Prüfverfahren zur Bestimmung der optimalen Dosierung von Wasserreduktionsmitteln in Beton:
1. Setzfließtest
1. Prüfverfahren:
Das Betonmischungsverhältnis festlegen und mehrere Betonmischungen herstellen, indem nur die Menge des hinzugefügten Wasserreduzierers verändert wird. Die Mischung in drei Schichten in den Setztrichter füllen, jede Schicht 25 Mal mit einem Stampfstab feststampfen, abflachen und dann den Trichter senkrecht anheben, um die Höhe des Setzbetrages zu messen.
2. Ergebnisanalyse:
Verwenden Sie das Absacken als Indikator, um die Beziehungskurve zwischen dem Absacken und der Menge des hinzugefügten Wasserreduzierers zu zeichnen. Bestimmen Sie den geeigneten Bereich des hinzugefügten Wasserreduzierers entsprechend dem für die Betonkonstruktion erforderlichen Absackbereich. Im Allgemeinen ist die geeignete Menge des hinzugefügten Wasserreduzierers erreicht, wenn das Absacken den Konstruktionsanforderungen entspricht und keine Entmischung oder Ausbluten auftritt.
2. Ausbreitungstest
1. Testverfahren:
Bei Beton mit hoher Fließfähigkeit wird häufig der Ausbreitungstest verwendet. Die Betonmischung wird in einen Ausbreitungskegel gegeben und nach dem Anheben des Kegels wird der Durchmesser der Ausbreitung der Betonmischung auf einer ebenen Fläche gemessen.
2. Ergebnisanalyse:
Ähnlich wie beim Ausbreitungstest wird eine Kurve gezeichnet, die die Beziehung zwischen der Ausbreitung und der Menge des zugesetzten Wasserreduzierers zeigt. Basierend auf den technischen Anforderungen an die Betonfließfähigkeit wird die optimale Menge an Wasserreduzierer bestimmt, sodass die Ausbreitung des Betons den Konstruktionsanforderungen entspricht und eine stabile Leistung aufweist.
3. Festigkeitsprüfung
1. Prüfverfahren:
Es werden Betonprüfkörper mit unterschiedlichen Dosierungen von Wasserreduzierern hergestellt und dann unter Standard-Aushärtungsbedingungen bis zum Erreichen des festgelegten Alters (z. B. 7 oder 28 Tage) gelagert. Anschließend wird eine Druckfestigkeitsprüfung durchgeführt.
2. Ergebnisanalyse:
Es wird eine Kurve erstellt, die die Beziehung zwischen Festigkeit und Wasserreduzierer-Dosierung zeigt. Im Allgemeinen steigt die Festigkeit mit zunehmender Dosierung des Wasserreduzierers. Ist die Dosierung jedoch zu hoch, kann die Festigkeit abnehmen. Die optimale Dosierung ist diejenige, die dem Beton die gewünschte und höchste Festigkeit verleiht.
4. Test zur Bewertung der Verarbeitbarkeit
1. Testverfahren:
Die Verarbeitbarkeit des Betons wird anhand von Setzmaß, Ausbreitung, Wasserrückhaltevermögen und Kohäsion bewertet. Die Gesamtverarbeitbarkeit der Betonmischung wird durch Anpassung der Dosierung des Wasserreduzierers beobachtet.
2. Ergebnisanalyse:
Wenn die Verarbeitbarkeit des Betons gut ist, d. h. wenn das Absacken oder die Ausbreitung den Konstruktionsanforderungen entspricht und auch die Wasserrückhaltung und die Kohäsion gut sind, ohne dass es zu Phänomenen wie Ausbluten, Entmischung oder Bodenhaftung kommt, kann die entsprechende Dosierung des Wasserreduzierers als optimaler Dosierungsbereich angesehen werden.
Für den Test der optimalen Dosierung des Wasserreduzierers in Beton wird folgende Ausrüstung benötigt:
1. Mischausrüstung
Betonmischer: wird zum Mischen der Betonmischung verwendet, um die verschiedenen Rohstoffe gleichmäßig zu vermischen.
2. Form- und Verdichtungsausrüstung
1. Setztrichter: wird zur Bestimmung des Setzens der Betonmischung verwendet und ist das Hauptinstrument für den Setzversuch.
2. Verdichtungsstab: wird zum Einbringen und Verdichten der Betonmischung während des Setzversuchs und zum Formen von Betonprüfkörpern verwendet.
