DE29924111U1 - Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton

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Description

Claims

DE29924111U1

Publication number: DE29924111U1
Application number: DE29924111U
Authority: DE
Original assignee: RWE Power AG; Hochtief AG
Current assignee: RWE Power AG; Hochtief AG
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1999-03-20
Publication date: 2002-01-17
Anticipated expiration: 2009-03-21

Andrejewski, Honke & Sozien, Patentanwälte in Essen

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen säurebeständigen Mörtel oder einen säurebeständigen Beton aus einer zu verarbeitenden Mischung aus einem Bindemittel, Zuschlagstoff und Wasser. Zu -verarbeitende Mischung meint eine Mischung, die gegebenenfalls noch weitere Zusatzkomponenten enthält und die als Mörtel oder Beton an ihrem Bestimmungsort, beispielsweise an einem Bauwerk, aufgebracht wird. Säurebeständigkeit meint im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Beständigkeit gegenüber sauren Medien mit einem pH-Wert von 2 bis 4,5. Mörtel meint im Rahmen der Erfindung insbesondere, dass die zu verarbeitende Mischung im wesentlichen Zuschlagstoff mit Korngrößen kleiner 2 mm aufweist. Beton meint dagegen im Rahmen der Erfindung insbesondere, dass die zu verarbeitende Mischung Zuschlagstoff mit Korngrößen kleiner und größer als 2 mm, beispielsweise bis zu 16 mm oder bis zu 32 mm aufweist. Mit dem Begriff Zuschlagstoff ist im Rahmen der Erfindung auch 0 eine Mehrzahl von Zuschlagstoffkomponenten unterschiedlicher Konsistenz und unterschiedlicher Korngröße gemeint.

Von besonderer Bedeutung ist im Rahmen der Erfindung ein gesamtes Bauteil und/oder ein gesamtes Bauwerk, dass monolithisch aus dem säurebeständigen Beton hergestellt ist. Die Erfindung bezieht sich außerdem nach einer bevorzugten Ausführungsform auf einen säurebeständigen Beton, mit dem die Innenflächen von Kühltürmen beschichtet werden können, die von sauren Medien, insbesondere von 0 eingeleiteten sauren Rauchgasen beaufschlagt werden. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, einen

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erfindungsgemäßen säurebeständigen Mörtel oder säurebeständigen Beton in Bauwerken mit ähnlichen chemischen Beanspruchungen, beispielsweise in chemischen Anlagen, Kläranlagen, Auffangwannen für Behälter oder Transformatoren und dergleichen, einzusetzen.

Der bislang aus der Praxis bekannte in mit sauren Medien beaufschlagten Bauwerken und Anlagen eingesetzte Beton oder Mörtel zeichnet sich durch beachtliche Nachteile aus. Der im erhärteten Beton oder erhärteten Mörtel vorliegende Zementstein wird durch Säuren leicht unter Bildung löslicher Calcium-, Aluminium- und Eisensalze sowie unter Bildung von Kieselsäure aufgelöst. Besonders säureanfällig ist das bei der Hydratation von Zement entstehende und in der Zementsteinmatrix enthaltene Calciumhydroxid sowie das bei der Carbonatisierung des Calciumhydroxids entstehende Calciumcarbonat. Das entstehende Calciumhydroxid bildet sich vorzugsweise in dreidimensional vernetzten Strukturen innerhalb der Zementsteinmatrix und um die Körner des Zuschlagstoffes aus. Wenn das Calciumhydroxid des bekannten Betons oder Mörtels durch saure Medien angegriffen wird, dringt die Säure mit der Zeit durch Auflösung des Calciumhydroxids entlang des dreidimensional vernetzten Gitters tief in die Matrix ein. Dadurch werden Zuschlagstoffkörner sowie beständigere schwer lösliche Calciumsilicathydrat-Phasen (CSH-Phasen) umlaufen und lösen sich von der Oberfläche des Betons oder Mörtels ab. Zudem findet eine Tiefenschädigung des Betons oder Mörtels statt. Mit anderen Worten wird der aus der Praxis bekannte Beton oder Mörtel erheblich durch saure Medien angegriffen. Dies gilt insbesondere für die Innenflächen von mit sauren Rauchgasen

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beaufschlagte Kühltürme. Aus diesem Grunde ist es in der Praxis erforderlich, diese Innenflächen der Kühltürme mit zusätzlichen säurebeständigen Beschichtungen, insbesondere Kunststoffbeschichtungen, zu versehen. Diese kostspieligen Beschichtungen müssen zumindest im Abstand von einigen Jahren erneuert werden, was zu nachteilhaften Stillstandszeiten der Kühltürme führt.

Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Mörtel oder Beton anzugeben, der sich durch eine hervorragende Säurebeständigkeit auszeichnet und nichtsdestoweniger allen mechanischen Anforderungen genügt. Der Erfindung liegt fernerhin das technische Problem zugrunde, einen Beton für die Innenflächen von Kühltürmen anzugeben, für den säurebeständige Beschichtungen, insbesondere Kunststoffbeschichtungen, nicht erforderlich sind.

Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung einen säurebeständigen Mörtel oder einen säurebeständigen Beton aus einer zu verarbeitenden Mischung aus einem Bindemittel, Zuschlagstoff und Wasser,

wobei das Bindemittel ein Gemisch aus 60 bis 80 Gew.-% Zement, 15 bis 25 Gew.-% Flugasche und 5 bis 15 Gew.-% Mikrosilika ist und wobei die Korngrößenverteilung des Bindemittels auf eine dichte Packung der Bindemittelteilchen eingestellt ist. - Die im Patentanspruch 1 beanspruchten Gewichts-Prozentangaben beziehen sich lediglich auf das Bindemittel bzw. auf das entsprechende Gemisch. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass sich die Gewichtsprozentangaben zu 100 Gew.-% addieren. Dichte

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Packung der Bindemittelkomponenten meint im Rahmen der Erfindung, dass zwischen den Bindemittelteilchen der Bindemittelmischung möglichst wenig Hohlraum verbleibt.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist das Bindemittel ein Gemisch mit 65 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 68 bis 72 Gew.-% Zement. Sehr bevorzugt enthält das als Bindemittel eingesetzte Gemisch 70 Gew.-% Zement. Vorzugsweise wird Portlandzement als Zement verwendet. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird als Bindemittel ein Gemisch mit 18 bis 22 Gew.-% Flugasche eingesetzt. Sehr bevorzugt wird als Bindemittel ein Gemisch mit 20 Gew.-% Flugasche verwendet. Vorzugsweise wird als Flugasche Steinkohlenflugasche eingesetzt. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird als Bindemittel ein Gemisch mit 8 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 10 Gew.-% Mikrosilika eingesetzt. Sehr bevorzugt wird ein Gemisch mit 10 Gew.-% Mikrosilika.

0 Eine sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein Gemisch mit 70 Gew.-% Portlandzement, 20 Gew.-% Steinkohlenflugasche und 10 Gew.-% Mikrosilika eingesetzt wird. Es versteht sich, dass die vorstehend zu Zement, Flugasche und Mikrosilika angegebenen Gewichts-Prozent-Werte lediglich auf das Bindemittel bzw. das betreffende Bindemittelgemisch bezogen sind.

Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist 0 das Wässer/Bindemittel-Verhältnis in der zu verarbeitenden Mischung einen W/B-Wert von 0,40 bis 0,45, vorzugsweise

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einen W/B-Wert von 0,41 bis 0,43, sehr bevorzugt einen W/B-Wert von 0,42, auf. Der W/B-Wert ergibt sich dabei nach folgender Gleichung:

W/B =

Z + k · SFA + MS

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W: Masse des Wassers Z: Masse des Zementes k: Konstanter Faktor (k = 0,4)

SFA: Masse der Flugasche MS: Masse von Mikrosilika

Der konstante Faktor k = 0,4 resultiert dabei aus Untersuchungen zur Druckfestigkeit des Betons bzw. Mörtels.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Korngrößenverteilung des Bindemittels so zu optimieren, dass eine dichteste Packung der Partikel der Bindemittelkomponenten resultiert. Die Korngrößen des Bindemittels liegen in der Regel und vorzugsweise unter 0,063 mm. - Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die Einstellung der Korngrößenverteilung des Bindemittels nach Maßgabe des Wasserbedarfs am Sättigungspunkt des Kornhaufwerkes des Bindemittels vorgenommen. Wasserbedarf am Sättigungspunkt des Kornhaufwerkes meint hier die Mindestwassermenge, die gerade ausreicht, um die Hohlräume zwischen den Körnern der Bindemittelmischung zu füllen und um die Körner der Bindemittelmischung gerade zu benetzen. Erfindungsgemäß wird die Korngrößenverteilung des Bindemittels so eingestellt, dass diese Mindestwassermenge möglichst gering ist. Um so dichter ist dann auch das Korngefüge der Bindemittelpartikel.

