DE4414999A1

DE4414999A1 - Concrete or mortar contg. special additive

Info

Publication number: DE4414999A1
Application number: DE19944414999
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Dipl Phys Augustin
Original assignee: AUGUSTIN HANS ULRICH DIPL PHYS
Current assignee: AUGUSTIN HANS ULRICH DIPL PHYS
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-02

Abstract

A concrete or mortar, comprising a cement and aggregate mixt. contains a special aggregate which compensates tensile stress and shrinkage on drying of the concrete or mortar. The special aggregate is either (a) completely or partially in the form of a solid phase resulting from pptn from a liq soln by evapn of the solvent in the concrete or mortar, the vol increase of the pptd material in the hardened concrete or mortar creating internal compressive stress; or (b) in the form of one or more chemical reaction products which, on chemical reaction and simultaneous vol increase of the reaction components during or after hardening of the concrete or mortar, create internal compressive stress. Also claimed is a process for prodn of the above concrete or mortar.

Description

Die Erfindung betrifft Beton oder Mörtel, der zur Herstellung monolithischer, homogener oder heterogener Bauteile aus Zement mit Zuschlagstoffen insbesondere im Bauwesen, aber auch in der medizinischen Prothetik verwendet wird, sowie das Verfahren zur Herstellung von Beton oder Mörtel durch Anmischen von Zement mit Wasser und besonderen Zuschlagstoffen.The invention relates to concrete or mortar used for the production of monolithic, homogeneous or heterogeneous components made of cement with aggregates in particular used in construction, but also in medical prosthetics, as well as that Process for the production of concrete or mortar by mixing cement with Water and special additives.

