DE3504787C2

DE3504787C2 -

Info

Publication number: DE3504787C2
Application number: DE3504787A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Sumitomo Corp
Current assignee: Sumitomo Corp
Priority date: 1985-02-13
Filing date: 1985-02-13
Publication date: 1991-05-16
Also published as: FR2577465B1; SE452453B; AU3872385A; GB2171091B; DE3504787A1; SE8500663L; US4795263A; AU562846B2; SE8500663D0; GB8503775D0; FR2577465A1; GB2171091A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Beton nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Während der Aushärtung schwindet mit der Verdampfung von Wasser der Beton. Je mehr Wasser er enthält, um so stärker schwindet er und um so wahrscheinlicher besteht die Gefahr des Reißens und der Erniedrigung seiner Druckfestigkeit.

Den nächstkommenden Stand der Technik zeigt die DE-OS 31 27 401, welche inhaltlich der US-PS 44 03 863 entspricht.

Das US-Patent 44 03 863 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Beton durch einen stationären Mischer einschließlich eines oberen Mischers, der den Mörtel durch Mischen von Zement, feinem Zuschlagstoff und Wasser herstellt, und einem unteren Mischer, der den Mörtel von dem oberen Mischer erhält und diesen mit grobem Zuschlagstoff vermischt. Dieses Verfahren könnte geeignet sein, eine Reduzierung der erforderlichen Wassermenge zur Herstellung von Beton zu reduzieren, aber es wird nicht erwartet, daß Beton erzeugt wird, der einen ausreichenden Konsistenzwert und eine ausreichende Druckfestigkeit aufweist, da der Zement bereits in dem unteren Mixer auszuhärten beginnt.

Die DE-OS 24 17 012 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Betonmischung. Dabei wird als bekannter Stand der Technik erwähnt, daß die Feuchtigkeit des beizumischenden Sandes schon im Sandsilo bestimmt wird. Gemäß der in dieser Druckschrift beschriebenen Erfindung ist diese Vorgehensweise jedoch nachteilig, es wird deshalb vorgeschlagen, den Feuchtigkeitsgehalt nach dem Mischen im Mischer zu bestimmen.

Aus dem Beton-Handbuch, Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin, 1. Auflage, 1972, entnimmt der Fachmann insbesondere den Seiten 109, 111 und 207, daß Luftporenbildner zugegeben werden können, welche jedoch nach längerer Mischzeit ihre Wirkung verlieren. Auf Seite 206 ist angegeben, daß der Beton in dem Mischer wenigstens eine halbe Minute bis wenigstens eine Minute gemischt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit Hilfe dessen Beton von gleichbleibender Qualität herstellbar ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale im Hauptanspruch gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß dieser Erfindung ist es ebenfalls wichtig, verschiedene Additive bei verschiedenen Herstellungsstufen hinzuzufügen. Insbesondere wird ein Luftporenbildner während des ersten Mischungsschrittes und ein Plastifizierer während des zweiten Mischungsschrittes hinzugefügt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage, Beton mit einem ausgezeichneten Konsistenzwert und hoher Druckfestigkeit zu erzeugen, indem die erforderliche Wassermenge zur Erlangung der gewünschten Konsistenz reduziert wird. Diese Erfindung macht es möglich, die erforderliche Wassermenge, die bei einem herkömmlichen Verfahren zur Erzeugung von Beton, in dem ein einziger Mischungsschritt in einem Zwangsmischer notwendig ist, um ungefähr 10 kg/m³ oder 5 bis 9% zu reduzieren. Die Druckfestigkeit des Betons, der mit dem Verfahren gemäß dieser Erfindung hergestellt wird, ist 8 bis 12% höher als die eines herkömmlichen Produktes, das durch einen einzigen Mischungsschritt hergestellt wird, wenn sie die gleiche Konsistenzhöhe und das gleiche Wasser/Zement-Verhältnis aufweisen. Das Erzeugnis dieser Erfindung hat ein Wasser/Zement-Verhältnis, das 3 bis 8% höher ist als das eines herkömmlichen Produktes, wenn beide die gleiche Druckfestigkeit aufweisen. Mit anderen Worten ermöglicht diese Erfindung die Reduzierung der erforderlichen Zementmenge für die Betonherstellung um 35 bis 60 kg/m³. Diese Reduzierung der Wasser- und Zementmengen bedeutet eine große Reduzierung der Kosten bei der Betonherstellung. Darüber hinaus erlaubt das Verfahren gemäß der Erfindung eine einfache und ökonomische Herstellung von Beton mit einem Minimum an Qualitätsabweichungen.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen dar

Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung des Betonherstellungsverfahrens;

Fig. 2 ein Diagramm, das beispielhaft die Abweichungen des Oberflächenwassergehaltes von feinen Zuschlagstoffen, die von einem herkömmlichen Lagerplatz zugeführt werden, zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das beispielhaft die Abweichungen des Oberflächenwassergehaltes von feinen Zuschlagstoffen, die von einem hohen Speichersilo zur Regelung ihres Oberflächenwassergehalts in Übereinstimmung mit dieser Erfindung zugeführt werden, zeigt und

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen beispielhaften hohen Speichersilo zur Regelung des Oberflächenwassergehaltes von feinen Zuschlagstoffen.

Die Bezeichnung "feiner Zuschlagstoff", die hierbei verwendet wird, bezieht sich auf einen Zuschlagstoff, der relativ kleine Teilchengrößen aufweist. Üblicherweise ist dies Sand. Die Bezeichnung "grober Zuschlagstoff" bezieht sich auf Zuschlagstoffe, die relativ groß sind, wie beispielsweise Kies.

Gemäß dem Verfahren nach dieser Erfindung wird der Oberflächenwassergehalt des feinen Zuschlagstoffes als erstes geregelt. Vorzugsweise wird Sand verwendet, der eine Teilchengröße aufweist, die 5 mm nicht überschreitet.

Der Oberflächenwassergehalt von feinen Zuschlagstoffen, die üblicherweise von einem Lagerplatz geliefert werden, wurde in regulären Zeitabständen gemessen. Das Ergebnis variiert in einem weiten Bereich von ungefähr 3,8 Gew.-% bis ungefähr 7,6 Gew.-%, wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. Sand, der einen Oberflächenwassergehalt hat, der so weit variiert, bewirkt bei der Herstellung von Beton, daß es diesem an einer gleichmäßigen Qualität mangelt. Daher ist es wichtig, sicherzustellen, daß die Abweichung in dem Oberflächenwassergehalt einer spezifischen Menge von feinen Zuschlagstoffen, die zur Herstellung einer gegebenen Menge von Beton verwendet werden, innerhalb von ± 1 Gew.-% gehalten wird.

Gemäß dieser Erfindung wird ein hoher Speichersilo verwendet, um die Regelung des Oberflächenwassergehaltes des feinen Zuschlagstoffes zu erleichtern. Ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielhaft in Fig. 1 gezeigt. Feiner Zuschlagstoff wird durch geeignete Mittel, wie beispielsweise ein Förderband 1, transportiert, wobei Wasser auf den Zuschlagstoff durch eine Beregnungsanlage 2 gesprüht wird, um ihn durchgehend anzufeuchten. Der nasse Zuschlagstoff wird in einem hohen Speichersilo 3 gespeichert, der eine Höhe von beispielsweise 25 m aufweist. Der feine Zuschlagstoff in dem Silo 3 weist vorzugsweise eine Höhe von wenigstens 15 m und ein Volumen von wenigstens 250 m³ auf. Der Zuschlagstoff erlangt einen im wesentlichen gleichförmigen Oberflächenwassergehalt, der nur innerhalb eines Bereiches von ± 1 Gew.-% variiert, wenn er in dem Silo 3 für wenigstens 48 Stunden aufbewahrt wird. Obwohl der Mechanismus, durch den ein gleichförmiger Oberflächenwassergehalt erreicht wird, nicht klar ist, ist es sehr wahrscheinlich, daß die potentielle Energie des Wassers auf der Oberfläche der Zuschlagstoffteilchen und das Gewicht der Zuschlagstoffteilchen überschüssiges Wasser dazu zwingen, entlang der Oberflächen der Teilchen zu tropfen, während Wasser die Luft an der Teilchenoberfläche ersetzt, um einen gleichförmigen und stabilen Wasserfilm, der die Teilchen überdeckt, zu bilden. Die Geschwindigkeit, mit der das überschüssige Wasser tropft, bis die Wassermenge auf der Oberfläche des Zuschlagstoffes stabilisiert ist, ist umgekehrt proportional zum spezifischen Oberflächenbereich des Zuschlagstoffes und direkt proportional zu dessen Speicherhöhe. Es ist deshalb vorzuziehen, einen hohen Speichersilo zu verwenden und die Zuschlagstoffe hierin zu lagern, so daß sie eine große Höhe erreichen können. Der durchnäßte Sand wurde für 48 Stunden in ein Speichersilo gegeben, das eine Höhe von 25 m aufweist. Der Sand wurde in gleichmäßigen Intervallen durch den Bodenauslaß des Silos abgelassen und sein Oberflächenwassergehalt gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, hält der Sand einen Oberflächenwassergehalt von 5 Gew.-% ± 1 Gew.-% aufrecht.