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Die Ermittlung des Mindestwasserbedarfs am Sättigungspunkt wird nachfolgend beispielsweise erläutert: Zunächst wird eine definierte Masse des Bindemittels tropfenweise mit Wasser versetzt. Dabei wird die Masse aus Bindemittel und Wasser nach jeder Wasserzugabe möglichst weitgehend homogenisiert. Sobald sich die Oberfläche der Masse ebnet und mit einer matten Glanzschicht bedeckt ist, ist der Sättigungspunkt erreicht. Durch Rückwägung erhält man die Menge des zugegebenen Wassers. Daraus lässt sich der wassergefüllte Porenanteil des Bindemittelgemisches mit Hilfe der folgenden Formel berechnen:

Vw

W/dw

Ilw =

Vk+ V

K / ck + W / dw

(2)

n_w: wassergefüllter Porenanteil in [%],
V_w: Wasserbedarf bei Sättigung in [cm³],
V_K: Volumen des eingewogenen Korns [cm³],

W: Wasserbedarf bei Sättigung in dichtester
Lagerung in [g],

K: Masse des eingewogenen Korns in [g],
0 d_K: Kornrohdichte in [g/cm³],

dw: Dichte des Wassers in [g/cm³].

Erfindungsgemäß wird die Korngrößenverteilung des Bindemittels so eingestellt, dass der wassergefüllte Porenanteil n_w möglichst klein ist. Auf diese Weise wird eine .dichte Packung der Körner der Bindemittelkomponenten erreicht.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, eine dichte Packung der Bindemittelteilchen dadurch zu erreichen, dass die

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Kornverteilung des Bindemittels gemäß einer Sieblinie nach Fuller & Thompson eingestellt wird.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden zu der zu verarbeitenden Mischung 0,1 bis 2 Gew.-%, zweckmäßigerweise 0,1 bis 1 Gew.-% Mikrohohlkugeln gemischt, wobei die genannten Gewichts-Prozent-Werte auf das Bindemittel bezogen sind. Vorzugsweise werden 0,3 bis 0,5 Gew.-%, sehr bevorzugt 0,4 Gew.-% Mikrohohlkugeln eingesetzt. Der erfindungsgemäße hochdichte Beton ist gleichzeitig auch hochfest. Durch den Zusatz der Mikrohohlkugeln können die mechanischen Kennwerte, insbesondere die Druckfestigkeit und Biegezugfestigkeit des Mörtels oder Betons beeinflusst werden. So kann auf einfache Weise insbesondere die Druckfestigkeit von Beton gezielt verringert werden, ohne dass die Säurebeständigkeit oder Dichtigkeit des Betons dabei reduziert wird. Vielmehr kann durch Zusatz der Mikrohohlkugeln die Dichtigkeit und die Säurebeständigkeit des Mörtels oder Betons auf effektive Weise erhöht werden.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der Mikrohohlkugeln kann die Festigkeit des hochdichten Betons insbesondere um etwa 20% bis 40% (je nach Mischungszusammensetzung) gesenkt werden. Eine solch ausgeprägte Verringerung der Festigkeit durch den Zusatz der Mikrohohlkugeln konnte der Fachmann nicht erwarten. Günstig wirkt sich bei der Herabsetzung der Festigkeit auch die entsprechende Verringerung des Elastizitätsmoduls aus. Dies ist für das elastische Verhalten des Betons vorteilhaft. Mit den erfindungsgemäßen Mikrohohlkugeln wird somit die Druckfestigkeit und das Elastizitätsmodul herabgesetzt und letztendlich wird dadurch eine zusätzliche Bewehrung und die damit verbundenen Kosten

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vermieden. - Bislang ist im Stand der Technik der Zusatz von Mikrohohlkugeln lediglich zur Erhöhung der Frost-Tau-Beständigkeit von Beton bekannt. Diese Maßnahmen waren aber bei vielen dichten Hochleistungsbetonen nicht nötig, da diese von sich aus eine hohe Frost-Tau-Beständigkeit besitzen. - Es liegt im Rahmen der Erfindung, als Mikrohohlkugeln Kunststoffmikrohohlkugeln einzusetzen, die aus Hohlkapseln aus Kunststoff bestehen, die vorzugsweise gasgefüllt sind. Der Durchmesser der Mikrohohlkugeln beträgt vorzugsweise 30 bis 100 &mgr;&pgr;\. Die Wanddicke der Mikrohohlkugeln beträgt zweckmäßigerweise l/lOO des Hohlkugeldurchmessers. Vorzugsweise beträgt die Trockenrohdichte der eingesetzten Mikrohohlkugeln 7 bis 45 kg/m³. Zweckmäßigerweise werden die Mikrohohlkugeln der zu verarbeitenden Mischung nicht trocken, sondern in Form einer wässrigen Paste beigemischt. Eine erfindungsgemäß eingesetzte wässrige Mikrohohlkugelpaste weist beispielsweise 90 Gew.-% Wasser und 10 Gew.-% Mikrohohlkugeln auf. Es versteht sich, dass der Wassergehalt der wässrigen Mikrohohlkugelpaste bei der Wassermenge der zu verarbeitenden Mischung zu berücksichtigen ist. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird der Durchmesser der Mikrohohlkugeln so gewählt, dass eine dichteste Packung zwischen Bindemittel, Zuschlagstoff und Mikrohohlkugeln erreicht wird. Mit anderen Worten werden erfindungsgemäß durch Einsatz der Mikrohohlkugeln die granulometrischen Lücken zwischen Bindemittel und Zuschlagstoff in der zu verarbeitenden Mischung gefüllt. Die erfindungsgemäß zugesetzten Mikrohohlkugeln weisen den beachtlichen Vorteil auf, dass sie gegenüber sauren Medien weitgehend inert sind und somit ein Vordringen von sauren Medien in die Mörtelmatrix oder die

