DE3886007T2

DE3886007T2 - Verfahren zum Qualitätsnachweis eines Luftbläschensystems im frischen Beton.

Info

Publication number: DE3886007T2
Application number: DE88118060T
Authority: DE
Inventors: Bent Jorgen Jensen
Original assignee: Dansk Beton Teknik AS
Current assignee: Dansk Beton Teknik AS
Priority date: 1987-11-03
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2008-10-29
Also published as: JPH01153959A; EP0315092A2; DK574987D0; DK159798B; ATE98019T1; DK574987A; EP0315092A3; DK159798C; US4967588A; DE3886007D1; EP0315092B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Qualitätsnachweis eines Luftbläschensystems in frischem Beton
Es ist bekannt, daß ein Luftbläschensystem in Beton von 4-8% einen erhöhten Frostwiderstand in dem gegossenen Beton bewirken kann, wenn dieses System eine feinporige Struktur aufweist, ausgedrückt z. B. dahingehend, daß das Luftbläschensystem einem bestimmten Minimumwert seiner spezifischen Oberfläche aufweist oder dahingehend, daß eine gewissen Mindestmenge an Luftbläschen vorhanden ist, die einen maximalen Durchmesser haben, z.B. 2,5% Luft in Form von Luftbläschen mit einem Durchmesser von 0,5 mm oder weniger.
In SU-A-697.929 (Gosstroi Concrete) wird ein Verfahren zum Nachweis des Durchschnittsradius' von Luftbläschen in Beton offenbart. Die Druckdifferenz vor und nach Freisetzung der eingeschlossenen Luftbläschen wird gemessen und dann eine thermodynamische Formel für die Berechnung des Durchschnittsradius' verwendet in der Annahme, daß die Luftbläschen alle gleich groß sind.
SU-A-881.615 (Pylaev A Ya) offenbart ein Verfahren für die fortlaufende Erfassung des totalen Luftvolumens in z. B. Betonproben.
Die Erfindung basiert auf der Kenntnis der Tatsache, daß die Struktur des Luftbläschensystems in frischem Beton vor dem Gießen im wesentlichen identisch ist mit der Struktur des Systems in dem gegossenen und abgebundenen Beton.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Qualitätsnachweis eines Luftbläschensystems in frischem Beton vor, ausgedrückt z. B. mittels der spezifischen Oberfläche des Luftbläschensystems, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Luftbläschen aus der Probe frischen Betons ausgetrieben und einer Bestimmung unterzogen werden, bei welcher die ausgeschiedene Luftmenge als eine Funktion der Zeit ausgedrückt wird, worauf die Qualität des Luftbläschensystems mittels des Ergebnisses der Bstiinmung ausgedrückt wird.
Mittels dieses Verfahrens kann man die Qualität des Ergebnisses eines geplanten Gießens vorhersagen bevor es durchgeführt wird, so daß eine unter der gültigen Norm liegende Charge abgelehnt werden kann, während man beim Stand der Technik zuerst die betreffende Konstruktion gießen muß, die nach Erhärten getested und analysiert werden kann, und dann erst bestimmen kann, ob die Konstruktion abgelehnt werden muß.
Versuche haben ergeben, daß eine besonders geeignete Ausführungsform des betreffenden Verfahrens darin besteht, die Luftbläschen in einem Behälter durch Schütteln aus der Probe in ein Bestimmungsmedium auszuscheiden und die Bläschen an ein überlagertes Klassiermedium abzugeben, in welchem sie aufsteigen und an der Oberfläche dieses Mediums gesammelt und einer Erfassung als eine Funktion der Zeit unterzogen werden. Die größeren Bläschen verlassen das Bestimmungsemedium und steigen schneller der Oberfläche des Klassiermediums entgegen als die kleineren Luftbläschen, so daß die Durchlaufzeit der einzelnen Bläschen durch eine gegebene Standhöhe in dem Klassiermedium den Durchmesser des betreffenden Luftbläschens wiedergibt. Ein Wägen kann durch Bestimmung der Auftriebszunahme einer untergetauchten Sammel-Glasglocke erfolgen.
Das Ausscheiden der Luftbläschen aus der Probe kann auch durch Zentrifugieren, Vibration oder durch andere Handhabung bewirkt werden.
Versuche haben ergeben, daß der Gebrauch von Glycerin als Bestimmungsmedium und Wasser als Klassiermedium von Vorteil ist. Andere Medien wie Glykole, Alkohole, Salzlösungen und Zuckerlösungen können ebenfalls verwendet werden.
Durch die Anwendung des betreffenden Verfahrens ist gezeigt worden, daß eine längere Zeit des Anrührens des frischen Betons zu einer größeren spezifischen Oberfläche führt. Das gleiche gilt für Pumpen und Vibration des Betons. Das betreffende Verfahren kann folglich zur Qualitätsübrwachung und Beton- Herstellungskontrolle beitragen.
Die Erfindung wird darüberhinaus in der folgenden Beschreibung erläutert, wobei Bezug auf die Zeichnung einer Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung genommen wird.
Die dargestellte Vorrichtung umfasst eine magnetische Schüttelvorrichtung 11, auf die ein Bestimungsbehälter 12 mit einer Betonprobe P in einem Bestimmungsmedium A gestellt und von einem Klassierbehälter 13 mit einem Klassiermedium S umgeben ist. Am Oberteil des Klassierbehälters 13 befindet sich ein Auffanggefäß 14 für die gesammelte Luftmenge L' die von den aus der Probe freigesetzten Luftbläschen B gebildet wird. Die Luftmenge L wird als Funktion der Zeit mittels einer digitalen Waage 21, die mit einem Computer 22 mit Drucker verbunden ist, festgehalten.

