Einflüsse auf die Pumpbarkeit von Beton

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1 Einflüsse auf die Pumpbarkeit von Beton Sonderdruck aus»beton«5/12

2 Neue Untersuchungsergebnisse aus der Praxis Einflüsse auf die Pumpbarkeit von Beton Thomas Neumann, Karlstadt Etwa die Hälfte der in Deutschland hergestellten Menge an Transportbeton wird mit der Betonpumpe zur Einbaustelle gefördert. Dabei treten immer wieder Schwierigkeiten durch Stopfer oder zu hohe Pumpendrücke auf, die u.a. auf die Erweiterung der Betonzusammensetzung in den vergangenen Jahrzehnten zurückgeführt werden, d.h. auf den Übergang vom 3-Stoff-Gemisch Zement+Wasser+Gesteinskörnung zum 5-Stoff-System Zement+Wasser+Gesteinskörnung+Betonzusatzstoff+Betonzusatzmittel. Die betontechnologische Entwicklung war geprägt durch die Verwendung von Flugasche als Betonzusatzstoff und vor allem durch den Einsatz von Betonverflüssiger und Fließmittel. Hauptanlass für die in einem Transport betonwerk durchgeführten Messungen war die Frage des Einflusses von verschiedenen Betonverflüssigern und Fließmitteln auf den Pumpendruck. Ergänzt wurden die Untersuchungen durch Druckmessungen bei verschiedenen Leimgehalten, bei unterschiedlicher Lage der Sieblinie des Sands und beim Einsatz von Betonzusatzstoffen. 1 Einleitung Mechanisch angetriebene Betonpumpen wurden bereits in den 3er Jahren des vergangenen Jahrhunderts verwendet. Ende der 5er Jahre vollzog sich der Übergang zum ölhydraulischen Antrieb der Pumpen. Das Pumpen von Beton wurde zu einer Fördermethode, die auf zahlreichen Gebieten des Bauwesens wirtschaftlich angewandt werden konnte. Die Konstruktion der Betonpumpen hat sich weiter entwickelt; Autobetonpumpen sind heute in der Lage, Drücke von über bar auf den Beton auszuüben. Beim Bau des Burj Khalifa in Dubai wurde der Beton über 6 m in die Höhe gepumpt. Trotz der verbesserten Maschinentechnik kommt es hin und wieder zu Verstopfungen der Rohrleitung. Auf der Suche nach den Ursachen für dieses Problem muss beachtet werden, dass sich auch die Betontechnologie in den vergangenen Jahrzehnten weiter entwickelt hat. Die meisten wissenschaft lichen Untersuchungen und die ersten praktischen Erfahrungen rühren aus den 196er und 197er Jahren, aus einer Zeit also, als der Beton noch ein 3-Stoff-System war, bestehend aus Zement, Wasser und Gesteinskörnung [1 5]. Seither ist die betontechnologische Entwicklung gekennzeichnet durch den Übergang vom traditionellen 3-Stoff- Gemisch zum 5-Stoff-System Zement+ Was ser+gesteinskörnung+betonzusatzstoff+ Betonzusatzmittel. Sie war geprägt durch die Verwendung von Flugasche als Zusatzstoff und vor allem durch den Einsatz von Betonverflüssiger und Fließmittel. Durch die chemischen Betonzusatzmittel wurden Möglichkeiten geschaffen, Betone mit technisch bisher nicht erreichbaren Eigenschaften herzustellen. Die mit PCE erzielbare Absenkung des Wasserzementwerts ermöglichte erstmals Festigkeitssteigerungen der Betone bis in den ultrahochfesten Bereich. Die hohe Leistungsfähigkeit der neuen Verflüssigerpolymere führte auch bei den Standardbetonen im Bereich Transportbeton zu einem Wechsel von konventionellen Verflüssigern auf Basis von Lignin-, Melamin- und Naphthalinsulfonat hin zu PCE. So wird der Marktanteil von PCE