3. Testform: Je nach Testanforderungen werden Testformen in verschiedenen Größen ausgewählt, z. B. die Würfeltestform mit den Maßen 150 mm x 150 mm x 150 mm zur Herstellung von Druckfestigkeitsteststücken.
4. Rütteltisch: Er wird zum Rütteln und Verdichten der Betonprüfkörper während des Formprozesses verwendet, um die Betonmischung kompakter und gleichmäßiger zu machen.
3. Mess- und Prüfgeräte
1. Elektronische Waage: Sie wird zum genauen Wiegen verschiedener Rohstoffe und Wasserreduzierer verwendet.
2. Messzylinder: wird zur Messung von Flüssigkeiten verwendet, z. B. des Wassergehalts von Betonmischungen.
3. Lineal: wird beim Setz- und Ausdehnungstest verwendet, um die Setzhöhe und den Ausdehnungsdurchmesser der Betonmischung nach dem Anheben des Setztrichters zu messen.
4. Druckprüfmaschine: wird verwendet, um die Druckfestigkeit von Betonproben nach dem Aushärten bis zum angegebenen Alter zu testen und ihre Druckfestigkeit zu bestimmen.
4. Andere Geräte
1. Glättkelle: wird zum Nivellieren und Glätten der Oberfläche des Betonprobekörpers verwendet.
2. Aushärtebox oder -kammer: bietet eine standardmäßige Aushärteumgebung für den Betonprobekörper, um sicherzustellen, dass die Aushärtungstemperatur und -feuchtigkeit den Anforderungen entsprechen.
Die spezifischen Schritte zur Bestimmung der optimalen Dosierung des Betonwasserreduzierers durch den Setzversuch sind wie folgt:
1. Testvorbereitung
1. Bereiten Sie die Rohstoffe wie Zement, Sand, Stein, Wasser und Wasserreduzierer gemäß dem vorgesehenen Betonmischungsverhältnis vor und stellen Sie sicher, dass die Qualität der Rohstoffe den relevanten Standardanforderungen entspricht.
2. Prüfen Sie, ob die Testausrüstung wie der Setztrichter, der Stampferstab, die elektronische Waage und der Messzylinder in gutem Zustand sind und normal verwendet werden können.
2. Vorbereitung der Betonmischung
1. Legen Sie die Menge an Zement, Sand und Steinen im Betonmischungsverhältnis fest und wiegen Sie verschiedene Mengen an Wasserreduzierer gemäß dem ursprünglich festgelegten Bereich der Wasserreduzierer-Dosierung. Sie können beispielsweise zunächst die Dosierung auf 0,2 %, 0,4 %, 0,6 % oder 0,8 % der Menge an zementartigem Material festlegen und die entsprechenden Mengen an Wasserreduzierer wiegen.
2. Gießen Sie den abgewogenen Zement, Sand und Stein in den Betonmischer und mischen Sie sie gleichmäßig.
3. Messen Sie eine bestimmte Menge Wasser entsprechend dem vorgesehenen Wassergehalt ab und mischen Sie einen Teil des Wassers mit dem Wasserreduzierer, um eine Wasserreduziererlösung herzustellen.
4. Gießen Sie das restliche Wasser und die Wasserreduziererlösung zusammen in den Mischer und mischen Sie sie mit den trockenen Materialien, um eine gleichmäßige Betonmischung zu erhalten. Die Mischzeit sollte den Anforderungen der einschlägigen Normen entsprechen.
3. Setzversuch
1. Den Setztrichter waschen, auf eine starre, waagerechte, nicht saugende Unterlage stellen und die Innen- und Außenwände sowie die Unterlage des Trichters mit einem feuchten Tuch anfeuchten.
2. Füllen Sie die Betonmischung in drei Schichten in den Setztrichter, wobei jede Schicht ungefähr gleich hoch sein sollte. Verwenden Sie einen Stampfstab, um jede Schicht 25 Mal spiralförmig von außen nach innen zu stampfen. Beim Stampfen der unteren Schicht sollte der Stab bis zum Boden eingeführt werden, und beim Stampfen der oberen Schicht sollte der Stab durch die obere Schicht eingeführt und dann etwa 20 bis 30 mm in die untere Schicht eingeführt werden.
