DE3923040A1 - Nachtraegliche bestimmung der frischbetonzusammensetzung durch mechanisch-chemische zerlegung des erhaerteten betons, dessen ausgangsstoffe nicht mehr zur verfuegung stehen - Google Patents
Nachtraegliche bestimmung der frischbetonzusammensetzung durch mechanisch-chemische zerlegung des erhaerteten betons, dessen ausgangsstoffe nicht mehr zur verfuegung stehenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechanisch-chemisches
Verfahren zur nachträglichen Ermittlung der Frischbetonzusammensetzung
durch Analyse des erhärteten Zementbetons auf
Wasser-, Zement- und Zuschlaganteil gemäß den 4 Patentansprüchen.
Klassische naßchemische und ein bildanalytisches
Verfahren zur Bestimmung der Mischungszusammensetzung von
Betonen sind in den Druckschriften [1-3] beschrieben.
Druckschrift [4] gibt Auskunft über ein patentiertes Verfahren
zur Zerstörung von Beton.
[1] DIN 52 170, Teile 1-4, Ausgabe Februar 1980.
[2] Pisters, H.: Nachträgliche Bestimmung des Mischungsverhältnisses von Beton mit kalksteinhaltigem Zuschlag. Betontechnische Berichte 1972, S. 21-31.
[3] Efes, Y.: Bildanalytische Bestimmung der Festbetonzusammensetzung. Betonwerk+Fertigteiltechnik, Teil 1, H. 11 (1988) S. 86-91 und Teil 2, H. 12 (1988) S. 62-67.
[4] Deutsches Patent Nr. 11 33 299 (5. 5. 1966).
[5] Schneider, U.: Kinetische Betrachtungen über den thermischen Abbau zementgebundener Betone und dessen mechanische Auswirkungen. Cement and Concrete Research, Vol. 7 (1977) S. 259-268.
[6] DIN 16 945, Abschnitt 5.6, Ausgabe April 1976
[2] Pisters, H.: Nachträgliche Bestimmung des Mischungsverhältnisses von Beton mit kalksteinhaltigem Zuschlag. Betontechnische Berichte 1972, S. 21-31.
[3] Efes, Y.: Bildanalytische Bestimmung der Festbetonzusammensetzung. Betonwerk+Fertigteiltechnik, Teil 1, H. 11 (1988) S. 86-91 und Teil 2, H. 12 (1988) S. 62-67.
[4] Deutsches Patent Nr. 11 33 299 (5. 5. 1966).
[5] Schneider, U.: Kinetische Betrachtungen über den thermischen Abbau zementgebundener Betone und dessen mechanische Auswirkungen. Cement and Concrete Research, Vol. 7 (1977) S. 259-268.
[6] DIN 16 945, Abschnitt 5.6, Ausgabe April 1976
Bei der Klärung von Schadensfällen, insbesondere wenn die für
die Betonherstellung verwendeten Ausgangsstoffe nicht mehr verfügbar
sind, wäre es oft von erheblicher Bedeutung, die Zusammensetzung
des ursprünglichen Frischbetons über eine Analyse
des Festbetons nachträglich ermitteln zu können. Zur Bestimmung
des Zement- und Zuschlaganteils von erhärtetem Beton werden
üblicherweise chemische sowie neuerdings bildanalytische
Bestimmungsverfahren eingesetzt [1-3]. Die chemische Ermittlung
der festen Mischungsbestandteile des Betons nach DIN 52 170,
Teile 1-4, Ausgabe Februar 1980 ist nur dann mit der gewünschten
Genauigkeit möglich, wenn entweder Rückstellproben des Zementes
und des Zuschlages zur Verfügung stehen, oder wenn feststeht,
daß lediglich salzsäureunlöslicher Zuschlag und salzsäurelöslicher
Zement für die Betonherstellung Verwendung
gefunden haben.
In den Fällen, in denen keine Rückstellproben mehr vorhanden
sind, und die Zuschläge beispielsweise erhebliche Anteile
carbonatischer Verbindungen (z. B. Kalkstein und/oder Dolomit)
enthalten, ist eine Bestimmung des Mischungsverhältnisses Zement/
Zuschlag nur mehr mit großer Unsicherheit möglich. Diese
Aussage gilt in etwas abgeschwächter Form auch für die Bestimmung
des Mischungsverhältnisse nach dem in [2] beschriebenen
Verfahren.