am deutschen Gesamtmarkt für Fließmittel und Verflüssiger derzeit auf 5 % bis 6 % geschätzt [6]. Der Absatz von Verflüssigern und Fließmitteln stieg von 4 bis 9 um ca. 25 %. Dagegen stellte sich bei der Herstellung von Zement und Transportbeton ein rückläufiger Trend ein [7, 8]. Im Vergleich enthalten heutige Betone deutlich mehr Betonverflüssiger bzw. Fließmittel. Dieser Trend wird durch die beobachtete Veränderung der Betoneigenschaften bestätigt. So stieg der Anteil der Betone mit einer Konsistenzklasse F4 und höher von 7,7 % (4) auf 12,2 % (9) im deutschen Transportbetonmarkt [7]. Im gleichen Zeitraum sank der Anteil der Betone mit einer Festigkeitsklasse C/25 und kleiner um über % zugunsten höherer Festigkeitsklassen. Daraus folgt, dass der gestiegene Anteil an Fließmitteln auch zu einer Verringerung des durchschnittlichen w/z-werts der Betone geführt haben muss. Da sich die mittleren Zementgehalte in den vergangenen Jahren mit ca. 3 kg/m 3 Beton quasi nicht verändert haben, geht die Reduzierung des w/z-werts auf einen abgesenkten mittleren Wassergehalt der Betone zurück [8]. In einem geringen Umfang erfolgte auch ein Wechsel zu Zementen mit höherer Festigkeitsklasse [9]. Die Verwendung von Betonverflüssigern und Fließmitteln bei Pumpbeton wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Während in [, 11] davon ausgegangen wird, dass verflüssigende Zusätze die Pumpbarkeit generell verbessern, wird den Betonverflüssigern in [12] ein eher untergeordneter Einfluss bescheinigt. Neben einer druckabsenkenden Wirkung wird auch von einem gesteigerten Füllungsgrad der Förderzylinder ausgegangen, wenn Verflüssiger verwendet werden [11, 13]. In [] wird die ambivalente Wirkung von Verflüssigern beschrieben. Einerseits kann der Einfluss auf die Betonviskosität positiv hinsichtlich der Pumpbarkeit wirken. Anderseits können Verflüssiger auch ein Entmischen des Betons und damit Probleme beim Pumpen verursachen. Einheitlich wer- Der Autor: Dipl.-Ing. Thomas Neumann (1973) studierte nach handwerklicher Berufsausbildung an der Bauhaus-Universität Weimar Bauingenieurwesen. Von 1 bis 8 arbeitete er als Projektleiter für Forschung und Entwicklung bei Schwenk Zement in Karlstadt. Seit 9 ist er verantwortlich für Forschung und Entwicklung im Hause Schwenk und seit 11 außerdem für das Labor im Zementwerk Karlstadt.

3 den blutende oder separierende Betone in der Fachliteratur als schwer oder nicht pumpbar gewertet. Dementsprechend gelten Maßnahmen zur Erhöhung der Frischbetonstabilität, wie z.b. die Verwendung stabilisierender Zusätze oder die Verwendung von Zementen mit gutem Wasserrückhaltevermögen, als positiv hinsichtlich der Pumpbarkeit [5, 15, 16, 17]. Hauptanlass für die nachfolgend beschriebenen Untersuchungen war die Frage nach dem Einfluss von verschiedenen Betonverflüssigern und Fließmitteln auf den Pumpendruck. Ergänzt wurden die Untersuchungen durch Druckmessungen bei verschiedenen Leimgehalten, bei unterschiedlichen Sanden und bei Zugabe von Betonzusatzstoffen. 