Verfahren

Eine 10 ml Probe wird dem frischen zu untersuchendem Beton entnommen. Die Probe wird in den Bestimmungsbehälter 12, Höhe 45 mm, Durchmesser 50 mm, was einem Volumen von ca. 100 ml entspricht, gegeben.
Der Probe wird ein Bestimmungsmedium zugefügt, z.B. Glycerin, dessen Eigenschaft es ist, daß die durch das Schütteln freigesetzten Luftbläschen ihre Identität nicht ändern, z.B. infolge von Teilung, Verbindung oder anderen Formänderungen. Die Probe und das Bestimmungsmedium sind in dem sorgfältig mit Wasser gefüllten Klassierbehälter 13 angeordnet. Die ganze Anordnung ist auf dem magnetischen Schüttler 11 plaziert.
Durch Wägen der Luftmenge entsprechend den freigesetzten Bläschen als Funktion der Zeit errechnet man die spezifische Oberfläche des Luftbläschensystems oder einen anderen Wert, z.B. die Menge der Luftbläschen in der Probe, die einen kleineren Durchmesser als einen vorgeschriebenen Höchstdurchmesser haben.

Beispiel 1

Ein Zementmörtel wird für die Verwendung als Putz für eine Betonplatte, die als LKW-Waschstand benutzt wird, zubereitet.
Letzterer ist im Freien und sollte in der bestmöglichen Weise gegen Frosteinwirkung geschützt werden. Ein Wasser/Zement-Verhältnis unter 0,40 ist daher festgesetzt worden, wobei ein Luftbläschen erzeugendes Mittel verwendet werden soll, welches einen Luftgehalt in der Größenordnung von 15-20 % der Breimenge des frischen Zementmörtels (Breimenge bedeutet Wasser+Zement+Luft) oder 8-12 %, bezogen auf die Mörtelmenge, erzeugt. Der Luftgehalt wird wie in der DS 423.11 (DS = Dänische Norinvorschrift) angegeben gemessen.
Es ist weiterhin vorgegeben, daß das Luftbläschen-System im schließlich gehärtetem Beton eine spezifische Oberfläche von wenigstens 25 mm&supmin;¹ und einen Abstandsfaktor unter 0,20 mm haben soll. Beide Werte sind entsprechend ASTM C 457 festgelegt.
Ein Mörtel, der die folgende Zusammensetzung hat, wird geliefert (pro 1000 Liter):
Zement 620 kg (197 Liter)
Sand 0/4 mm 1240 kg (473 Liter)
Wasser 240 kg (240 Liter)
Luftbläschen erzeugendes Mittel 1 kg, erwartete Lufterzeugung 90 Liter
Gemäß der Rezeptur bedeutet dies die folgenden Werte für den zubereiteten Mörtel:
Wasser/Zement Verhältnis 0,39, d.h. weniger als 0,40
Luftgehalt 21 % des Breivolumens
Die vorgegebenen Erfordernisse sind folglich der Rezeptur entsprechend erfüllt.

Stand der Technik

Ein Test-Gießen im Labor mit der Bestimmung des Luftgehaltes des frischen Mörtels und der Porenstruktur-Analyse gemäß ASTM C 457 des gehärteten Zementmörtels ergibt die folgenden Ergebnisse:
Luftgehalt, bestimmt gemäß DS 423.11: 18 %
Strukturanalyse des gehärteten Betons gemäß ASTM C 457:
Luftgehalt: 16 %
Spezifische Oberfläche: 48 mm&supmin;¹
Abstandsfaktor: 0,13 mm
Die Qualitätsanforderungen werden als erfüllt angesehen.

Bestimmung gemäß der Erfindung

Eine Bestimmung der spezifischen Oberfläche des Luftbläschensystems gemäß dem Verfahren der Erfindung ergibt einen Wert von 50 mm&supmin;¹. Eine spätere Kontroll-Bestimmung der spezifischen Oberfläche des Luftbläschensystems an einer erhärteten Mörtelprobe bestätigt dieses Ergebnis.

