WO2007009408A1 - Mischung zur herstellung von selbstverdichtendem beton - Google Patents

Mischung zur herstellung von selbstverdichtendem beton Download PDF

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    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention is concerned with a mixture for the production of self-compacting concrete, in particular with a method in which the cement content is set to an acceptable level and then the necessary ingredients are calculated.
  • Self-compacting concrete for the production of molded bricks is well known in the art.
  • the known mixtures of self-compacting concrete contain, in addition to the usual additives and additives an increased proportion of certain flour grains, such as hard coal fly ash or stone meal of mineral origin as a filler.
  • a flow agent for increasing the viscosity of the mixture a flow agent containing melamine and naphthalenesulfonates, polyacrylates and polycarboxylate ethers is added to this mixture.
  • a flow agent containing melamine and naphthalenesulfonates, polyacrylates and polycarboxylate ethers is added to this mixture.
  • hard coal fly ash or mines of mineral origin are relatively expensive and thus the cost considerably increase the production of a Forr ⁇ stone.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a mixture or a method for producing a mixture of self-compacting concrete, which is inexpensive and satisfies a high strength requirement.
  • the mixture according to the invention for producing a self-compacting concrete is characterized in that the proportion of flour meal is not less than 550 kg / m 3 , wherein a part of the flour grain portion of the mixture is contained in a fine sand whose grain size is not greater than 0.125 mm in diameter.
  • the method for producing the abovementioned mixture according to the invention for producing a self-compacting concrete with smooth surfaces is characterized in that the cement content is determined from the predetermined mixing ratios between sand and gravel and water, whose weight is subtracted in kilograms of 550 kg, so that Difference the amount of the flour grain fraction results and then from the cement weight, the amount of the flow agent is determined.
  • the cement content of at least 180 kg / m 3 of the mixture is determined, the cement content corresponding to a part of the total proportion of flour meal.
  • hydrophobing agent of about 0.75% of the cement weight in order to achieve an impregnating effect.
  • dehumidified concrete can be prepared by adding so-called water-reducing admixtures based on sulfonated melamine or naphthalene-formaldehyde polycondensates or lignosulfonates.
  • an ordinary route is first taken in which, depending on the region, the aggregates and sands are selected for the mixtures which appear most favorable, taking into account the desired concrete properties.
  • the largest grain in the mixture of interest for the intended use of the concrete for the intended use of the concrete.
  • a typical largest grain has a diameter of about 16 mm.
  • the mixture it is also important for the mixture to choose a continuous grain structure, which lies in the favorable Sieblinien Kunststoff.
  • the water content of the mixture can be determined by means of the k value.
  • the k value is defined as the value calculated from the number 800 minus the sum of all screen passes in%. From a table, the optimum water content of the mixture can then be taken.
  • the sum of all sieve residues in mass% from the individual sieves of the sieve set results from the standard mesh sizes of 0.25; 0.5; 1.0; 2.0; 4.0; 8.0; 16.0; 32.0 and 63.0 mm.
  • the mesh size is taken out of 0.125.
  • the fine sand increases the proportion of flour particles, which counteracts a segregation of the concrete.
  • a flow agent whose weight percent is added to this mixture should not exceed 2.5% of the cement weight.
  • the self-compacting concrete is produced with the desired consistency.
  • the proportion of flour grain for one cubic meter of concrete should be at least 550 kg or larger in order not to have to resort to stabilizers.
  • the proportion of flour meal is between 550 kg and 600 kg (+/- 10%).
  • both crushed sand and natural sand can be used.
  • the main constituent of these sands are silicates, with the finest components of fine sand being to a large extent silicate dust, which has an additional positive effect on the strength of the concrete by filling the micropores in the concrete.
  • a fine sand also has better conveying properties in conveyors such as hard coal fly ash or stone meal.
  • These two flours can only be fed to the mixer via a dosing screw and a balance.
  • Fine sand can be timed fed to the mixer via a normal conveyor belt. Since the fine sand of mineral origin varies from region to region, the cement to be used is selected according to the geological conditions. The fine sand contributes significantly to the stabilization of the mixture and controls segregation and Sediment istserscheinieux in the concrete mixture.
  • a filler of the present invention is such that it is. very fine sands that are able to increase the flour grain content of the concrete and thus its density.
  • Suitable fillers are fine sands from gravel pits, sands with a high fines content, crushed sand and dust residues from quarries. These materials are present in sufficient quantity and are currently mixed with other grain mixtures within acceptable limits.
  • the cement content of the mixture is believed to at least 180 kg / m 3 of concrete and according to the desired strength determines the final concrete block the water / cement ratio (w / c ratio) of tables (Wals curve).