3. Nach dem Verdichten der oberen Schicht die überschüssige Betonmischung mit einem Spachtel von der Öffnung des Fasses abkratzen und glatt streichen.
4. Den Setztrichter senkrecht und gleichmäßig anheben und den Hebevorgang innerhalb von
5–10 Sekunden abschließen. Der gesamte Vorgang, vom Beginn des Ladens bis zum Anheben des Setztrichters, sollte innerhalb von 150 Sekunden abgeschlossen sein.
5. Unmittelbar nach dem Anheben des Setztrichters wird der Höhenunterschied zwischen der Höhe des Kegels und dem höchsten Punkt des Betonprobekörpers nach dem Setzen gemessen, was dem Setzwert der Betonmischung entspricht, der auf 1 mm genau ist.
4. Die Ergebnisse werden aufgezeichnet und analysiert
1. Die Setzwerte von Betonmischungen mit unterschiedlichen Wasserreduzierer-Dosierungen werden aufgezeichnet und gleichzeitig die Kohäsivität und Wasserretention der Betonmischung beobachtet und aufgezeichnet. Die Kohäsion kann beurteilt werden, indem man mit einem Stampfstab auf die Seite des Betons klopft, um zu sehen, ob es zu Abplatzungen oder Kiesstreuung kommt; die Wasserretention kann beurteilt werden, indem man die Oberfläche des Betons auf Anzeichen von Ausbluten untersucht.
2. Zeichnen Sie die Beziehung zwischen dem Absacken und der Dosierung des Wasserreduzierers auf, wobei die Dosierung des Wasserreduzierers auf der Abszisse und der Absackwert auf der Ordinate steht.
3. Suchen Sie anhand des für den Betonbau erforderlichen Setzmaßbereichs den entsprechenden Bereich der Wasserreduzierer-Dosierung auf der Kurve. Berücksichtigen Sie dabei umfassend die Kohäsivität und das Wasserrückhaltevermögen des Betons und wählen Sie die Wasserreduzierer-Dosierung, die den Beton gut funktionieren lässt, d. h. wenn das Setzmaß den Konstruktionsanforderungen entspricht und die Kohäsivität und das Wasserrückhaltevermögen beide gut sind, als Referenzwert für die optimale Dosierung. Bei Bedarf kann ein Verfeinerungstest in der Nähe des Referenzwerts der optimalen Dosierung durchgeführt werden, um eine präzisere optimale Dosierung zu ermitteln.
Wasserreduzierer wirken auf folgende Weise im Beton:
1. Dispersion:
Wasserreduzierer-Moleküle haben hydrophile und hydrophobe Gruppen. Wenn sie dem Beton hinzugefügt werden, adsorbieren die hydrophoben Gruppen in einer bestimmten Ausrichtung auf der Oberfläche der Zementpartikel, wobei die hydrophilen Gruppen nach außen zeigen. Dadurch erhalten die Zementpartikel die gleiche elektrische Ladung, was zu einer elektrostatischen Abstoßung führt, die die Zementpartikel voneinander trennt, die Flockenstruktur aufbricht, das eingeschlossene Wasser freisetzt und die Fließfähigkeit des Betons erhöht.
2. Schmierung:
Die hydrophilen Gruppen des Wasserreduktionsmittels adsorbieren eine große Anzahl von Wassermolekülen und bilden einen stabilen Wasserfilm auf der Oberfläche der Zementpartikel, der als Schmiermittel wirkt, den Reibungswiderstand zwischen den Zementpartikeln verringert und die Betonmischung flüssiger macht.
3. Sterische Hinderung:
Nachdem die Moleküle des Wasserreduzierers an der Oberfläche der Zementpartikel adsorbiert wurden, bildet sich eine Polymer-Adsorptionsschicht mit einer bestimmten Dicke, die einen sterischen Hinderungseffekt erzeugt und verhindert, dass sich die Zementpartikel einander nähern und agglomerieren, sodass die Zementpartikel gleichmäßiger im Beton verteilt werden können, was die Homogenität und Stabilität des Betons verbessert.
4. Verzögerung der Zementhydratation:
Einige wasserreduzierende Mittel können sich an der Oberfläche von Zementpartikeln anlagern und den Kontakt zwischen den Partikeln und Wasser und damit die Hydratationsrate des Zements verzögern. Dadurch bleibt der Beton über einen längeren Zeitraum hinweg gut verarbeitbar, was die Bauarbeiten erleichtert.