Fig. 4 einen hohen Speichersilo. Er enthält ein Gehäuse 31, das einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist und durch eine Mitteltrennwand 32 in zwei Behälter geteilt ist. Das Gehäuse 31 hat einen Boden 34, der mit einer Auslaßöffnung 33 für den Zuschlagstoff und mit einem Oberboden 36 mit einer Einlaßöffnung 35 für den Zuschlagstoff versehen ist. Der Oberboden 36 hat einen Deckel 38, der einen Zuschlagstoffzuführer 37 einschließt. Es ist möglich, eine Vielzahl von Silos mit einer derartigen Konstruktion wechselseitig angrenzend aneinander zu verwenden.

Der Zuschlagstoff mit einem geregelten Oberflächenwassergehalt wird durch ein Förderband 4 in einen Bunker 5 transportiert und sein Oberflächenwassergehalt wird durch einen Wassergehaltmessser 6, wie in Fig. 1 gezeigt, gemessen. Der Zuschlagstoff wird dann zu einem Zuschlagstoffbehälter 8 befördert. Zement und der Zuschlagstoff werden dann vom Zementbehälter 7 bzw. dem Zuschlagstoffbehälter 8 zur ersten Mischung zu einem oberen Mischer 14 gebracht. Zur gleichen Zeit oder nachdem sie eine Zeit lang gemischt wurden, wird erstes Wasser von einem ersten Wasserbehälter 10 zu dem oberen Mischer 14 gefördert, um den Zement und die Zuschlagstoffmixtur zu kneten. Ein Luftporenbildner wird von dem Behälter 12 dem ersten Wasser zugefügt. Es ist ausreichend, eine üblich verwendete Menge hinzuzufügen. Es ist vorzuziehen, den Zement mit dem Zuschlag zu mischen und das den Luftporenbildner enthaltende Wasser hinzuzufügen, um die Mischung zu kneten. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß eine befriedigende Haftfestigkeit zwischen dem Zuschlagstoff mit einem stabilisierten Oberflächenwassergehalt und dem Zement und eine gute Luftporenbildung erreicht wird.

Der Mörtel, der bei dem ersten Mischungsschritt, wie oben beschrieben, hergestellt wird, wird von dem oberen Mischer 14 zu einem unteren Mischer 15 gebracht. Zur gleichen Zeit wird ein grober Zuschlagstoff von einem Behälter 9 zu dem unteren Mischer 15 transportiert. Zur gleichen Zeit oder nachdem der Mörtel und der grobe Zuschlagstoff eine gewisse Zeit gemischt wurden, wird zweites Wasser von einem zweiten Wassertank 11 dem unteren Mischer 15 zugeführt. Das zweite Wasser enthält einen geeigneten Anteil an Plastifizierer, der auf einem Tank 13 zugeführt wird. Es ist vorzuziehen, den Mörtel und den groben Zuschlagstoff eine gewisse Zeit zu mischen und dann das den Plastifizierer enthaltende zweite Wasser hinzuzufügen, um die Mischung zu kneten. Dieses Verfahren erlaubt die volle Anwendung des wasserreduzierenden Effektes des Plastifizierers und die Herstellung von gemischtem Beton, der keinen Konsistenzverlust hat.

Gemäß dem besonders bevorzugten Merkmal dieser Erfindung werden Zement und feine Zuschlagstoffe für einen Zeitraum von 5 bis 25 Sekunden in dem oberen Mischer gemischt und einen Luftporenbildner enthaltendes erstes Wasser zugefügt, um die Mischung zur Herstellung von Mörtel für wenigstens 25 Sekunden zu kneten. Der Mörtel wird dann mit einem groben Zuschlagstoff in dem unteren Mischer für 5 bis 25 Sekunden gemischt und dann einen Plastifizierer enthaltendes zweites Wasser zugefügt, um die Mischung zur Erzeugung von gemischtem Beton für wenigstens 25 Sekunden zu kneten.

Da hier keine spezielle Begrenzung für das Verhältnis der Mengen des ersten Wassers (einschließlich des Wassers auf der Oberfläche der feinen Zuschlagstoffe) und des zweiten Wassers gegeben ist, ist es vorzuziehen, ein Verhältnis von 4 : 6 bis 9 : 1 zu verwenden.