2 Versuchsdurchführung Die Untersuchungen wurden in einem Transportbetonwerk durchgeführt. Für die Betonherstellung wurde ein 2-m³-Doppelwellenmischer verwendet. Es wurden jeweils 4 m³ Versuchsbeton hergestellt und nach dem Mischen in einen Fahrmischer überführt. Danach verweilte der Beton für 3 Minuten bei langsam drehender Trommel im Fahrmischer. Vor dem ersten Pumpen wurde überprüft, ob die Frischbetonkonsistenz der Vorgabe F4 entsprach. Außerdem wurde der LP-Gehalt bestimmt. Für die Pumpversuche stand eine 36-m- Autobetonpumpe mit 4-teiligem Verteilermast und einem Rohrdurchmesser von 125 mm zur Verfügung. Während des Pumpens wurde der Verteilermast A-förmig über eine Höhe von ca. 15 m geführt. Das Förderaggregat bestand aus einer Kolbenpumpe (Typ S-Rohr) mit einem Kolbenhub von mm und einem Zylinderdurchmesser von 25 mm. Maximal konnte die Pumpe einen Betondruck von 85 bar generieren. Die maximale Fördermenge der Pumpe betrug 16 m³/h. Neben der permanenten Aufzeichnung des Hydraulikdrucks der Pumpe sowie der Fördermenge wurde während jedes Pumpversuchs der Betondruck aufgezeichnet. Dazu war am ersten Rohrbogen nach der S- Rohrweiche an einer Reinigungsöffnung ein Drucksensor eingebaut. Im ersten Pumpschritt wurde der Beton bei einer Durchflussleistung von an - nähernd 4 % (ca. 6 m³/h) in einen zweiten Fahrmischer gefördert. Anschließend wurde die Fördermenge also die Fördergeschwindigkeit auf etwa 8 % (ca. 125 m³/h) erhöht und der Beton wieder zurück gefördert. Der dritte Schritt Tafel 1: Basiszusammensetzung des Betons Zementart und Festigkeitsklasse erfolgte ebenfalls wieder bei einer Förderleistung von 4 % (ca. 6 m³/h). Jedoch wurde zuvor der Endschlauch von 125 mm auf 65 mm reduziert. Vor dem letzten Pumpschritt wurde wiederum die Frischbetonkonsistenz geprüft. Die für die Auswertung benutzten Daten wurden jeweils im letzten Drittel eines jeden Pumpschritts bestimmt. Dazu wurden die Maximaldrücke der einzelnen Kolben hübe gemittelt (Bild 1). Der Füllungsgrad der Förderzylinder erreicht selten % [11, 13]. Da sich der Maximaldruck pro Kolbenhub jedoch weitestgehend unabhängig vom Füllungsgrad einstellt, konnte dieser Einfluss somit eliminiert werden. Weil die Fördermenge während des Pumpens nicht exakt einstellbar war, mussten die Pumpendrücke für 6 m³/h bzw. 125 m³/h anhand der gemessenen Fördermenge extrapoliert bzw. intrapoliert werden. Ausgehend von einer Beton-Basiszusammensetzung (Tafel 1) wurden die verschiedenen Betonparameter variiert und ihr Einfluss auf den Betondruck innerhalb der Pumpe bestimmt. 3 Ergebnisse und Diskussion Alle Betone wurden auf eine einheitliche Konsistenzklasse F4 (vor dem ersten Pumpschritt) eingestellt. Ausnahmen davon sind an entsprechender Stelle im Text gekennzeichnet. Die Konsistenzmessung vor dem letzten Pumpschritt zeigte, dass sich das Ausbreitmaß im Mittel um mm verringert hat. Der CEM II/B-M (S-LL) 42,5 R Zementgehalt z kg/m³ 35 Wassergehalt w Wasserzementwert Gesteinskörnung Lage der Sieblinie Sandanteil Gehalt an BV bzw. FM kg/m³ 168,48 Vol.-% A16/B16 39 variabel maximale Konsistenzverlust von 8 mm trat bei den Betonen mit Flugaschezugabe und bei Verwendung des Polynaphthalin-Verflüssigers auf. In jedem Fall verringerte sich die Betonkonsistenz um maximal eine Konsistenzklasse. 