  • w / c ratio water / cement ratio

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Mischung zur Herstellung eines selbstverdichtenden Betons vor, mit dem hochwertigere Betonerzeugnisse, wie beispielsweise Formsteine oder Gehwegplatten kostengünstig hergestellt werden können. Bei der erfindungsgemäßen Betonmischung liegt der Mehlkornanteil als Ersatz für den notwendigen Zement sehr viel höher als bei herkömmlichen Betonen.

Description

MISCHUNG ZUR HERSTELLUNG VON SELBSTVERDICHTENDEM BETON
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Mischung zur Herstellung von seIbstverdichtendem Beton, insbesondere mit einer Methode, bei der der Zementgehalt auf ein vertretbares Maß festgelegt wird und anschließend die notwendigen Zutaten errechnet werden.
Selbstverdichtender Beton zur Herstellung von Formsteinen ist im Stand der Technik wohl bekannt. Die bekannten Mischungen von selbstverdichtendem Beton enthalten neben den üblichen Additiven und Zusätzen einen erhöhten Anteil bestimmter Mehlkorne, wie beispielsweise Steinkohlenflugasche oder Steinmehl mineralischen Ursprungs als Füller. Als Fließmittel zur Erhöhung der Viskosität der Mischung wird dieser Mischung ein Fließmittel zugegeben, das Melamin- und Naphthalinsulfonate, Polyacrylate und Polycarboxylatether enthält. Als nachteilig wird es empfunden, dass Steinkohlenflugasche oder Steinmehle mineralischen Ursprungs verhältnismäßig kostenintensiv sind und dadurch die Kosten zur Produktion eines Forrαsteins beträchtlich erhöhen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mischung bzw. eine Methode zur Herstellung einer Mischung von selbstverdichtendem Beton bereitzustellen, die kostengünstig ist und einem hohen Festigkeitsanspruch genügt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Hauptansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäße Mischung zur Herstellung eines selbstverdichtenden Betons ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mehlkornanteil nicht kleiner als 550 kg/m3 ist, wobei ein Teil des Mehlkornanteils der Mischung in einem Feinsand enthalten ist, dessen Körnung nicht größer als 0,125 mm im Durchmesser ist.
Die Methode zur Herstellung der oben genannten erfindungsgemäßen Mischung zur Herstellung eines selbstverdichtenden Betons mit glatten Oberflächen ist dadurch gekennzeichnet, dass aus den vorbestimmten Mischungsverhältnissen zwischen Sand und Kies und Wasser der Zementgehalt bestimmt wird, dessen Gewicht in Kilogramm von 550 kg subtrahiert wird, so dass die Differenz die Menge des Mehlkornanteils ergibt und dann aus dem Zementgewicht die Menge des Fließmittels bestimmt wird.
Vorteilhaft ist es dabei, dass zunächst der Zementgehalt von mindestens 180 kg/m3 der Mischung festgelegt wird, wobei der Zementgehalt einem Teil des gesamten Mehlkornanteils entspricht.
Um den Gesamtmehlkornanteil nicht kleiner als 550 kg/m3 zu erhalten, ist es vorteilhaft, den Zementgehalt von 550 kg zu subtrahieren, um dadurch den Anteil des zuzugebenden mineralischen Mehlkornanteils zu bestimmen.
Vorteilhaft ist es dabei ferner, einen stetigen Kornaufbau im günstigen Sieblinienbereich zu wählen.
Besonders vorteilhaft ist es, als Füllmaterial einen Feinsand zu wählen, dessen Korngrößendurchmesser nicht größer als 0, 125 mm ist .
Vorteilhaft ist es ferner, den Zusatz eines Fließmittels auf maximal 2,5 % vom Zementgewicht zu begrenzen.
Vorteilhaft ist es ferner, der Zementmischung einen
Farbzusatz von ca. 4 % des Zementgewichts beizugeben, um dadurch dem Formstein oder Teile davon eine Farbtönung zu geben.
In manchen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, der Mischung ein Hydrophobierungsmittel von ca. 0,75 % des Zementgewichts beizumischen, um damit einen imprägnierenden Effekt zu erzielen.