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Betonmatrix verhindern. Mikrohohlkugeln haben zudem den Vorteil, dass sie in der zu verarbeitenden Mischung gleichsam einen Kugellagereffekt bewirken, der die Verarbeitbarkeit der Mischungen beachtlich erhöht.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass zur Herstellung eines säurebeständigen Mörtels ein Zuschlagstoff eingesetzt wird, der lediglich Korngrößen kleiner 2 mm aufweist. Vorzugsweise wird dieser Zuschlagstoff im Hinblick auf eine dichteste Packung optimiert. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird dabei die Einstellung der Korngrößenverteilung des Zuschlagstoffes (Korngrößen kleiner 2 mm) nach Maßgabe des Wasserbedarfs am Sättigungspunkt des Kornhaufwerkes des Zuschlagstoffes vorgenommen. Hier kann ebenfalls Gleichung (2) angewendet werden. - Nach einer weiteren sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Korngrößenverteilung des Zuschlagstoffes für die Herstellung des Mörtels gemäß der Normsandsieblinie nach DIN 196, Teil 1, eingestellt. Nach einer Ausführungs-form 0 der Erfindung wird zur Herstellung des säurebeständigen Mörtels Normsand als Zuschlagstoff eingesetzt. Zweckmäßigerweise werden Sande als Zuschlagstoff eingesetzt, deren Kornzusammensetzung der des Normsandes ent-spricht. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung eines säurebeständigen Mörtels eine zu verarbeitende Mischung mit 25 bis 35 Gewichtsteilen, vorzugsweise 28 bis 32 Gewichtsteilen Bindemittel und mit 65 bis 75 Gewichtsteilen, vorzugsweise 68 bis 72 Gewichtsteilen Zuschlagstoff, bevorzugt Normsand, eingesetzt. Ein hochbeständiger Mörtel wird insbesondere erreicht, wenn in der zu verarbeitenden Mischung 3 0

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Gewichtsteile Bindemittel und 70 Gewichtsteile Zuschlagstoff, vorzugsweise Normsand, eingesetzt werden. Das Bindemittel weist dabei zweckmäßigerweise 70 Gew.-% Zement, 20 Gew.-% Flugasche und 10 Gew.-% Mikrosilika auf. Der zu verarbeitenden Mischung werden bevorzugt 0,1 bis l.Gew.-% Mikrohohlkugeln (Trockengewicht, Gew.-%-Angabe bezogen auf das Bindemittelgemisch) zugesetzt.

Von besonderer Bedeutung ist im Rahmen der Erfindung ein erfindungsgemäßer säurebeständiger Beton. Der hier eingesetzte Zuschlagstoff weist in der Regel und vorzugsweise Korngrößen kleiner 2 mm und größer 2 mm auf. Die Korngrößen des Zuschlagstoffes sind regelmäßig und bevorzugt größer als 0,063 mm, während die Korngrößen des Bindemittels normalerweise und bevorzugt kleiner als 0,063 mm sind. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass zur Herstellung des säurebeständigen Betons Sand als Zuschlagstoff mit Korngrößen zwischen 0,063 mm und 2 mm eingesetzt wird. Fernerhin liegt es im Rahmen der Erfin-0 dung, dass zur Herstellung des säurebeständigen Betons Kies als Zuschlagstoff mit Korngrößen größer als 2 mm und beispielsweise mit einem Größtkorn von 16 mm oder von 32 mm eingesetzt wird. - Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung eines säurebeständigen Betons eine zu verarbeitende Mischung mit 11 bis 17 Gewichtsteilen, vorzugsweise 12 bis 14 Gewichtsteilen Bindemittel und 83 bis 89 Gewichtsteilen, vorzugsweise mit 86 bis 88 Gewichtsteilen Zuschlagstoff eingesetzt, (Trockengewicht, bezogen auf die Summe von Bindemittel-0 gewicht und Zuschlagstoffe). Die vorstehenden Gewichtsteil-

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angaben sind insbesondere geeignet für Zuschlagstoff mit einem Größtkorn von 16 mm.