3.1 Einfluss des Leimgehalts Den größten Anteil eines Betons nimmt die Gesteinskörnung ein. Einfach betrachtet übernimmt der Leim die Aufgabe des Klebers, der die Gesteinspartikel miteinander verbindet. Beim Pumpen von Beton muss der Leim aber auch die Gesteinspartikel stabil dispergieren, damit der Kolbendruck im Förderzylinder gleichmäßig auf den Beton verteilt werden kann. Nur durch eine gute Dispergierung kann die Pumpfähigkeit gewährleistet werden. Für jede Gesteinskörnungsmischung aus Sand und Grobkorn exis tiert also ein Mindestleimgehalt, ab dem die Pumpbarkeit unter definierten Bedingungen möglich sein sollte. In Bild 2 ist der Einfluss unterschiedlicher Leimvolumina auf die Betondrücke bei einem Förderstrom von 6 m³/h und 125 m³/h dargestellt. Der Mehlkornanteil der Gesteinskörnung wird bei der Berechnung des Leimvolumens hier nicht berücksichtigt. Das angegebene Leimvolumen setzt sich ausschließlich aus dem Zement- und Wassergehalt zusammen. Es wird deutlich, dass mit abnehmenden Leimvolumen die Betondrücke ansteigen. Kleinere Leimgehalte im Druck [bar] Betondruck Messwert Zeit [s] Fließmitteldosierung [M.-% v.z],4,6,8 1,5 2,2 2,4 Betondruck bei 6 m 3 /h Betondruck bei 125 m 3 /h Leimvolumen [l/m 3 ] Bild 1: Die Bestimmung des Betondrucks erfolgte durch Mittelung der Maximalwerte der einzelnen Hübe im letzten Drittel des jeweiligen Pumpschritts. Bild 2: Einfluss des Leimvolumens auf den Betondruck (w/z = konst. =,48; Konsistenzklasse F4 durch variable Fließmitteldosierung, bei 24 l/m³ Leim nur noch F3)

4 6 Fließmitteldosierung [M.-% v.z],,5,8 1,5 2, Betondruck bei 6 m 3 /h Betondruck bei 125 m 3 /h 315,57 3,52 285,48 27,44 255,4 Leimvolumen [l/m 3 ] und w/z-wert Bild 3: Entmischter Beton im Bereich des Mörtels Bild 4: Einfluss des Leimvolumens auf den Betondruck (z = konst. = 35 kg/m 3 ; Konsistenzklasse F4 durch variable Fließmitteldosierung, bei 255 l/m³ Leim nur noch F3) Beton führen dazu, dass die Gesteinskörner nicht mehr ausreichend von Leim umhüllt sind und der Scherwiderstand des Betons folglich zunimmt. Demzufolge steigt auch der erforderliche Druck, um den Beton durch die Reduzierung des Querschnitts des Pumpenzylinders (ø 25 mm) zu dem der Rohrleitung (ø 125 mm) bzw. durch die Rohrbögen zu pressen. Es ist anzunehmen, dass durch die Reduzierung des verfügbaren Leimgehalts auch der so genannte Flotationseffekt, bei dem sich an der Rohrwandung Leim bzw. Feinstmörtel anreichert, reduziert wird [18]. Dadurch wird der Reibungswiderstand des Betons im Rohr erhöht und der Betondruck nimmt zu. Auffallend ist, dass insbesondere bei einem kleinen Förderstrom von 6 m³/h also bei geringer Fördergeschwindigkeit der Betondruck ab einem Leimvolumen 255 l/m³ drastisch ansteigt und bei 24 l/m³ Leim nahezu die gleichen Betondrücke wie bei einem Förderstrom von 125 m³/h erreicht werden. Dabei muss beachtet werden, dass die Fließmitteldosierung der jeweiligen Betonzusammensetzung angepasst wurde, um für alle Betone die gleiche Konsistenzklasse (F4) zu gewährleisten. Dementsprechend steigt der prozentuale Anteil des Fließmittels bei kleiner werdendem Leimvolumen stark an. Derart hohe Fließmitteldosierungen führen aber gerade bei Hochleistungsverflüssigern zu einer verringerten Frischbetonstabilität [19]. Überschreitet die Fließmitteldosierung einen kritischen Wert, kann der Beton entmischen oder bluten. Kennzeichnend dafür ist der so genannte Sättigungspunkt []. Am Sättigungspunkt sinkt die Fließgrenze einer Suspension gegen