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Die
Erfindung betrifft eine Betonzusammensetzung und ein Verfahren für die Herstellung
derselben. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der hergestellten
Betonzusammensetzung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine hoch
fließfähige Betonzusammensetzung,
die ein Silica-Sol und einen Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssiger enthält.
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Hintergrund der Erfindung
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Beton
ist ein künstliches
Material, das häufig
als Baustoff verwendet wird, worin Zuschläge oder Ballast mit geeigneten
Größen durch
eine Matrix aus mindestens einem hydraulischen Bindemittel, welches
gewöhnlich
vom Zement-Typ ist, z. B. normaler Portlandzement, zusammengehalten
werden. Betongemische können
auch verschiedene Additive enthalten, um die Eigenschaften des Gemisches
zu verändern,
z. B. um Abbindungs- und Härtungsbedingungen
zu modifizieren, oder um rheologische Eigenschaften zu modifizieren, um
so eine gewünschte
Verarbeitbarkeit oder Fließfähigkeit
des Gemisches zu erzielen.
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Wenn
ein Betongemisch gegossen werden soll, ist es erforderlich, dass
der Beton in fließfähiger Form gehalten
wird, um ihn bis zum Augenblick des Gießens verarbeitbar zu halten.
Es ist somit sehr wichtig, dass das Betongemisch einen bestimmten
Grad der Verarbeitbarkeit hat und dass es nicht im Voraus zu härten oder abzubinden
beginnt. Die heutigen Betonhersteller und Bauunternehmer begegnen
oft dem Problem einer zu kurzen Verarbeitbarkeitszeit des Betons.
Manchmal nimmt der Transport des Betons von den Betonfabriken zu
den Baustellen zu lange Zeit in Anspruch, so dass der Beton seine
Fließfähigkeit
verliert.
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Ein
weiteres Anliegen ist, dass die Zementpartikel und die Zuschläge sich
nicht absondern sollten. Eine Absonderung führt gewöhnlich zu einem unerwünschten
oder sogar ungießbaren
Beton.
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Frühere Verfahren
zum Herstellen fließfähiger Betongemische
umfassten die Zufuhr von Vibrationsenergie nach dem Ausbringen,
was teure Installations- und Betriebskosten auf Grund von unerlässlichen
Verdichtungs- und Vibrationsgeräten
und umfangreichem Bedarf an Kontrollpersonal zur Folge hatte. Es
wurden verschiedene Versuche unternommen, diese Probleme zu überwinden.
Rheologische Modifizierungsmittel, wie Celluloseether, Welangummi,
Quarzmehl und Dispersionen von gefällter Kieselerde und Acrylcopolymer, sind
Betongemischen zugesetzt worden, um ein vibrationsfrei fließfähiges Betongemisch
mit ausreichender Verarbeitbarkeit zu erhalten. Für diese
Modifizierungsmittel hat sich jedoch gezeigt, dass sie die Viskosität des Betongemisches
mit der Zeit erhöhen,
wodurch die Verarbeitbarkeit verschlechtert wird.
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EP-A-0931
030 offenbart ein Betongemisch, das Zuschläge, hydraulisches Bindemittel
und ein Silica-Sol mit einer spezifischen Oberfläche unter 200 m2/g
umfasst. EP-A-0931 030 zielt auf die Verbesserung der Druckfestigkeit
ab, indem ein Betongemisch mit einem Silica-Sol versehen wird, wobei
die Teilchen des Silica-Sols eine relative Standardabweichung von
mehr als 30% aufweisen. Gemäß EP-A-0931
030 können dem
Betongemisch Hochleistungsverflüssiger
z. B. aus sulfoniertem Naphthalin-Formaldehydharz, sulfoniertem
Melamin-Formaldehydharz oder sulfoniertem Melamin-Harnstoff-Formaldehydharz
zugesetzt werden. Diese Typen von Hochleistungsverflüssigern
schaffen verbesserte Verarbeitbarkeit nur für eine sehr begrenzte Zeitspanne,
die bei weitem zu niedrig ist, um unter normalen Arbeitsbedingungen
akzeptabel zu sein, da das Gemisch gerüttelt werden muss, um es in
im Wesentlichen fluider verarbeitbaren Form zu halten. Diese Bedingungen
sind weit unterhalb der Anforderungen der heutigen Betonindustrie,
insbesondere für
selbstverdichtende Betone.