Um die Fluiditat der fertigen Betonmischung zu erhöhen, ist es üblich, der Mischung hohe Dosen von Wasser zuzugeben, was allerdings zur Folge hat, dass die Enddruckfestigkeit des ausgehärteten Betons verhältnismäßig schlecht ist. Um eine überschüssige Menge an Wasser zu vermeiden, kann erdfeuchter Beton durch Zusetzen so genannter wasserreduzierender Beimischungen auf der Basis von sulfonierten Melamin- oder Naphthalin-Formaldehyd-Polykondensaten oder Ligninsulfonaten hergestellt werden. Zur Erstellung der erfindungsgemäßen Betonmischung wird zunächst ein gewöhnlicher Weg beschritten, bei dem je nach Region die Gesteinskörnungen und Sande für die Mischungen ausgewählt werden, die unter Berücksichtigung der gewünschten Betoneigenschaften am günstigsten erscheinen. Hierzu ist für den Verwendungszweck des Betons unter anderem das Größtkorn in der Mischung von Interesse. Ein typisches Größtkorn weist beispielsweise einen Durchmesser von etwa 16 mm auf. Wichtig ist es ferner für die Mischung, einen stetigen Kornaufbau zu wählen, der im günstigen Sieblinienbereich liegt. Infolge der Kornzusammensetzung kann mit Hilfe des k-Wertes der Wasseranspruch der Mischung bestimmt werden. Der k-Wert ist definiert als der Wert, der sich aus der Zahl 800 minus der Summe aller Siebdurchgänge in % errechnet. Aus einer Tabelle kann dann der optimale Wassergehalt der Mischung entnommen werden. Die Summe aller Siebrückstände in Massen-% aus den einzelnen Sieben des Siebsatzes ergibt sich aus den Standard- Maschenweiten von 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 32,0 und 63,0 mm . Dabei ist die Maschenweite von 0,125 herausgenommen. Um ein angemessenes Maß an Fließmittel zu verwenden, ist es empfehlenswert, den Konsistenzbereich "weich" als Zielkonsistenz zu wählen. Für die gewünschte Festigkeit ist es dann von Bedeutung, den Wasser/Zement-Wert (w/z-Wert) auf herkömmliche Weise zu ermitteln. Damit ist zunächst die Rezeptur für einen Normalbeton abgeschlossen. Um dem Beton die selbstverdichtende Eigenschaft zu geben, wird der Anteil des Zementgehalts in Kilogramm von einem Kubikmeter Frischbeton von 550 kg subtrahiert, um dadurch den Feinsandanteil der Mischung zu erhalten. Der Feinsand erhöht den Mehlkornanteil, der einem Entmischen des Betons entgegenwirkt. Um eine gewünschte und vorbestimmte Viskosität bzw. Konsistenz der Betonmischung zu erhalten, wird dieser Mischung ein Fließmittel zugegeben, dessen Gewichtsprozent nicht größer als 2,5 % des Zementgewichts sein sollte. Dadurch wird mit der gewünschten Konsistenz der selbstverdichtende Beton hergestellt. Bei der Mischung ist ferner darauf zu achten, dass ein Feinsand gewählt wird, der einen möglichst hohen Mehlkornanteil mit einem Korndurchmesser < 0,125 mm aufweist, da dieses für den selbstverdichtenden Beton zur Herstellung von Formsteinen ein entscheidender Aspekt ist. Der Mehlkornanteil für einen Kubikmeter Beton sollte mindestens 550 kg oder größer sein, um nicht auf Stabilisierer zurückgreifen zu müssen. Im allgemeinen liegt der Mehlkornanteil zwischen 550 kg und 600 kg (+/- 10 %) .
Als Feinsand kann sowohl Brechsand als auch natürlicher Sand herangezogen werden. Hauptbestandteil dieser Sande sind Silikate, wobei es sich bei den feinsten Bestandteilen des Feinsandes zu einem großen Teil um Silikatstaub handelt, der sich durch das Auffüllen der Mikroporen im Beton zusätzlich positiv auf die Festigkeit des Betons auswirkt. Ein Feinsand hat darüber hinaus bessere Fördereigenschaften in Fördereinrichtungen als beispielsweise Steinkohlenflugasche oder Steinmehl. Diese beiden Mehle lassen sich nur über eine Dosierschnecke und eine Waage dem Mischer zuführen. Feinsand hingegen kann über ein normales Förderband zeitgesteuert dem Mischer zugeführt werden. Da der Feinsand mineralischen Ursprungs regional unterschiedlich ausfällt, wird der heranzuziehende Zement nach den geologischen Verhältnissen ausgewählt. Der Feinsand trägt wesentlich zur Stabilisierung der Mischung bei und steuert Entmischungs- und Sedimentierungserscheinungen in der Betonmischung entgegen.
