine bessere Wirkung infolge der Geschmeidigkeit und Bearbeitbarkeit, die ihm durch den Zusatzstoff verliehen wird.

Die Oberfläche des Betons bleibt glatt und gleichmäßig ohne irgendeine Bearbeitung. Beim Glätten wird ein sehr schönes Aussehen erhalten.

- 11 -

—~

• · · ♦ φ φ · · φ φ t

Abbinden

Hier ist größere Sorgfalt als beim Beton ohne Zusatz geboten, da der Wasserverlust langsamer eintritt.

Ausgehärteter Beton

Verkürzung. Sie ist geringer als bei Betonen ohne das Produkt. Als Beispiel wurden zwei Platten ohne Armierung von 25 χ 5 im hergestellt.

a) im ersten Versuch wurde ein von der Firma Pioneer vertriebener Beton verwendet, der nach dem Verfahren von Bolomey gemäß folgender Formel zusammengesetzt war:

Zement PA-350 Valderribas 250 kg

Sand 820 kg

Feinkies 500 kg

^Kies 690 kg

Gesamtwasser 228 1

Zusatzstoff 5 fcg Beton: 250-D-40
Konsistenz: weich

- 12 -

Verarbeitung: Pumpe; Rohrdurchmesser 15 cm.

Pumpendruck: 50 kg/cm ;

Bedingungen der

Ausführung: mittlere;

Die Probestücke in Form von Abrams-Kegel wurden nach folgenden Normen hergestellt:

1. Anweisung für die Fabrikation und Lieferung des hergestellten Betons (EHPRE).

2. Abrams-Kegel; Norm UNE 7.103;

3. Herstellung und Aufbewahrung der Prüfstäbe; Norm UNE 7.240 über zylindrische Probestäbe von 15 cm Durchmesser und 30 cm Länge;

4. Bruch der Probestäbe; Norm UNE 7.242 durch die gleichen Probestäbe.

Ergebnis

Verhältnis Wasser/Zement: 0,91; Abrams-Kegel: 8 cm;

■ -13-

- 13 -

Druckfestigkeit 7 Tage: 135 Kp/cm ; Druckfestigkeit 28 Tage: 190 Kp/cm².

Die erhaltenen Platten waren in gutem Zustand mit glatter Oberfläche und ohne Brüche.

b) Der Versuch wurde durchgeführt mit einem Beton analo ger Eigenschaften wie im vorhergehenden Fall mit fol gender Formulierung:

Zement PA-350	Valderribas	200 kg
Sand		870 kg
Feinkies		500 kg
Kies		690 kg
Gesamtwasser		190 1
Zusatzstoff		6,6 kg
Beton:	200-D-40
Konsi&enz:	weich
Verarbeitung:	wie unter	a)
Pumpendruck:	50 kg/cm²

Ausführungsbedingungen: mittlere

Probenanfertigung

und Versuche: wie unter a)

2- ή

Das Pumpen erfolgte ohne Schwierigkeiten und ünterbre- 0 chungen, wobei der Pumpendruck beträchtlich abnahm. -g

- 14 -

Ergebnisse

Verhältnis Wasser/Zement: Abrams-Kegel:
Druckfestigkeit 7 Tage: Druckfestigkeit 28 Tage:

O,	99
6	cm
79	Kp/cm
120	Kp/cm

Pumpen ohne Schwierigkeiten und Unterbrechungen, wobei der Pumpendruck abnimmt.

Das Aussehen der Platte war gut mit einer glatten und gleichmäßigen Oberfläche ohne Brüche.

Druckfestigkeit

Für ein gleiches Verhältnis Wasser/Zement zeigt der Beton mit Zusatzstoff einen kleineren Konus und eine Erhöhung seiner Festigkeit bis zu 20 % in verschiedenen der beobachteten Fälle und abhängig vom Typ des verwendeten Zements. Bei gleichen Kegeln und ein erhöhtes Verhältnis Wasser/Zement des Betons mit Sepiolith ist die Festigkeit die gleiche.