Tabelle I zeigt beispielhaft die Materialmengen, die zur Herstellung von Beton durch das besonders bevorzugte Verfahren gemäß dieser Erfindung, wie oben beschrieben, verwendet werden. Tabelle II ist ähnlich der Tabelle I, bezieht sich jedoch auf das herkömmliche Verfahren, in dem Zement, feine und grobe Zuschlagstoffe und Zusätze zusammen in einem Zwangsmischer gemischt werden.

Aus den Tabellen ist ersichtlich, daß der gemäß dem Verfahren dieser Erfindung hergestellte Beton ungefähr 10 kg/m³ weniger Wasser benötigt als das Erzeugnis gemäß herkömmlichen Verfahren. Der Beton, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, hat eine 8 bis 12% höhere Druckfestigkeit als das herkömmliche Produkt bei dem gleichen Konsistenzwert und dem gleichen Wasser/Zement-Verhältnis. Entsprechend hat der erfindungsgemäß hergestellte Beton ein Wasser/Zement-Verhältnis, das 3 bis 8% höher ist als das des herkömmlich hergestellten Betons bei gleicher Druckfestigkeit. Im Hinblick auf die Reduzierung der erforderlichen Wassermenge bedeutet die Erhöhung von 3 bis 8% des Wasser/Zement-Verhältnisses eine Reduzierung der erforderlichen Zementmenge von 35 bis 60 kg/m³.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele näher erläutert.

Eine Serie von Versuchen wurde durchgeführt, bei dem der zeitliche Ablauf für die Zugabe eines Plastifizierers während der Herstellung von Beton bei einem stationären Zweistufenmischer einschließlich eines oberen Mischers und eines unteren Mischers variiert wurde. Der obere Mischer wurde geladen mit 245 kg Zement und 847 kg Sand und nachdem diese für 5 Sekunden gemischt wurden, wurden 126 kg erstes Wasser, das 30 cm³ eines Luftporenbildners enthielt, zugefügt, um die Mischung für 25 Sekunden zur Herstellung von Mörtel zu kneten. Der Mörtel und 1.083 kg Kies wurden in dem unteren Mischer angeordnet und zusammen vermischt. 32 kg des zweiten Wassers, das 2.450 cm³ eines Plastifizierers enthielt, wurden zugefügt (1) gleichzeitig mit dem Kies (Beispiel 1), (2) 5 Sekunden nach dem Kies (Beispiel 2), (3) 15 Sekunden nach dem Kies (Beispiel 3) bzw. (4) 25 Sekunden nach dem Kies (Beispiel 4). Der dabei erlangte Beton wurde bezüglich seiner Druckfestigkeit 3, 7 und 28 Tage nach seiner Herstellung getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgezeigt. Jeder Druckfestigkeitswert ist der Mittelwert von mehrmals wiederholten Tests.

Tabelle I

Tabelle II

Tabelle III

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Beton, das einen ersten Mischungsschritt zur Herstellung von Mörtel durch Mischen von Zement, einem feinen Zuschlagstoff und erstem Wasser und einem zweiten Mischungsschritt zur Mischung des Mörtels mit einem groben Zuschlagstoff und zweitem Wasser, wobei während des zweiten Mischungsschrittes ein Plastifizierer hinzugegeben wird, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwassergehalt des feinen Zuschlagstoffes, bevor er beim ersten Mischungsschritt hinzugegeben wird, mit einer Abweichung von ±1 Gew.-% dadurch geregelt wird, daß der feine Zuschlagstoff mit Wasser befeuchtet wird und für wenigstens 48 Stunden mit einer Höhe von wenigstens 15 m in einem Hochspeichersilo gehalten wird, und daß ein Luftporenbildner während des ersten Mischungsschrittes hinzugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des feinen Zuschlagstoffes in dem Silo ein Volumen von wenigstens 250 m³ aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wasser den Luftporenbildner enthält und der Mischung aus dem Zement und dem feinen Zuschlagstoff hinzugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch Mischen des Zementes und des feinen Zuschlagstoffes in einem Zeitraum von 5 bis 25 Sekunden erreicht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Wasser den Plastifizierer enthält und der Mischung aus dem Mörtel und dem groben Zuschlagstoff hinzugegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus dem Mörtel und dem groben Zuschlagstoff durch Mischen innerhalb eines Zeitraumes von 5 bis 25 Sekunden erreicht wird.