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Forschungsbericht: Betonzusatzmittel in Beton - Untersuchungen zum Nachweis von Zusatzmitteln und deren mobiler Reaktions- bzw. Abbauprodukte in Betonen nach Extraktion mittels polarer Lösemittel mit Hilfe der Kernresonanzspektrometrie. Abschlussbericht

Betonzusatzmittel in Beton - Untersuchungen zum Nachweis von Zusatzmitteln und deren mobiler Reaktions- bzw. Abbauprodukte in Betonen nach Extraktion mittels polarer Lösemittel mit Hilfe der Kernresonanzspektrometrie. Abschlussbericht

Bauforschung, Band T 3032
G. Volland, U. Herterich
Univ. Stuttgart, Otto-Graf-Institut, Forschungs- und Materialprüfungsanstalt für das Bauwesen -FMPA-
2004, 72 S., zahlr. Abb., Tab.
Fraunhofer IRB Verlag

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Inhalt

Mit den vorliegenden Untersuchungen soll ein Beitrag geleistet werden, zu klären, welche organischen Einzelverbindungen und/oder typische Verbindungsklassen in Betonen mit Zusatzmitteln vorhanden sowie in organischen Extrakten und wässrigen Eluaten prinzipiell mobilisierbar sind. Dazu wurden zuerst die charakteristischen Inhaltsstoffe in 5 marktüblichen Betonzusatzmitteln identifiziert und mögliche Hilfsstoffe und Verunreinigungen nachgewiesen. Die Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Identifizierung der in Betonen tatsächlich verarbeiteten Zusatzmittel durch die Identifizierung charakteristischer Inhaltsstoffe nach Extraktion mit organischen Lösemitteln bzw. Eluation mit Wasser. Die Identifizierung und Quantifizierung der relevanten Verbindungen in Zusatzmitteln und Extrakten wurde mit Kernresonanzspektroskopie sowie Gaschromatographie/Massenspektrometrie durchgeführt. Für die Untersuchungen wurden Betonzusatzmittel mit den Wirkstoffen Polyacrylat bzw. Acrylat-copolymer, Ligninsulfonat, Naphthalinsulfonat und Polycarboxylatether ausgewählt.

Inhaltsverzeichnis

1 Kurzfassung
2 Summary
3 Einleitung
4 Aufgabenstellung
5 Ziele des Vorhabens
6 Eingesetzte Betonzusatzmittel
7 Untersuchung der Betonzusatzmittel
7.1 Untersuchung zur Stabilität von Naphthalinsulfonat und Ligninsulfonat
8. Untersuchung an Zementmörtel (ohne Zuschlag)
8.1 Herstellung der Zementsteinproben
8.2 Extraktion der Zementsteinproben
8.3 1H-NMR - Untersuchungen der Extrakte
8.4 Quantitative und semiquantitative Auswertung der 1H-NMR-Spektren
8.5 Untersuchung der flüchtigen Anteile in den Dichlormethanextrakten der Zementsteinproben
8.6 Untersuchungen zur Extraktion bzw. Eluation von Betonrpben
9 Diskussion
9.1 Betonzusatzmittel mit dem Wirkstoff Naphthalinsulfonat
9.2 Betonzusatzmittel mit dem Wirkstoff Polycarboxylatether
9.3 Betonzusatzmittel mit dem Wirkstoff Ligninsulfonat
94 Begleitstoffe und Verarbeitungshilfsstoffe
9.5 Extrahierbare bzw. eluierbare Stoffe aus Betonzusatzmitteln in Abhängigkeit von der dosierten Menge an Betonzusatzmitteln

Publikationslisten zum Thema:
Betonzusatzmittel, Zusatzmittel, Nachweisverfahren, Extraktion, Eluat, Verbindung, Organische Verbindung, Inhaltsstoff, Wirkstoff,

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Forschungsberichte

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Prüfverfahren zur Bestimmung der Wirksamkeit alkalifreier Beschleuniger
Bauforschung, Band T 3120
2006, 33 S., 16 Abb., 17 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

Die rasche Überprüfung der Wirksamkeit von Erstarrungsbeschleunigern ist baupraktisch nach wie vor schwierig, da der Erstarrungsbeginn damit versetzter Zementleime bereits innerhalb von 1 bis 2 Minuten eintritt und somit meist noch innerhalb der Mischzeit liegt. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurde eine spezielle Misch- und Prüftechnik entwickelt, mit der sowohl ausreichend homogen mit Beschleunigern vermischte Zementleime hergestellt als auch anschließend sofort das Erstarrungsverhalten von diesen ermittelt werden kann. Kernstück dieser Mischapparatur ist eine Zweikomponenten-Mischanlage, bei der Beschleuniger und Zementleim erst unmittelbar vor der Mischstrecke vermengt werden.

