-
Verfahren zum Beschleunigen des Abbindens und Erhärtens von Mörtel
und Beton Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschleunigen des Abbindens undHärtens
von Mörtel und Beton, insbesondere von Zementbeton.
-
Es ist bekannt, den Erhärtungsvorgang des Betons durch äußere Wärmezufuhr,
z. B. durch Heißluft, gespannten oder nichtgespannten Dampf, Durchleitung von elektrischer
Energie, zu beschleunigen und dabei Erhitzungstemperaturen von ioo° C und mehr anzuwenden;
aber alle diese Arten der Hitzebehandlung von Beton haben bisher nicht zu befriedigenden
Ergebnissen geführt. Wenn auch die Erhitzung eine Beschleunigung des Abbindens und
Erhärtens hervorruft, so ist doch die erhaltene Ware porös und in bezug auf Festigkeit
und Aussehen mangelhaft. Außerdem ist auch die Beschleunigung des Abbindens und
Härtens unregelmäßig. Eingehende Untersuchungen des Erfinders haben ergeben, daß
diese Übelstände auf eine Wasserabspaltung des Betons zurückzuführen sind. Die Vorgänge
des Abbindens und Erhärtens haben ein Freiwerden von Wärme zur Folge, und diese
Wärme, die zur Erhitzungswärme hinzutritt, bringt den Beton auf eine Temperatur,,
die höher als die Temperatur der erhitzenden Umgebung ist, so daß eine richtige
Trockenverdampfung des im Beton enthaltenden Wassers eintritt. Der Erfinder hat
nun festgestellt, daß sich ein Beton, der im Augenblick seines Gießens in die Form
einen Wasserüberschuß enthält, wenn er einer kräftigen Rüttelung und, Pressung unterworfen
und dadurch unter Entfernung des durch die Fugen der Form austretenden Wasserfiberschusses
dicht gemacht ist, in diesem verdichteten Zustand ohne Nachteil der Erhitzung unterziehen
läßt und diese vollkommen aushält sowie nach einer außerordentlichen kurzen Erhitzungsdauer
vorzügliche mechanische Festigkeitseigenschaften aufweist, die mindestens den Eigenschaften
gleichkommen, die er ohne Erhitzung nach Verlauf mehrerer Tage erlangen würde. Nach
der Erfindung wird daher zur Beschleunigung des Abbindens und Erhärtens von Beton
und Mörtel, insbesondere von Zementbeton, so vorgegangen, daß ein anfangs einen
Wasserüberschuß enthaltender Beton zunächst einer Rüttelung unter Austreiben des
Wasserüberschusses und dann einer Pressung unterworfen wird, worauf das hierdurch
homogenisierte und verdichtete Produkt einer Erhitzung, beispielsweise mit Dampf
von ioo° C und mehr, ausgesetzt wird.
-
Die erfindungsgemäß erzielte außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit
von Beton gegen Wasserabspaltung hat vermutlich ihre Ursache darin, daß die Rüttelung,
welche auf
die in einem Flüssigkeitsüberschuß in Schwebe befidlil.fgtr;leilchen
des Betons .einwirkt,. _zurlFq@gefhg@.daß diese Teilchen in vollkommener Weise,
geordnet werden,, indem alle vorher zwischen ihnen vorhandenen Leerräume ausgefüllt
werden - und: ein Teil des Wasserüberschusses, der aus der Form austritt, verdrängt
wird. Dadurch wird ein dichtes Erzeugnis erzielt; dessen Dichtheit noch durch die
nachfolgende Pressung erhöht wird, so daß das zuletzt der Erhitzung unterworfene
Produkt außerordentlich dicht und ohne Poren ist, was. die Verhinderung des Austreibens
des rückständigen Wassers durch die' Erhitzung erklärt und die Regelmäßigkeit und
Zuverlässigkeit der mit der Erhitzung verbundenen Beschleunigung des Abbindens und
Erhärtens dieses Betons bedingt.
