DE60108391T2

DE60108391T2 - Schnellbinder für selbst-verdichtenden beton und verwendung eines solchen bindemittels

Info

Publication number: DE60108391T2
Application number: DE60108391T
Authority: DE
Inventors: Laurent Gaudry; Christian Marez; Catherine Revais
Original assignee: Lafarge Aluminates SA
Current assignee: Imerys Aluminates SA
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: AU6919901A; AU2001269199B2; PT1296908E; WO2001098229A1; FR2810314B1; ES2236261T3; FR2810314A1; EP1296908A1; EP1296908B1; BR0111904B1; BR0111904A; DE60108391D1; CA2413602C; MXPA02012639A; JP2003535809A; ATE286863T1; CA2413602A1; US20040099185A1; US7029527B2; ZA200210403B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß Anspruch 1 sowie die Verwendung eines solchen Schnellbindemittels für selbstverdichtenden Beton in einem Beton und für Anwendungen.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton sind Bindemittel, die schnell abbinden und aushärten, d.h. sie härten schnell aus, sobald sie eingesetzt wurden, und haben kurzfristig gute mechanische Eigenschaften. Solche Bindemittel des Typs Mörtel oder Beton haben vorzugsweise eine Druckfestigkeit Rc von wenigstens 8 MPa nach 6 Stunden (oder sogar nach 4 Stunden) und von wenigstens 24 MPa nach 24 h. Diese selbstverdichtenden Betons müssen eine Verarbeitbarkeitsdauer von wenigstens 1 Stunde und höchstens eineinhalb bis zwei Stunden haben, ohne dass irgendein Rütteln erforderlich ist. Die Verarbeitbarkeit wird anhand der Absenkungshöhe eines Abrams-Trichters (gemäß der französischen Norm NF P 18-451 vom Dezember 1981) gemessen, und man bewertet einen Beton als verarbeitbar, wenn diese Absenkung wenigstens 15 cm beträgt.
Die Erfindung ist insbesondere für die dringende Reparatur von Bauwerken oder zur vorläufigen Abstützung von Tunneln, Stollen oder anderen analogen Bauwerken bestimmt.
Unter "dringender Reparatur" versteht man eine Reparatur, die in kürzester Zeit vorgenommen werden muss, um ein beschädigtes Bauwerk wieder in einen funktionsfähigen Zustand bringen zu können. Eine solche Reparatur betrifft meistens Straßen oder Autobahnen, Flughafenpisten usw. Bei höheren Temperaturen, insbesondere in warmen Ländern, wo die Temperatur 30°C überschreiten kann, ist es besonders schwierig, ein Schnellbindemittelgemisch für selbstverdichtenden Beton zu transportieren und dabei seine Fließfähigkeit während des Transports bis zu seiner Platzierung aufrechtzuerhalten. Außerdem haben die bekannten Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton bei Umgebungstemperaturen in der Größenordnung von 30–40°C, die man in zahlreichen warmen Ländern häufig antrifft, einen sehr schnellen Abbindungsbeginn, was ihre Verarbeitung schwierig macht. Diese Schwierigkeit findet man wegen der Beschleunigung durch die erhöhte Temperatur insbesondere bei der Straßenreparatur.
Man versteht unter "vorläufiger Abstützung" von Tunneln die Bildung einer mehr oder weniger dicken vorläufigen Verkleidung auf den Wänden und dem Dach solcher abzustützender Bauwerke. Diese Verkleidung ist notwendig, um die Wände des Bauwerks zu verfestigen und so das Personal zu schützen, während man die Platzierung einer endgültigen Verkleidung aus Beton oder Wölbsteinen abwartet. Die Abstützung ist also nur für eine kurzzeitige Dauer bestimmt (bis zu maximal zwei Monaten), und daher wird das Einziehen von Streckenbögen, das die Bauzeit des Bauwerks erheblich verzögert, vermieden.
Bei einem Tunnel geht die derzeitige Tendenz eher dahin, den feuchten Weg der Betonherstellung zu verwenden (Mischen des Bindemittels mit Wasser, bevor man es platziert), der weniger Umweltprobleme für das Personal bedeutet.
Außerdem werden heute mit Erfolg bestimmte Techniken der unterirdischen Bohrung verwendet, wie diejenige des Vorschneidens von Kanälen, die unter dem Namen "Perforex" bekannt ist. Bei dieser Technik wird das Spritzen eines beschleunigten Bindemittels in einen häufig langen und geraden Kanal verwendet (ungefähr 20 bis 30 cm Dicke auf 3 bis 4 Meter Länge auf dem gesamten zylindrischen Teil eines unterirdischen Tunnels). Sie wird heute mit Schnellbindemitteln für selbstverdichtenden Beton des Typs "LP2" der Anmelderin auf der Grundlage von Schlacke und Calciumaluminaten realisiert.
