Wie wirken belüftende Zuschlagstoffe? Tenside bei der Betonherstellung

Veröffentlicht: 30-05-2018

Beton, als einer der populärsten Baustoffe, wird ständig durch Verwendung von modernen Zusatzstoffen und seine Eigenschaften modifizierenden Additiven modifiziert und verbessert, Schon in der Antike wurden verschiedene Substanzen verwendet, die dem Beton erwünschte Nutzeigenschaften geliehen haben. Als Beispiel kann hier die Einführung von gepulverten Eiern oder Rindsblut in die Betonmischung erwähnt werden. Dadurch wurde die Zementbindung beschleunigt und die Festigkeit des fertigen Betons erhöht. Im alten Rom waren auch Vulkanaschen ein populärer Zuschlagstoff zum Beton.

Der gegenwärtig verwendete Zementbeton („Kunststein” genannt) entsteht durch Vermischung von Zement, entsprechender Gesteinkörnung und Zugabewasser. Der Kontakt vom Zement mit Wasser verursacht Hydratation und infolge dessen wird die Wärme abgegeben. Infolge der vorkommenden Reaktion erfolgt die Bindung der Betonmischung, in der sich die dicht gepackten Hydratationsprodukte, wie hydratisierte Kalksilikate und hydratisierte Kalkaluminate, befinden.

Was beeinflusst die Betonfestigkeit?

Die Parameter vom Fertigbeton und daraus gereftigten Elementen hängen von vielen Faktoren ab. Wenn es um seine Festigkeit geht, sind die Art vom verwendeten Zement, die Art und die Qualität der  Gesteinkörnung und auch w/z-Wert (Wasserzementwert) sehr wichtig. Äußerst wesentlich ist auch die Auswahl von entsprechenden Additiven und Zusatzmitteln, die Verarbeitbarkeit, Wasserfestigkeit und Frostbeständigkeit vom Fertigbeton beeinflussen. Die Temperaturänderungen im Herbst- und Wintersaison verursachen, dass die Struktur der aus Beton ausgeführten Elementen infolge des wiederholten Gefrierens und Auftauens vom Wasser, das in Betonporen vorhanden ist, geschwächt werden kann. Die Änderung vom Wasservolumen, die diese Erscheinungen begleitet, verursacht die Entstehung der Risse von Betonelementen und infolge dessen kann das zu ernsthaften Beschädigungen führen. Die wirksamsten Methoden, die Betonbeständigkeit gegen wiederholte Zyklen von Gefrieren und Auftauen zu verbessern, sind die entsprechende Pflege und auch die Sicherung der entsprechenden Belüftung. Hier sind die Menge, die Gestalt und die Größe von Poren  besonders wichtig, die sich in der Betonstruktur befinden.

Die belüftenden Zusatzstoffe zum Beton

Die letzte der erwähnten Methoden – und zwar die entsprechende Belüftung vom Beton – beruht vor allem auf Verwendung von modernen chemischen Additiven. Das sind Produkte, die in geringen Mengen zu Betonmischungen hinzugegeben werden.  Die Hauptgruppe der Komponenten, die bei deren Herstellung verwendet werden, sind Tenside. Die Einführung von entsprechenden oberflächenaktiven Mitteln in eine Betonmischung verursacht die Enstehung von winzigen und stabilen Luftbläschen. Beginnt die frische Mischung zu härten, unterliegen die darin vorhandenen Bläschen einer Minaralisierung und werden zu ihrem integralen Bestandteil.  Dadurch entsteht eine zusätzliche Oberfläche innerhalb der Betonstruktur, in die das gefrierende Wasser eindringt. Das erlaubt, die Erhöhung vom Innendruck zu verhindern, der für die Entstehung von Rissen bei niedrigen Temperaturen verantwortlich ist. Die gleichmäßige Verteilung von Luftporen im ganzen Betonvolumen verursacht die Verbesserung der Frostbeständigkeit vom Beton. Das Vorhanden der Luftbläschen in der Betonmischung verbessert auch ihre Verarbeitbarkeit. Sie funktionieren wie Lager, die die Plastizität erhöhen, ohne den w/z-Wert (Wasserzementwert) zu ändern. Die Luftbläschen verringern auch die Reibung, die sich bei der Etappe von Betonpumpen erscheint.

Zur Herstellung von belüftenden Zusatzstoffen können  anionische und amphotere Tenside, aber auch nichtionische oberflächenaktive Mittel benutzt werden. Unter verwendeten anionischen Additiven sind vor allem Salze von Laurylsulfaten und Salze von Laurylethersulfaten zu nennen. Hohe Effizienz bei der Bildung von winzigen und stabilen Luftbläschen sichert auch die Anwendung der Salze von Alkylbenzolsulfonaten, z. B. Natriumsalz als Produkt ABSNa. Die Einführung von ethoxylierten Alkoholen mit zusätzlichen benetzenden Eigenschaften in die Betonmischung  ermöglicht wiederum eine Stabilisierung von entstehenden Bläschen. Amphotere Additive, und darunter Amid-Betaine, sind die so genannten Co-Tenside, die Belüftung vom Beton unterstützen und Festigkeit von  Luftbläschen stabilisieren.

Die Erfindung von Beton in der Antike hat viele neue Möglichkeiten für damalige Architektur geschafft und dadurch wurden solche Bauwerke wie Pantheon und Kolosseum errichtet, die bis heute überdauert haben. Heutzutage ist das Wissen über das Konstruktionsmaterial viel größer und die ständige Optimalisierung der Technik von der Betonherstellung und die Entwicklung von neuen Arten der Zuschlagstoffe ermöglichen aus dem Beton immer widerstandsfähigere und mehr komplizierte Formen und Elementen zu bilden. Vielmehr erlaubt die Entwicklung der Baubranche durch Erfindung von Architekturbeton nicht nur widerstandsfähige Konstruktionselemente zu bilden, sondern auch neuen Bauwerken ein originelles Aussehen und ein interessantes Design zu sichern.

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