[Betonpraxis - Holcim] Zusatzmittel

 

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Definition und Einleitung

Zusatzmittel für Beton sind in Wasser gelöste oder aufgeschlämmte Stoffe, die dem Beton beigemischt werden, um durch physikalische und/oder chemische Wirkungen die Eigenschaften des Frisch- oder Festbetons, wie z.B. Verarbeitbarkeit, Erhärten oder Dauerhaftigkeit, zuverändern.

 

Für den Einsatz von Zusatzmitteln gibt es technologische und wirtschaftliche Gründe. So lässt sich z.B. mit dem anteiligen Ersatz von Anmachwasser durch Betonverflüssiger oder Fließmittel eine gute Verarbeitbarkeit einstellen, der Kapillarporenanteil vermindern und somit eine verbesserte Dauerhaftigkeit erzielen. In DIN EN 934-2 «Zusatzmittel für Beton, Mörtel und Einpresshilfen» werden die Zusatzmittel bezüglich Anforderungen, Konformität, Kennzeichnung und Beschriftung definiert. Ihre Verwendung ist in DIN EN 206-1, DIN 1045-2 und DIN 20 000-100 geregelt.

 

 

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Dosierung

 

Zusatzmittel werden überwiegend flüssig und in geringen Mengen zugegeben. Die Zugabemenge, bezogen auf das Zement gewicht, liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,2 bis 2 %. Die Dosierung richtet sich nach den Empfehlungen der Hersteller.

Bei Dosierungen von mehr als 3 l/m3 Beton muss die darin enthaltene Wassermenge bei der Berechnung des w/z-Werts berücksichtigt werden. Ebenso muss bei Verwendung von Luftporenmitteln der Zuwachs an eingeführter Luft im Stoffraum mitberechnet werden. Dosierungen unter 0,2 Gewichtsprozenten (2 g/kg Zement) sollten nicht verwendet werden; ansonsten sind sie in einem Teil des Zugabewassers aufzulösen. Bei diesen kleinen Mengen treten erhebliche Dosierungsungenauigkeiten auf. Unterdosierungen verringern meist deutlich den angestrebten Effekt. Überdosierungen können dagegen unerwünschte Effekte wie Erhärtungsverzögerung, Druckfestigkeitsverluste oder Entmischungen mit sich bringen.

 

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Die wichtigsten Typen von Zusatzmitteln

 

- Verflüssiger (BV, FM)

 

Betonverflüssiger und Fließmittel sind die am häufigsten gebrauchten Zusatzmittel. Die Wirkung dieser Klasse von Zusatzmitteln im Beton ist in Abb.1.4.2 anschaulich dargestellt:

Verflüssiger verbessern bei gleichem w/z-Wert die Verarbeitbarkeit des Betons (Abb.1.4.2) oder vermindern bei gleicher Verarbeitbarkeit den Wasseranspruch und damit den w/z-Wert, was zu einer Erhöhung von Festigkeit und Dichtigkeit führt. Eine gleichzeitige Verbesserung der Verarbeit barkeit und Verminderung des w/z-Werts ist ebenfalls möglich. Nicht zuletzt wird ein Verflüssiger eingesetzt, um die Betonrezeptur hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Festbetoneigenschaften zu optimieren. Eine Reihe von Betonen ist ohne den Einsatz von Verflüssigern gar nicht herstellbar. So ist die praxisgerechte Herstellung von Selbst verdichtenden Betonen nur durch den Einsatz von Hochleistungsverflüssigern möglich geworden. Verwendet werden spezielle Verflüssiger und Fließmittel auf Polycarboxylatether-Basis (vgl. Kapitel 2.9).

Als mögliche Nebenwirkung der Verflüssiger ist die Verzögerung des Erhärtens zu nennen. Überhaupt spielen hinsichtlich der Zusatzmittelwirkun gen die Eigenschaften des Zements sowie auch die Betonrezeptur eine wichtige Rolle. Deswegen ist zu empfehlen, die Auswirkungen an gegebenen Zusatzmittel-Zement-Kombinationen zu überprüfen.

 

 

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- Luftporenbildner (LP)

 

Die Aufgabe der Luftporenbildner ist es, Millionen von kleinen Luftporen mit etwa 10 bis 300 μm Durchmesser zu bilden. Dadurch wird der Frost- und Frost-Taumittelwiderstand des Betons (siehe auch Kap. 3.5) wesentlich erhöht, seine Verarbeitbarkeit verbessert und das Bluten vermindert. Ein unerwünschter Effekt ist die Abnahme der Druckfestigkeit.

Im Festbeton bleiben die im Frischbeton gebildeten Poren erhalten. Sie nehmen beim Gefrieren des Betons das verdrängte Kapillarwasser zum Teil auf und vermindern dadurch die Gefahr des Zersprengens des Betons unter Eisdruck (Abb.1.4.3).