-
Es ist bereits bekannt, einen wenig feuchten Mörtel zu pressen und
dann im Druckkessel mit Dampf von 8 bis ioAtm. zu behandeln. Dieses Verfahren weist
nicht die für die Arbeitsweise der Erfindung wesentliche Rüttelung auf, und außerdem
geht es nicht von einem, einen Wasserüberschuß enthaltenden, sondern von einem wenig'
feuchten, d. h. trockenen Gemisch aus. Damit sind alle jene Anwendungsgebiete verschlossen,
-welche das anfängliche Vorhandensein eines Wasserüberschusses im Betongemenge erfordern,
so namentlich alle Eisenbetonkonstruktionen mit dichter Bewehrung. Ferner ergibt
die Pressung eines solchen wenig feuchten Gemisches poröse Produkte, .die infolgedessen
bei der Erhitzung rasch dehydratisiert werden, insbesondere wenn die Erhitzung ohne
besondere Vorsichtsmaßnahmen durchgeführt und vor allem, wenn hierfür Dampf mit
einem Druck nahe dem Atmosphärendruck, nämlich Dampf von ioo° C, verwendet wird.
Ferner bedingt die Erhitzung im Druckkocher unter einem Dämpfdruck von 8 bis io
kg eine ganz besondere Behandlung, die vielleicht möglich ist, wenn es sich um zusammengeballte
Körper von kleinen Abmessungen handelt, nicht aber sich bei der Herstellung von
Eisenbetonkörpern großer Abmessungen anwenden läßt.
-
Der Erfinder hat bereits ein Verfahren zum Behandeln von Beton durch
vereinigte Anwendung von Rüttelung und Druckwirkung vorgeschlagen, das die Dauer
des Abbindens und Erhärtens des Betons ganz erheblich zu verkürzen gestattet, und
hat ferner angegeben, daß eine nach Rüttel- und Druckbehandlung bewirkte Erwärmung
des Betons günstige Ergebnisse hinsichtlich der Beschleunigung des Abbindens und
Erhärtens des Betons zeitigt. Indessen ist gemäß diesen Veröffentlichungen des Erfinders
die Heiztemperatur begrenzt und muß außerdem so eingestellt werden, daß die Wasserabspaltung
des Betons dadurch vermieden wird, daß der erhitzte Beton in Berührung mit einer
wassergesättigten Umgebung von einer über der inneren Temperatur des Betons liegenden
Temperatur ist. Diese Vorsichtsmaßregeln beeinträchtigen die _ he@ueme und einfache
Durchführung des Verfährens und dessen allgemeine Anwendbarkeit und beschränken
außerdem seine Wirksamkeit.
-
Demgegenüber bringt die Erfindung die weitergehende Erkenntnis, daß
man durch genügend weit getriebenes Rütteln und Pressen des Betons die Möglichkeit
erhält,, den Beton einer kräftigen und selbst einer sehr grob und stoßweise
durchgeführten Erhitzung bei hoher Temperatur in der Größenanordnung von z. B. roo°
C und sogar darüber ohne Anwendung irgendeiner besonderen Vorsichtsmaßregel zu unterwerfen
und so _ eine außerordentliche und gleichbleibende Beschleunigung des Abbindens
und Erhärtens des Betons infolge der dem Beton durch diese Rüttelung und Druckwirkung
erteilten außerordentlichen Dichtheit und der sehr geringen im .Beton vorhandenen
Wassermenge zu erzielen.
-
Die Erhitzung kann bei dem Verfahren der Erfindung reit Wasserdampf
von ioo° C oder auch mit Druckdampf von höherer Temperatur durchgeführt werden.
Der Beton erreicht dann sehr schnell, insbesondere in dicken Stücken, und außerdem
auf Grund einer geringen äußeren Wärmezufuhr eine die Dampftemperatur wesentlich
überschreitende Temperatur, die durch die Wärmeentwicklung seiner Abbindungsr eaktion
bedingt ist, und es ergibt sich eine gleichzeitig sehr rasche und sehr regelmäßige
Erhärtung der Betonmasse. Auf diese Weise kann eine Härte, die der Härte von gewöhnlichem,
6 Monate altem Beton gleichkommt, in einem Zeitraum von etwa 2 Stunden erzielt werden,
während ein nicht gerüttelter und nicht gepreßter Beton bei gleicher Erhitzung nach
dieser Behandlungszeit nur sehr mittelmäßige oder überhaupt keine und auf alle Fälle
ganz unregelmäßige Festigkeitseigenschaften zeigt.