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U.S.
6,008,275 offenbart ein zementartiges Gemisch, umfassend minderwertigen
Zement, z. B. normalen Portlandzement, der teilweise durch Puzzolanzement
ersetzt ist, welcher z. B. Flugasche, Schlacke und natürliche Puzzolane
enthält.
Das zementartige Gemisch umfasst auch einen Betonverflüssiger aus
Polycarboxylatpolymer und einen Beschleuniger.
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Die
vorliegende Erfindung stellt effektiv eine nicht-blutende Betonzusammensetzung
mit hohem Fließvermögen, d.h.
einen Beton, der keinerlei Energiezufuhr oder lediglich etwas Energiezufuhr
nach dem Einbringen in Formen benötigt, bereit sowie ein Verfahren
zur Herstellung derselben.
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Die Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde eine neue Betonzusammensetzung bereitgestellt, um
die vorstehend erwähnten
Probleme zu lösen.
Die neue Betonzusammensetzung umfasst ein hydraulisches Bindemittel,
Zuschläge,
Wasser, Silica-Sol und einen Hochleistungsverflüssiger, bei dem es sich um
ein Polycarboxylat handelt.
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Es
wurde überraschend
festgestellt, dass die erfindungsgemäße Betonzusammensetzung eine
Verarbeitbarkeitszeit von etwa 1–2 Stunden oder mehr erreichen
kann, abhängig
davon, wie viel Silica-Sol und Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssiger zugesetzt
ist, im Wesentlichen ohne jegliches statische Bluten, d.h. ohne
irgendeine wesentliche Absonderung von Zementpartikeln und Zuschlägen oder
Separierung von Wasser im statischen nicht-gerüttelten wässrigen Betongemisch. Dies
beruht auf der Kombinationswirkung eines Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssigers
und eines vorzugsweise wässrigen
Silica-Sols, die zusammen in der Lage sind, die Verarbeitbarkeit
des Betongemisches zu verbessern, während sie ein Bluten unterdrücken.
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Mit
Verarbeitbarkeitszeit ist hier die verstrichene Zeit gemeint zwischen
dem Moment des Vermischens eines Hochleistungsverflüssigers
zur Steigerung der Verarbeitbarkeit mit einem Betongemisch und dem
Zeitpunkt, an dem sich die Verarbeitbarkeit auf das anfängliche
Niveau der Verarbeitbarkeit, d.h. vor der Zugabe des Hochleistungsverflüssigers,
verringert hat. Ferner wurde überraschend
festgestellt, dass die erfindungsgemäße Betonzusammensetzung auch
eine verbesserte Druckfestigkeit bereitstellt, verglichen mit Zusammensetzungen,
die keinen Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssiger enthalten oder Zusammensetzungen,
die ein Polycarboxylat enthalten, aber kein Silica-Sol enthalten.
Das Zumischen sowohl eines Polycarboxylats als auch eines Silica-Sols
verbessert die Druckfestigkeit auf Grund des synergistischen Effektes,
der auftritt, wenn die zwei Komponenten dem Betongemisch zugefügt werden.
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Das
hydraulische Bindemittel kann irgendein Zement sein, z. B. normaler
Portlandzement (OPC), Hochofenzement oder andere Zementklassen umfassend
Hütten-,
Flugasche- oder andere Zemente wie in der Literatur, z. B.
US 6,008,275 , beschrieben.
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Zuschläge umfassen
vorzugsweise Steine, Kies und Sand, und haben gewöhnlich einen
Bereich des mittleren Teilchendurchmessers von etwa 0,01 bis etwa
100 mm. In diesem Zusammenhang sollte auch Mörtel, der nur Zuschläge mit einer
maximalen Teilchengröße von etwa
2 bis etwa 4 mm, z. B. Sand, und ein hydraulisches Bindemittel enthält, genannt
werden. Der Einfachheit halber soll hier Mörtel im Begriff Beton eingeschlossen
sein.