Wegen des im allgemeinen relativ hohen Analysenaufwands naßchemischer
Analysen und wegen der Ermittlung anderer maßgeblicher
Kenngrößen des erhärteten Betons, z. B. seinem Porenanteil,
seiner Porenstruktur und seiner Porenradienverteilung sind in
neuerer Zeit auch Wege aufgezeigt worden, durch mikro- und makroskopische,
automatisierte sowie rechnergestützte Untersuchungstechniken
die Zusammensetzung des Festbetons zu ermitteln
[3]. Demgegenüber ist das in [4] beschriebene, patentierte
Verfahren lediglich zur allgemeinen, allerdings sehr zeitaufwendigen
und wenig effektiven Zerstörung des Betongefüges
einsetzbar.
Die Güte von erhärtetem Beton hängt aber nicht nur vom Massenverhältnis
Zuschlag/Zement sondern noch von einer Reihe weiterer
wichtiger Beton-Kenngrößen ab, z. B. dem die Betonporosität
maßgeblich beeinflussenden w/z-Wert. Verfahren zur nachträglichen
Ermittlung des w/z-Wertes von erhärtetem Beton, dessen
feste Ausgangskomponenten nicht mehr vorliegen, sind bisher
nicht bekanntgeworden.
Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine Analyse
eines erhärteten Betons quantitative Aussagen über seine Zusammensetzung
im Frischzustand abzuleiten. Diese Aufgabe wird bei
einem naßchemischen Bestimmungsverfahren der eingangs beschriebenen
Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1-4
gelöst. Dabei wird wie folgt vorgegangen:
Je nach Zuschlaggrößtkorn werden 1-3 Liter erhärteter Beton (z. B.
Betonzylinder mit einem Durchmesser von 100 bzw. 200 mm und
einer Höhe von 127,5 bzw. 100 mm) bei 450-480°C bis zur
Massenkonstanz geglüht. Die Masse und das Volumen des geglühten
Betonprobekörpers werden ermittelt. Bei diesem Glühvorgang beträgt
der Glühverlust der Zuschläge unabhängig von ihrer mineralogischen
Zusammensetzung nach Literaturangaben [5] etwa 0,1-0,5%.
Er führt zu einem systematischen Fehler bei der
Bestimmung des Zuschlaganteils in derselben Größenordnung. Nach
24 h Unterwasserlagerung des noch nicht erkalteten Betonprobekörpers
(TBeton ca. 100°C) unter gleichzeitigem Anlegen
eines Wasserstrahlvakuums wird dieser erneut gewogen. Die
Massendifferenz entspricht der Anmachwassermenge, wobei ein
Gehalt von ca. 1,5% an Verdichtungsporen, den ein Beton in der
Praxis immer aufweist, in Anrechnung zu bringen ist.
Nun wird der wassergesättigte Betonprobekörper zwischen 15 und
20mal abwechselnd in flüssigen Stickstoff und heißes Wasser getaucht,
wobei eine weitgehende Gefügeauflockerung (Erweichen
des Zementsteins) eintritt und die Grobzuschläge (16-32 mm)
sich vom Zementstein weitgehend trennen. Der zerkleinerte,
wassergesättigte Beton wird im Massenverhältnis 1 : 5 mit kaltem
Acetanhydrid versetzt und 2 h in einer Schüttelmaschine (z. B.
Turbula-Mischer, System Schatz) geschüttelt. Durch die
beschleunigende Wirkung der basischen Zementsteinanteile auf
die Hydrolyse des Acetanhydrids wird dieses in Gegenwart von
Wasser rasch unter Eisessig- und Acetat-Bildung verseift. Dabei
ist stets darauf zu achten, daß das Acetanhydrid im Überschuß
eingesetzt wird, um eine mögliche Verdünnung des entstehenden
Eisessigs sicher auszuschließen. Gleichzeitig sollte sich die
anorganisch/organische Suspension nicht über 20°C erwärmen.
Nach 2 h werden die im Acetanhydrid/Eisessig-Gemisch schwebenden
und teilweise abgebauten Zementhydratationsprodukte
zusammen mit dem organischen Lösungsmittelgemisch abdekantiert.
Die organische Flüssigkeit wird bei Raumtemperatur
abgedunstet und die enthaltenen Salze im feinkörnigen Rückstand
mit Citratpufferlösung (pH ca. 6,5) weitgehend gelöst. Der ungelöste
Rückstand wird über ein 0,032 mm-Sieb abgetrennt,
mehrmals mit Wasser gewaschen, bei 105°C getrocknet und
gewogen. Der nach der Dekantation zurückbleibende Bodensatz mit
den grobkörnigeren Bestandteilen wird im Massenverhältnis von
1 : 5 mit Eisessig versetzt und nochmals ca. 0,5 h geschüttelt.