Tabelle

Zusatzstoff 0,3%
Zusatzstoff 0,3%
Vergleichsprobe

Wasser/Zement Kegel Festigkeit (28 Tags)

0,85 0,72 0,72

195/201 234/234 194/197

- 15 -

It·

- 15 -

Homogenität. Das Brechen der Probestücke läßt die gute Verteilung der Magerungsstoffe in den ausgehärteten Betonen erkennen.

Pumpbarkeit. Es wurden Betone verschiedener Festigkeiten und Typen gepumpt.

Betone mit charakteristischen Festigkeiten oberhalb 175 Kp/cm . Obwohl diese Betone ohne Zusatzstoffe keine Probleme stellten, wurde zusätzlich folgendes beobachtet :

a) Geringerer Pumpendruck.

b) Homogenität der Magerungsstoffe.

c) Bessere Leistung der Pumpe.

d) bessere Bearbeitbarkeit in Platten.

Betone mit charakteristischen Festigkeiten zwischen 175 und 150 Kp/cm . Diese Betone,auch wenn sie andere Zusatzstoffe enthalten,zeigen Schwierigkeiten beim Pumpen. Mit Hilfe des erfindungsgemäß hergestellten Produktes sind keinerlei Schwierigkeiten zu beobachten unter Beibehaltung aller Eigenschaften.

- 16 -

Betone mit charakteristischen Festigkeiten unterhalb 150 Kp/cm . Diese Betone konnten bislang noch nicht gepumpt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Zusatzstoff wurden Betone von 80 Kp/cm Festigkeit gepumpt.

Betone mit Arliten

Die bei diesen Betonen auftretende Schwierigkeit be- i) steht in der Zunahme der Absorptionsfähigkeit für ;

Wasser, wenn sie erhöhten Drucken ausgesetzt werden, ! was eine Austrocknung des Betons und dadurch eine Verstopfung der Schläuche hervorruft. Der vorliegende Zusatzstoff vermeidet dieses Problem, indem er die Arlitteilchen mit einem feinen überzug überzieht i und hierdurch bewirkt, daß sie während des Pumpens Lj

Wasser absorbieren.

Beispiele

Es wurden Betone mit verschiedenen Dosierungen gepumpt :

a) Pumpe BP-8 0 100

Zement PA 350 248 kg

Sand 498 kg

- 17 - ■:!

Arlit
Wasser
Zusatzstoff Gepumpte Menge

583	1
171	1
4,6	kg
5,797 m³

Das Gemisch ist pumpbar auch wenn es 1 h dauert,
6 m zu pumpen und es erforderlich ist, Wasser b
zu einer Endmenge von 350 1 hinzuzufügen.

0 125	kg
240	kg
480	1
56;	1
196	kg
4,3	48 m³
6,1

Ergebnis |

b) Pumpe BP-26 Zement PA 350 Sand
Arlit
Wasser
Zusatzstoff Gepumpte Menge

Ergebnis ;l

Ähnlich wie oben, es wurden jedoch nur 120 1 hinzu- ^!l gefügt in einer Pumpzeit, die wesentlich geringer ]

ist als oben. . \]

- 18 -

Ausschwitzen des Mörtels

I Aushärtung der Betone. V·

Tabelle 3

Ausschwitzen der Mörtel mit Zusatzstoff und

ohne Zusatzstoff

Zugesetzte Menge Geschwindigkeit des ausgeschwitzte

Ausschwitzens __ς -Menge _- (cm /cm -seg) χ 10*" (cm /cm ) χ 10"

0,5% Zusatzstoff dispergiert 1,3 5,0

1,0% Zusatzstoff dispergiert 1,1 4,5

In den mit Mörteln durchgeführten Proben stellte man fest, daß im allgemeinen ein Zusatz des Produktes zum Mörtel die Menge und Geschwindigkeit des Ausschwitzens vorteilhaft beeinflußt.

Andere Industrielle Anwendungen

Das erfindungsgemäße Produkt kann als Zusatzstoff für vorfabrizierten Beton (Rohre, Faserzement, Träger usw.) unter Verbesserung seiner Eigenschaften verwendet werden.