Betonzusatzmittel in Beton - Untersuchungen zum Nachweis von Zusatzmitteln und deren mobiler Reaktions- bzw. Abbauprodukte in Betonen nach Extraktion mittels polarer Lösemittel mit Hilfe der Kernresonanzspektrometrie. Abschlussbericht

G. Volland, U. Herterich
Betonzusatzmittel in Beton - Untersuchungen zum Nachweis von Zusatzmitteln und deren mobiler Reaktions- bzw. Abbauprodukte in Betonen nach Extraktion mittels polarer Lösemittel mit Hilfe der Kernresonanzspektrometrie. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3032
2004, 72 S., zahlr. Abb., Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

Mit den vorliegenden Untersuchungen soll ein Beitrag geleistet werden, zu klären, welche organischen Einzelverbindungen und/oder typische Verbindungsklassen in Betonen mit Zusatzmitteln vorhanden sowie in organischen Extrakten und wässrigen Eluaten prinzipiell mobilisierbar sind. Dazu wurden zuerst die charakteristischen Inhaltsstoffe in 5 marktüblichen Betonzusatzmitteln identifiziert und mögliche Hilfsstoffe und Verunreinigungen nachgewiesen. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Identifizierung der in Betonen tatsächlich verarbeiteten Zusatzmittel durch die Identifizierung charakteristischer Inhaltsstoffe nach Extraktion mit organischen Lösemitteln bzw. Eluation mit Wasser. Die Identifizierung und Quantifizierung der relevanten Verbindungen in Zusatzmitteln und Extrakten wurde mit Kernresonanzspektroskopie sowie Gaschromatographie/Massenspektrometrie durchgeführt. Für die Untersuchungen wurden Betonzusatzmittel mit den Wirkstoffen Polyacrylat bzw. Acrylat-copolymer, Ligninsulfonat, Naphthalinsulfonat und Polycarboxylatether ausgewählt.

Emission von umweltrelevanten organischen Bestandteilen aus Betonen mit organischen Betonzusatzstoffen. Abschlussbericht

W. Brameshuber, J. Brockmann, R. Rankers
Emission von umweltrelevanten organischen Bestandteilen aus Betonen mit organischen Betonzusatzstoffen. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 2904
1999, 100 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden erste grundlegende Versuche zur potenziellen Belastung der Umwelt durch die Emission von umweltrelevanten organischen Bestandteilen aus Baustoffen mit organischen Betonzusatzstoffen durchgeführt. Dazu wurde sowohl das Auslaugverhalten als auch die gasförmige Emission von zementgebundenen Baustoffen mit organischen Zusatzstoffen in Abhängigkeit von der Zeit untersucht. In Deutschland gibt es zwei bauaufsichtlich zugelassene organische Betonzusatzstoffe, eine wässerige Dispersion aus Polystyrolacrylat und eine wässerige Dispersion aus Polystyrolbutadien. Ein Vergleich der Mengen an organischem Kohlenstoff (TOC), die bei praxisorientierten Auslaugtests ermittelt worden sind, mit den TOC-Gehalten von Trinkwasser deutet darauf hin, dass die Umweltrelevanz der organischen Betonzusatzstoffe für die üblichen Einsatzbereiche im Betonrohrbau und Abwasserbereich als unbedenklich eingestuft werden kann. Die Untersuchungen zur gasförmigen Emission von organischen Bestandteilen aus zementgebundenen Baustoffen mit organischen Betonzusatzstoffen wurden in einer mit 1-Kubikmeter-Prüfkammer aus Glas durchgeführt. Die Konzentration an organischen Substanzen in der Kammerluft wurde über eine Stunde direkt nach dem Herstellen der Proben und im Probenalter von 1, 2, 3, 14, 28, 42 Tagen bestimmt. Aus den Untersuchungen geht hervor, daß die emittierten Konzentrationen über einen Zeitraum von 42 Tagen kontinuierlich abnehmen. Ein vollständiges Abklingen der emittierten Konzentrationen konnte jedoch innerhalb dieses Zeitraumes nicht festgestellt werden. Die Konzentrationen der Einzelverbindung liegen weit unterhalb der MAK-Werte. Dies ist für die Verarbeitung des Baustoffs als positiv anzusehen.

