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Hochfester Beton ermöglicht nicht nur den Bau filigraner, schlanker Konstruktionen, sondern spart auch Zement und reduziert den Kohlendioxidausstoß.

Was ist „hochfester“ Beton und wie wird er verwendet?

Der Unterschied zwischen Normalbeton und hochfestem Beton liegt in der Druckfestigkeit. Hochfester Beton HPC hat normalerweise eine Druckfestigkeit von 50-120 N/mm2, während Standardbeton weniger als 50N/mm2 hat. Ultrahochfester Beton UHPC hat eine Druckfestigkeit von mehr als 120 N/mm2. Diese Werte variieren jedoch von Land zu Land ein wenig.

Hochfester Beton kann für Bauteile einer Vielzahl unterschiedlicher Bauten verwendet werden. Bei Hochhäusern oder Brücken sind Stützen, Balken und andere Strukturen oft sehr massiv, wenn Standardbeton verwendet wird. Durch die Verwendung von hochfestem Beton ist es möglich, filigranere, schlankere Bauteile zu konstruieren, was z. B. innerhalb von Gebäuden zu mehr nutzbarem Raum führt. Es verleiht den Bauten auch aus architektonischer Sicht ein besseres optisches Erscheinungsbild. Nicht zu vergessen, dass Konstruktionen aus hochfestem Beton eine höhere Lebensdauer haben.

Ein großer Vorteil von hochfestem Beton sind zudem die möglichen Einsparungen. Diese können beispielsweise durch einen geringeren Rohstoffbedarf erzielt werden. Wenn 25% des benötigten Betons eingespart werden, bedeutet das, dass etwa 20% weniger Rohstoffe benötigt werden. Die Einsparung von Zement ist ein Schlüsselfaktor, da bei der Herstellung von Zement sehr hohe Kohlendioxidemissionen entstehen. Wenn 20% Zement eingespart werden kann, können auch die Kohlendioxidemissionen entsprechend reduziert werden.

 

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Materialien und Rezepturen

Für die Herstellung hochfesten Betons benötigt man Materialien mit einer guten und soliden Qualität. Hartgesteinsplitte und grobe Sande sowie verschiedene Bindemittel sind wichtige Inhaltsstoffe. HPC benötigt viel Bindemittel, teilweise bis zu 650 kg/m3. Die gängigsten Bindemittel sind, neben Zement, Mikrosilika, Flugasche, Kalksteinmehl und Hüttensand. Ein Teil des Zements wird normalerweise durch Flugasche, Kalksteinpulver oder GGBF ersetzt, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern, den Wasserbedarf zu reduzieren und eine hohe Betontemperatur zu vermeiden. Mit Mikrosilika kann eine noch höhere Druckfestigkeit erreicht werden.

 

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Der W/Z-Wert von hochfestem Beton ist in der Regel sehr niedrig und liegt normalerweise nur zwischen 0,2 und 0,3. Der geringe Wassergehalt in der Mischung führt zu einer verschlechterten Verarbeitbarkeit, einer Herausforderung, der nur mit dem Einsatz spezieller Betonzusatzmittel begegnet werden kann. Bei Verwendung von entsprechenden PCEs (Superverflüssigern) ist es möglich, ein leichtes Mischen, eine gute Verarbeitbarkeit und Pumpbarkeit zu erzielen.

Das Halten der Temperatur unter einem bestimmten Niveau ist ein weiteres wichtiges Thema, insbesondere wenn der Beton für Massivbauteile großer Dicke, z. B. Sohlen und Fundamente verwendet werden soll. Dies ist nur möglich, wenn die Temperaturen aller Materialien (Zuschlagstoffe, Zement und Wasser) kontrolliert werden, auch der Aushärtungsprozess überwacht wird und der Beton im erforderlichen Umfang, soweit erforderlich, geschützt, nachbehandelt und der Erhärtungsprozess überwacht wird.

Bei höheren Betontemperaturen härtet besonders HPC schnell aus, was zu Problemen führen kann, beispielsweise dadurch, dass sich Risse bilden. Durch die Verwendung von Verzögerern kann der Aushärtungsprozess verlangsamt und eine bessere Betonqualität erzielt werden.

Hochfester Beton - Anforderungen an die Betonmischanlage

HPC kann in jeder entsprechend ausgestatteten Transportbetonmischanlage produziert werden. In einer solchen Anlage wird der Beton mit einem Zwangsmischer gemischt. Hierdurch wird sichergestellt, dass alle Materialien richtig und zuverlässig gemischt und eine optimale Homogenität des Betons erreicht wird.