Beispiel 2

Jede Betoncharge für den Bau einer Brücke wird mit dem Verfahren der Erfindung in einem Zeitraum von zwei Gieß-Tagen, vor und nach dem Gießen, kontrolliert. Die unten angeführten Analyseergebnisse, die zu einer Zurückweisung der Charge Nr. 7 führt, wurden erhalten. Im Zusammenhang mit dieser Zurückweisung wird ein Labor-Kontroll-Guß einer Probe des zurückgewiesenen Betons durchgeführt. Charge Nr. Frischer Beton vor dem Gießen Spezifische Oberfläche mm&supmin;¹ während der Ausführung Abgebund. Beton, spezifische Oberfläche mm&supmin;¹
Die oben angeführte Tabelle belegt unmittelbar die Zweckmäßigkeit des betreffenden Verfahrens für die Qualitätskontrolle von Beton.
Das Messen der in der Probe frischen Betons enthaltenen Luftbläschen findet üblicherweise innerhalb von 30 Minuten statt. Innerhalb dieses Zeitabschnittes sind praktisch alle Bläschen aus der Probe freigesetzt und oben in der Meßvorrichtung gesammelt worden. In geeigneten Abständen während des Zeitabschnitts, z. B. alle 15 Sekunden, wird die Menge der freigesetzten Luft in geeigneter Weise erfaßt, wobei die Erfassungen bei der Berechnung der Qualität des Musters verwendet werden - wie im folgenden Beispiel 3 beschrieben.

Beispiel 3

Zwei Proben, Probe F21 und Probe E3, des frischen Betons werden entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geprüft, um festzustellen, ob die Luftbläschensysteme von einer ausreichend porösen Qualität sind, um den Beton gegen durch Frost verursachte Beschädigungen zu schützen. Der den Proben F21 und E3 entsprechend abgebundene Beton wird weiterhin gemäß ASTM C 457 geprüft.
Es werden die folgenden Ergebnisse erzielt: Probe F 21: Analysezeit Auftrieb (g x 10&supmin;²)
Der Luftgehalt und die spezifische Oberfläche der Luftbläschen in der Probe F 21 (frischer Beton) werden unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse errechnet:
Luftgehalt (Luftbläschendurchmesser < 2 mm): 2,8% des Betonvo lumens
Spezifische Oberfläche (Luftbläschendurchmesser < 2 mm): 18.0 mm&supmin;¹
Gemäß ASTM C 457 werden die folgenden Ergebnisse durch Analysieren des abgebundenen Betons erzielt, der der Probe F 21 entspricht:
Luftgehalt (Luftbläschendurchmesser < 2 mm): 2,8% des Betons
Spezifische Oberfläche (Luftbläschendurchmesser < 2 mm): 17,9mm&supmin;¹
Es ist eine sehr gut Übereinstimmung festzustellen. Probe E3: Analysezeit Auftrieb (g x 10&supmin;²)
Es werden die folgenden Berechnungen angestellt:
Luftgehalt (Durchmesser < 2 mm): 5,6% des Betonvolumens Spezifische Oberfläche (Durchmesser < 2 mm): 35,8 mm&supmin;¹
Der abgebundene Beton wird gemäß ASTM C 457 analysiert:
Luftgehalt (Durchmesser < 2 mm): 5,5% des Betonvolumens
Spezifische Oberfläche (Durchmesser < 2 mm): 35,8 mm&supmin;¹
Wiederum sind die durch die zwei Verfahren erhaltenen Ergebnisse sehr ähnlich.
Das Luftbläschensystem der Probe E3 ist von einer ausreichend guten Qualität, um den Beton gegen Frostschäden zu schützen, wohingegen die Probe F 21 zurückgewiesen werden muß.
Bei Benutzen des Verfahrens gemäß der Erfindung kann die gesamte Charge des frischen Betons entsprechend der Probe F 21 vor dem Gießen zurückgewiesen werden.

Claims

1. Verfahren zum Qualitätsnachweis eines Luftbläschensystems in frischem Beton, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbläschen in einem Behälter aus der Probe frischen Betons in einem Analysemedium mittels Schütteln ausgeschieden und die Luftbläschen an ein überlagertes Klassiermedium abgegeben werden, in welchem sie aufsteigen, und die Luftbläschen an der Oberfläche dieses Mediums gesammelt und einer Analyse unterworfen werden, bei welcher die ausgeschiedene Luftmenge als eine Funktion der Zeit festgehalten wird, wonach die Qualität des Luftbläschensystems mittels des Analyseergebnisses ausgedrückt wird, wobei der Tatsache Rechnung getragen wird, daß die Durchlaufzeit durch eine vorgegebene Standhöhe im Klassiermedium den Durchmesser der betroffenen Luftbläschen widerspiegelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Analysemedium Glycerin und das Klassiermedium Wasser ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Festhalten der ausgeschiedenen Luftmenge als eine Funktion der Zeit durch Wiegen oder Zählen und Messen durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählen und Messen der Luftbläschen visuell, optisch oder optoelektrisch durchgeführt wird.