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Verfahren zur Verbesserung von Zementen Bei der Herstellung von Zement-Wasser-Mischungen,
Zementmörtel und Beton war es bisher unvermeidlich, daß beim Setzen des Zements
und der Zuschläge in reichlichem Anmachewasser oder beim Schütten der Mischung durch
Wasser eine Entmischung eintrat. Diese Entmischung hat eine geringere Dichtigkeit
und Festigkeit des Satzes zur Folge.
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Es galt daher bisher als Vorbedingung für die Erzielung eines dichten
und festen Zementsatzes bei Zementvergüssen bzw. eines dichten und festen Mörtels
oder Betons, daß die Menge des Anmachewassers so gering bemessen werden müsse, daß
gerade noch eine, den jeweiligen Zwecken der Gebrauchsmischungen entsprechende gute
Verarbeitung möglich war. Die Menge dieses Arbeitswassers ist am geringsten beim
Stampfbeton, etwa 6 bis 8 °/o der Gesamtmenge des Bindemittels und der Zuschlagstoffe,
je nach der für die Benetzung der gesamten Oberfläche der einzelnen Mischungsteile
erforderlichen Wassermenge. Beim halbplastischen Beton (Pump- und Rüttelbeton) sowie
zur Herstellung eines kellergerechten Mörtels sind etwa 7 bis z z % Netzwassermenge
erforderlich, und bei Gußbeton muß die Menge des Anmachewassers etwa ro bis 16 %
betragen, damit die gewünschte Konsistenz erreicht wird. Noch viel größer ist der
notwendige Wasserzusatz bei Verguß- und Verpressungsmischungen für Hohlräume, z.
B. für Ankerlöcher und sonstige konstruktiv bedingte Hohlräume in Bauteilen oder
unter Stützen, Platten oder Maschinen sowie für Hohlräume, Risse und Spalten in
schadhaften Beton- oder Mauerwerksbauten oder Gestein: Je feiner die Hohlräume und
deren Zugänge sind, je weniger Wasser sie bereits enthalten oder führen und je aufsaugfähiger
ihre Wandungen sind, um so dünner, d. h. wasserreicher, muß die einzupressende Zementmischung
angesetzt werden. Man arbeitet bei Verpressungsarbeiten mit Mischungen, die im Verhältnis
zum Gewicht des Zements 6o bis etwa zoo %, ja gelegentlich z. B. bei weiten,
fein verästelten Füllbezirken (Bergbau) bis zu etwa ßoo °/o Anmachewasser haben.
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Von dem Wasserzusatz zum Verpressungszement sowie zum Mörtel oder
Beton verbraucht das Bindemittel beim Abbinden nur einen Teil. Das übrige Wasser,
das nur aus arbeitstechnischen Gründen, gewissermaßen als Schmiermittel, zugegeben
wird, wird teils beim Setzen des Zements und der übrigen, schwerer als Wasser wiegenden
Mischungsteile nach oben abgestoßen, teils bleibt es im Zementsatz bzw. Mörtel oder
Beton zurück und bildet in ihm Wasserzellen, die nach Austrocknung Luft enthalten.
Die so entstehenden Poren bedingen eine Vergrößerung der Wasserdurchlässigkeit und
eine Verminderung der Festigkeit des Sediments. Für die Wasserdichtigkeit noch gefährlicher
als das im Sediment verbleibende, nicht chemisch
gebundene Anmachewasser
ist das beim Setzen der Mischung nach oben abgestoßene Anmachewasser. Da nämlich
der Setzvorgang bis zum Erstarren, d. h. bis zum Abbinden des Satzes dauert und
dabei das nach oben abgestoßene überschüssige Wasser, die Bahn des kleinsten Widerstandes
suchend, sich allmählich immer mehr bestimmte Steigekanäle, besonders
-an glatten, aufsteigenden Eiseneinlagen oder Schalungen entlang bahnt, bleiben
diese auch nach Erstarren der Mischung bestehen. Die Steigekanäle bilden dann, im
Gegensatz zu dem überschüssigen, im Satz verbleibenden Wasser, das Zellenporen bildet,
die für die Wasserdichtigkeit noch weit gefährlicheren Röhrenporen. Diese sind um
so gefährlicher, je mehr es auf Wasserdichtigkeit ankommt, z. B. bei Füllzement
in bisher von aggressivem Wasser durchströmtem Beton oder in Unterwasserschüttbeton
bei Meeresbauten sowie Mörtel oder Beton für Bauten, die besonders wasserdicht sein
müssen, wie Talsperren, Tunnels, Schleusen, Docks, Tiefbunker und Keller.
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Die bisher allgemein gestellte und oben bereits erwähnte Forderung
nach möglichster Begrenzung des Zusatzes von Anmachewasser, das ja gerade, soweit
es nicht gebunden wird, zu der Bildung von Zellen- und Röhrenporen und den damit
verbundenen Nachteilen Anlaß gibt, war daher wohl berechtigt.