Birgit Meng
Grenzen der Anwendbarkeit von Puzzolanen im Beton
Bauforschung, Band T 2795
1996, 219 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

Das Forschungsvorhaben hatte die Erarbeitung neuer Erkenntnisse über den Einfluß von Steinkohlenflugasche (SFA) und Silicastaub als Zusatzstoff im Beton auf das Alkalitätsdepot und das Betongefüge mit besonderem Hinblick auf die Grenzen der Anwendbarkeit und die Randbedingungen für eine optimale Wirkung zum Ziel. Die Versuchsreihen bezogen sich auf den Einfluß der Puzzolane auf die Reaktionsmechanismen bei der Zementerhärtung und erfaßten den Einfluß extremer Randbedingungen unter Variation der Zementart, der Puzzolanart, des Puzzolangehaltes, des Wasserbindemittelwertes und der Lagerungsbedingungen. Es wurden 2 verschiedene Portlandzemente und ein Hochofenzement untersucht. Als Puzzolane wurden 2 Steinkohlenflugaschen mit unterschiedlicher Korngrößenverteilung und ein Silicastaub verwendet. Bei SFA wurde der Puzzolangehalt bis zu einem Extremwert von 60 Masseprozent variiert, während der untersuchte maximale Silicastaub 25 Masseprozent betrug. Die untersuchten Wasserbindemittel-Werte lagen zwischen 0,35 und 0,65. Es wurde der praxisrelevante Temperaturbereich zwischen 5 und 40 Grad C und der Luftfeuchtebereich oberhalb von 76% relativer Feuchte einbezogen. Bei SFA besteht bis zu einem Flugaschegehalt von 60 Masseprozent kein Anlaß, die Anwendung zu begrenzen. Bei Silicastaub hingegen scheint die in der Praxis gängige Größenordnung der Anwendungsgrenze durchaus berechtigt.

C. Müller
Einfluß der Granulometrie von Steinkohlenflugaschen auf die Eigenschaften von Beton. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2715
1995, 160 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

Ziel des durchgeführten Versuchsprogramms war es, den Einfluß von Aufbereitungsmaßnahmen auf die Eigenschaften von Mörtel- und Beton zu untersuchen. Siebung oder Sichtung von SFA bei einer Trenngrenze von 40 Mikrometer sind wirkungsvolle Aufbereitungsmethoden, um eine Verbesserung der Verarbeitbarkeit gegenüber flugaschefreien Mörteln und im Vergleich zur Verwendung nicht aufbereiteter SFA zu erzielen. Ebenso kann dadurch die Druckfestigkeit von Mörteln und Betonen im Vergleich zur Verwendung unbehandelter SFA und zu flugaschefreien Mischungen z.T. deutlich erhöht werden. Bei Verwendung sehr feiner SFA können im Alter von 28 Tagen im Vergleich zu Betonen ohne SFA bis zu 20% höhere Druckfestigkeiten erzielt werden, was bei Betonen der Festigkeitsklasse B 25 ungefähr einer Erhöhung der Druckfestigkeit um 6 N/qmm entspricht. Durch das Mahlen von SFA kann ebenfalls eine deutliche Erhöhung der Mörteldruckfestigkeit im Vergleich zur unbehandelten SFA erzielt werden. Nach den hier vorliegenden Versuchsergebnissen erscheint, auch im Hinblick auf eine möglichst rückstandsfreie Aufbereitungstechnik, die Kombination von Siebung bzw. Sichtung und Mahlung der groben SFA-Parktikel (40 Mikrometer) als die am besten geeignete Möglichkeit der SFA-Aufbereitung.

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Hoffmann, Lars; Käseberg, Stefan; Holschemacher, Klaus
Festigkeitsentwicklung von Betonen mit alternativen Betonzusatzstoffen. Reishülsenasche, Metakaolin und Hüttensand
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Tenório Filho, José Roberto; De Belie, Nele; Mannekens, Els; Snoeck, Didier
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