- 19 -

Als Zusatzstoff für Industriebeläge gemäß den Normas \ Tecnologicas de la Edificacion (INCE) in folgenden ' \

Fällen: i

\ Oberflächenbehandlung eines ausgehärteten Betons durch Anwendung eines Spezialmörtels,der aus speziellen Magerungsstoffen, Zement und Harzen besteht. Die Anwendung des Zusatzstoffs in diesem Spezialmörtel vermindert die Spannungen, die zwischen einem ausgehärteten Beton und einem frischen Mörtel entstehen.

Oberf lächenbehandluncf eines frischen Betons.

Die Verwendung des Zusatzstoffs bei diesem Typ von Magerungsmitteln erlaubt die Herstellung von Platten größerer Dimensionen, da Verkürzungen vermindert und

die Verarbeitbarkeit verbessert wird. [

Als Regulator für innereSpannungen bei Betonen mit verschiedenen Charakteristika (z.B. Verbindungsstücken usw.).

: Als Zusatzstoff für hydraulische Konglomerate jeder

Art.

Claims

berg; ν&ΤΑΡΡ. rscHWABe. · sandmair 3218780

MAUERKIRCHERSTRASSE 45 BOOO MÜNCHEN Θ0

Anwaltsakte 32 228 18. Mai 1982

TOLSA, S.A. Nunez de Baiboa 51 Madrid 1 SPANIEN

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Zusatzstoffes zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften von Betonen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mineral Sepiolith als Grundbestandteil des Produktes verwendet, das auf folgende Weise erhalten wird:

a) Selektion des Minerals durch Sondieren vor der Extraktion;

b) Belüftung des Minerals bis eine Feuchtigkeit zwischen 30 und 40 % erreicht ist;

c) aufeinanderfolgende Zerkleinerung bis zu einer mittleren Teilchengröße von 3 mm;

V/ja - 2 -

• (Οββ) βββ272·74 Τ«Ι·κ: 624BeOBEROd Bankkonten: Beyer, VoieinabonkMimelw» 463ICO (ClZ 700 JOJ 70)

«βϊϊΤΤ?««?.!,¹, ., _t Telekoplerer: (089) 983049 Hypo-Btnk München 4410122 B60 (OU 7002COII)IWiH CoM; HVPO Dl MM

BEHOSTAPFPAtENT München Kille Inlolec 8350 Qf. Il + III Poilicheck München 86343-808 (BLZ 70010060)

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MM HWtTV-

d) Trocknen in Rotationstronuneln bei einer Temperatür von 75-8O⁰C bis zum Erreichen einer Feuchtig- .( keit zwischen 13 und 15 % und

e) Sortierung mittels Sieben bis 95 % eine Teilchengröße zwischen 125 und 437 μ aufweisen.
2. Verfahren zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften von Betonen mit Hilfe eines Zusatzstoffes gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Zusetzen in den Betonmischer durch Rühren eine 10%ige wässrige Lösung herstellt und das Rühren während der Zugabe des Zusatzstoffes zusammen mit den anderen Komponenten bei der Betonherstellung fortsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften das Rühren manuell während 15Min. bei 40-60 U/min, durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man das Rühren mechanisch bei 1000-1700 U/min, während 3 Minuten durchführt und der Rührer einen Winkel von 60° mit der Oberfläche der Disperison bildet.

t.
5. Verfahren zur Herstellung eines Zusatzstoffes für Betone zur Verbesserung von dessen Theologischen Eigenschaften gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man durch Vorgelierung einer 15-25%igen Suspension ein Vorgel herstellt, das durch Rühren bei 3000 U/min.-während 20 Minuten erhalten wird und anschließend dieses Vorgel durch Zugabe in den Betonmischer verdünnt, wodurch eine beträchtliche Steigerung der rheologischen Eigenschaften des erhaltenen Betons, im Vergleich zur direkten Zugabe oder der Zugabe in disperierter Form erhalten wird.
6. Zusatzstoff für Beton, dadurch gekennzeichnet , daß er als Hauptbestandteil Sepiolith in feinverteilter Form aufweist.