Bei der Herstellung von HPC ist es sehr wichtig, die tatsächliche Feuchtigkeit der Zuschläge zu kennen, da die Zuschlagfeuchte den Wassergehalt einer Mischung in hohem Maße beeinflusst. Die Messung der Gesamtfeuchte und die Korrektur des Zugabewassers, das der Mischung zugesetzt werden soll, muss automatisch erfolgen. Aufgrund des geringen W/Z-Wertes kann bereits ein kleiner Fehler bei der Berechnung der in den Zuschlägen enthaltenen Wassermenge die gesamte Charge ruinieren.

Genau arbeitende Dosiergeräte und Verwiegungssysteme spielen im Herstellungsprozess eine wesentliche Rolle. Es ist auch sehr wichtig, die Standardabweichung bei der Dosierung von Charge zu Charge so gering wie möglich zu halten. Wenn die Dosierung der Zuschläge zwischen zwei Chargen stark schwankt, führt dies nicht nur zu Fehlern bei der Menge der Zuschläge, sondern auch bei der Gesamtwassermenge in der Mischung.

 

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Wichtig ist nicht nur der Wassergehalt, sondern auch die Temperatur aller für eine Mischung verwendeten Rohstoffe - insbesondere die Temperatur der Zuschlagstoffe. Im Winter kann es zu starken Schwankungen der Zuschlagtemperaturen kommen, wenn die Anlage nicht über ein geeignetes Heizsystem und eine entsprechende Steuerung verfügt, die für die Materialbeheizung und die Einhaltung der Betontemperatur sorgt. Andererseits kann, unter warmen Bedingungen, die Betontemperatur manchmal auch zu hoch ansteigen und dadurch einige Probleme verursachen. HPC mit zu hoher Temperatur kann dann oft nicht mehr für den gewünschten Zweck verwendet werden. Unter bestimmten Umständen kann es erforderlich sein, die Zuschlagstoffe und den Zement zu kühlen oder der Mischung gekühltes Wasser oder sogar Scherbeneis hinzuzufügen, um die Betontemperatur auf dem gewünschten Wert einzustellen.

 

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Zum Mischen von hochfestem Beton muss die Betonmischanlage mit einem hochwertigen Zwangsmischer ausgestattet sein, vorzugsweise entweder mit einem Planeten-Gegenstrommischer oder einen Doppelwellenzwangsmischer. Damit kann die bestmögliche Vermischung der Bestandteile von hochfestem Beton gewährleistet werden. Planeten-Gegenstrommischer sind in der Regel die beste Wahl, da mit diesen Mischern der ungünstige Nebeneffekt einer Erhöhung des Luftgehalts im Beton vermieden werden kann.

 

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Ein weiterer relevanter Faktor ist natürlich die Steuerung der Betonmischanlage. Wie bereits erwähnt, werden für die Herstellung von HPC eine vollautomatische Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle sowie eine genaue Dosierung aller Materialien mit nur sehr geringen Standardabweichungen von Charge zu Charge benötigt.

Überblick

HPC sicher herstellen zu können, bedeutet, geeignete Materialien und Mischrezepturen zu verwenden und den Beton in einer Nassbetonmischanlage zu mischen.

Die Herstellung von hochfestem Beton muss dabei nicht zwangsläufig schwieriger sein als die Herstellung von normalem Beton, zumindest dann nicht, wenn eine geeignete Nassbetonmischanlage guter Qualität verwendet wird. Eine geringe Standardabweichung bei der Dosierung zwischen den Chargen, eine genaue Messung der Zuschlagfeuchte und eine automatische Korrektur der Wasser- und Zuschlagmengen, ein effektiv arbeitender Mischer, eine moderne Steuerung und eine automatische Temperaturregelung sind grundlegende Voraussetzungen. Unter besonderen Umständen muss ggf. ein geeignetes Heiz- oder Kühlsystem eingesetzt werden, um Beton mit definierter, gleichbleibender Temperatur herstellen zu können.

Tecwill Betonwerke und hochfester Beton

Alle Tecwill-Betonwerkstypen sind für die Herstellung von hochfestem Beton geeignet. Besonders die äußerst genaue Messung der Zuschlagfeuchte und die genaue Dosierung mit sehr geringer Standardabweichung garantieren die zuverlässige Produktion von hochwertigem HPC. Die Zuschlag- und Wasserheizsysteme von Tecwill, mit automatischer Steuerung der Temperatur, sind weltweit unter schwierigsten Bedingungen erfolgreich im Einsatz.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen, beantwortet das Tecwill-Team gerne alle Ihre Fragen.



Janne Tuomikko

Autor des Artikels:

Janne Tuomikko

VP Business development and Sales

+358 10 830 2911
janne.tuomikko@tecwill.com

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