Bei der Herstellung von Beton wird eine plastische Masse erzeugt, welche durch Ausgießen in eine Form gebracht wird und in dieser aushärtet durch Hydratation des Zement-Wasser-Gemisches. Überschüssiges Wasser verdunstet durch die Oberflächen. Dieser Prozeß ist, wie auch das Aushärten von Mörtel, von einer Volumenminderung begleitet, die als Schwinden bekannt ist und bei gespanntem Beton durch die inneren Zugkräfte bereits innerhalb weniger Tage zu Rißbildung führen kann. Das zeitlich nicht lineare Schwinden des Betons wird nach DIN 4227 Teil 1 (Spannbeton) quantitativ mit einem Endschwindmaß von 0,1-0,5 mm/m (= Promill) angegeben, welches nach einer Austrocknungszeit erreicht wird, die je nach Dicke des Bauteils mehrere Jahre betragen kann. Der umkehrte Prozeß, nämlich die Volumenzunahme durch Aufnahme von Wasser in den ausgehärteten Beton, wird als Quellen bezeichnet. Diese Eigenschaften von Beton fuhren zu inneren Spannungen in den Bauteilen und damit zur Schalen- oder Spaltrißbildung, die im ungünstigen Fall sogar die Festigkeit des Bauteils beeinträchtigen kann, an freiliegenden Oberflächen aber zumindest optisch irritierend wirkt und daher vermieden werden sollte, auch um eine spätere Vergrößerung der Risse durch Umwelteinflüsse usw. zu umgehen.In the production of concrete, a plastic mass is created, which by Pouring is brought into a mold and cures in it by hydration of the cement-water mixture. Excess water evaporates through the Surfaces. This process, like the hardening of mortar, is one Accompanied by volume reduction, known as shrinkage and under tension Concrete can crack within a few days due to the internal tensile forces can lead. The non-linear shrinkage of the concrete is in accordance with DIN 4227 Part 1 (prestressed concrete) quantitatively with a final shrinkage of 0.1-0.5 mm / m (= Promill) specified, which is reached after a drying time, each can be several years depending on the thickness of the component. The reverse process namely the increase in volume due to the absorption of water in the hardened concrete, is called sources. These properties of concrete lead to internal ones Tensions in the components and thus for the formation of shells or cracks in the unfavorable case can even affect the strength of the component exposed surfaces but at least visually irritating and therefore should be avoided, even by a later enlargement of the cracks To circumvent environmental influences etc.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Beton oder Mörtel zu schaffen, welcher ein vermindertes Schwind- und Quellverhalten während des Aushärtens und danach aufweist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.The invention is therefore based on the object of a concrete or mortar create, which a reduced shrinkage and swelling behavior during the Curing and afterwards, and a method for its production specify.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß dem Gemisch aus Zement, Zuschlagstoffen und Wasser beim Anmischen des Betons oder Mörtels erfindungsgemäß wenigstens ein Zuschlagstoff zugegeben wird, welcher entweder in Form einer Lösung zugegeben wird und beim Verdunsten des Lösungsmittels einen Phasenwechsel vom flüssigen - gelösten - Zustand in den festen durchläuft, oder an einer chemischen Reaktion teilnimmt, wobei in beiden Fällen eine Volumenvergrößerung der Ausfällung bzw. des Reaktionsproduktes gerade die Volumenverminderung des Betons oder Mörtels durch Schwinden kompensiert. Die im austrocknenden Material durch Kontraktion entstehenden Zugkräfte werden dabei durch den entstehenden inneren Druck, den beispielsweise bei der Ausfällung im ausgehärteten Beton wachsende Mikro kristalle aufbauen, aufgefangen und neutralisiert. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist dabei derart zu wählen, daß das Ausfällen des festen Stoffes erst nach oder frühestens während des Erhärtens des Betons oder Mörtels einsetzt. This problem is solved in that the mixture of cement, aggregates and water when mixing the concrete or mortar according to the invention at least one Additive is added, which is either added in the form of a solution and when the solvent evaporates, a phase change from the liquid - dissolved - state in the solid passes through, or in a chemical reaction takes part, in both cases an increase in the volume of the precipitate or of the reaction product just the volume reduction of the concrete or mortar compensated by shrinkage. That in the drying material by contraction resulting tensile forces are caused by the resulting internal pressure, the for example, micro growing in the hardened concrete during precipitation Build up, collect and neutralize crystals. The reaction speed is to be chosen such that the precipitation of the solid material only after or at the earliest during the hardening of the concrete or mortar.

Von wäßrigen Lösungen, beispielsweise von Zucker oder Salz in Wasser, ist bekannt, daß das Volumen der wäßrigen Lösung geringer ist als die Summe der Teilvolumina des in Lösung gehenden Stoffes und des Lösungsmittels, wenn diese noch getrennt sind. Andererseits wird das Ausgangsvolumen des festen Stoffes wieder erreicht, wenn das Lösungsmittel entzogen wird und der gelöste Stoff ausfällt. Ähnliche Volumenvergrößerungen sind von chemischen Reaktionsprodukten her bekannt. Dieses Prinzip der Volumenänderung wird erfindungsgemäß nun auf die Herstellung von Beton angewandt, dem ausschließlich oder zusätzlich zum Hydratationswasser die flüssige Lösung eines festen Stoffes in einem Lösungsmittel - vorzugsweise Wasser -, oder die Reaktionskomponenten zugegeben werden.Of aqueous solutions, for example of sugar or salt in water known that the volume of the aqueous solution is less than the sum of Partial volumes of the substance going into solution and of the solvent, if these are still separated. On the other hand, the initial volume of the solid reached again when the solvent is removed and the solute fails. Similar volume increases are from chemical reaction products known from here. This principle of volume change is now applied to the invention Manufacture of concrete used exclusively or in addition to Water of hydration is the liquid solution of a solid substance in one Solvent - preferably water - or the reaction components added become.

