Das Entwicklungstempo der Bauindustrie fördert die Entstehung von immer moderneren Betonzusatzmitteln und -additiven auf dem Markt. Sie repräsentieren eine breite Palette von Produkten mit unterschiedlichen chemischen Aufbauten und Eigenschaften. Diese Substanzen werden den Betonmischungen in kleinen Mengen zugesetzt und wirken gemeinsam mit ihren Komponenten, um die gewünschte Leistung zu erzielen. Auf diese Weise hat der modifizierte Beton verbesserte Eigenschaften, die zu größeren konstruktiven und gestalterischen Möglichkeiten führen.
Gemäß der Definition in der Norm PN-EN 934-2 „Zusatzmittel für Beton, Mörtel und Zementbrühe. Teil 2. Betonzusatzmittel. Definitionen, Anforderungen, Konformität, Kennzeichnung und Etikettierung„, ein Betonzusatzstoff ist ein Stoff, der beim Betonmischen in einer Menge von höchstens 5 % der Zementmischung zugesetzt wird, um die Eigenschaften der Betonmischung und/oder des ausgehärteten Betons zu verändern. Ein Additiv hingegen ist eine Substanz, deren Gehalt 5 % der Zementmasse übersteigt. Dies gilt für Inhaltsstoffe, die keine Grundrohstoffe für die Herstellung von Beton sind, d. h. Sand oder Zuschlagstoffe.
Betonzusatzmittel können sowohl organische als auch anorganische Verbindungen sein. Diejenigen von ihnen, die mehr als eine Eigenschaft modifizieren, werden als multifunktionale Zusatzmittel bezeichnet. Werden mehrere Arten von Betonzusatzmitteln verwendet, muss deren gegenseitige Beeinflussung berücksichtigt werden. Vor der Herstellung einer Betonmischung ist die Verträglichkeit der Additive und deren Wirksamkeit mit Zement zu überprüfen.
Aufgrund ihrer Eigenschaften und der Wirkung von Zusatzmitteln werden sie in mehrere Gruppen eingeteilt, wie z. B.: Weichmacher, Verflüssiger, Belüfter, Wasserbindemittel, Bindungs- und Härtungsbeschleuniger, Bindungsverzögerer, Kleber und Versiegeler.
Diese Gruppe besteht aus Weichmacher, die, ohne die Konsistenz des Betons zu verändern, die Wassermenge um etwa 2-5 % reduzieren. Dank ihnen wird die Betonmischung plastisch und ihre Druckfestigkeit steigt. Chemisch gesehen sind dies in der Regel Phosphate oder polyzyklische Derivate. Diese Art von Zusatzmitteln wird unter anderem für Transportbeton, Straßen- und Bodenbeton eingesetzt.
Zu dieser Gruppe gehören Mittel Superweichmacher, die die Wassermenge um 12-40% reduzieren. Die besten Ergebnisse lassen sich durch den Einsatz von Polymerbetonzusatzmitteln erzielen. Dadurch verflüssigt sich die Betonmischung, die Porosität des Betons nimmt ab und seine Haltbarkeit und Festigkeit steigt. Superweichmacher werden unter anderem bei der Herstellung von Spritzbeton, selbstverdichtendem Beton und Fertigbeton eingesetzt.
Mit solchen Zusatzstoffen lassen sich Luftblasen mit Beton mischen und gleichmäßig über das gesamte Betonvolumen verteilen. Durch diese Modifikation wird der Beton frostsicher und weniger saugfähig, seine Druckfestigkeit nimmt jedoch ab. Die Zugabe von 1 % Luft zur Betonmischung bedeutet einen Festigkeitsabfall von ca. 5 MPa. Die besten Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn organische Säuresalze als Zusatzstoffe verwendet werden. Betonbelüfter werden unter anderem für Brücken-, Oberflächen- und für den hydrotechnischen Beton eingesetzt.
Zusatzmittel aus dieser Gruppe verhindern, dass Wasser automatisch aus der Betonmischung austritt, d.h. die Retention verbessert wird. Infolgedessen erhöhen sie die Kohäsion des Betons und verbessern die Haltbarkeit der Oberflächenschicht. Sie sind besonders wichtig bei unter der Wasseroberfläche verlegten Betonkonstruktionen, bei der Herstellung von Pflastersteinen oder Bodenbeton.
Diese Gruppe besteht aus Substanzen, die die Zeit des Übergangs der Betonmischung von einem plastischen zu einem starren Zustand verkürzen. Zu diesem Zweck werden am häufigsten anorganische Verbindungen wie Nitrate, Chloride, Metallfluoride und niedermolekulare Polyethylenglykole verwendet. Diese Art von Zusatzmitteln wird bei der Herstellung von wasserdichtem, schnell abbindendem und beim Spritzbeton verwendet. Solche festigkeitssteigernden Betonzusatzmittel erhöhen die Hydratationswärme, können aber die Verarbeitbarkeit der Betonmischung beeinträchtigen.