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Das
dem Betongemisch zugesetzte Silica-Sol umfasst geeigneter Weise
Silica-Solpartikel mit einem Bereich des mittleren Teilchendurchmessers
von etwa 2 bis etwa 200 nm, vorzugsweise von etwa 3 bis etwa 100
nm. Es ergab sich, dass Silica-Solpartikel auf Grund ihrer Fähigkeit
zur Bindung von Wassermolekülen wirkungsvoll
ein Bluten verhindern, im Gegensatz z. B. zu Quarzmehl, das eine
hydrophobe Wirkung und geringe spezifische Oberfläche hat.
Die Silica-Solpartikel
stellen auch gute Adhäsion
an den Zementpartikeln und an den Zuschlägen bereit.
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In
dem Begriff "Silica-Sol" sind hier auch Aluminium-modifizierte
Silica-Sole eingeschlossen. Mit Aluminium modifizierte Silica-Sole,
die gelegentlich auch als mit Aluminat modifizierte Silica-Sole
bezeichnet werden, können
hergestellt werden, indem eine geeignete Menge Aluminat-Ionen, Al(OH)
4 –, geeigneter Weise aus einer
verdünnten
Natrium- oder Kaliumaluminatlösung,
günstig
mit etwa 0,05 bis etwa 2, vorzugsweise mit etwa 0,1 bis etwa 2 Al-Atomen/nm
2 Oberfläche
des Silica-Partikels, unter Agitation und Erhitzen zu einem herkömmlichen
unmodifizierten Silica-Sol gegeben wird. Die mit Aluminium modifizierten
Silica-Partikel umfassen eingefügte
oder ausgetauschte Aluminat-Ionen, wodurch Aluminosilicatplätze mit
einer fixierten oberflächlichen
Negativladung erzeugt werden. Der pH-Wert des mit Aluminium modifizierten
Silica-Sols kann, vorzugsweise mittels eines Ionentauscherharzes,
angepasst werden, geeigneter Weise auf einen pH im Bereich von etwa
3 bis etwa 11, vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 10. Die mit Aluminium
modifizierten Silica-Partikel
haben geeigneter Weise einen Al
2O
3-Gehalt von etwa 0,05 bis etwa 3 Gew.-%,
vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-%. Das Verfahren zur Herstellung
von mit Aluminium modifiziertem Silica-Sol ist z. B. in "The Chemistry of
Silica", von Iler,
K. Ralph, John Wiley & Sons
(1979), S. 407–409,
und in
US 5 368 833 weiter
beschrieben.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung haben die Silica-Solpartikel der Betonzusammensetzung
geeigneter Weise eine spezifische Oberfläche von etwa 50 bis etwa 1200
m2/g, vorzugsweise von etwa 300 bis etwa
1.000 m2/g, und am stärksten bevorzugt von etwa 500
bis etwa 900 m2/g. Die Silica-Solpartikel sind
vorzugsweise anionisch und sind geeigneter Weise in Gegenwart eines
Kations, wie K+, Na+,
Li+, NH4 + oder dergleichen oder Gemischen davon,
dispergiert. Der pH-Wert der Dispersion beträgt geeigneter Weise etwa 2
bis etwa 12, vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 3 oder von etwa 7
bis etwa 11. Der Feststoffgehalt an Silica in dem Sol beträgt geeigneter
Weise etwa 1 bis etwa 70 Gew.-%.