Beim Austrocknen des Betons oder Mörtels wird durch den einsetzenden Verdunstungsprozeß eine Erhöhung der Konzentration des gelösten Stoffes pro Volumeneinheit freien Wassers erreicht, was zur Kristallbildung bzw. Ausfällung des gelösten Stoffes in fester Phase fuhrt. Aus der Rückkehr des gelösten Stoffes in die feste Phase folgt eine Volumenvergrößerung, die zwar minimal ist, aber durch genaue Dosierung des Lösungsgemisches die ebenfalls minimale Volumenminderung von Beton und Mörtel durch Schwinden bei Verdunstung relativ genau kompensieren kann.When the concrete or mortar dries out, the Evaporation process an increase in the concentration of the solute per Volume of free water reached, leading to crystal formation or precipitation of the solute leads in the solid phase. From the return of the solved Substance into the solid phase follows an increase in volume, which is minimal, but also the minimum by exact dosing of the solution mixture Volume reduction of concrete and mortar due to relative shrinkage due to evaporation can compensate exactly.

Ist der in flüssiger Lösung zugegebene Stoff wasserlöslich, so kann das Quellen des trockenen Betons bei erneuter Wasseraufnahme dadurch verhindert werden, daß der in flüssiger Lösung zugegebene, beim ersten Austrocknen des Bauteiles in die feste Phase ausgefällte, Zuschlagstoff durch erneute Lösung unter Volumen verminderung wieder in flüssige Lösung übergeht. Hierbei muß die Veränderung des Konzentrationsgefälles der Lösung im nassen Beton und Auswaschung verhindert werden. Ebenfalls soll die Bildung großer Kristalle verhindert werden, um ein Aufsprengen des Betons wie durch Ausfrieren des freien Wassers bei Frost zu verhindern, oder - wo dies nicht möglich ist - nicht ständig schwankenden Feuchtigkeitsverhältnissen ausgesetzt sein. Andererseits bietet der in wäßrige Lösung gehende Zuschlagstoff jedoch eine gute Frostschutzmaßnahme, wenn die wäßrige Lösung des Stoffes einen tieferen Gefrierpunkt aufweist als reines Wasser.If the substance added in liquid solution is water-soluble, it can swell of dry concrete when water is absorbed again can be prevented by the added in liquid solution, when the component dries out for the first time solid phase precipitated, aggregate by redissolving under volume reduction goes back into liquid solution. Here, the change in Preference gradient of the solution in wet concrete and leaching prevented become. Large crystals should also be prevented from forming The concrete bursts open as if the free water freezes out in frost prevent or - where this is not possible - not constantly fluctuating Be exposed to moisture. On the other hand, the offers in aqueous Solution aggregate, however, is a good antifreeze measure if the aqueous solution of the substance has a lower freezing point than pure Water.

Diese Probleme sind jedoch zweitrangig gegenüber dem Problem des Schwindens beim Austrocknen nach der Herstellung, das erfindungsgemäß durch die Zugabe eines in flüssiger Lösung befindlichen Zuschlagstoffes oder einer oder mehrerer Reaktionskomponenten gelöst wird.However, these problems are secondary to the shrinkage problem Drying out after manufacture, which according to the invention by the addition of a liquid solution aggregate or one or more Reaction components is solved.

Der erfindungsgemäße Beton oder Mörtel weist gemäß Anspruch 1 wenigstens einen Zuschlagstoff auf, welcher - je nach Gehalt freien Wassers im Baustoff - im ausgehärteten Beton oder Mörtel ganz oder teilweise ausgefällt in fester oder teilweise fester Phase vorliegt. Der erfindungsgemäße Beton oder Mörtel wird erfindungsgemäß nach Anspruch 2 dadurch hergestellt, daß beim Anmischen entweder zusätzlich zum Hydratationswasser oder an dessen Stelle ganz oder teilweise eine flüssige Lösung zugefügt wird, in welcher ein Zuschlagstoff gelöst ist, der beim Verdunsten des Lösungsmittels aus dem Baustoff je nach dessen Konzentration in fester Phase ausfällt.The concrete or mortar according to the invention has at least one according to claim 1 Aggregate, which - depending on the content of free water in the building material - in fully or partially hardened concrete or mortar precipitated in solid or partially solid phase is present. The concrete or mortar according to the invention is produced according to the invention according to claim 2 that either in addition to the hydration water or in its entirety or in its place liquid solution is added, in which an additive is dissolved, which at Evaporation of the solvent from the building material depending on its concentration in solid phase fails.