Dabei greift die Säure nur den restlichen Zementstein aber
keinen carbonatischen Zuschlag an [6]. Die in Eisessig unlöslichen
Festbestandteile werden an Luft weitgehend getrocknet
mit einem 0,063 mm-Sieb abgetrennt, mit Citratpufferlösung (pH
ca. 6,5) und Wasser mehrfach gewaschen, bei 105°C getrocknet
und gewogen. Feinstbestandteile, welche das 0,063 mm-Sieb
passiert haben, werden mit einem 0,032 mm-Sieb abfiltriert und
- wie vorher beschrieben - weiterverarbeitet. Aus der Masse des
geglühten Betons abzüglich des experimentell bestimmten
Zuschlaganteiles wird der Zementanteil im Betonprobekörper
errechnet.
Das beschriebene Analysenverfahren kann von Materialprüfungsämtern,
privaten und öffentlichen Untersuchungsanstalten sowie
auch in speziell ausgestatteten privaten Laboratorien problemlos
und einfach durchgeführt werden. Der große Vorteil des
neuen Verfahrens gegenüber den bislang eingesetzten Verfahren
liegt darin, daß keine Rückstellproben mehr für die Analyse des
Betons, selbst wenn dieser teilweise carbonatischen Zuschlag
enthält, benötigt werden. Damit ist der w/z-Wert des Betons
nachträglich - auch wenn keine Unterlagen mehr über die
Frischbetonzusammensetzung existieren sollten - mit einer
maximalen Abweichung δ(w/z) von rund +0,06 bestimmbar.
Zum Nachweis der Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens
wurden Untersuchungen an zylindrischen Betonprobekörpern (V=1 Liter),
die aus Portlandzement PZ 35 F und dolomitischen bzw.
rein quarzitischem Zuschlag mit einem w/z-Wert von 0,57
hergestellt worden waren, durchgeführt. Vor der Betonanalyse
waren die jeweils nach 3 d entschalten Probekörper mindestens 6 Wochen
im Feuchtraum bei einem Klima von 20/95 gelagert worden.
Die Sieblinie der Zuschläge (Frischbeton) zeigt Bild 1. Tabelle 1
zeigt in einer Gegenüberstellung die Massenanteile der
Betonkomponenten in der Frischbetonmischung (SOLL-WERT) und
nach der Analyse der erhärteten Betone (IST-WERT).
Claims (5)
1. Mechanisch-chemisches Verfahren zur Bestimmung des Zement-
und Zuschlaggehaltes, insbesondere des Kalkstein- und
Dolomitzuschlaganteiles erhärteter Zementbetone bzw. -mörtel,
deren Ausgangsstoffe nicht mehr zur Verfügung stehen, dadurch
gekennzeichnet, daß das wassergesättigte Betongefüge mit flüssigem
Stickstoff zerstört und der Zementstein anschließend
durch Lösen mit kaltem Carbonsäureanhydrid, insbesondere Acetanhydrid,
und kalter Carbonsäure, insbesondere kaltem Eisessig,
vom Zuschlag selektiv getrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Beton zur Erhöhung seiner Porosität vor der Flüssigstickstoff-
Behandlung bei 450-480°C bis zur Massenkonstanz geglüht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus
der Wasseraufnahme des geglühten Betonprobekörpers der Anmachwassergehalt
des Betons ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Beton als Zusatzstoffe Kalksteinmehl oder Elektrofilterasche
oder Steinkohlenflugasche oder gemahlene Hochofenschlacke aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sieblinie der Betonzuschläge näherungsweise festgestellt werden
kann.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893923040 DE3923040A1 (de) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | Nachtraegliche bestimmung der frischbetonzusammensetzung durch mechanisch-chemische zerlegung des erhaerteten betons, dessen ausgangsstoffe nicht mehr zur verfuegung stehen |
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| DE19893923040 DE3923040A1 (de) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | Nachtraegliche bestimmung der frischbetonzusammensetzung durch mechanisch-chemische zerlegung des erhaerteten betons, dessen ausgangsstoffe nicht mehr zur verfuegung stehen |
Publications (2)
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| DE3923040C2 DE3923040C2 (de) | 1993-05-27 |
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ID=6384878
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| DE19893923040 Granted DE3923040A1 (de) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | Nachtraegliche bestimmung der frischbetonzusammensetzung durch mechanisch-chemische zerlegung des erhaerteten betons, dessen ausgangsstoffe nicht mehr zur verfuegung stehen |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102269682B (zh) * | 2011-05-12 | 2013-05-08 | 湖南大学 | 检测新拌水泥净浆、砂浆和混凝土中矿物掺合料的方法 |
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|---|---|---|---|---|
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1989
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Lea, F.M.: The Chemistry of Cement and Concrete, Edward Arnold (Publishers) Ltd., S. 677 bis 684 * |
Also Published As
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