Projekt 08490/01

Elektrodynamische Konditionierung des Anmachwassers für die Herstellung selbstverdichtenden Betons (SVB)

Projektdurchführung

CONDIS Umwelttechnik GmbH
Lister Damm 19
30163 Hannover

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In diesem Forschungsvorhaben sollte die Veränderung der Verarbeitbarkeit und der Rheologie von Betonen mit hohem Mehlkorngehalt, wie z. B. Selbstverdichtenden Beton (SVB), durch elektrodynamisch konditioniertes Wasser untersucht werden, um die Betonrezepturen verbessern zu können (Fließmitteleinsparung, Zementreduktion). Bei der Produktion von Betonfertigteilen wurde berichtet, dass sich durch den Einsatz elektrophysikalischer Wasserbehandlung die Produktqualität verbesserte (höhere Dichte, geringere Kapillarität, bessere Verarbeitungsfähigkeit). Da der Einsatz von konditioniertem Wasser zu einer besseren Dispergierung der Feinststoffe und damit zu einer höheren Stabilität und Fließfähigkeit der Mischung führen soll, erscheint die Wasserkonditionierung besonders bei sehr fließfähigen Feinmörteln mit hohem Mehlkorngehalt viel versprechend.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZu Beginn wurde der Einfluss der Konditionierung auf das Wasser untersucht, um dann den Einfluss des konditionierten Wassers auf die Betonherstellung und -eigenschaften zu ermitteln.
Dazu wurden Bindemittelleime und Mörtel mit normalem und konditioniertem Wasser hergestellt und auf ihre Verarbeitbarkeit hin überprüft. Anschließend erfolgte die Umsetzung an einigen Leimen, Mörteln und Betonen.
Um die Verarbeitbarkeit von fließfähigen Feinmörteln zu bestimmen, wurden unterschiedliche Prüfverfahren eingesetzt. Zunächst wurden verschiedene Bindemittelleime mit folgenden Verfahren untersucht: Ausbreitmaß/Ausbreitfließmaß, Trichterauslaufversuch, Rotationsviskosimeter (rheologische Eigenschaften). Im Anschluss daran wurden an unterschiedlich zusammengesetzten Mörteln folgende Untersuchungen durchgeführt: Ausbreitmaß/Ausbreitfließmaß, Rheometer (Viskomat-PC) für Mörtel mit einem Größtkorn von 2 mm. Weiterhin wurden die Festmörteleigenschaften exemplarisch untersucht.
Abschließend wurden Untersuchungen zur Bestimmung des Einflusses der Wasser- und Restwasser-Konditionierung an Betonen vorgenommen. Diese wurden überwiegend im Labor (SVB), zum Teil jedoch auch in einem Transportbetonwerk (Normalbeton) durchgeführt. Hierbei erfolgten Versuche zur Konsistenz, zur Sedimentationsstabilität sowie zu Festbetoneigenschaften.


