Zusatzstoffgehalt und Wasserverbrauch

Die Dosierung des Zusatzmittels und die Wassermenge sind wichtige Parameter bei der Entwicklung von Betonmischungen. Sie sind beide antagonistisch und doch wechselseitig verbunden, beeinflussen sich gegenseitig und stehen in Wechselwirkung. Nur durch Koordination und Ausbalancierung dieser beiden Faktoren kann zufriedenstellender Beton erhalten werden. Bei der Bestimmung dieser Faktoren muss auf ihre Koordination geachtet werden. Betonmischungen erfordern eine bestimmte Menge an Paste, um eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit zu erreichen; es ist nicht immer besser, weniger Wasser zu verwenden. Bei der Entwicklung von Mischungen erhöht eine unzureichende Menge an Zusatzmittel den Wasserbedarf und führt zu einer schlechten Betondynamik (schlechte Fließfähigkeit, träge Mischung). Umgekehrt neigt die Betonpaste bei zu viel Zusatzmittel und zu wenig Wasser dazu, klebrig zu werden und sogar zu bluten. Außerdem kann eine übermäßige Menge an Zusatzmittel den Beton wasserempfindlich machen, wodurch die Mischung schwer zu kontrollieren wird.

1. Dosierung der Zusatzstoffe

Unter der Voraussetzung, dass die Mengen an Zement, mineralischen Zusatzstoffen und Zuschlagstoffen konstant sind, gibt es eine geeignete Kombination aus Wasser- und Zusatzstoffdosierung, die die Kohäsion, Fließfähigkeit und Wasserspeicherung von Beton in einen relativ optimalen Zustand bringen kann. Bei der Verwendung von Zusatzstoffen sollte die festgelegte Dosierung einen zulässigen Überschuss aufweisen, um die Sicherheit der Betonverarbeitbarkeit zu gewährleisten. Wenn beispielsweise die maximale Dosierung des Zusatzstoffs 2,2 % beträgt, sollte die Dosierung auf etwa 1,8 % eingestellt werden, wobei ein Anpassungsspielraum von 0,3 % -0,5 % möglich ist.

Wenn die Wassermenge zuerst bei der Mischungsgestaltung bestimmt wird, kann die Zusatzmitteldosierung basierend auf der Wasserreduktionsrate bewertet und dann durch Probemischen bestätigt werden. Alternativ kann bei festen Mengen an Zement, mineralischen Zusatzmitteln und Zuschlagstoffen die Wassermenge zunächst basierend auf den Anforderungen an die Verarbeitbarkeit des Betons geschätzt werden. Wenn beispielsweise die maximale Zuschlagstoffgröße 31,5 mm, der Sandfeinheitsmodul 2,6 und das Zielausbreitungsmaß 180 mm beträgt, beträgt die Grundwassermenge 227,5 kg/m³. Wenn die Zusatzmitteldosierung 2,0 % bei einer Wasserreduktionsrate von 25 % beträgt, beträgt die Wassermenge für den Beton mit Zusatzmittel ungefähr 170 kg/m³.

Die Dosierung des Zusatzmittels wird nicht nur von der Qualität des Zements, sondern auch von der Qualität der mineralischen Zusatzmittel und Zuschlagstoffe beeinflusst. Für eine bestimmte Materialkombination sind die optimale Wassermenge und die optimale Dosierung des Zusatzmittels unterschiedlich und sollten durch Tests ermittelt werden. Beim Probemischen zählen zu den Kriterien eine gleichmäßige Verteilung der Betonmischungskomponenten, eine vollständige Paste, eine zufriedenstellende Fließfähigkeit, kein Ausbluten und keine Entmischung.