Null. Übersteigt die Fließmitteldosierung diesen Punkt, kann die über das Ausbreitmaß ermittelte Konsistenz eines Betons nicht weiter gesteigert werden. Auch im vorliegenden Fall (Bild 2 rechts) konnte die angestrebte Konsistenzklasse F4 bei einem Leimvolumen von 24 l/m³ auch bei hohen Fließmittelgehalten nicht erreicht werden; die Konsistenz lag im Bereich der Konsistenzklasse F3. Bei kleinen Leimgehalten wird ein Entmischen oder Bluten des Betons nicht immer offensichtlich. Das Zwickelvolumen der Gesteinskörnung entspricht nämlich dann etwa dem Volumen an Leim, sodass eine Separation zwischen grober Gesteinskörnung und Leim bzw. Wasser nicht möglich ist. Die Entmischung des Betons kann nur im Zwickelbereich zwischen den groben Gesteinspartikeln stattfinden. Um den Nachweis des Entmischens zu erbringen, wurde ein Beton mit entsprechender Zusammensetzung im Labor hergestellt und in eine Zylinderform überführt. Unmittelbar nach Erreichen der Ausschalfestigkeit (ca. 5 N/mm 2 ) wurde aus dem unteren Bereich des Zylinders, in vertikaler Richtung, eine Anschliffprobe für die Mikroskopie präpariert. Bild 3 zeigt den Querschnitt dieses Betons. Es wird deutlich, dass sich unter den Sandpartikeln Blutwasser sammelt und sich unter diesen Wasserporen dichte Agglomerate bilden, die überwiegend aus Zementpartikeln (weiß) bestehen. Mit abnehmender Fördergeschwindigkeit steigt die Verweilzeit des Betons im Fördersystem an. Damit erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit für eine Sedimentation im Rohr. Der überproportionale Anstieg der Betondrücke gerade bei kleinen Fördergeschwindigkeiten resultiert folglich aus einem verstärkten Entmischen des Betons innerhalb des Fördersystems. Gerade bei Unterbrechungen des Pumpvorgangs, z.b. beim Schwenken des Verteilermasts, steigt bei einem solchen Beton das Verstopfungsrisiko. Auch in Bild 4 wird der Einfluss unterschiedlicher Leimvolumina auf die Betondrücke beim Pumpen dargestellt. Im Gegensatz zur ersten Untersuchung wurden hier die unterschiedlichen Leimvolumina über die Variation des Wassergehalts beeinflusst. Wie schon in Bild 2 dargestellt, steigen die Betondrücke sowohl bei kleiner als auch bei größerer Fördergeschwindigkeit mit geringer werdenden Leimgehalten stark an. Ab einem Leimvolumen unter 285 l/m³ wird ein hoher Anstieg des Förderdrucks sichtbar. Analog zu Bild 2 (rechts) konnte auch in diesem Fall trotz einer hohen Fließmitteldosierung die angestrebte Konsistenzklasse bei 255 l/m³ Leim nicht erreicht werden. Der Sättigungspunkt des Fließmittels wurde auch in diesem Fall überschritten. 3.2 Einfluss des Wasserzementwerts Der w/z-wert eines Betons richtet sich hauptsächlich nach der geforderten Festigkeitsklasse bzw. nach der Expositionsklasse. Obwohl dieser Wert zunächst durch die Verwendung des Betons bestimmt wird, nimmt er doch auch auf die Pumpfähigkeit Einfluss. Bei einem direkten Vergleich der Bilder 2 und 4 wird dieser Einfluss deutlich. Bei gleichem Leimvolumen zeigen die Betone mit einem niedrigeren w/z-wert höhere Betondrücke. Tafel 2: Einfluss des Sands auf die Betondrücke (Konsistenzklasse aller Betone F4) 6 m³/h 125 mm Endschlauch bei: 125 m³/h 125 mm Endschlauch 6 m³/h 65 mm Endschlauch Sand Sand Sand > 85 nicht pumpbar