Im Rahmen der Herstellung eines säurebeständigen Betons wird vorzugsweise die Korngrößenverteilung des Bindemittels gemäß Patentanspruch 6 eingestellt. - Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung eines säurebeständigen Betons die Korngrößenverteilung des Zuschlagstoffes nach Maßgabe einer Sieblinie nach Fuller eingestellt.

Nach sehr bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung ganz besondere Bedeutung zukommt, wird die Korngrößenverteilung des Bindemittels und des Zuschlagstoffes nach Maßgabe einer Sieblinie nach Fuller & Thompson eingestellt. Die Fuller/Thompson-Sieblinie gibt stets die Kornverteilung von Bindemittel und Zuschlagstoff an. Die ideale Fuller/Thompson-Sieblinie folgt bei linearer Auftragung des Siebdurchganges gegen die Siebweite bis zur Siebweite D/10 einer Ellipse und verläuft dann in Form einer Geraden. D meint den Durchmesser des Größtkorns. Erfindungsgemäß wird also die Korngrößenverteilung des Bindemittels und des Zuschlagstoffes so gewählt, dass möglichst eine ideale Fuller/Thompson-Sieblinie erreicht wird. Bezüglich der Definition einer Fuller/Thompson-Sieblinie wird auch verwiesen auf "Grundlagen für die Matrixoptimierung und Ausführung in der Praxis, W. Puntke, Ostfildern 1990, Seiten 6 und 7". Der Druckschrift ist entnehmbar, dass die Fuller/Thompson-Sieblinie bei linearer 0 Auftragung im Feinkornbereich einer Ellipse folgt und

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anschließend in eine daran tangential anschließende Gerade übergeht.

Eine Sieblinie F nach Fuller & Thompson ist in der Fig. 1 für ein Größtkorn von 16 mm gezeigt. In Fig. 1 wird der Siebdurchgang (in Volumen-Prozent) in Abhängigkeit von der Siebweite d (in Millimetern) dargestellt. Hier ist der Siebdurchgang im linearen Maßstab und die Siebweite im logarithmischen Maßstab aufgetragen. Fig. la zeigt in entsprechender Auftragung eine ideale Fuller/Thompson-Sieblinie, wobei für die Siebweite d jeweils der Quotient Siebweite d/Größtkorndurchmesser D angegeben wurde. Vorzugsweise wird also zur Herstellung eines säurebeständigen Betons das Verhältnis von Bindemittel zu Zuschlagstoff nach Maßgabe einer solchen Sieblinie nach Fuller & Thompson eingestellt. Dabei wird davon ausgegangen, dass es sich bei Korngrößen kleiner als 0,063 mm um Bindemittel handelt und bei Korngrößen größer als 0,063 mm um Zuschlagstoff handelt. In Fig. 1 ist erkennbar, dass einer Siebweite von 0,063 mm 12,9 Vol.-% Siebdurchgang zugeordnet sind, wobei es sich bei diesen 12,9 Vol.-% um Bindemittel handelt. Der Volumenanteil des Zuschlagstoffes ergibt sich somit aus der Differenz von 100 Vol.-% und 12,9 Vol.-%. Die erfindungsgemäße Einstellung des Verhältnisses von Bindemittel zu Zuschlagstoff wird nachfolgend beispielsweise für ein Größtkorn von 16 mm erläutert: Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Sieblinie F nach Fuller & Thompson ergeben sich für die Gesamtmischung aus Bindemittel und Zuschlagstoff die folgenden Volumenanteile:

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Korngröße	Art des Stoffes	Volumenanteil
0 bis 0,063 mm	Bindemittel	12,9 Vol.-%
0,063 bis 2 mm	Sand	22,2 Vol.-%
2 bis 8 mm	Kies	27,8 Vol.-%
8 bis 16 mm	Kies	3 7,1 Vol.-%
Summe		100,0 Vol.-%

Anschließend sind diese Volumenanteile zweckmäßigerweise in Masseanteile umzurechnen. Dies erfolgt in bekannter Weise mit den Dichten der einzelnen Bestandteile. Wenn von einem Bindemittel mit 7 0 Gew.-% Zement, 20 Gew.-% Flugasche und 10 Gew.-% Mikrosilika ausgegangen wird, ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel die folgenden Kornzusammensetzung in Gewichts-Prozent:
10