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Der
Begriff Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssiger soll hier eine Gruppe
von Polymerverbindungen einschließen, die ein Gerüst mit daran
gebundenen Carbonsäuregruppen
umfassen. Das Molekulargewicht des Polycarboxylats liegt passender
Weise im Bereich von etwa 1.000 bis etwa 2.000.000 g/mol, vorzugsweise von
etwa 2.000 bis etwa 1.000.000 g/mol. Das Gerüst kann auch andere verknüpfte Reste,
wie Polyacryl- oder Polyetherketten, umfassen. Das Molekulargewicht
des Gerüstes
beträgt
geeigneter Weise etwa 1.000 bis etwa 100.000 g/mol, vorzugsweise
etwa 5.000 bis etwa 20.000 g/mol. Als Beispiel für ein Polycarboxylat kann ein Acrylcopolymer
mit daran gebundenen Polyethylenglycolketten wie nachstehend veranschaulicht
werden:
wobei Y für CH
2 oder
C=O steht, und R
1, R
2,
R
3 für
H oder CH
3 stehen und M
1,
M
2 für
Na, K, Li oder NH
4 stehen. Die sterische
Stabilisierung des Polycarboxylats ist abhängig von der Anzahl der wiederkehrenden
Einheiten n, die eine gepfropfte Kette, z. B. (CH
2-CH
2-O)
n-R
3,
aufbauen, welche normalerweise im Bereich von etwa 20 bis etwa 1.000
Einheiten liegt, vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 500 Einheiten.
Ein hoher Wert für
n weist auf einen höheren
Grad an sterischer Stabilisierung des Polymers hin. Die gepfropften
Ketten haben geeigneter Weise ein Molekulargewicht von etwa 1.000
bis etwa 50.000 g/mol, vorzugsweise von etwa 2.000 bis etwa 25.000
g/mol. Der Index a der Gerüstgruppe
C-CH
2 liegt geeigneter Weise im Bereich
von etwa 1 bis etwa 500. Die Indices b, c und d der verbleibenden
Gerüstgruppen
bewegen sich geeigneter Weise zwischen etwa 1 und etwa 100, während m,
welches die Anzahl der Gerüsteinheiten
darstellt, geeigneter Weise im Bereich von etwa 1 bis etwa 500,
vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 100 liegt.
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Das
Molekulargewichtsverhältnis
zwischen den gepfropften Ketten und der Gerüstkette beeinflusst die Verzögerung des
Betongemisches, d.h. die Zeit, bevor ein Abbinden auftritt. Je höher das
Molekulargewichtsverhältnis,
desto geringer ist die Verzögerung.
Das Molekulargewichtsverhältnis
zwischen dem Gerüst
und den gepfropften Ketten beträgt
geeigneter Weise etwa 1 bis etwa 100, vorzugsweise etwa 5 bis etwa
20. Geeigneter Weise sind Carbonsäure- und Sulfonsäuregruppen
mit dem Gerüst
verknüpft,
angemessener Weise in der vorstehend veranschaulichten Art, d.h.
direkt am Gerüst.
Das Molverhältnis
zwischen den Carbonsäure-
und Sulfonsäuregruppen
beträgt
angemessener Weise etwa 1 bis etwa 10, vorzugsweise etwa 3 bis etwa
5. Das Verhältnis
kann variiert werden, um die Zeit vor dem Abbinden zu verkürzen oder
zu verlängern.
Im Allgemeinen ist die Verzögerungszeit
umso länger,
je höher
das Molverhältnis
ist. Wenn das Verhältnis
niedrig ist, können
die Sulfonsäuregruppen
Ettringit bilden, welcher das Fließvermögen des Gemisches unterdrücken kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird das Polycarboxylat aus Tabelle 1 ausgewählt. Nr.
3 in Tabelle 1 ist das am stärksten
bevorzugte Polymer.