Da der Zement in einer Betonmischung den größten Kostenfaktor darstellt, werden als Ersatzstoffe so genannte Füller verwendet, die wesentlich kostengünstiger sind als Zement. Die Beschaffenheit eines Füllers der vorliegenden Erfindung ist der Art, dass es sich um. sehr feine Sande handelt, die in der Lage sind, den Mehlkorngehalt des Betons und damit dessen Dichte zu erhöhen. Als Füller kommen Feinsande aus Kieswerken, Sande mit hohem Feinanteil, Brechsande und Staubrückstände aus Steinbrüchen in Frage. Diese Materialien sind in ausreichender Menge vorhanden und werden zur Zeit anderen Korngemischen im zulässigen Rahmen beigemischt. Bei der Bestimmung des Zementgehalts der Mischung wird von mindestens 180 kg/m3 Beton ausgegangen und entsprechend der gewünschten Festigkeit des fertigen Betonsteins der Wasser/Zement-Wert (w/z-Wert) aus Tabellen (Wals-Kurve) ermittelt. Infolge der Zugabe eines geeigneten Fließmittels wird die notwendige Konsistenzeinstellung des Zementleims hergestellt, so dass dieser auch bei niedrigem Zementgehalt zu einer homogenen Mischung verhilft. Dies ist für alle gängigen Konsistenzbereiche einstellbar.
Für eine Referenzmischung von 1 m3 erfindungsgemäßen Betons haben sich in einem Anwendungsfalle folgende Werte als günstig herausgestellt:
Wasser 163 kg 163 Liter
W/Z-Wert 0,4£
Zement 339 kg 109 Liter
Feinsand 0 - 1 mm 261 kg 99 Liter
Sand 0 - 2 mm 669 kg 253 Liter
Kies 2 - 8 mm 966 kg 365 Liter
Luftporen ca. 11 Liter wobei die Fließmitteldosierung (PCE) maximal 2,5 % vom Zementgewicht nicht übersteigen sollte. Auf Grund des Einsatzes von so genannten Fließmitteln ist es daher möglich, die Verdichtung des Betons und dessen Verdichtungseigenschaften wesentlich zu erhöhen, ohne dabei auf mechanische Verdichtung angewiesen zu sein. Infolge des geringeren Zementgehalts bei zumindest gleichbleibender Festigkeit des ausgehärteten Betons wird eine Betonmischung erzielt, deren Verarbeitbarkeit die Herstellungskosten eines Formsteins mit hoher Qualitätsoberfläche wesentlich verbessern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer Mischung für selbstverdichtendem Beton zur Herstellung eines Betonformsteins mit mindestens einem Zusatzmittel, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
Festlegen des Zementgehalts (Z) von mindestens 180 kg/m3 der Mischung;
Zugeben eines mineralischen Mehlkornanteils, so dass der gesamte Mehlkornanteil nicht kleiner als 550 kg/m3 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Auswahl eines stetigen Kornaufbaus im günstigen Sieblinienbereich.
3. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Auswahl des Konsistenzbereichs, vorzugsweise weich.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Füllmaterial ein Feinsand oder Flugasche oder Steinkohlenflugasche oder Steinmehl ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mehlkornanteil eine Körnung von < 0,125 mm im Durchmesser aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Festlegen des Größtkorns, vorzugsweise 16 mm im Durchmesser.
7. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Auswahl weiterer Korngrößen im günstigen Sieblinienbereich (z .B .A;B; C;U) .
8. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Ermittlung des Wasseranspruchs unter Berücksichtigung des k-Wertes.
9. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Festlegen des W/Z-Verhältnisses unter Berücksichtigung der Festigkeitsklasse, die ausgewählt ist.
10. Verwendung eines Fließmittels, das unter anderem Melamin- und Naphthalinsulfonate, Polyacrylate und Polycarboxylether enthält, wobei der Maximalzusatz eines Fliesmittels 2,5 % vom Zementgewicht nicht übersteigen soll.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zementmischung ein Farbzusatz von ca. 4 % des Zementgewichts beigegeben wird.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zementmischung ein Hydrophobierungsmittel von ca. 0,75 % des Zementgewichts beigegeben wird.
13. Selbstverdichtende Betonmischung zur Herstellung von Betonerzeugnissen in Formen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mehlkornanteil nicht kleiner als 550 kg/m3 ist.
14. Betonmischung nach Anspruch 13, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen stetigen Kornaufbau im günstigen Sieblinienbereich.
15. Betonmischung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Füllmaterial ein Feinsand oder Steinkohlenflugasche oder ein mineralisches Steinmehl ist.
16. Betonmischung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mehlkornanteil eine Körnung von < 0,125 mm im Durchmesser aufweist.
17. Betonmischung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Großtkorndurchm.esser vorzugsweise 16 mm im Durchmesser beträgt .
18. Betonmischung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Fließmittel bis maximal 2,5 % vom Zementgewicht beträgt.
19. Betonmischung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Farbzusatz von ca. 4 % des Zementgewichts.
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