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Neben dieser nachteiligen Wirkung des überschüssigen Anmachewassers
war auch die weitere sehr nachteilige Wirkung desselben bekannt, daß beim Setzen
des Bindemittels in zu reichlichem Anmachewasser und besonders beim Setzen von solchen
Mischungen, die durch Wasser hindurch versenkt wurden, durch Entmischung das sogenannte
Versaufen eintritt. Es war ferner bekannt, daß die Entmischung eine Korngrößentrennung
im Satz zur- Folge hat und daß daraus die geringe Wasserdichtigkeit und Festigkeit
des Satzes zu erklären ist.
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Nicht bekannt war jedoch bisher, wie bei gegebener Menge an überschüssigem
Anmachewasser (Arbeitswasser) bzw. beim freien Fall einer Zementmischung oder eines
Mörtels oder Betons durch Wasser hindurch bei ebenfalls gegebener Fallstrecke die
so sehr nachteiligen Folgen der Entmischung vermieden oder wenigstens gemildert
werden könnten.
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Gemäß der Erfindung wird die EntmIschung dadurch verhindert oder gemildert,
daß feinere, spezifisch schwerere Teile mit gröberen, spezifisch leichteren Teilen
gemischt .werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Entmischung wesentlich
bedingt ist durch die Größe und das spezifische Gewicht der einzelnen Teile der
Mischung. Bei gleicher Form und Rauhigkeit sinken die gröberen Teile im Wasser schneller
herab als die spezifisch gleich schweren kleineren Teile, weil die kleineren Teile
im Verhältnis zu ihrer Masse eine größere Oberfläche haben und daher beim Absinken
eine größere Reibung am Wasser und an den anderen Zement- bzw. Zuschlagteilen erfahren.
Dieser Unterschied hinsichtlich der Reibung der kleineren und größeren Teile am
Wasser wird ausgeglichen, wenn gemäß der Erfindung die kleineren Teile spezifisch
schwerer als die größeren sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß sämtliche Teile
mit gleicher oder annähernd gleicher Geschwindigkeit im Wasser herabsinken, wodurch
die Entmischung verhindert oder doch gemildert wird.
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Während bisher infolge der Entmischung beim Setzen die feineren Teile
sich von den gröberen trennten und im fertigen Satz über diesen lagen, so daß zwischen
den Teilen Hohlräume verblieben, die den Satz porig machten, wird dies gemäß der
Erfindung verhindert, weil in dem fertigen Satz die feineren Teile zwischen den
gröberen liegen und die Räume zwischen diesen ausfüllen. Der fertige Satz ist daher
weniger porig und infolgedessen weniger wasserdurchlässig, als dies bisher der Fall
war. Auch die Festigkeit des Satzes wird dadurch verbessert, daß die Entmischung
verhindert wird.
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Die Erfindung kann in der Weise ausgeführt werden, daß entweder eine
Mischung aus gröberen und feineren Teilen von entsprechendem spezifischem Gewicht
hergestellt oder aus vorhandenen Mischungen feinere, spezifisch leichtere Teile
und/oder gröbere, spezifisch schwerere Teile ausgesondert werden.
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Beim Mahlen von Zement werden z. B. die weichsten Teile am feinsten
zerrieben. Dies sind aber auch die spezifisch leichtesten Teile. Diese bis zur Staubfeinheit
zermahlenen Teile haben beim Absetzen infolge ihres geringen spezifischen Gewichts
und ihrer verhältnismäßig großen Oberfläche die kleinste Sinkgeschwindigkeit. Sie
trennen sich daher von den übrigen Zementteilen und bilden eine Schlammschicht,
die auf dem übrigen Satz liegt. Diese Schlammschicht ist sehr wasserdurchlässig
und wasseraufsaugend und hat eine geringe Festigkeit. Soweit dies möglich war, wurde
diese Schicht bisher von dem übrigen Satz abgetrennt, was aber nur als Notbehelf
zu bewerten ist und in vielen Fällen, z. B. beim Einpressen von Zement-Wasser-Mischungen
in Spalten, Risse oder Hohlräume von schadhaften Bauwerken, nicht durchführbar ist.
Wenn
gemäß der Erfindung vor der Herstellung der Mischung die feinen, spezifisch leichten
Staubteile aus dem Zement entfernt werden, was z. B. durch Trockenrührverfahren
und Fortblasen oder elektrisches Abscheiden des dabei aufgewirbelten Staubes erfolgen
kann, so wird die Bildung einer solchen Schlammschicht über dem Satz verhindert.
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Die Erfindung kann auch in der Weise ausgeführt werden, daß eine Mischung
aus solchen Teilen hergestellt wird, die infolge ihrer Form und/oder Rauhigkeit
die gleiche oder annähernd gleiche Sinkgeschwindigkeit haben. Dabei können solche
Teile miteinander gemischt werden, oder es können aus Zementen oder Mischungen von
Zementen mit Zuschlägen oder Zuschlägen allein, die dieser Bedingung nicht -entsprechenden
Teile ausgesondert werden.
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Zement oder Zementmörtel kann gemäß der Erfindung schließlich noch
so hergestellt werden, daß bei der Aussonderung der zu mischenden Teile oder der
Aussonderung von Teilen aus vorhandenen Mischungen sowohl Größe und spezifisches
Gewicht als auch Form undloder Rauhigkeit der Teile berücksichtigt werden.