Korngröße	Art des Stoffes	Masseanteile
0 bis 0,063 mm	Bindemittel	13,780 Gew.-%
0,063 bis 2 mm	Sand	21,976 Gew.-%
2 bis 8 mm	Kies	27,518 Gew.-%
8 bis 16 mm	Kies	36,726 Gew.-%
Summe		100,000 Gew.-%

Nachfolgend wird eine bevorzugte Betonzusammensetzung angegeben, die nach dem vorstehenden Verfahren gemäß der Sieblinie nach Fuller & Thompson für ein Größtkorn von 16 mm ermittelt wurde. Als Bindemittel wurde dabei ein Gemisch von 70 Gew.-% Portlandzement, 20 Gew.-% Steinkohlenflugasche und 10 Gew.-% Mikrosilika eingesetzt. Der Wassergehalt wurde entsprechend einem W/B-Wert von 0,42 (Faktor k = 0,4) eingestellt:

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Komponenten	Zugabemenge auf Im³ Beton [kg]
Sand (0 bis 2 mm)	517,6
Kies (2 bis 8 mm)	648,2
Kies (8 bis 16 mm)	865,1
Zuschlag	2030,9

Portlandzement	227,5
Steinkohlenflugasche	65,0
Mikrosilika	32,5
Bindemittel	325,0

Wasser bei W/B = 0,42	120, 1
Gesamtgewicht von Im³ Beton	2476,0

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung eines säurebeständigen Betons ein anteilig Quarzmehl enthaltender Zuschlagstoff eingesetzt. Zweckmäßigerweise wird Quarzmehl mit einer Kornverteilung von 0,04 bis 0,1 mm verwendet. Vorzugsweise werden 5 bis 15 Gew.-% des Zuschlagstoffes mit einer Korngröße von 0 bis 2 mm durch Quarzmehl ersetzt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein Teil von als Zuschlagstoff verwendetem Sand (Korngröße bis zu 2 mm) durch Quarzmehl ersetzt wird. Beispielsweise können in der oben angegebenen .Betonzusammensetzung 5 0 kg Sand durch 50 kg Quarzmehl ersetzt werden. - Fernerhin liegt es im Rahmen der Erfindung, zur Herstellung eines säurebeständigen Betons der zu verarbeitenden Mischung Mikrohohlkugeln in einer Menge von 0,1

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bis 1 Gew.-% (Trockengewicht, Gew.-%-Angabe bezogen auf das Bindemittelgemisch) zuzusetzen. Auf diese Weise kann ein hochbeständiger Beton mit erniedrigter Druckfestigkeit hergestellt werden. Vorzugsweise werden der zu verarbeitenden Mischung Mikrohohlkugeln mit einem mittleren Durchmesser von 30 bis 100 &mgr;&igr;&tgr;&igr; zugesetzt. - Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der zu verarbeitenden Mischung ein Fließmittel bzw. einen Verflüssiger zugegeben, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern.

Ganz besondere Bedeutung kommt im Rahmen der Erfindung der Kombination der Merkmale zu, wonach einerseits die Einstellung der Korngrößenverteilung des Bindemittels nach Maßgabe des Wasserbedarfs am Sättigungspunkt des Kornhaufwerkes des Bindemittels vorgenommen wird und wonach zusätzlich die Korngrößenverteilung des Bindemittels und des Zuschlagstoffes nach Maßgabe einer Fuller/Thompson-Sieblinie eingestellt wird. Besondere Bedeutung kommt im Rahmen der Erfindung weiterhin einer Kombination von erfindungsgemäßen Merkmalen zu, wonach die Korngrößenverteilung des Bindemittels und des Zuschlagstoffes nach Maßgabe einer Fuller/Thompson-Sieblinie eingestellt wird und zusätzlich 0,1 bis 1 Gew.-% Mikrohohlkugeln (Trockengewicht, Gew.-%-Angabe bezogen auf das Bindemittelgemisch) zu der zu verarbeitenden Mischung gemischt werden. Besondere Bedeutung kommt fernerhin auch der folgenden erfindungsgemäßen Merkmals Kombination zu: Einstellung der Korngrößenverteilung des Bindemittels nach Maßgabe des Wasserbedarfs am Sättigungspunkt des Kornhaufwerkes des Bindemittels - Einstellung der Korngrößenverteilung des Bindemittels und des Zuschlagstoffes nach Maßgabe einer