In einer weiteren Ausführung des Betons oder Mörtels gemäß Anspruch 3 werden dem Gemisch bei der Herstellung Zuschlagstoffe beigegeben, welche beispielsweise aufgrund einer chemischen Reaktion von Komponenten, die mit der gleichen oder in einer geringeren Geschwindigkeit abläuft wie das Aushärten des Betons oder Mörtels, durch Ausfällen des Reaktionsproduktes in die feste Phase unter gleichzeitiger Volumenvergrößerung eine innere Druck-Vorspannung im aushärtenden Baustoff erzeugt, welche die beim Austrocknen des Bauteils durch Schwinden entstehende Zugspannung bzw. das volumenbezogene Schwinden selbst durch die vorangegangene Volumenvergößerung kompensiert. In Anspruch 4 ist das Verfahren zur Herstellung dieses Betons oder Mörtels angegeben.In a further embodiment of the concrete or mortar according to claim 3, the Mixture added during the production of additives, which for example due to a chemical reaction of components with the same or in at a slower speed than the hardening of the concrete or Mortar, by precipitation of the reaction product in the solid phase below simultaneous increase in volume an internal pressure preload in the curing Building material generated, which the when the component dries out by shrinking resulting tensile stress or the volume-related shrinkage itself through the previous volume increase compensated. In claim 4 is the method specified for the production of this concrete or mortar.

Die dargestellten ersten Lösungen sind durch das gemeinsam zugrundeliegende, erfindungsgemäße Prinzip gekennzeichnet, Schwinden und Zugspannung im Material durch Volumenvergrößerung eines Stoffes und Druckspannung zu kompensieren - jedoch ist dies nicht notwendigerweise nur synchron, sondern in diesem letzten Ausführungsbeispiel auch zeitlich versetzt möglich.The first solutions shown are due to the common underlying Principle according to the invention characterized, shrinkage and tension in the material to compensate by increasing the volume of a substance and compressive stress - however, this is not necessarily only synchronous, but in this last one Embodiment also possible at different times.

Claims

1. Concrete or mortar, mixed from cement with additives, characterized in that the concrete or mortar is mixed with a special additive which is present in whole or in part in the solid phase after precipitation from a liquid solution by evaporation of the solvent in the concrete or mortar, whereby the increase in volume of the precipitated material in the hardened concrete or mortar leads to an internal compressive stress in the material, which completely or partially compensates for the tensile stress and the shrinkage of the material when it dries out.

2. A method for producing concrete or mortar according to claim 1, characterized characterized in that the mixture of cement and aggregates is another Additive is added in the form of a liquid solution, the dissolved Additive from the liquid solution after evaporation of the solvent during or after hardening of the concrete or mortar in whole or in part solid phase fails.

3. Concrete or mortar, mixed from cement with additives, thereby characterized in that the concrete or mortar in the form of a special aggregate at least one chemical reaction product is admixed, which in a chemical reaction while increasing the volume of the reaction components during or after the concrete or mortar has hardened into one internal compressive stress in the material, which leads to tensile stress and that Shrinkage of the material completely or partially compensated for when drying out.

4. A method for producing concrete or mortar according to claim 4, characterized characterized in that the mixture of cement and aggregates is another Additive in the form of at least one chemical reaction component is admixed, the admixed reaction components during or after the hardening of the concrete or mortar while increasing the volume enter into a chemical reaction, the volume of the reaction product is greater than the sum of the volumes of the individual components.