Herstellung von flugaschehaltigen Luftporenbetonen mit verflüssigenden Betonzusatzmitteln
Ergebnisse von Laboruntersuchungen
Brameshuber, Wolfgang / Steinhoff, Julia
In der Praxis treten vermehrt Probleme bei der Herstellung von Luftporenbetonen auf. Neben einer zielsicheren Einstellung des geforderten Luftgehalts im Frischbeton werden häufig auch die Anforderungen an die Luftporenkennwerte im Festbeton nicht eingehalten. Probleme treten vor allem bei Verwendung von Fließmitteln (FM), insbesondere auf Basis von Polycarboxylatethern (PCE) auf. Am Forschungsinstitut der Zementindustrie (FIZ) sowie am Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen University wurden systematische Untersuchungen zu dieser Thematik durchgeführt. Die von der AiF geförderten Forschungs-vorhaben umfassten grundlegende Untersuchungen zu den prinzipiellen Wirkungsweisen und Wechselwirkungen von Luftporenbildnern (LP) und Fließmittel und deren Auswirkungen auf die Luftporenbildung und -stabilität im Frischbeton sowie das Luftporengefüge im erhärteten Beton. Es sollten robuste Betonzusatzmittelkombinationen identifiziert und ein einfaches, praxistaugliches Prüfverfahren zur Erfassung der Einflüsse der Ausgangsstoffe auf die Luftporenbildung erarbeitet werden. Zunächst wurde in Vorversuchen der Foam Index Test, der prinzipiell für die vorhandene Problemstellung in Frage kam, hinsichtlich der Zugabe von FM modifiziert. Im Anschluss wurden über 450 Tests an diversen Ausgangsstoffkombinationen durchgeführt, um den Einfluss der Fließmittel sowie verschiedener Luftporenbildner zu erfassen. Der Foam Index Test ist ein subjektives Verfahren, das einige Übung und ein gewisses Maß an Geschicklichkeit erfordert. Im Vorhaben stellte sich zudem heraus, dass nicht alle synthetischen Luftporenbildner für die Durchführung des Tests geeignet sind. Die Übertragbarkeit auf die entsprechenden Betonversuche wurde an ausgewählten Mi-schungszusammensetzungen überprüft. Da keine Korrelation zwischen den Ergebnissen der Foam Index Tests und den Ergebnissen der Betonversuche vorhanden ist, scheint das Verfahren an sich nicht geeignet, um als Prüfverfahren für die Praxis zugelassen zu werden. Auch ohne die Zugabe von Fließmittel, also mit dem ursprünglichen Verfahren, welches sich in der Vergangenheit als geeignet herausgestellt hatte, entsprachen die Ergebnisse insbeson-dere bei den synthetischen Luftporenbildnern nicht den Erwartungen. Bei den Betonversuchen wurden bei Verwendung der synthetischen Luftporenbildner durch nachträgliches Einbringen von Mischenergie deutlich höhere Luftgehalte erzielt. Der Luftgehalt hängt offenbar neben der Dosierung auch von der Mischenergie ab. Fest steht, dass bei der Herstellung von Luftporenbetonen die Zugabereihenfolge (zunächst LP, anschließend FM) eine wichtige Rolle spielt und dass vor allem bei weicheren Konsistenzen Luftporenbildner auf natürlicher Basis zuverlässiger sind als die synthetischen, die jedoch den deutlich größeren Marktanteil haben.
Production of air-entrained concretes containing fly ash using plasticizing concrete admixtures
Problems are occurring increasingly in practice during the production of air-entrained concretes. Apart from dependable establishment of the required air content in the fresh concrete the air void parameters in the hardened concrete also often fail to meet the requirements. Problems occur mainly when using plasticizers, especially those based on polycarboxylate ethers (PCEs). Systematic investigations of this matter were carried out at the Research Institute of the Cement Industry and at the Institute for Building Research (ibac) at the Aachen University of Technology. The research projects, supported by the AiF (Federation of Industrial Research Associations), covered basic investigations into the principle modes of operation and interactions of air-entraining agents and plasticizers and their effects on air void formation and air void stability in the fresh concrete as well as on air void microstructure in the hardened concrete. The aim was to identify robust concrete admixture combinations and work out a simple, practical, test procedure for measuring the influence of the constituent materials on the air void formation. First of all the Foam Index Test, which in principle might have been the answer to the current problem, was modified in preliminary trials with respect to the addition of the plasticizer. Over 450 tests were then carried out on various combinations of constituent materials in order to measure the influence of the plasticizers and various air-entraining agents. The Foam Index Test is a subjective procedure that requires some practice and a certain measure of skill. During the project it also emerged that not all synthetic air-entraining agents are suitable for carrying out the test. The transferability to the corresponding concrete tests was checked on selected mix compositions. There was no correlation between the results of the Foam Index Test and the results of the concrete tests so the procedure does not appear suitable for approval as a practical test method. Even without the addition of plasticizers, i.e. with the original procedure that had proved suitable in the past, the results did not come up to expectations, especially with the synthetic air-entraining agents. Significantly higher air contents were obtained in the concrete tests when using synthetic air-entraining agents through subsequent introduction of mixing energy. The air content clearly depends not only on the addition level but also on the mixing energy. It is clear that the sequence of addition (first air-entraining agent, then plasticizer) plays an important part during the production of air-entrained concretes and that air-entraining agents based on natural materials are more reliable, especially with softer consistencies, than the synthetic air-entraining agents that have a significantly larger share of the market.
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beton 9/2011 ab Seite 330
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