Der Zielwert für den Luftgehalt im Zementstein liegt bei etwa 13%. Für den gesamten Beton bedeutet das je nach Größtkorn Luftgehalte zwischen 3 und 8%. Für die Einstellung der Luftgehalte genügen meist geringe Mengen an Zusatzmitteln.

Allerdings hängt die entstehende Luftporenmenge nicht allein von der Art und der Dosierung des Luftporenbildners ab, sondern auch von einer Vielzahl anderer Faktoren, wie Zementart, Gesteinskörnung und Kornzusammensetzung, Konsistenz, Temperatur, Mischintensität und Mischdauer, dem Vorhandensein anderer Zusatzmittel usw. Bei kombiniertem Einsatz von Luftporenbildner und Verflüssiger sollte der Verflüssiger erst nach dem Luftporenbildner zudosiert werden. Die Verträglichkeit neuer Kombinationen muss unbedingt durch Eignungsprüfungen nachgewiesen werden.

 

 

Faustregel 1 Prozent zusätzlich eingeführte Luftporen ermöglicht eine Wassereinsparung von etwa 5 Litern je m3 Frischbeton und erzielt im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit die gleiche Wirkung wie etwa 10 bis 15kg Mehlkorn. Jedes Prozent Luftporen bedeutet einen Druck festigkeitsverlust von bis zu 3 MPa.

 

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- Verzögerer (VZ)

 

Verzögerer bewirken eine Verzögerung beim Erhärten des Zementleims und erlauben damit eine Verlängerung der Verarbeitung von Betonen. Ihre wichtigsten Anwendungsgebiete sind:

• Betonieren bei heißem Wetter

• Transport von Beton über große Distanzen

• Betonieren großer Kubaturen oder Flächen

• Vermeidung von Arbeitsfugen bei eingeplanten Arbeitsunterbrechungen (nahtloser Anschluss von neuem Beton an zuvor eingebrachten Beton).

Beton, der Verzögerer enthält, erhärtet zu Beginn etwas langsamer (Abb.1.4.4). Seine 28-Tage-Festigkeit ist in der Regel etwas höher als die eines Betons, dem kein Verzögerer beigegeben wurde. Wegen seiner anfänglich langsameren Erhärtung ist ein verzögerter Beton besonders sorgfältig nachzubehandeln. Da die Wirkung stark von der Art des Verzögerers, aber auch vom verwendeten Zement und von der Temperatur abhängt, sind umfassende Eignungsprüfungen – auch bei verschiedenen Temperaturen – erforderlich. Bei Überdosierung kann die Wirkung der Verzögerer um schlagen, sie können dann zu Beschleunigern werden.

 

 

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- Beschleuniger (BE)

 

Beschleuniger bewirken eine Beschleunigung des Erstarrens bzw. Erhärtens und damit eine schnellere Wärmeentwicklung. Sie sollen für eine raschere Hydratation sorgen, um den Beton früher ausschalen, abheben, belasten oder dem Frost aussetzen zu können. Die Wirkung der Beschleuniger ist sehr von ihrer chemischen Natur, aber auch von der chemischen Zusammensetzung des Zements abhängig. Bei einer Überdosierung kann das Erstarren und Erhärten verzögert statt beschleunigt werden (Wirkung wird gegenteilig). Beschleuniger bewirken oft eine mehr oder weniger starke Herabsetzung der Endfestigkeit des Betons (Abb.1.4.6).

Die früher häufig verwendeten chloridhaltigen Beschleuniger werden heute nicht mehr eingesetzt, weil sie eine ausgesprochen korrosionsfördernde Wirkung auf die Bewehrung ausüben. In Deutschland werden aus Arbeitssicherheits- und Gesundheitsgründen überwiegend alkalifreie Erstarrungsbeschleuniger eingesetzt.

Wegen ihren schwer kontrollierbaren Wirkungen kommen Beschleuniger nur bei ganz spezifischen Betonanwendungen zum Zuge:

• Spritzbeton

• Betonieren bei tiefen Temperaturen

• Betonieren mit kurzen Ausschalfristen

• Betonieren in fließenden Gewässern

• Einsetzen von Ankern und Steinschrauben

• Reprofilierungen und Reparaturen

• Wasserinfiltrationen und Wassereinbrüche

• im Fertigteilwerk.

 

 

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Auch wenn Zusatzmittel oft sehr erwünschte Wirkungen erzielen, darf nicht vergessen werden, dass solche Zusätze das System aus Zement, Gesteinskörnung und Wasser verkomplizieren. Deshalb ist bei Anwendung jeglicher Zusatzmittel besondere Vorsicht geboten. Zusatzmittel verschiedener Wirkungsweise dürfen nicht miteinander vorgemischt werden, da dies zu unerwünschten Reaktionen führen kann. Auch sollten Zusatzmittel gleicher Wirkungsweise, aber verschiedener Hersteller nicht miteinander kombiniert werden. In jedem Fall sollte eine Erstprüfung (Eignungsprüfung) durchgeführt werden