-
Für verschiedene Anwendungszwecke wird der Beton zu sog. plastischer
Konsistenz angefeuchtet und dann in Formen eingebracht, die derEinwirkung von exzeritrischenMassen
ausgesetzt sind, die in mit den Formen verbundenen L 'gern mit Geschwindigkeiten
in der Größenordnung von zwei- bis. sechstausend Umdrehungen in der- Minute umlaufen.
Die Einwirkungsdauer dieser Massen ändert sich nach dem Verhältnis zwischen räumlichem
Fassungsvermögen der Form und der Energie der erzeugten Beschleunigungen. Wenn diese
hinreichend sind, um bemerkbare elastische Formänderungen der Form oder
Beschleunigungen
von einer die Schwere überschreitenden Größenordnung hervorzurufen, können einige
Minuten Rüttelung genügen. Wenn die Stärke der Rüttelung geringer ist, kann es angebracht
sein, die Zeit der Rüttelung auf i Stunde zu verlängern.
-
Der Druck kann zwischen 5 und ioo kg(cm22 oder auch mehr schwanken.
Man kann selbst kleinere Drucke anwenden, wenn ihre Wirkungsdauer verlängert wird,
und für sehr niedrige Drucke wird man die Rüttelung während der Druckanwendung aufrechterhalten
müssen. Man kann dann bis zu Drukken in der Größenordnung von einigen hundert Gramm
auf das Quadratzentimeter herabgehen. Im übrigen verläuft die der Erfindung zugrunde
liegende Erscheinung des raschen Erhärtens von durch genügende Rüttel- und Druckwirkung
verdichtetem und dann kräftig erhitztem Beton stetig; es findet eine schrittweise
zunehmende Besserung des Erbärtungsvorganges und seiner Regelmäßigkeit im Maße der
durch vereinigte Rüttelung und Druckwirkung erzielten Verminderung des Wassergehaltes
des Betons statt. Die Dauer der auf den Beton vor der Erhitzung ausgeübten Druckwirkung
kann sich von i bis 3o Minuten je nach der hierfür aufgewendeten Energie, der Dicke
der behandelten Körper und der Leichtigkeit, mit der die Form das Wasser austreten
läßt, ändern.
-
Nach dieser Druckwirkung hat der ursprünglich plastische Beton, bevor
irgendwie das Abbinden beginnt, eine bemerkenswerte Härte erlangt, die erheblich
höher als die Härte ist, die durch Pressen eines feuchten Betons selbst bei Unterstützung
der Druckwirkung durch Rüttelung erreicht werden kann. Der Beton enthält weniger
Wasser, als wenn er feucht angemacht und dann gepreßt worden wäre. Es möchte zunächst
scheinen, daß er sehr zur Wasserabspaltung neigt, aber es hat sich im Gegenteil
gezeigt, daß dies sehr wenig-- F 11 '-ist: ° Die kleine in dem Beton entha'Itehtie
-Wässertnenge ist mit der Betonmasse sehr kst verbunden, da diese eine hohe Dichtigkeit
aufweist und daher für Wasser auch in Dampfform sehr wenig durchlässig ist. Der
Beton kann nunmehr sehr kräftig erhitzt und in Berührung mit Dampf von ioo° C und
mehr gebracht werden. Insbesondere kann man seine Temperatur über die Umgebungstemperatur
durch die Wirkung der Abbindungswärme des Zements ansteigen lassen, ohne der Regelmäßigkeit
und der Güte der Erhärtung zu schaden.
-
Man kann den Wasserdampf von ioo° oder mehr an wärmeleitenden, mit
dem Beton in Berührung befindlichen Wänden entlang führen oder in das Innere des
Betons durch beim Gießen des Betons gebildete Hohlräume oder Kanäle einleiten.