5 3.3 Einfluss des Sands In Bild 5 sind die Sieblinien und spezifischen Oberflächen von drei unterschiedlichen Sanden dargestellt, die bei den Pumpversuchen eingesetzt wurden. Wie Tafel 2 verdeutlicht, steigen mit zunehmender spezifischer Oberfläche des Sands die Betondrücke in der Pumpe deutlich an. Im Extremfall (Sand 3) kann ein Beton, der mit diesem Material hergestellt wurde, nicht mehr gepumpt werden, was der Versuch mit reduziertem Endschlauch verdeutlicht. Sand 2, mit einer moderaten spezifischen Oberfläche von 1,2 m²/g, wurde im vorliegenden Versuchsprogramm als Standardmaterial genutzt. Bei einer Erhöhung dieses Sandanteils um 5 % (Verschiebung von Sieblinie A/B nach C) kommt es ebenfalls zu einem drastischen Druckanstieg. Bei einer Pumpenleistung von 6 m³/h steigt der Druck auf 6 bar an, bei 125 m³/h bzw. beim Pumpen mit 65 mm Endschlauch ließ sich der Beton nicht mehr pumpen. Durchgang [%] 9!!!!!!!!"#$%&'()*+,-(!./1! !6!!!!!7897!:;<=! Sand 1,6 m 2 /g 45!!!!!!686>!:;<=! Sand 2 1,18 m 2 /g 45!?!!!!!@8@@!:;<=! Sand 3 4,44 m 2 /g 5 4 3,63,125,25, Siebnennwerte [mm] Bild 5: Sieblinien der verwendeten Sande mit unterschiedlicher spezifischer BET-Oberfläche (Analysegas Stickstoff) m 3 /h 125 mm Endschlauch 125 m 3 /h 125 mm Endschlauch 6 m 3 /h 65 mm Endschlauch Fließmitteldosierung [M.-% Wirkstoff v.z] Durch das an der Oberfläche des Sandpartikels gebundene Wasser verringert sich der für die Verflüssigung des Betons erforderliche Wassergehalt. Dadurch reduziert sich das effektive Leimvolumen und der effektive w/z-wert. Wie bereits oben beschrieben, resultieren beide Faktoren dann in dem be obachteten Anstieg des Pumpendrucks. 3.4 Einfluss von Betonzusatzstoffen Der Einfluss von Zusatzstoffen wurde mit zwei Flugaschen und drei verschiedenen Kalksteinmehlen untersucht. Bei diesen Zusatzstoffen handelte es sich um handelsübliche, in der Praxis verwendete Ausgangsstoffe. Der Zementgehalt wurde gegenüber der Basiszusammensetzung um 7 kg/m³ reduziert. Die Zugabemenge für die Kalksteinmehle betrug 62 kg/m³ und die Zugabemenge für die Flugaschen 54 kg/m³. Damit wurde den unterschiedlichen Dichten der Zusatzstoffe Rechnung getragen und ein einheitliches Leimvolumen von 285 l/m³,42,41,47,46,18,, gewährleistet. Obwohl sich die Füllstoffe bezüglich ihrer Feinheit und Zusammensetzung unterschieden, konnte beim Pumpen der Betone kein Einfluss ausgemacht werden. So beträgt die maximale Differenz zur Ausgangszusammensetzung (nur Zement) bei allen drei Pumpschritten maximal 2 bar. Die spezifische Oberfläche aller fünf Zusatzstoffe variierte zwischen 1, m²/g und LS PMS PNS PMS/PNS PCE 1 PCE 2 PCE 3 Bild 6: Einfluss verschiedener verflüssigender Betonzusatzmittel auf den Betondruck (Konsistenzklasse aller Betone F4) 13 Tafel 3: Verwendete Betonverflüssiger und Fließmittel Produktgruppe Ligninsulfonat Polymelaminsulfonat Polynaphthalinsulfonat Abkürzung 2,2 m²/g (BET) und liegt damit im Bereich von CEM I-Zementen. Ein einfacher Austausch von Zement durch einen Zusatzstoff bei gleich bleibendem Wassergehalt stellt für die Betonpraxis ein eher untypisches Vorgehen dar, da die Anforderung hinsichtlich des geforderten äquivalenten w/z-werts erfüllt werden muss. Das bedeutet, dass der für die Mehlkornmenge (Zement + Zusatzstoff) zur Verfü gung stehende Wassergehalt im Vergleich zum Beton ohne Zusatzstoff fast immer reduziert werden muss mit entsprechenden Konsequenzen für die Betondrücke in der Pumpe. 