Solche Bindemittel erlauben es jedoch nicht, den Kanal in befriedigender Weise durch Pumpen und Gießen zu füllen.
Diese beiden Anwendungen bei der dringenden Reparatur und vorläufigen Abstützung erfordern Bindemittel mit ähnlichen Spezifitäten: Sie müssen eine angepasste Rheologie haben, was vorzugsweise eine Verarbeitbarkeitsdauer von mindestens einer Stunde und höchstens eineinhalb bis zwei Stunden und eine sehr schnelle Härtung von reparierten Elementen oder vorläufigen Gewölben impliziert.
Diese Bindemittel müssen andererseits vorzugsweise robust sein, d.h. ein reproduzierbares Verhalten unter einem großen Bereich von Bedingungen aufweisen. So ist es zweckmäßig, wenn ihr Verhalten so wenig wie möglich von den Luftbedingungen (Temperatur und/oder Feuchtigkeit) und/oder den Variationen der Rohstoffe abhängt.
Außerdem ist es wünschenswert, dass diese Bindemittel leicht zu verarbeiten und so ökonomisch wie möglich sind.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A1-0 769 482 beschreibt ein Material zum Spritzen, das einen Zementmörtel umfasst, der zur Wandabstützung eines Tunnels bestimmt ist. Dieses Material hat eine Zusammensetzung, die Zement, zum Beispiel Portland-Zement, Gips und Calciumaluminat umfasst. Vorzugsweise wird ein Wasserreduktionsmittel hinzugefügt, um die Fließfähigkeit des Zementmörtels zu verbessern. Der Gips und das Calciumaluminat variieren in Anteilen von 0 bis 25%, bezogen auf den Zement.
Das in diesem Dokument offenbarte Material in seinen zahlreichen Ausführungsbeispielen entspricht nicht den oben genannten Spezifikationen für die dringende Reparatur oder vorläufige Abstützung eines Bauwerks. Insbesondere erfährt dieses Material eine fast momentane Versteifung, wenn die Gesamtheit der Bestandteile seiner Zusammensetzung gemischt wird. Außerdem werden die offenbarten Zusammensetzungen notwendigerweise durch Spritzen angewendet, und sie sind nicht zum Gießen und/oder Pumpen geeignet. Insbesondere sind sie nicht selbstverdichtend.
Die Erfindung betrifft ein Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton, das eine erhöhte Verarbeitbarkeitsdauer haben kann, insbesondere zwischen einer Stunde und einer Stunde dreißig oder zwischen einer Stunde und zwei Stunden. Unter "Verarbeitbarkeitsdauer" versteht man die Dauer der Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit, die der Verzögerung des Abbindungsbeginns entspricht.
Diese beiden Eigenschaften der Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit und von großen kurzfristigen Festigkeiten, die anscheinend unverträglich sind, erlauben es insbesondere, eine Bindemittelzusammensetzung in der Betonzentrale zu realisieren und sie anschließend im Fahrmischer auf eine Baustelle zu transportieren, wobei die Zusammensetzung schnell aushärtet, sobald sie eingesetzt wurde. Diese Eigenschaften des Bindemittels erlauben es auch, es dank seiner Fließfähigkeit mechanisch zu pumpen und in Tunnelkanäle zu gießen, wobei man eine schnelle Aushärtung erhält.
Die Erfindung ist auf ein solches Bindemittel des Typs Mörtel oder Beton gerichtet, das eine Druckfestigkeit in der Größenordnung von 8 MPa nach 6 h oder sogar nach 4 h und von 24 MPa nach 24 h haben kann, welche an zylindrischen Proben der Abmessung 16 cm × 32 cm gemessen wird.
Das Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß der Erfindung kann auch leicht zu pumpen oder zu gießen sein, insbesondere ohne Rütteln (selbstverdichtender Beton), was es besonders gut für die vorläufige Abstützung von Stollen oder Tunneln geeignet macht.
Das Bindemittel gemäß der Erfindung für selbstverdichtenden Beton kann eine leichte und ökonomische Durchführung ermöglichen.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Schnellbindemittels für selbstverdichtenden Beton gemäß der Erfindung in einem Beton und die Anwendungen dieses Schnellbindemittels für selbstverdichtenden Beton bei der vorläufigen Abstützung oder dringenden Reparatur eines Bauwerks, was eine Verarbeitung unter den Bedingungen von Umgebungstemperaturen von über 25°C mit einschließt.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton, das Folgendes umfasst, bezogen auf das Trockengewicht des Bindemittels:

