Für die Herstellung von dauerhaftem Qualitätsbeton zeigt es sich immer wieder, dass eine Verkürzung der Mischzeit zur Effizienzsteigerung der falsche Schritt ist. Die Hastag Hans Stutz AG hat in systematischen Feldversuchen diesen Widerspruch zusammen mit der Sika AG untersucht und dabei einmal mehr festgestellt: Eine Nassmischzeitverkürzung um 30 Sekunden auf gesamthaft 60 Sekunden reduziert die Frosttausalzbeständigkeit in der nachfolgend beschriebenen Applikation um 50 %. Mit diesen Untersuchungen kann dokumentiert werden, dass eine Nassmischzeit um 90 Sekunden die Resultatsicherheit wesentlich verbessert und Schwankungen stark reduziert.
VON KURT FEHR UND JÜRG SCHLUMPF*
Im Zusammenhang mit den Klassifikationsversuchen für ein grösseres Brückenbauwerk hat sich die Hastag Hans Stutz AG entschieden, systematische Versuche zum Einfluss der Mischzeit auf die Qualität des Endproduktes Beton durchzuführen. Es handelt sich dabei um die geforderte Betonqualität B 45/35 FT, geprüft nach der Methode D-R. In der täglichen Praxis eines Betonwerkes stehen der effiziente Betonausstoss und die Sicherstellung der geforderten Betonqualitäten zuoberst. Während die erste Anforderung durch möglichst kurze Mischzyklen erreicht wird, spielen eben genau diese Mischzeiten bei der Erfüllung der zweiten Anforderung eine entscheidende Rolle. Abhängig von den gestellten Anforderungen an das Produkt Beton sollen diese Mischzeiten angepasst werden. Betone der Qualität B 35/25 ohne besondere Anforderungen an die Dauerhaftigkeit werden in der Regel ohne Betonzusatzmittel und ohne besondere Betonzusatzstoffe hergestellt und benötigen deshalb auch keine erhöhten Anforderungen an die Mischzeit. Die Sicherstellung der Qualität erfolgt über die Herstellerangaben zur Homogenisierung des Mischgutes. Je höher der Qualitätsanspruch an eine Betonsorte, desto gewichtiger wird der Einfluss der Mischzeit. Beim Einsatz von pulverförmigen Zusatzstoffen ist die richtige Trocken- und allenfalls auch die Nassmischzeit massgebend. Beim Einsatz von flüssigen Betonzusatzmitteln muss die «richtige» Nassmischzeit eingestellt werden.
Besonders erwähnenswert ist dabei der Luftporenbeton zur Herstellung von frost- und frosttausalzbeständigem Beton. Das Einführen der künstlichen Luftporen ist ein physikalischer Prozess und benötigt eine bestimmte Nassmischzeit und Intensität zur stabilen Einstellung der Menge der Luftporen und deren Qualität in Bezug auf ihre Grösse, Verteilung und Porenform. Diese notwendige Mischzeit ist stark abhängig vom eingesetzten Mischsystem im Betonmischer und geringer von der Art des eingesetzten Luftporenbildners.
Die langjährige Erfahrung mit Luftporenbeton lässt den Schluss zu, dass eine Reduzierung der Mischzeit bei diesen Betonsorten die Resultatsicherheit deutlich reduziert und gesamtökonomisch unwirtschaftlich ist.
Zur Bestätigung dieser richtigen Mischzeit
wurden durch die Hastag Hans Stutz AG auf einem Zweiwellenzwangsmischer mit 3 m3 Inhalt Vergleichsversuche gefahren. Dabei wurde der hergestellte Beton jeweils auf dem Betonwerk und parallel dazu auf der Baustelle nach einem vorher definierten und unverändert beibehaltenen Prozedere geprüft. Neben der vollständigen Frischbetonkontrolle wurden Probekörper zur Bestimmung der Druckfestigkeiten und zur Prüfung der Frosttausalzbestimmung hergestellt.