Ergebnisse und Diskussion

Im ersten Schritt wurden Einflüsse der Konditionierung auf Leitungswasser sowie Restwasser (bei der Betonherstellung anfallende Suspension aus Wasser, Zement und ggf. Zusatzstoffen und Zusatzmitteln) untersucht. Eine Beeinflussung der Oberflächenspannung konnte nicht nachgewiesen werden. Für das Restwasser gab es Anzeichen einer geringfügig verbesserten Sedimentationsstabilität, wobei der Effekt gering war. Daher wird ihm für die Betonherstellung eine untergeordnete Bedeutung zugemessen.
Im Anschluss an diese Voruntersuchungen wurden mögliche Effekte der Konditionierung an vier verschieden zusammengesetzten Bindemittelleimen untersucht. Anhand von einfachen Laborprüfungen und rheometrischen Messungen sollte ergründet werden, ob sich die Konditionierung auf das Fließverhalten auswirkt. Bei den untersuchten Leimen wurden keine Effekte auf die Fließeigenschaften deutlich. Lediglich bei zwei Leimen mit hoher Fließfähigkeit zeigte sich eine tendenziell minimal verminderte Fließfähig-keit durch die Wasserkonditionierung. Die relativ große Streuung bei wiederholten Versuchen hat jedoch gezeigt, dass derart geringe Abweichungen bei Versuchen an Leimen mit Fließmitteln nicht als Beleg für Effekte herangezogen werden können.
Im Rahmen der Mörteluntersuchungen sollten neben Frischmörteluntersuchungen nun auch Untersuchungen an erhärteten Proben durchgeführt werden. An fünf verschiedenen Mörteln mit unterschiedlicher Zusammensetzung wurde untersucht, ob das Fließverhalten durch die Wasserkonditionierung beeinflusst wird. Dabei konnte jedoch weder bei Ausbreitversuchen noch bei rheometrischen Messungen mit dem Viskomat ein eindeutiger Effekt festgestellt werden. Auch bei den Festmörteluntersuchungen war kein kennzeichnender Einfluss der Wasserkonditionierung feststellbar. Weder die Ergebnisse der Druck- noch der Biegezugfestigkeitsprüfung ließen einen Zusammenhang erkennen.
In einem letzten Schritt wurde die Wirkung der Wasserkonditionierung an Betonen überprüft. Dabei wurden zunächst unter Laborbedingungen Frisch- und Festbetonuntersuchungen an einem SVB vorgenommen. Anschließend wurden Frischbetonuntersuchungen in einem Transportbetonwerk während des laufenden Betriebs durchgeführt. Bei den Laboruntersuchungen wurde an einem SVB des Mehlkorntyps untersucht, ob sich das Fließverhalten, die Sedimentationsstabilität oder die Druckfestigkeit durch die Kon-ditionierung des Zugabewassers verändern. Ein Einfluss der Konditionierung auf das Fließverhalten war nicht feststellbar. Auch die Sedimentationsstabilität wurde durch die Konditionierung nicht verändert. Ein Einfluss auf die Druckfestigkeit konnte ebenfalls nicht festgestellt werden.
Bei den Untersuchungen im Transportbetonwerk wurden während des laufenden Betriebs Konsistenzmessungen durchgeführt. Nach fünf Messungen von Lieferchargen ohne Konditionierung des Anmachwassers wurde die Konditionierungsanlage zugeschaltet. Veränderungen in der Konsistenz konnten dabei nicht festgestellt werden. In diesem Zusammenhang muss erwähnt werden, dass seitens des Transportbetonwerks mit dem Einschalten der Konditionierungsanlage auch begonnen wurde, Fließmittel zuzugeben. Falls eine Zunahme der Konsistenzmaße zu beobachten gewesen wäre, hätte diese nicht eindeutig der Konditionierung oder der Fließmittelzugabe zugeordnet werden können. Da im vorliegenden Fall eine solche Zunahme jedoch nicht festgestellt werden konnte, ist die unplanmäßige Fließmittelzugabe des Werkes weniger bedeutend. Durch die Untersuchungen im Transportbetonwerk lassen sich daher keine Effekte der Zugabewasser- Konditionierung belegen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in einem Abschlussbericht zusammengefasst und stehen zur Veröffentlichung bereit. Darüber hinaus fand im Rahmen der auswärts durchgeführten Versuche eine Diskussion der Ergebnisse mit den dort involvierten Fachleuten aus Forschung und Praxis statt.


Fazit

Bei sämtlichen durchgeführten Versuchen konnten keine eindeutigen Belege für einen Effekt der Konditionierung des Zugabewassers auf die Eigenschaften des Betons gewonnen werden. Bei den Untersuchungen an Leimen und Mörteln konnten teilweise abweichende Messwerte festgestellt werden, die allerdings im Rahmen der an Wiederholversuchen ermittelten üblichen Schwankungsbreiten lagen. Falls eine deutliche Wirkung von der Konditionierung ausgegangen wäre, hätte diese jedoch erfasst werden müssen. Bei den Versuchen im Labor (SVB) und im Transportbetonwerk konnte jedoch ebenfalls kein Einfluss der Konditionierung weder auf die Frisch- noch auf die Festbetoneigenschaften festgestellt werden.