• 70% bis 90% Portland-Zement;
• 4 bis 16% Calciumaluminat;
• 4 bis 14% Calciumsulfat in Form von Anhydrit;
• einen Beschleuniger und einen Verzögerer;
• wenigstens einen Hilfsstoff, der einen Wasserreduzierer umfasst;

Gemäß der Erfindung:

• kann man 0 bis 2% gelöschten Kalk Ca(OH)₂ hinzufügen;
• umfasst der Wasserreduzierer wenigstens einen Superweichmacher, der aus einer wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren organischen Verbindung, die wenigstens eine Aminodi(alkylenphosphonsäure)-Gruppe und wenigstens eine Polyalkylenoxidkette umfasst, oder wenigstens einem ihrer Salze besteht.
• Das Bindemittel der Erfindung unterscheidet sich also vom Material des Dokuments EP-769.482 dadurch, dass der Wasserreduzierer einen oder mehrere Superweichmacher umfasst, wie sie oben definiert sind, und durch die fakultative Anwesenheit von Kalk.
• Diese neue Zusammensetzung erlaubt es, die oben genannten Probleme zu lösen, und eröffnet insbesondere die Möglichkeit, eine Verarbeitungszeit von über 1 Stunde und vorzugsweise von eineinhalb bis zwei Stunden zu haben, den Beton dank unserer selbstverdichtenden Zubereitung pumpen zu können, wobei man gleichzeitig sehr hohe mechanische Druckbeständigkeiten bei 6 Stunden und bei 24 Stunden hat (8 MPa nach 6 Stun den und vorzugsweise 8 MPa nach 4 Stunden sowie 24 MPa nach 24 Stunden), was eine Verarbeitung bei Temperaturen zwischen 10 und 35°C mit einschließt.

Tatsächlich erlaubt es das Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß der Erfindung überraschenderweise, gleichzeitig den Beginn des Abbindens ausreichend zu verzögern und eine schnelle Aushärtung in ausgezeichneter Qualität zu erhalten.
Die Verarbeitbarkeitszeit ist ein fundamentaler Parameter. Sie ermöglicht die Herstellung der Zusammensetzung in einer Betonzentrale, was es erlaubt, Manipulationen der Rohstoffe auf der Baustelle, wo oft wenig Platz ist, zu vermeiden und dadurch Unfälle zu vermeiden. Sie ermöglicht weiterhin einen Transport der Zusammensetzung, zum Beispiel im Fahrmischer, was somit die Logistik der Baustelle vereinfacht.
Ein weiterer Vorteil der Zusammensetzung gemäß der Erfindung besteht darin, dass sie mit den üblichen Mitteln von Baustellen gepumpt werden kann, da diese Zusammensetzung gießfähig und selbstverdichtend ist. So wird ihre Verwendung vereinfacht, da sie gut gegossen werden kann, sogar ohne Rütteln, und gleichzeitig dem Kriterium der erhöhten kurzfristigen mechanischen Festigkeit genügt.
Außerdem ist eine weitere wichtige Eigenschaft der Zusammensetzung ihre Robustheit, d.h. ihre Fähigkeit, gewöhnliche Granulatvariationen auszuhalten und gleichzeitig die mechanische Festigkeit des Endprodukts zu bewahren. Solche Variationen treten in Zentralen für gebrauchsfertigen Beton häufig auf.
Ein weiterer Vorteil ist das fehlende Schwitzen bzw. die fehlende Entmischung der Betonzusammensetzungen, die mit verschiedenen üblichen Sanden und Granulaten realisiert werden, selbst mit Absenkungsmessungen mittels eines Abrams-Trichters von 24 cm.
Außerdem kann das Bindemittel gemäß der Erfindung für selbstverdichtenden Beton unter variablen Luftbedingungen eingesetzt werden, zum Beispiel von 10°C bis 35°C, wobei es gleichzeitig den Kriterien genügt, die erhöhte kurzfristige mechanische Festigkeiten fordern, und eine befriedigende Verarbeitbarkeit aufweist.
Das Bindemittel kann geliefert werden:

• entweder in Form einer trockenen Vormischung für den Teil der Bestandteile ohne flüssige Additive (und als Variante gegebenenfalls ohne Sand und Zuschläge), in Säcken oder als Schüttgut, wobei die Baustelle des Bauwerks, wo dann das Verkneten mit dem Wasser durchgeführt wird, direkt beliefert wird;
• oder in Form von Beton für "Fahrmischer" ausgehend von üblichen Betonzentralen.

Vorzugsweise umfassen die Hilfsstoffe einen Abbindebeschleuniger, der vorzugsweise 0,5 bis 2,5% des Trockengewichts des Bindemittels ausmacht. Dieser Abbindebeschleuniger umfasst vorteilhafterweise Natriumcarbonat.
Die Hilfsstoffe umfassen ebenfalls vorzugsweise einen Abbindeverzögerer, der vorzugsweise 0,5 bis 2,5% des Trockengewichts des Bindemittels ausmacht. Dieser Abbindeverzögerer umfasst vorteilhafterweise Zitronensäure, vorzugsweise in Form des Monohydrats.
Der Anhydrit hat vorteilhafterweise eine Reinheit von über 90% und umfasst vorteilhafterweise Anhydrit II.
Außerdem hat das Calciumaluminat vorzugsweise einen Minimalgehalt von 50% Aluminiumoxid.
Vorzugsweise macht der Superweichmacher ungefähr 1,5% des Trockengewichts des Bindemittels aus.
Dieser Superweichmacher ist vorzugsweise eine Verbindung (I) oder ein Salz der Verbindung (I), wobei die Verbindung (I) der Formel

entspricht, wobei
• Rein Wasserstoffatom oder eine gesättigte oder ungesättigte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 1 bis 18 Kohlenstoffatome und gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome umfasst, wobei R vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine gesättigte oder ungesättigte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome umfasst, 50% bis 100% der R_i Ethylen sind und 0 bis 50% der gegebenenfalls übrigen R_i gleich oder verschieden sind und ein Alkylen, wie Ethylen, Propylen, Butylen, Amylen, Octylen oder Cyclohexen, oder ein Arylen, wie Styrol oder Methylstyrol, darstellen, wobei die R_i gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome umfassen;
• Q eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 2 bis 18 Kohlenstoffatome und gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome umfasst;
• A eine Alkylengruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, wobei A vorzugsweise eine Methylengruppe ist;
• die R_j gleich oder verschieden sind und ausgewählt werden können aus: – der Gruppe A-PO₃H₂, wobei A die zuvor genannte Bedeutung hat; – und der Gruppe
wobei B eine Alkylengruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, wobei B vorzugsweise Ethylen oder Propylen ist, wobei A die zuvor genannte Bedeutung hat;
• "n" eine Zahl von 20 bis 250 ist;
• "r" die Zahl der Gruppen [R-O(R_i-O)_n] ist, die an die Gesamtheit der R_j gebunden sind;
• "q" die Zahl der Gruppen [R-O(R_i-O)_n] ist, die an Q gebunden sind;
• die Summe "r + q" höchstens gleich 3 ist;
• "y" eine ganze Zahl ist, die gleich 1 oder 2 ist;
• Q, N und die R_j zusammen einen oder mehrere Ringe bilden können, wobei der oder die Ringe außerdem ein oder mehrere andere Heteroatome enthalten können.