Die Frischbetonkontrollen wurden parallel durch die Hastag Hans Stutz AG und durch die Sika AG durchgeführt. Die Druckfestigkeiten wurden im Material- und Prüflabor der Sika AG geprüft. Die rosttausalzbeständigkeit
wurde in der LPM AG in Beinwil nach der diagnostischen Bestimmung der Frosttausalzbeständigkeit nach der Methode D-R beurteilt.
In den aufgeführten Tabellen sind jeweils die Messungen im Betonwerk und auf der Baustelle bei 60 Sec. resp. bei 90 Sec. aufgeführt. Dargestellt sind jeweils die Durchschnittswerte von zwei unabhängig durchgeführten Frischund Festbetonmessungen.
Verwendetes Betonrezept
Zuschlagstoffe: 0 / 32 mm Kies AG Wil
Bindemittel: 330 kg/m3 CEM I 42.5 Siggenthal
HBV: 1.2 % Sikament-10 PLUS
LP: 0.4 % Sika Fro-V10
Aus den aufgeführten Frischbetondaten wird ersichtlich, dass es sich hier zweifellos um für diese Zwecke vergleichbare Betonmischungen handelt.
Alle Mischungen weisen eine ähnliche Konsistenz bei vergleichbarem Wassergehalt und innerhalb der
Messgenauigkeit gleichen Luftporengehalten auf. Somit sind die Voraussetzungen für die weiteren Festbetonprüfungen gegeben.
Ebenso verhält es sich mit den Druckfestigkeitswerten nach 7 und 28 Tagen und den zugehörigen Festbetonrohdichten. Eine sehr gute Übereinstimmung auch hier bestätigt die Vergleichbarkeit der Betonmischungen.
Druckfestigkeiten von 55 N/mm2 nach 28 Tagen sind für dieses Rezept auch aus der Klassifikation und den laufenden Kontrollen ersichtlich.
Auf dieser Resultatgrundlage wurden die Frosttausalzbeständigkeiten nach D-R durch die LPM AG Beinwil bestimmt. Qualität der Luftporen durch eine Nassmischzeit um 90 Sekunden deutlich steigt. Ersichtlich ist das durch die Anzahl der wirksamen Luftporen im Beton L-300 und den daraus folgenden deutlich geringeren Abstandsfaktoren AF von 0,168 resp. 0,178 auf 0,124 resp. 0,106.
Zusammenfassende Folgerungen
Wenn man der Messgenauigkeit der Einzelresultate Rechnung trägt und jeweils das Mittel aus den Werten der Mischungen mit 60 Sec. Mischzeit respektive mit 90 Sec. Mischzeit bestimmt und diese miteinander vergleicht, so ist folgender Schluss ersichtlich und zwingend vorhanden: Der Anteil wirksamer Luftporen L-300 ist deutlich höher und deshalb die Beständigkeit nach DR, durch den Abstandsfaktor ausgedrückt, relevant höher, um ca. 50 %.
Eine um 50 % höhere Nassmischzeit von 60 Sekunden auf 90 Sekunden ergibt im vorliegenden Fall ein um 50 % sichereres Resultat bezüglich der geforderten Frosttausalzbeständigkeit nach D-R.Mit dieser erhöhten Resultatsicherheit lassen sich definitiv grössere Schwankungen während dem ganzen Betonierprozess abdecken, und die Liefersicherheit des Transportbetonwerkes kann dadurch entscheidend verbessert werden.
Das zentrale Labor der Stutz Gruppe ZH baut auf solche Erfahrungen und nutzt diese konsequent bei der Entwicklung neuer Produkte ab ihren Produktionsanlagen.
*Autoren:
Kurt Fehr ist Leiter Baustoffprüfungen der Stutz Gruppe ZH,
Jürg Schlumpf ist Leiter Marketing, Sika AG Tunneling & Mining.