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Gemäß noch einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
können
die Polycarboxylate Polyvinylcarboxylatpolymere umfassen, die mit
mindestens einer von den funktionellen Carbonsäure-, Sulfonsäure- und Phosponsäureeinheiten
derivatisiert sind, und die zusätzlich
als Seitenketten nicht-ionische Polymereinheiten enthalten, welche
hydrophile Ethylenoxideinheiten und/oder hydrophobe Propylenoxideinheiten
umfassen oder Gemische davon enthalten. Seitenketten für die Polymere
können
Alkyl-, Phenyl-, substituierte Phenyl-, sulfonierte Phenylreste,
Carbonsäure-
oder Carbonsäuresalzreste,
Sulfonsäure-
oder Sulfonsäuresalzreste, Phosphonsäure- oder
Phosphonsäuresalzreste,
Polyoxyalkylenreste, -CH
2O-polyoxyalkylen,
-C(O)O-polyoxyalkylen, -C(O)NH-polyoxyalkylen, -C(O)NH(CH
n)SO
3M, wobei M mindestens
eines von H, Li, Na, K, Ca, Mg, NH
4, Alkylamin
und Hydroxyalkylamin ist, und dergleichen einschließen, oder
andere Polycarboxylate wie in
US
6,008,275 beschrieben.
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Die
Betonzusammensetzung umfasst geeigneter Weise ein Betongemisch aus
etwa 100 Gewichtsteilen an hydraulischem Bindemittel; etwa 100 bis
etwa 1.000, vorzugsweise etwa 200 bis etwa 500 Gewichtsteilen an
Zuschlägen;
etwa 0,01 bis etwa 50, vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 10 Trockengewichtsteilen
Silica-Sol; etwa 0,01 bis etwa 10, vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa
3 Trockengewichtsteilen Polycarboxylat; und etwa 20 bis etwa 80,
vorzugsweise etwa 25 bis etwa 60 Gewichtsteilen Wasser.
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Das
Verhältnis
Wasser:hydraulischem Bindemittel des Betongemisches liegt geeigneter
Weise im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 1, vorzugsweise von etwa
0,25 bis etwa 0,8.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist Feinfüllstoff
in der Betonzusammensetzung enthalten. Mit dem Begriff "Feinfüllstoff" sind Teilchen mit
einem maximalen Durchmesser von 125 μm gemeint. Zu geeigneten Feinfüllstoffen
gehören
Kalkstein, Sand, Glas, Flugasche und andere anorganische Materialien,
etwa Calciummagnesiumsilikat.
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Die
Betonzusammensetzung kann auch verschiedene Additive umfassen, z.
B. Verzögerer,
Luftporenzusatzstoffe, Beschleuniger, Emulsionslatex, Hydrophobierungsmittel,
Schwundverringerungsmittel etc. Die Dosierungen dieser Additive
liegen normalerweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% Trockengewicht,
bezogen auf das hydraulische Bindemittel.
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Die
vorliegende Erfindung schließt
auch ein Verfahren zur Herstellung einer Betonzusammensetzung, wie
sie vorstehend beschrieben ist, ein. Die Betonzusammensetzung wird
hergestellt durch Mischen von Zuschlägen, hydraulischem Bindemittel,
Silica-Sol und Polycarboxylat in beliebiger Reihenfolge, vor oder
nach der Zugabe von Wasser. Geeigneter Weise wird das Silica-Sol,
berechnet als Trockensilica, in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa
50 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-% zugesetzt,
bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Bindemittels.
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Das
Polycarboxylat, das geeigneter Weise als wässrige Lösung zugegeben wird, die angemessen
30 bis 40 Gew.-% Feststoffanteil enthält, kann vor oder nach der
Zugabe des Silica-Sols in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 10
Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 3 Gew.-% zugesetzt werden,
bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Bindemittels. Weitere
charakteristische technische Merkmale der zugesetzten Komponenten
sind wie vorstehend beschrieben. Weitere Additive, wie sie vorstehend
aufgezählt
sind, können dem
Gemisch ebenfalls in vorschriftsmäßigen Mengen zugesetzt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
werden Polycarboxylat und Silica-Sol als eine vorgemischte Suspension
zu den anderen Komponenten gegeben, welche die Betonzusammensetzung
aufbauen. Vorzugsweise wird die vorgemischte Suspension aus Silica-Sol und Polycarboxylat
zugefügt,
nachdem die anderen Komponenten vermischt wurden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Betonzusammensetzung,
wie vorstehend beschrieben, als Beton mit hohem Fließvermögen, wie
z. B. selbstverdichtende Betone, selbstnivellierende Betone oder
Unterwasserbetone. Zu selbstverdichtenden Betonen und selbstnivellierenden
Betonen gehören
typischerweise Fertigbetone oder verwendungsfertige Betone. Der
Beton mit hohem Fließvermögen schließt Anwendungen
wie Industriebodenbeläge,
andere Anwendungen im Industrie-, Wohnungs-, Gewerbe- oder Infrastrukturbereich
oder dergleichen ein.