Die Salze der Verbindungen (I) können stöchiometrisch oder nicht stöchiometrisch, gemischt oder nicht gemischt sein und bestehen aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Aminen oder quartären Ammoniumverbindungen.
Die Verbindungen (I) liegen in einer Form vor, die von der flüssigen Form zur festen Form variieren kann, wobei die wachsartige Form durchlaufen wird.
Die Kategorie dieser Superweichmacher, die in der Erfindung eingesetzt werden, ist an sich allgemein als Verflüssigen für wässrige Suspensionen von Mineralteilchen und Pasten von hydraulischem Bindemittel bekannt und im Dokument FR-A-2.696.736 offenbart. Außerdem ist ein Herstellungsverfahren für einen solchen Verflüssigen im Dokument FR-A-2.689.895 beschrieben. Wegen einer ausführlichen Beschreibung dieser Kategorie von Verbindungen (I) und der Salze dieser Verbindungen (I) wird insbesondere auf das Dokument FR-A-2.696.736 verwiesen.
Der oben definierte Superweichmacher weist vorteilhafterweise die folgenden Merkmale auf, die getrennt oder zusammen gemäß allen ihren technisch möglichen Kombinationen genommen werden können:

• Rist ein Wasserstoffatom;
• Rist eine einwertige, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen;
• die Gruppen R_i sind aus Ethylen und Propylen ausgewählt;
• R_i ist hauptsächlich Ethylen, wobei die Zahl der R_i entsprechenden Ethyleneinheiten ausreicht, um den wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Charakter der Verbindung (I) zu bewahren;
• Q ist eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und steht vorzugsweise für Ethylen und/oder Propylen, die vorteilhafterweise in einer Menge von 95 Molvorhanden sind, wobei der Rest aus anderen Monomeren, wie Cyclohexen oder n-Hexen, besteht;
• die Alkylidengruppe A umfasst 1 bis 3 Kohlenstoffatome;
• A ist eine Methylengruppe;
• die Gruppe R_j ist die Gruppe -CH₂-PO₃H₂ gegebenenfalls als Salz, oder die Gruppe -C₂H₄N(CH₂-PO₃H₂)₂, gegebenenfalls als Salz, oder die Gruppe -C₃H₆N(CH₂PO₃H₂)₂, gegebenenfalls als Salz;
• die Salze der Verbindung (I) sind Natrium-, Calcium- oder Diethanolaminsalze;
• "n" liegt zwischen 20 und 250, vorzugsweise zwischen 30 und 150 und besonders bevorzugt zwischen 50 und 100;
• die Summe "r + q" ist kleiner als 3 und vorzugsweise gleich 1;
• "y" ist gleich 1.

Vorteilhafterweise umfasst die Verbindung (I), die im hydraulischen Bindemittel gemäß der Erfindung für selbstverdichtenden Beton als Superweichmacher verwendet wird, eines oder mehrere der folgenden Merkmale:

(i) wenigstens 50% der R_i sind Ethylen und die gegebenenfalls vorhandenen anderen R_i sind Propylen;
(ii) R_j ist aus den gegebenenfalls als Salz vorliegenden Gruppen -CH₂-PO₃H₂,
(iii) -C₂H₄N(CH₂-PO₃H₂)₂ und -C₃H₆N(CH₂PO₃H₂)₂ ausgewählt.