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Fuller/Thompson-Sieb-linie - Zumischung von Mikrohohlkugeln zu der zu verarbeitenden Mischung.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass zur Herstellung eines säurebeständigen Betons eine Kornverteilung des Zuschlagstoffes gewählt wird, die auf Grund von Ausfallkörnungen von der idealen Sieblinie nach Fuller & Thompson abweicht. Ausfallkörnung meint, dass in der Kornzusammensetzung des Zuschlagstoffes einzelne Korngruppen fehlen und sich somit gegenüber der idealen Sieblinie nach Fuller & Thompson Unstetigkeiten in der Sieblinie ergeben. In Fig. 1 ist eine solche Sieblinie A mit Ausfallkörnung dargestellt worden. Es handelt sich hierbei um eine gleichsam "unstetige" Fuller/Thompson-Sieblinie. Die Sieblinie A entspricht bis zu einer Siebweite von 2 mm der Sieblinie nach Fuller & Thompson und ab einer Siebweite von 2 mm bzw. ab einer Korngröße von 2 mm tritt Ausfallkörnung auf. Es liegt somit im Rahmen der Erfindung, für die Herstellung eines säurebeständigen Betons die Kornverteilung des Zuschlagstoffes so einzustellen, dass die Kornverteilung zumindest bis zu Korngrößen von 2 mm der idealen Sieblinie nach Fuller & Thompson entspricht. Nach bevorzugter Ausführungsform ist die Menge der Kornfraktion mit

. Korngrößen zwischen 2 mm und 8 mm gegenüber der Menge der idealen Fuller/Thompson-Sieblinie reduziert. Ein Beispiel für diese bevorzugte Ausführungsform gibt die Sieblinie A in Fig. 1. Besondere Bedeutung kommt im Rahmen der Erfindung einer Ausführungsform zu, wobei die Einstellung der Korngrößenverteilung des Bindemittels nach Maßgabe des 0 Wasserbedarfs am Sättigungspunkt des Korn-haufwerkes des Bindemittels vorgenommen wird und wobei die Korngrößen-

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verteilung des Bindemittels und des Zuschlagstoffes nach Maßgabe der Fuller/Thompson-Sieblinie eingestellt wird, mit der Maßgabe, dass die Kornfraktion mit Korngrößen zwischen 2 mm und 8 mm gegenüber der Menge nach der idealen Fuller/Thompson-Sieblinie reduziert ist. - Nachfolgend wird eine bevorzugte Betonzusammensetzung angegeben, bei der die Kornverteilung des Zuschlagstoffes eine entsprechende Ausfallkörnung aufweist. Diese Betonzusammensetzung entspricht den aus der Sieblinie A in Fig. 1 entnehmbaren Volumenanteilen:

Komponenten	Zugabemenge auf Im³ Beton [kg]
Quarzmehl (0,04 bis 0,5 mm)	50, 9
Mainsand (0 bis 2 mm)	458, 6
Rheinkies (2 bis 8 mm)	158,2
Rheinkies (8 bis 16 mm)	1329,9
Zuschlag	1997.7

Zement	228,6
Flugasche	66,7
Mikrosilika	22,2
Bindemittel	317,5

Wasser bei W/B = 0,42	116,5
Gesamtgewicht von Im³ Beton	2431,7

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Mörtel und insbesondere ein Beton hergestellt werden kann, der eine überraschend hohe Beständigkeit gegenüber sauren

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Medien aufweist, wenn nach der erfindungsgemäßen Lehre gearbeitet wird. Erfindungswesentlich ist, dass die Säurebeständigkeit des Mörtels oder Betons nicht durch Zugabe von organisch-chemischen Zusatzmitteln oder Kunststoffen erzielt wird, sondern im wesentlichen durch die physikalisch-chemische Wirkung mineralischer Komponenten. Der Erfindung liegt insoweit die Erkenntnis zugrunde, dass das bei den bekannten Mörteln und Betonen vorliegende dreidimensionale Calciumhydroxidgitter wirksam gestört bzw. unterbrochen wird, wenn ein Bindemittel der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingesetzt wird. Dadurch, dass die Entstehung eines zusammenhängenden dreidimensionalen Calciumhydroxidgefuges zumindest weitgehend unterbunden wird, wird die Säurebeständigkeit des Mörtels oder Betons beachtlich erhöht. Hierzu trägt aber auch die erfindungsgemäß eingestellte Kornverteilung bzw. die dichte Packung des Bindemittels bei. Fernerhin wird die Säurebeständigkeit durch die erfindungsgemäß gewählte Kornverteilung des Zuschlagstoffes noch erheblich erhöht. Im Rahmen der Erfindung wird eine konsequente Abstufung des Korngerüstes bzw. der Kornverteilung der Bestandteile bis in den Feinstbereich bzw. in den Mikrometerbereich verwirklicht. Hierbei kommt besondere Bedeutung der erfindungsgemäß eingestellten dichten Packung des Bindemittels zu. Im Ergebnis wird eine hohe chemische Beständigkeit sowie eine hervorragende Dichtigkeit des Mörtels oder Betons bezüglich des Eindringens von sauren Medien erreicht. Diese Vorteile können mit einem überraschend niedrigen Bindemittelgehalt erzielt werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein hochfester und hochbeständiger Beton (der beispielsweise eine Festigkeit B85 aufweist) mit einer Zementmenge von nur