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Aus
der somit erfolgten Beschreibung der Erfindung ist offensichtlich,
dass diese auf viele Arten abgeändert
werden kann. Solche Veränderungen
sind nicht als eine Abweichung von Grundlage und Umfang der vorliegenden
Erfindung zu betrachten, und alle derartigen Modifizierungen sollen,
wie für
den Fachmann naheliegend ist, im Rahmen der Patentansprüche enthalten
sein. Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen weiter, wie die
beschriebene Erfindung ausgeführt
werden kann, ohne dass sie deren Umfang einschränken. Falls nicht anders angegeben,
beziehen sich alle Teile und Prozentangaben auf Gewichtsteile und
-prozente.
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Beispiel
1: Ein wässriges
Na-stabilisiertes anionisches Silica-Sol mit einer spezifischen
Oberfläche von
900 m2/g, dispergiert mit einer Konzentration
von 10 Gew.-% Silica, wurde zu einem Gemisch aus 3300 g Portlandzement,
7575 g Sand, 8050 g Zuschlägen
mit einer Durchmessergröße von 10–20 mm,
2450 g Zuschlägen
mit 5–10
mm und 24,75 g Fosroc ConplastTM SP 500
(ein Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssiger, erhältlich von Fosroc Limited)
gegeben. Das Gewichtsverhältnis
Wasser:Zement betrug 0,45. Nach dem Mischen wurden statisches Bluten,
Verarbeitbarkeit und Beibehalten der Verarbeitbarkeit gemessen.
Statisches Bluten ist ein Maß in
Prozent der gesamten im Prüfkörper enthalten
Wassermenge, berechnet aus der Menge von angesammeltem Blutungswasser.
Die Verarbeitbarkeit des Betons wurde geschätzt durch Messen der Anfangsausbreitung,
d.h. des Durchmessers eines frisch gemischten und verdichteten Betons,
der zur Formung einer kegelförmigen
Betonmasse in einen Setzkegel eingebracht wurde und dann nach Entfernen
des Kegels dem Fließen überlassen
wurde (gemäß Standardprüfverfahren
ASTM C 143). Je höher
die Ausbreitung, desto höher
ist die Verarbeitbarkeit. Das Beibehalten der Verarbeitbarkeit wurde
in der gleichen Weise ermittelt, indem die Ausbreitung an einem
30 Min., 60 Min., 90 Min. und 120 Min. alten Betongemisch gemessen
wurde.
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Es
wurde noch eine andere Mischung wie vorstehend in Beispiel 1 beschrieben
hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle des Silica-Sols mit
900 m2/g ein mit Na stabilisiertes anionisches
Silica-Sol mit einer spezifischen Oberfläche von 80 m2/g
zugesetzt wurde. Die Silica-Konzentration
in der wässrigen
Dispersion betrug 25 Gew.-%. Die Ergebnisse der beiden Mischungen
sind nachstehend in Tabelle 2 angeführt.
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Wie
in Tabelle 2 zu sehen ist, ist eine kleinere Menge Silica-Sol erforderlich,
um ein Niveau von 0% Bluten zu erhalten, wobei die Verarbeitbarkeit
im Wesentlichen näher
beim anfänglichen
Niveau der Verarbeitbarkeit gehalten wird, verglichen mit gefällter Kieselerde,
Quarzmehl und der Kontrollprobe ohne jeglichen Silicazusatz, die
eine rasch abnehmende Verarbeitbarkeit aufweist.