Sehr gute Ergebnisse wurden mit einer diphosphonierten Verbindung (I) erhalten, bei der R_i Ethylen ist, R_j CH₂-PO₃H₂ ist, "n" zwischen 30 und 150 (Grenzen eingeschlossen), vorzugsweise zwischen 50 und 100 (Grenzen eingeschlossen), liegt, die Summe "r + q" gleich 1 ist und "y" gleich 1 ist.
Eine Verbindung, die sehr gute Ergebnisse geliefert hat, entspricht der Formel (II):
oder einem ihrer Salze.
Vorteilhafterweise ist der Portland-Zement ein schneller Zement (Typ "R" genannt), der vorzugsweise auf eine Feinheit von wenigstens 4000 cm²/g gemahlen ist.
Vorzugsweise ist der Zement vom Typ HRI (mit hoher Anfangsfestigkeit).
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Bindemittels gemäß der Erfindung für selbstverdichtenden Beton in einem Beton.
Die Zusammensetzung kann dann mit klassischen Granulaten (Sand, Kies und/oder Schotter) ergänzt werden.
Vorzugsweise hat der Beton eine Korngröße von kleiner oder gleich 20 mm. So kann die Zusammensetzung leicht gepumpt werden.
Außerdem hat der Beton vorteilhafterweise ein Gewichtsverhältnis von effizientem Wasser zu trockenem Bindemittel zwischen 0,35 und 0,4 und hat vorteilhafterweise ein Trockengewichtsverhältnis von Granulat zu Bindemittel zwischen 4 und 5.
Die Erfindung betrifft auch die Anwendungen eines Schnellbindemittels für selbstverdichtenden Beton gemäß der Erfindung auf die Füllung eines Kanals durch Pumpen und/oder Gießen für die vorläufige Abstützung eines Bauwerks und auf eine dringende Reparatur eines beschädigten Bauwerks sowie seine Anwendung unter Bedingungen einer Umgebungstemperatur von über 25°C.
Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beispiele, die keineswegs einschränkend sind, veranschaulicht und ausführlich beschrieben.
Beispiel 1
Zubereitung für die Abstützung von Stollen

Zusammensetzung des Bindemittels:

– Portland-Zement Typ CEMI 52,5 R von Saint Pierre La Cour	81,85%
– Anhydrit ICI (Quelle CaSO₄ > 90%)	8,75%
– Calciumaluminat Typ Secar 51 BTF vor Lafarge Aluminates	7%
– Natriumcarbonat Na₂CO₃	1,7%
– Zitronensäure-Monohydrat	0,7%

Zusammensetzung des Betons:

– Sand 0–5	754 kg/m³
– Kies 5–12	372 kg/m³
– Schotter 12–20	723 kg/m³
– Bindemittel gemäß oben angegebener Zusammensetzung	400 kg/m³
– Wasser (effizientes Wasser/Bindemittel = 0,40)	160 l
– Superweichmacher-Aminophosphonate, vertrieben unter dem Namen Optima 100, als Zusatz zu dem Beton in flüssiger Form	6 l.

Die folgenden Leistungen werden für den Beton erhalten (Rohstoffe bei ungefähr 14°C).

• Man beobachtet eine Aufrechterhaltung der Verarbeitbarkeit während 1 h 15 (also Möglichkeit der Herstellung in einer Zentrale für gebrauchsfertigen Beton und dann Transport im Fahrmischer).
• Man misst die Verarbeitbarkeit anhand der Absenkung mit Hilfe eines Abrams-Trichters und erhält die folgenden Zeiten T (in Minuten):

T0: 23 cm

T15: 23 cm

T45: 20 cm

T60: 18 cm

T75: 16,5 cm.

Bei T 90 hat das Produkt alle Plastizität verloren.
Die Abbindung wird bei 1 h 55 geschätzt.

• Man kann diesen Beton platzieren, ohne zu rütteln (selbstverdichtender Beton).
• Man beobachtet weder Schwitzen noch Entmischung.
• Die Druckfestigkeiten (Rc) werden an Proben von 16 cm × 32 cm gemessen und sind in Tabelle I aufgeführt ("d" steht für "Tag").

Tabelle I
Die festgelegten Kriterien der mechanischen Festigkeit werden gut erfüllt, wobei man gleichzeitig die erforderlichen Verarbeitbarkeitsbedingungen hat.
Man beobachtet keine Unordnung auf der Oberfläche der Proben, ihre Reinigung ist nicht unbedingt notwendig.
Beispiel 2
Zubereitung für eine dringende Reparatur

Zusammensetzung des Bindemittels:

– Zement Typ HPR Siam 3 ASTM Typ 3 von Siam-Zement	78,2%
– Anhydrit ICI (Quelle CaSO₄ > 90%)	10%
– Secar 51 von Lafarge (Quelle Al2O3 > 52,5%; CaO > 39%)	8%
– Natriumcarbonat Na₂CO₃	1,9%
– Zitronensäure	1,9%
– Aminophosphonate "Optima 100" als Zusatz zu dem Beton in flüssiger Form	1,5%

Zusammensetzung des Betons:

– Sand 0–5	733 kg/m³
– Kies 5–12	478 kg/m³
– Schotter 12–20	684 kg/m³
– Bindemittel gemäß oben angegebener Zusammensetzung	400 kg/m³
– Wasser (effizientes Wasser/Bindemittel = 0,40)	160 l.

