DE1216752B

DE1216752B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer einen hochfesten Beton ergebenden Mischung

Info

Publication number: DE1216752B
Application number: DEA47925A
Authority: DE
Original assignee: ALLG STRASSENBAUBEDARFS GmbH
Current assignee: ALLG STRASSENBAUBEDARFS GmbH
Priority date: 1964-12-17
Filing date: 1964-12-17
Publication date: 1966-05-12
Also published as: FR1460348A; US3338563A; NL6516299A; GB1131500A; AT263592B; CH473739A; BE673835A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer einen hochfesten Beton ergebenden Mischung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer einen hochfesten Beton ergebenden Mischung bei vorgegebener Zusammensetzung der Zuschlagstoffe.
Bei hochbelastbaren Bauwerken, wie Brücken, Hochbaukonstruktionen, Fahrbahnplatten, aber auch bei werksmäßig vorgefertigten Betonfertigteilen, insbesondere bei Betonformsteinen, werden entsprechend den zu erwartenden Belastungen besondere Festigkeiten des Betons verlangt. Bei der Herstellung hochwertigen Betons kommt es sehr darauf an, daß die einzelnen Bestandteile, wie Zement, Wasser und Zuschlagstoffe, mit großer Genauigkeit zusammengestellt werden. Die Zuschlagstoffe Kies, Sand usw. werden zu diesem Zweck in durch Normen -vorgeschriebene Korngrößengruppen unterteilt und die Mengenanteile der einzelnen Korngrößen durch sogenannte Sieblinien festgelegt. Die Zusammensetzung der Zuschlagstoffe nach Korngröße muß so gewählt werden, daß die Sieblinie in einem durch obere und untere Grenze definierten idealen Bereich liegt. In der Praxis sind jedoch die erzielten Ergebnisse noch verhältnismäßig ungenau, und zwar vor allem dadurch, daß innerhalb der einzelnen Korngrößengruppen nach der vorgeschriebenen Sieblinie unter Umständen von Fall zu Fall stark differierende Korngrößenverteilungen auftreten, die natürlich in der Sieblinie nicht zum Ausdruck kommen, da diese in bestimmte Gruppen, wie 0 bis 3 (Sand), 3 bis 7 und 7 bis 15 (Kies), unterteilt ist.
Zu dieser naturgemäßen Ungenauigkeit hinzu tritt die Schwierigkeit, den genauen Anteil an Zement bzw. an Zementleim (Wasser und Zement) für die Betonmischung zu bestimmen. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß ein zu hoher Zementanteil ebenso schädlich ist wie ein zu geringer Zementanteil.
Durch die Erfindung soll es ermöglicht werden, einen hochfesten Beton bei einer vorgegebenen Kornzusammensetzung der Zuschlagstoffe herzustellen, der genau den zur Erzielung der maximalen Betonfestigkeit erforderlichen Zementgehalt hat.
Die Erfindung besteht zur Lösung dieser Aufgabe darin, daß den verdichteten Zuschlagstoffen zunächst eine fließfähige Zementleimmenge zugemischt wird, die genau dem zwischen den Körnern im verdichteten Zustand vorhandenen Hohlraumvolumen entspricht und daß sodann nach nochmaligem Verdichten eine weitere Menge Zementleim zugemischt wird, die dem Volumen der zusätzlich durch den zunächst zugegebenen Zementleim entstandenen Hohlräume entspricht. Der Durchführung des vorgenannten Verfahrens dient ein weiterer Vorschlag der Erfindung, der darin besteht, daß das Volumen der vorhandenen Hohlräume der verdichteten Zuschlagstoffe mit Hilfe einer Meßflüssigkeit festgestellt wird, während die Messung des Volumens der nach der ersten Zugabe des Zementleims noch verbliebenen Hohlräume durch Beobachtung der Volumenvergrößerung erfolgt.
Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, daß das Volumen der Hohlräume bei den aus verschiedenen Korngruppen zusammengesetzten Zuschlagstoffen unterschiedlich sein kann. -Die Festib keit des Betons hängt aber in hohem Maße davon ab, daß das Bindeteil, nämlich Zement und Wasser, in dem Maße zugegeben wird, wie Hohlräume vorhanden sind. Zu diesem Zweck werden nach der Erfindung die Zuschlagstoffe entsprechend den am Bau gegebenen Bedingungen verdichtet und dann die noch verbleibenden Hohlräume zur Aufnahme des Zementleims festgestellt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich herausgestellt, daß die durch die Meßftüssigkeit festgestellten Hohlräume nicht vollständig durch den zunächst zugegebenen Zementleim ausgefüllt werden, sondern dieser setzt sich teilweise zwischen die einzelnen Körner des Zuschlagstoffes. Hierdurch verbleiben noch einige Hohlräume, die durch die vorangehende Maßnahme festgestellt und mit zusätzlichen Zementleim noch ausgefüllt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig an einer Einheitsmenge durchgeführt und sodann für die tatsächlich benötigten Betonmengen umgerechnet.