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Beispiel
2: Es wurde ein Gemisch hergestellt aus 1650 g normalem Portlandzement,
1650 g gemahlener granulierter Hochofenschlacke, 7575 g Sand, 8050
g Zuschlägen
von 10–20
mm, 3450 g Zuschlägen
von 5–10
mm, einem mit Na stabilisierten Silica-Sol mit einer spezifischen
Oberfläche
von 900 m2/g, enthaltend 10 Gew.-% Silica,
und 24,75 g Hochleistungsverflüssiger "Fosroc ConplastTM SP 500",
bei dem es sich um einen Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssiger, erhältlich von Fosroc Limited,
handelt. Das Gewichtsverhältnis Wasser:Zement
betrug 0,45. Nach dem Mischen wurden statisches Bluten, Verarbeitbarkeit
und Beibehalten der Verarbeitbarkeit gemessen. Die Proben für Druckfestigkeitsmessungen
wurden einen Tag in Stahlrahmen ausgehärtet. Danach im Klimaraum bei
20°C und
55% RH. Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 3 dargelegt.
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Beispiel
3: Das Gemisch aus Beispiel 2 wurde mit einem Na-stabilisierten
anionischen Silica-Sol
mit einer spezifischen Oberfläche
von 80 m2/g anstelle des Silica-Sols mit
900 m2/g hergestellt. Die Silica-Konzentration
in der wässrigen
Dispersion betrug 25 Gew.-%. Die Prüfungen wurden wie in Beispiel
2 durchgeführt. Die
Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 3 dargelegt.
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Aus
Tabelle 3 ist erkennbar, dass eine kleine Menge Silica-Sol in der
Betonzusammensetzung in der Lage ist, im Vergleich zu Quarzmehl
und gefällter
Kieselerde, das Bluten zu unterbinden, ohne die Verarbeitbarkeit
wesentlich zu verringern. Es kann insbesondere vermerkt werden,
dass eine hohe spezifische Oberfläche eines Silica-Sols ein effektives
Unterbinden des Blutens gewährt,
selbst wenn im Vergleich zu Additiven vom Stand der Technik, z.
B. gefällte
Kieselerde und Quarzmehl, eine extrem kleine Menge zugesetzt wird.
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Beispiel
4: Portlandzement, ¾'' Kalkstein, Sand, Polycarboxylat, CS-300,
d.h. ein anionisches mit Na stabilisiertes Silica-Sol mit einer
spezifischen Oberfläche
von 300 m2/g und einer Silica-Konzentration von
30 Gew.-% in der wässrigen
Dispersion, und Wasser wurden gemischt, wie nachstehend in Tabelle
4 definiert. In einem Vergleichsbeispiel wurden die gleichen Komponenten
mit Ausnahme des Hochleistungsverflüssigers, bei dem es sich um
NFS (sulfoniertes Naphthalin-Formaldehydharz (NFS)) handelte, gemischt.
Die Druckfestigkeit der Betonzusammensetzungen wurde gemessen, wie
auch das Setzen, welches ein alternatives Maß für die Verarbeitbarkeit ist
und ermittelt wird durch Messen der vertikalen Distanz zwischen
einem Kegelstumpf und einer Betonmasse, welche in den gleichen Kegel
eingebracht war und dem Absinken überlassen wurde (gemäß Standardprüfverfahren
ASTM C 143).
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Tabelle
4 zeigt, dass eine relativ kleine Menge eines zugesetzten Polycarboxylat-Hochleistungsverflüssigers
ein höheres
Setzmaß und
somit eine höhere
Verarbeitbarkeit verleiht als es ein Hochleistungsverflüssiger aus
sulfoniertem Naphthalin-Formaldehydharz (NFS) tut. Die NFS-Betonzusammensetzung
erfordert eine viel höhere
Dosierung des Hochleistungsverflüssigers,
um ein Setzmaß zu
erreichen, das nicht einmal so hoch ist wie für die Polycarboxylat-Betonzusammensetzung.
Ferner ist die Verbesserung in der Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Betonzusammensetzung
gegenüber
der NFS-Betonzusammensetzung zu vermerken.