Die folgenden Leistungen werden für einen Beton bei 30°C erhalten.

• Man beobachtet eine Aufrechterhaltung der Verarbeitbarkeit während 1 h 45.
• Man beobachtet weder Schwitzen noch Entmischung.
• Man misst die Verarbeitbarkeit anhand der Absenkung mit Hilfe eines Abrams-Trichters und erhält die folgenden Zeiten T (in Minuten):

T0: 17 cm

T60: 16 cm

T90: 7 cm

T105: 5 cm.
• Die Druckfestigkeiten (Rc) werden an Würfeln von 15 cm × 15 cm gemessen (die bis 24 h erhaltenen Ergebnisse sind an nicht entformten Proben gewonnen worden): Rc 33,8 MPa nach 6 h Rc 48,1 MPa nach 24 h Rc > 60 MPa nach 7 d.
• Die festgelegten Kriterien der mechanischen Festigkeit werden gut erfüllt, wobei man gleichzeitig die erforderlichen Verarbeitbarkeitsbedingungen hat.
• Man beobachtet keine Unordnung auf der Oberfläche der Proben, ihre Reinigung ist nicht unbedingt notwendig.

Beispiel 3
Dieses Beispiel ist ein Vergleich einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung mit einer Zusammensetzung des Standes der Technik und insbesondere mit einer Zusammensetzung gemäß der Lehre des Europäischen Patents EP A1-0 769 482.
Man mischt im voraus alle trockenen Bestandteile, dann fügt man Wasser dazu, das den Superweichmacher enthält.
Für die Zusammensetzung von Beispiel 12 des Patents EP-A1 0 769 482 sind die Verhältnisse Tonerdezement/Portland-Zement, Gips/Portland-Zement und Natriumhydrogensulfid/Portland-Zement diejenigen, die in Beispiel 12 des Patents beschrieben sind.
Rheologieverhalten, Messung der Selbstausbreitung, modifizierter Test gemäß ASTM C230
Die erhaltenen Ergebnisse beweisen, dass:

– man mit einer Zusammensetzung gemäß dem Stand der Technik, wie derjenigen von Beispiel 12 des Patents EP-A1 0 769 482, eine fast sofortige Versteifung erhält, sobald die Menge der Bestandteile gemischt ist; dieses Theologische Verhalten ist dasjenige, das für alle Materialien gewünscht wird, die durch Spritzen angewendet werden sollen;
– man mit einer Zusammensetzung gemäß unserer Erfindung, die der vorstehenden ähnelt, aber einen Superweichmacher umfasst, der aus wenigstens einer wasserlöslichen organischen Verbindung besteht, die eine Aminodi(alkylenphosphonsäure)-Gruppe, und zwar Optima 100, das von Chryso SAS kommerzialisiert wird, und wenigstens eine Polyalkylenoxidkette umfasst, ein sehr fließfähiges Material erhält, das die Rheologie über die Zeit gut beibehält.