Zu diesem Zweck besteht ein weiterer Vorschlag darin, daß das. erfindungsgemäße Verfahren als Meßverfahren zur Feststellung der erforderlichen genauen Zementleimmenge für eine vorgegebene Zuschlagstoffmischung zur Herstellung eines Betons maximaler Druckfestigkeit angewendet wird, indem nur ein Teil der gesamten Betonmischung dem Verfahren unterworfen und die Gesamtmenge der Bestandteile der Betonmischung entsprechend errechnet wird. . .
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen oben offenen, elastisch gelagerten Behälter für eine Einheitsmenge der Zuschlagstoffe, in den eine Stempelplatte von oben absenkbar ist und der mit einem Hochfrequenzrüttler -verbunden ist. Der Hochfrequenzrüttler, insbesondere ein Unwuchtrüttler, ist zweckmäßig an der Unterseite: einer: auf Gummikörpern gelagerten Platte befestigt, auf der der Behälter durch Anschläge gegen Querverschiebung gesichert abnehmbar steht. Weiterhin ist eine ortsfeste Skala vorgesehen, an. der das Absenkmaß der Stempelplatte feststellbar ist.
Mit Ze der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Volumina vor und nach dem Verdichten festgestellt werden. Die Stempelplatte wird hierbei zweckmäßigerweise durch einen hyraulischen, pneumatischen oder mechanischen Kolben bewegt.
Der Vorteil der Erfindung liegt vor allem darin, daß die genaue Menge des Zementanteils einer Betonmischung für eine maximale Betonfestigkeit bei einer bestimmten Korngrößenzusammensetzung zugegeben wird. Es wird lediglich die Komgrößenzusammensetzung ausgewählt; die die größte Dichtigkeit nach dem Verdichten aufweist, und dieser wird dann mit großer Genauigkeit der Mengenanteil an Zementleim zugeführt, der die Hohlräume gerade ausfüllt. Von diesem Verfahren ausgehend, kann dann ohne weiteres der erforderliche Anteil an Zement errechnet werden, wobei der Zementleim zweckmäßigerweise einen günstigen Wasserzementfaktor, z. B. von 0,4, aufweist. Dieser Wasserzementfaktor ist für die volle Hydration des Zementes erforderlich.
Die Erfindung besteht nicht nur in den genannten Einzelmerkmalen, sondern auch in den verschiedenen möglichen Kombinationen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an einem in der Zeichnung dargestellten Äusführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Die Vorrichtung besteht aus einem ortsfest gelagerten, starren Maschinengestell 10, auf dessen Querstrebe 11 eine Platte 12 elastisch, beispielsweise mittels Gummikörpern 13 gelagert ist. Oben auf der Platte steht ein Behälter 14, der ein bestimmtes Einheitsvolumen von Zuschlagstoffen 15 aufnehmen kann. Der Behälter 14 ist abnehmbar, jedoch durch Anschläge 16 gegen Querverschiebungen gesichert.
An der Unterseite der Platte 12 ist ein Hochfrequenzrüttler 17 befestigt, vorzugsweise ein Unwuchthochfrequenzrüttler, der die Platte 12 und damit den Behälter 14 mit Inhalt in Hochfrequenzschwingung versetzt.
Der Behälter 14 ist nach oben offen, und eine Stempelplatte 18 kann auf die Zuschlagstoffe im Behälter 14 abgesenkt werden. Die Stempelplatte 18 ist zu diesem Zweck an einer Kolbenstange 19 eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders 20 befestigt.
Zur Feststellung der Höhendifferenz der Stempelplatte 18 ist am Maschinengestell 10 eine Skala 21 angebracht, die mit einem durch die Stempelplatte 18 höhenverschieblichen Zeiger 22 zusammenwirkt.
Zur Ermittlung des optimalen Zementanteils einer Betonmischung bei vorgegebener Kornzusammensetzung der Zuschlagstoffe wird nach der Erfindung mit der vorangehend beschriebenen Vorrichtung wie folgt vorgegangen: Es stehen gewöhnlich Zuschlagstoffe in drei gesonderten Korngruppen zur Verfügung, nämlich 0 bis 3 mm; 3 bis 7 5nm und 7 bis 15 mm. Aus diesen Korngruppen wird ein Zuschlagstoff zÜsaTnmengestellt, der nach den üblichen Erfahrungen etwa in einem günstigen Bereich liegen kann. Es genügt für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine kleine Menge von etwa 50 kg. Diese Zuschlagstoffe werden vollständig getrocknet. Sodann werden in den Behälter 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung die einzelnen Korngruppen nach Gewicht derart eingebracht, daß eine Einheitsmenge von zweckmäßigerweise etwa 10 kg vorhanden ist. Hierbei kann beispielsweise der Anteil der Korngröße 7 bis 15 - 60 9/0 (6 kg), der der Korngröße 3 bis 7 = 5 9/0 (0,5 kg) und ein Anteil Sand von 359/o (3,5 kg) vorhanden sein. Diese Gruppen werden vorher gemischt.