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220 bis 230 kg pro m³ Beton hergestellt werden. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Beton vergleichbarer Festigkeit werden wesentlich höhere Zementmengen, in der Regel über 400 kg Zement pro m³ Beton benötigt. Trotz des relativ geringen Zementgehaltes kann erfindungsgemäß eine hohe Frühfestigkeit des Mörtels oder Betons erreicht werden. Mit einfachen Mitteln, beispielsweise durch die Zugabe von geringen Mengen Mikrohohlkugeln, kann die Druckfestigkeit des Betons variiert werden, ohne dass dabei die Säurebeständigkeit oder Dichtigkeit des Betons reduziert wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Beschichtung der Innenflächen von Kühltürmen aus einem erfindungsgemäßen säurebeständigen Beton. Damit können die Innenflächen von mit Rauchgas beaufschlagten Kühltürmen auf effektive Weise vor Säureangriffen geschützt werden. - Gegenstand der Erfindung ist fernerhin die Beschichtung von Flächen aus herkömmlichem Beton mit dem erfindungsgemäßen säurebeständigen Mörtel oder Beton.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert:

Fig. 1 Sieblinien nach Fuller & Thompson bzw. mit Aus-5 fallkörnung,

Fig. la ideale Sieblinie nach Fuller & Thompson,

Fig. 2 Balkendiagramm zum Masseverlust von Beton durch Säureangriff.

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Die Fig. 1 mit den Sieblinien F und A und die Fig. la wurden bereits oben näher erläutert. - Die Fig. 2 zeigt in einem Balkendiagramm den Masseverlust von Betonen durch Säureangriff nach einem Zeitraum von 4 9 Tagen. Die Betonproben wurden dabei 4 9 Tage lang in einem sauren Medium bei einem pH-Wert von 2,5 gelagert. Balken 1 zeigt einen Masseverlust von 3,2 7 Gew.-% für einen herkömmlichen Beton, der mit reinem Zement als Bindemittel hergestellt wurde. Balken 2 gibt einen Masseverlust von 1,24 Gew.-% für einen erfindungsgemäßen Beton ohne Zusatz von Mikrohohlkugeln an. Balken 3 zeigt einen Masseverlust von 1,2 6 Gew.-% für einen erfindungsgemäßen Beton mit 0,4 Gew.-% Mikrohohlkugeln. Aus dem Balkendiagramm nach Fig. 2 ist somit ersichtlich, dass der erfindungsgemäße Beton wesentlich resistenter gegenüber einem Säureangriff ist als ein herkömmlicher Beton.

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1. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton, aus einer zu verarbeitenden Mischung aus einem Bindemittel, Zuschlagstoff und Wasser,
wobei das Bindemittel ein Gemisch aus 60 bis 80 Gew.-% Zement, 15 bis 25 Gew.-% Flugasche und 5 bis 15 Gew.-% Mikrosilika ist und
wobei die Korngrößenverteilung des Bindemittels auf eine dichte Packung der Bindemittelteilchen eingestellt ist.

2. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel ein Gemisch mit 65 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 68 bis 72 Gew.-% Zement ist.

3. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Bindemittel ein Gemisch mit 18 bis 22 Gew.-% Flugasche ist.

4. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bindemittel ein Gemisch mit 8 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 10 Gew.-% Mikrosilika ist.

5. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wasser/Bindemittel-Verhältnis in der zu verarbeitenden Mischung einen W/B-Wert von 0,40 bis 0,45, vorzugsweise einen W/B-Wert von 0,41 bis 0,43, sehr bevorzugt einen W/B-Wert von 0,42, aufweist.

6. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Korngrößenverteilung des Bindemittels nach Maßgabe des Wasserbedarfs am Sättigungspunkt des Kornhaufwerkes des Bindemittels eingestellt ist.

7. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei 0,1 bis 1 Gew.-% Mikrohohlkugeln (bezogen auf das Bindemittel) in der zu der zu verarbeitenden Mischung enthalten sind.

8. Säurebeständiger Mörtel oder säurebeständiger Beton nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit dem die Flächen von Bauwerken, insbesondere die Innenflächen von Kühltürmen beschichtet sind.