Wenn das Setzmaß der Mischung zu groß ist und dadurch starkes Ausbluten und Entmischung verursacht, sollte bei der Anpassung zunächst die Wassermenge reduziert werden. Wenn das Setzmaß etwas zu klein ist, kann die Zusatzmitteldosierung um etwa {{0}},1 % angepasst werden. Wenn das Setzmaß deutlich zu klein ist, sollte die Wassermenge erfahrungsgemäß erhöht werden, da eine Erhöhung der Wassermenge um 5 kg/m³ das Setzmaß um 20 mm erhöhen kann. Die Änderung des Setzmaßes bei einer Erhöhung der Zusatzmitteldosierung um 0,1 % sollte durch Tests ermittelt werden, da unterschiedliche Zusatzmitteltypen und Hersteller erhebliche Unterschiede aufweisen.

Wenn die Zusatzmitteldosierung festgelegt ist, gibt es eine kritische Wassermenge. Wenn die Wassermenge diesen Wert überschreitet, wird die Betonmischung leicht entmischen und ausbluten. Wenn die Wassermenge in der Nähe dieses kritischen Wertes liegt, können kleine Änderungen der Wassermenge zu erheblichen Änderungen des Zustands der Betonmischung führen, was die Qualitätskontrolle erschwert. Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts von Zuschlagstoffen werden möglicherweise fälschlicherweise als Probleme mit der Zusatzmittelqualität angesehen, aber es handelt sich tatsächlich um ein Problem der Mischungszusammensetzung.

2. Wassermenge

Der Wasserbedarf von Zement bei Standardkonsistenz, der Wasserbedarf von Flugasche und das Fließverhältnis von mineralischen Zusatzmitteln wirken sich alle auf die Wassermenge von Beton aus. Am direktesten wirkt sich jedoch das Setzmaß des Betons auf die Wassermenge aus. Obwohl durch die Verwendung von Zusatzmitteln die Setzmaßgröße von der Wassermenge entkoppelt wird und das Setzmaß durch Änderung der Zusatzmitteldosierung bei gleichbleibender Wassermenge angepasst werden kann, kann ein hoher Setzmaßbedarf bei geringer Wassermenge zu unzureichendem Leim führen. Eine einfache Erhöhung der Zusatzmitteldosierung, um eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit zu erreichen, kann zu Entmischung und Ausbluten führen. Bei festen Anteilen von Zement, mineralischen Zusatzmitteln und Zuschlagstoffen gibt es eine Mindestwassermenge, um das gewünschte Setzmaß zu erreichen, unterhalb derer Zusatzmittel nicht effektiv wirken können.

Eine Verschlechterung der Rohstoffqualität kann die Kompatibilität mit Zusatzmitteln verringern und so die Wasserreduzierungsrate senken. Während der Produktion sollten Rohstoffveränderungen beobachtet und die Wassermenge mithilfe von Zusatzmitteln kontrolliert werden, anstatt nur den Wassergehalt zu erhöhen, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Dies gilt insbesondere für Polycarboxylat-Superplastifikatoren, die empfindlicher auf den Gehalt an Schlick und Gesteinsmehl in Zuschlagstoffen reagieren.

3. Bestimmung der Wassermenge und der Zusatzmitteldosierung

Bezüglich der Wassermenge sollte die Regel des niedrigsten Wasser-Zement-Verhältnisses eingehalten werden. Diese Regel besagt, dass die Wassermenge minimiert werden sollte, während die Anforderungen an die Verarbeitbarkeit erfüllt werden. Eine hohe Wassermenge führt zu erhöhter innerer Porosität, Wasseraufnahme, Durchlässigkeit, verringerter Wasserdichtigkeit, vermehrten Schwindrissen, verringerter Verbundhaftung zwischen Zuschlagstoff und Zement, verringerter Haftung zwischen Bewehrungsstahl und Mörtel, größeren Volumenänderungen aufgrund von Nass-Trocken-Zyklen und verringerter Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und chemische Einflüsse. Es ist auch wichtig, die Regel der Mindestpastenmenge einzuhalten. Zu viel Paste beeinträchtigt die Volumenstabilität und erhöht Schwindrisse; zu wenig Paste verringert die Dicke der Zuschlagstoffbeschichtung und verringert so die Fließfähigkeit und Haltbarkeit.