Einfluss unterschiedlicher Gesteinsmehle auf die rheologischen Eigenschaften von zementösen Bindemittelleimen

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Rheologie von Wasser-/Pulver-Gemischen (Zement, Zusatzstoffe), zur Herstellung von ressourcenoptimiertem, nachhaltigem Beton. Zudem wurde mithilfe der experimentellen Untersuchungen, darunter dem Okamura-Konzept, der Einsatz von Kalksteinmehl in selbstverdichtendem Beton (SVB) untersucht, um das Quarzmehl im SVB zu ersetzen. Als wichtigste Merkmale von SVB können die Fließfähigkeit, Widerstand gegen Entmischen und Selbstentlüftung unter dem Einfluss von Schwerkraft genannt werden. Diese beruhen hauptsächlich auf dem hohen Anteil an Feinstoffen unterschiedlicher Feinheit und Kornverteilung. Dadurch wird eine optimale Gestaltung der Kornpackung ermöglicht, welche zur Verringerung des Wasserbedarfs und Erhöhung der Festigkeit des erhärteten Zementsteins führt.Ein Ziel dieser Arbeit war es, aufzuklären, welcher Zusammenhang zwischen den Einflussfaktoren Fließfähigkeit und Mischungszusammensetzung (Art des Pulvers, Wassergehalt) besteht. In Anlehnung an Okamura wurde die Art der Zusatzstoffe variiert und die Auswirkung auf die Fließfähigkeit der Suspensionen untersucht. Damit gelang es, den optimalen Wassergehalt sowohl für Zusatzstoff- als auch Zement-Zusatzstoff-Suspensionen zu ermitteln.Anschließend wurden erneut Suspensionen mit dem optimalen Wassergehalt für das jeweilige Korngemisch vorbereitet, zu denen Fließmittel auf Basis von Polycarboxylatether (PCE) in verschiedenen Dosierungen hinzugefügt wurden. Dabei wurde festgestellt, dass der Fließmittelgehalt der Korngemische nicht weit auseinanderliegt.Abschließend wurde das Viskositätsverhalten der Mischungen mittels Trichterauslaufversuch untersucht. Hierbei wurde eine Abnahme der Viskosität durch den Einsatz von Kalkstein anstatt von Quarzmehl belegt, welche sich positiv auf die Verarbeitbarkeit auswirkt. Anhand der gewonnenen Daten konnte ein umfangreicher Vergleich der rheologischen Eigenschaftenzwischen verschiedenen Zusatzstoffen erzielt werden und somit der Einsatz von Kalksteinmehl statt Quarzmehl als Alternative bestätigt werden.

This Master thesis deals with the rheology of water/powder-mixtures (cement, additives) forthe production of resource optimized sustainable concrete. In addition, the use of limestone powder in self-compacting concrete was examined with the aid of experimental investigations, including the Okamura concept to replace the quartz flour in the SCC. The most important characteristics, that SCC must have, are flowability, resistance to segregation and self-deaeration under the influence of gravity. This is mainly due to the high proportion of fines of different fineness and grain size distribution This enables the grain packing to be optimally designed, which leads to a reduction in the water requirement and an increase in the strength of the hardened cement stone.One aim of this thesis was to clarify the relationship between the influencing factors of flowability and mixed composition (type of powder, water content). Based on Okamura, the type of additives was varied and the effect on the flowability of the suspensions was investigated. This made it possible to determine the optimal water content for both additive and cement additive suspensions.Subsequently suspensions with the optimal water content for the respective grain mixture were prepare to which plasticizers based on polycarboxylate ether (PCE) were administered in different dosages. It was found that the superplasticizer content of grain mixtures is not far apart.Finally, the viscosity behavior of the mixtures was investigated by means of funnel discharge tests. A decrease in viscosity due to the use of limestone instead of quartz powder was demonstrated, which has a positive effect on processability. Based on the data obtained, a comprehensive comparison of the rheological characteristics between different additives could be achieved and thus the use of quartz powder instead of limestone powder was confirmed as an alternative.