Claims

Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton, das Folgendes umfasst, bezogen auf das Trockengewicht des Bindemittels: • 70% bis 90% Portland-Zement; • 4 bis 16% Calciumaluminat; • 4 bis 14% Calciumsulfat in Form von Anhydrit; • einen Beschleuniger und einen Verzögerer; • wenigstens einen Hilfsstoff, der einen Wasserreduzierer umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass: • man 0 bis 2% gelöschten Kalk Ca(OH)₂ hinzufügen kann; • der Wasserreduzierer wenigstens einen Superweichmacher umfasst, der aus einer wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren organischen Verbindung, die wenigstens eine Aminodi(alkylenphosphonsäure)-Gruppe und wenigstens eine Polyalkylenoxidkette umfasst, oder wenigstens einem ihrer Salze besteht, wobei der Superweichmacher eine Verbindung (I) oder ein Salz der Verbindung (I) ist, wobei die Verbindung (I) der Formel
entspricht, wobei • Rein Wasserstoffatom oder eine gesättigte oder ungesättigte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 1 bis 18 Kohlenstoffatome und gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome umfasst, wobei R vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine gesättigte oder ungesättigte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome umfasst, 50% bis 100% der R_i Ethylen sind und 0 bis 50% der gegebenenfalls übrigen R_i gleich oder verschieden sind und ein Alkylen, wie Ethylen, Propylen, Butylen, Amylen, Octylen oder Cyclohexen, oder ein Arylen, wie Styrol oder Methylstyrol, darstellen, wobei die R_i gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome umfassen; • Q eine Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 2 bis 18 Kohlenstoffatome und gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome umfasst; • A eine Alkylengruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, wobei A vorzugsweise eine Methylengruppe ist; • die R_j gleich oder verschieden sind und ausgewählt werden können aus: – der Gruppe A-PO₃H₂ wobei A die zuvor genannte Bedeutung hat; – und der Gruppe
wobei B eine Alkylengruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, wobei B vorzugsweise Ethylen oder Propylen ist, wobei A die zuvor genannte Bedeutung hat; • "n" eine Zahl von 20 bis 250 ist; • "r" die Zahl der Gruppen [R-O(R_i-O)_n] ist, die an die Gesamtheit der R_j gebunden sind; • "q" die Zahl der Gruppen [R-O(R_i-O)_n] ist, die an Q gebunden sind; • die Summe "r + q" höchstens gleich 3 ist; • "y" eine ganze Zahl ist, die gleich 1 oder 2 ist; • Q, N und die R_j zusammen einen oder mehrere Ringe bilden können, wobei der oder die Ringe außerdem ein oder mehrere andere Heteroatome enthalten können.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbindebeschleuniger Natriumcarbonat umfasst und der Abbindeverzögerer Zitronensäure umfasst.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstoffe einen Abbindeverzögerer, der vorzugsweise 0,5 bis 2,5%, bezogen auf das Trockengewicht des Bindemittels, ausmacht, und einen Abbindebeschleuniger, der vorzugsweise 0,5 bis 2,5%, bezogen auf das Trockengewicht des Bindemittels, ausmacht, umfassen.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zitronensäure in Form des Monohydrats vorliegt.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhydrit eine Reinheit von über 90% hat.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhydrit Anhydrit II umfasst.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumaluminat einen Mindestgehalt von 50% an Aluminiumoxid hat.
Schnellbindemittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Superweichmacher ungefähr 1,5% ausmacht, bezogen auf das Trockengewicht des Bindemittels.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Superweichmacher um die Verbindung der Formel (II)
oder eines ihrer Salze handelt.
Schnellbindemittel für selbstverdichtenden Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Portland-Zement ein schneller Zement ist, der vorzugsweise auf eine Feinheit von größer oder gleich 4000 cm²/g gemahlen ist.
Verwendung des Bindemittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem selbstverdichtenden Beton mit einer Druckfestigkeit von wenigstens 8 MPa bei 6 Stunden und vorzugsweise 8 MPa bei 4 Stunden sowie wenigstens 24 MPa bei 24 Stunden und einer Verarbeitungszeit von wenigstens 1 Stunde und vorzugsweise 1,5 bis 2 Stunden.
Verwendung des Bindemittels gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton ein Gewichtsverhältnis von effizientem Wasser zu trockenem Bindemittel von 0,35 bis 0,4 hat.
Selbstverdichtender Beton, der ausgehend von dem Schnellbindemittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton eine Druckfestigkeit von wenigstens 8 MPa bei 6 Stunden und vorzugsweise 8 MPa bei 4 Stunden sowie wenigstens 24 MPa bei 24 Stunden bei einer Verarbeitungszeit von wenigstens 1 Stunde und vorzugsweise 1,5 bis 2 Stunden hat.
Verwendung eines Schnellbindemittels für selbstverdichtenden Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Auffüllen eines Kanals durch Pumpen und/oder Gießen zur vorläufigen Abstützung eines Bauwerks.
Verwendung eines Schnellbindemittels für selbstverdichtenden Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur dringenden Reparatur eines beschädigten Bauwerks.
Verwendung eines Schnellbindemittels für selbstverdichtenden Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Ausführung unter Bedingungen einer Umgebungstemperatur von 10 bis 35°C.