3.5 Einfluss von verflüssigenden Betonzusatzmitteln Wie aus den Katalogen der Zusatzmittelhersteller hervorgeht, steigt die Vielfalt an Betonverflüssigern und Fließmitteln kontinuier lich an. Trotz dieser Vielfalt werden bei den dargestellten Versuchen die wesentlichen Produktgruppen berücksichtigt (Tafel 3). Neben den klassischen Verflüssigern auf Basis von Lignin-, Melamin- und Naphthalinsulfonat wurden drei unterschiedlich aufgebaute PCE- Polymere verwendet. So stieg die für die Verarbeitbarkeit des Betons wichtige Seitenkettenlänge der Polymere von PCE 1 nach PCE 3 an. Die für die Wirksamkeit (Verflüssigung) relevante Ladungsdichte lag dagegen bei allen drei Polymeren in gleicher Größenordnung. Aus Bild 6 wird deutlich, dass die verschiedenen Verflüssiger einen geringen Einfluss auf die Betondrücke ausüben. Lediglich ein einzelner, auf PCE basierender Verflüssiger, hebt sich bei der Fördermenge von 125 m³/h von der Grundgesamtheit nach oben ab. Für eine detaillierte Betrachtung zum Einfluss des Polymers müssen neben der Menge adsorbierter Moleküle und dem Moleküldesign auch die Menge und Struktur der nicht adsorbierten Moleküle berücksichtigt werden [21]. Wird der Anteil an Fließmittel bei gleich bleibender Betonzusammensetzung gesteigert, so verändert sich die Frischbeton konsistenz hin zu fließfähigeren Betonen. Diese Konsistenzveränderung bewirkt eine Redu zierung der Betondrücke (Bild 7). Die Druckdifferenz zwischen den Betonen der Konsis tenzklasse F3 und F6 beträgt aber LS PMS PNS Polycarboxylatether PCE 1 PCE 2 PCE 3

6 Transportbeton lediglich 9 bar. Bei Verwendung des 125-mm- Endschlauchs reduziert sich diese Druckdifferenz auf maximal 7 bar. Ein dominierender Einfluss der Betonkonsistenz auf die Beton drücke, wie er in der Literatur teil - weise beschrieben wird, kann nach diesen Unter suchungen also nicht bestätigt werden. 4 Zusammenfassung Bei den beschriebenen Untersuchungen wurden betontechnische Einflussfaktoren auf die Pumpfähigkeit von Beton ermittelt. Mit kleiner werdendem Leimvolumen steigt der Betondruck in der Pumpe stark an. Da bei niedrigem Leimvolumen der Beton steifer wird, versucht man diese Konsistenzänderung in der Praxis durch eine erhöhte Fließmitteldosierung auszugleichen. Dabei besteht die Gefahr, dass innerhalb des Betongefüges Entmischungen auftreten, ohne dass der Beton dabei Wasser oder Leim absondert. Zwischen den Sandpartikeln entstehen dabei sedimentierte Bereiche, die zu einer Erhöhung des Scherwiderstands des Betons und damit zu steigenden Drücken im Fördersystem führen. Bei abnehmender Fördergeschwindigkeit bzw. bei Unterbrechungen des Pumpens wird dieser Effekt noch verstärkt. Sinkende w/z- Werte bewirken ebenfalls eine Erhöhung des Beton drucks. Dieser Zusammenhang bleibt auch gültig, wenn die Betonkonsistenz durch die Zugabe eines Verflüssigers bzw. Fließmittels ausgeglichen wird. Aus dem zur F3 6 m 3 /h 125 mm Endschlauch 125 m 3 /h 125 mm Endschlauch 6 m 3 /h 65 mm Endschlauch Verfügung stehenden Zahlenmaterial zur Sortenstatistik kann geschlossen werden, dass Betone heute weniger Wasser, dadurch