In dem Behälter 14 wird die Mischung eine bestimmte Zeit durch den Hochfrequenzrüttler 17 verdichtet bei gleichzeitigem konstanten Druck der hydraulisch, pneumatisch oder gegebenenfalls auch mechanisch betätigten Stempelplatte 18. Danach wird der Vorratsbehälter 10 von der Platte 12 genommen, und in die trockene Mischung wird eine Meßflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, eingefüllt, bis der Spiegel in Höhe der Oberfläche des Zuschlagstoffgemisches steht. Die eingefüllte Flüssigkeitsmenge wird vorher gemessen, so daß nach dem Einfüllen die Menge der Flüssigkeit und damit das Volumen der Hohlräume des Zuschlagstoffes feststeht.
Es wird ein Zementleim mit einem Wasserzementfaktor von z. B. 0,4 angerührt. Von diesem Zementleim wird das spezifische Gewicht ermittelt. Sodann wird einer neuen trockenen Einheitsmischung der als günstig, nämlich als besonders dicht festgestellten Kornzusammensetzung entsprechend dem ermittelten Hohlraumvolumen eine gleiche Menge Zementleim zugesetzt. Damit ist eine Betonmischung, bestehend aus Zement, Wasser und Zuschlagstoffen bestimmter Zusammensetzung, vorhanden. Diese wird nochmals in den Behälter der Vorrichtung gegeben und erneut eine gewisse Zeit unter gleichzeitigem Druck der Stempelplatte 18 gerüttelt. Dabei stellt sich heraus, daß das Volumen der Mischung gegenüber der trockenen Zuschlagstoffmischung etwas vergrößert ist, und zwar dadurch, daß sich der Zementleim zwischen die einzelnen Körner des Zuschlagstoffes legt. Hierdurch entsteht im Gemisch ein neuer Hohlraum, der der festgestellten Volumenerweiterung entspricht. Um diese Hohlräume noch auszufüllen, wird nochmals eine der Volumenvergrößerung entsprechende Menge Zementleim zugefügt. Damit ist die optimale Betonmischung für eine Einheitsmenge hergestellt, die eine maximale Festigkeit des Betons gewährleistet. Gibt man nämlich die jetzt erhaltene Betonmischung nochmals in den Behälter 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so stellt man nach nochmaligem Rütteln fest, daß keine weitere Volumenänderung auftritt.
Das an Hand der Einheitsmenge durchgeführte Verfahren kann durch einfache Umrechnung ohne weiteres auf großtechnische Betonherstellung auf der Baustelle oder im Betrieb umgerechnet werden.
Durch diese Erfindung ist es also möglich, einer jeden vorgegebenen Sand-Kies-Mischung genau die erforderliche Zementmenge zuzugeben, um die maximale Betondruckfestigkeit, die bei diesem Gemisch möglich ist, zu erhalten.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer einen hochfesten Beton ergebenden Mischung bei vorgegebener Zusammensetzung der Zuschlagstoffe, d a -durch gekennzeichnet, daß den verdichteten Zuschlagstoffen zunächst eine fließfähige Zementleimmenge zugemischt wird, die genau dem zwischen den Körnern im verdichteten Zustand vorhandenen Hohlraumvolumen entspricht und daß sodann nach nochmaligem Verdichten eine weitere Menge Zementleim zugemischt wird, die dem Volumen der zusätzlich durch den zunächst zugegebenen Zementleim entstandenen Hohlräume entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der vorhandenen Hohlräume der verdichteten Zuschlagstoffe mit Hilfe einer Meßflüssigkeit festgestellt wird, während die Messung des Volumens der nach der ersten Zugabe des Zementleims noch verbliebenen Hohlräume durch Beobachtung der Volumenvergrößerung erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Meßverfahren zur Feststellung der erforderlichen genauen Zementleimmenge für eine vorgegebene Zuschlagstoffmischung zur Herstellung eines Betons maximaler Druckfestigkeit angewendet wird, indem nur ein Teil der gesamten Betonmischung dem Verfahren unterworfen und die Gesamtmenge der Bestandteile der Betonmischung entsprechend errechnet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen oben offenen, elastisch gelagerten Behälter (14) für eine Einheitsmenge der Zuschlagstoffe (15), in den eine Stempelplatte (18) von oben absenkbar ist und der mit einem Hochfrequenzrüttler (17) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzrüttler (17), zweckmäßig ein Unwuchthochfrequenzrüttler, an der Unterseite einer auf Gummikörpern (13) gelagerten Platte (12) befestigt ist, auf der der Behälter (14) abnehmbar, jedoch durch Anschläge (16) gegen Querverschiebung gesichert, steht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine ortsfeste Skala (21) vorgesehen ist, an der das Absenkmaß der Stempelplatte (18) feststellbar ist.