bedingt weniger Leim und mehr verflüssigende Zusatzmittel enthalten. Schwierigkeiten beim Betonpumpen lassen sich daher zumindest teilweise auf die veränderte Betontechnologie zurückführen. Sande mit einer hohen spezifischen Oberfläche können einen erheblichen Anteil des Zugabewassers binden und dadurch gleichermaßen die Pumpwilligkeit eines Betons reduzieren. Im Extremfall sind Stopfer im Fördersystem und Wartezeiten auf der Baustelle die Folge. Aus diesem Grund muss die Förderung des Betons zur Einbaustelle bei der Festlegung der Betonzusammensetzung mit berücksichtigt werden. Betonzusatzstoffe verhalten sich bei gleicher spezifischer Oberfläche analog zu Zement. Die Art des verflüssigenden Zusatzmittels beeinflusst den Betondruck in geringem Umfang. Danksagung Für die Unterstützung bei der durchgeführten Untersuchung sei an dieser Stelle den Unternehmen Putzmeister, Betonförder union, TBR- Technologiezentrum, Frischbeton Wachau sowie BASF Construction Polymers herzlich gedankt. Fließmitteldosierung [M.-% v.z],6,8 1, 1, F4 F5 Ausbreitmaß [mm] und Konsistenzklasse Bild 7: Einfluss der Betonkonsistenz auf den Betondruck F6 16 Literatur [1] Weber, R.: Förderung von Beton durch Rohrleitungen. Diss. RWTH Aachen, 1962 [2] Nübling, F.: Die Förderung des Frischbetons durch Rohre. Diss. TU Berlin, 1971 [3] Rössig, M.: Fördern von Frischbeton, insbesondere von Leichtbeton. Diss. RWTH Aachen, 1973 [4] Eckardstein v., K.E.: Pumpbeton und Betonpumpen. Hrsg. F.W. Schwing GmbH, 1983 [5] Rapp, G.: Pumpfähige Betonmischungen. Bau- Markt (1976) H. 25, S [6] Schröter, N.; Fischer, P.: Entwicklungen und Trends bei Betonzusatzmitteln. beton 6 (), H. 6, S [7] Bundesverband der Deutschen Transportbetonindustrie e.v.: Jahresberichte 5 bis [8] Bundesverband der Deutschen Zementindustrie e.v., Arbeitskreis Zementprognose: Zementverbrauch nach Verwendungsarten und Baubereichen 4 bis [9] Bundesverband der Deutschen Zementindustrie e.v.: Zahlen und Daten. 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7 Bremen Kiel Hamburg Schwerin SCHWENK Zement KG Hindenburgring Ulm Telefon: Telefax: Internet: info@schwenk-servicecenter.de Hannover Magdeburg Berlin Potsdam Düsseldorf Kassel Frankfurt Wiesbaden Mainz Karlstadt Bernburg Halle Leipzig Erfurt Bayreuth Dresden Verkaufsbüros: Bernburg Telefon: Telefax: Karlstadt Telefon: Telefax: Saarbrücken Hauptverwaltung der Hauptverwaltung der Baustoffgruppe SCHWENK und Sitz der SCHWENK Zement KG Bauberatung Werksstandort der SCHWENK Zement KG Verkaufsbüro der SCHWENK Zement KG Nürnberg Stuttgart Heidenheim-Mergelstetten Ulm Allmendingen München Liefergebiet Allmendingen (Zemente) Liefergebiet Bernburg (Zemente und Spezialbaustoffe) Liefergebiet Karlstadt (Zemente und Spezialbaustoffe) Liefergebiet Mergelstetten (Zemente und Spezialbaustoffe) Beratung: Unsere Bauberatung informiert Sie in allen anwendungs tech - nischen Fragen. Ulm Telefon: Telefax: Bernburg Telefon: Telefax: Stand: Januar 13 Die Angaben in dieser Druckschrift beruhen auf derzeitigen Kenntnissen und Erfahrungen. Änderungen im Rahmen produkt- und anwendungstechnischer Weiterentwicklungen bleiben vorbehalten. Es gelten für alle Geschäftsbeziehungen unsere Verkaufs- und Lieferbedingungen in der jeweils aktuellen Version service3.com