Dies sind in der Regel Metalloxide, Zucker oder Phosphate, die den Abbindeprozess des Zements physisch behindern oder verlangsamen, so dass der Beton länger flüssig bleibt. Verzögernde Betonzusatzmittel werden eingesetzt, wenn es darum geht, die verlegten Betonschichten miteinander zu verbinden. Die durch die Ergänzung verursachte Verzögerung kann bis zu einem Dutzend Stunden dauern. Die Zusatzmittel werden für den Hochtemperaturbetonbau, bei der Herstellung von Architekturbeton und für Mischungen, die über weite Strecken transportiert werden, eingesetzt.
Dies sind Zusatzmittel, die in wasserdichtem Beton verwendet werden, um die kapillare Absorption von Beton durch Verstopfen der Kapillarporen zu reduzieren. Versiegelungszusätze ermöglichen es, Betonoberflächen zu erhalten, die gegen Wasser und aggressive Chemikalien beständig sind. Einige davon eignen sich auch als Frostschutzmittel für Beton. Sie reduzieren die Saugfähigkeit des Betons und erhöhen seine Haltbarkeit. Daher werden sie für die Herstellung des Betons verwendet, der ungünstigen Bedingungen ausgesetzt sein soll.
Zu Betonzusatzstoffen gehören feinkörnige und anorganische Bestandteile. Sie werden der Mischung zugesetzt, um die Eigenschaften des Betons zu verbessern oder völlig neue Eigenschaften zu erhalten. Wir unterteilen Betonzusatzstoffe in zwei Typen. Zum ersten Typ gehören füllende Zuschlagstoffe und Pigmente. Der zweite Typ kann hinsichtlich seiner Eigenschaften weiter in puzzolanische Zusatzstoffe –Silikastaub und Silika-Flugasche sowie hydraulische Zusatzstoffe – granulierte Hochofenschlacke unterteilt werden.
Silikastaub, auch Mikrosilika genannt, ist ein sehr beliebter Betonzusatzstoff. Er fällt als Abfallprodukt bei der Herstellung von Ferrosilicium, Siliciummetall und anderen Siliciumlegierungen an. Mikrosilika birgt jedoch einzigartige chemische und physikalische Eigenschaften in sich, die es ermöglichen, Beton mit einer Festigkeit von 100÷150 MPa zu erhalten. Dieser Effekt ist möglich, weil Silikastaub sehr gut mit Plastifiziermitteln, Weichmachern sowie Fließmitteln interagiert und auch dank der besonderen puzzolanischen Eigenschaften von Mikrosilika.
Die PCC-Gruppe bietet auch Mikrosilika an, das im Werk in Bakki hergestellt wird. Dieses hochwertige Produkt wird nach den Grundsätzen der nachhaltigen Chemie hergestellt. Die dortigen Produktionsanlagen arbeiten mit umweltfreundlicher Energie aus geothermischen Quellen, die in Island vorkommen. Dadurch entstehen dreimal weniger Kohlendioxidemissionen als in anderen Fabriken.
Betonzusatzmittel, die den Wasserverbrauch im Produktionsprozess reduzieren, gehören zur Gruppe der wasserreduzierenden Zusatzmittel: Es handelt sich dabei um Verflüssiger und Fließmittel für Beton. Die positive Wirkung von Zusatzmitteln im Beton ist eine Veränderung seiner physikalischen Parameter. Damit verbunden ist eine Veränderung der Menge an Wasser, Zement, mineralischen Zusätzen sowie die Möglichkeit, die Mischung an bisher unzugänglichen Orten und unter bisher ungünstigen Bedingungen aufzubauen oder über weite Strecken zu transportieren, ohne die gewünschte Konsistenz zu verändern.
Der grundlegende Mechanismus der Betonverflüssigung durch Zusatzmittel ist die elektrostatische Abstoßung, bei der Polymermoleküle mit negativen Ladungsfunktionsgruppen an Zementkörnern adsorbiert werden. Dies erhöht die Dispersion von Zement-Agglomeraten in der Betonmischung, wodurch Wasser freigesetzt und die Liquidität der Mischung erhöht wird.
Ein richtig ausgewählter Verflüssiger oder Fließmittel ermöglicht es, Beton mit Eigenschaften zu erhalten, die für ein bestimmtes Bauelement ausgelegt sind.
Die PCC-Gruppe hebt sich auf dem Markt als Hersteller von Weichmachern von der Konkurrenz ab. Das Angebot umfasst eine breite Palette verschiedener Arten von Produkten. Dazu gehören Zusatzmittel für Kunststoffe und Weichmacher für Beton. Die Produkte der PCC-Gruppe werden in Übereinstimmung mit den einschlägigen Normen entwickelt und getestet. Dadurch kann sich der Kunde auf die bewährte Qualität des angebotenen Produkts verlassen. Polyurethane, die das „Green Building“-Label tragen, eignen sich gut für Projekte, bei denen nachhaltiges Bauen wichtig ist und die Umwelt nicht belastet wird.
Der wirtschaftliche Aspekt, d. h. die Kosten der Modifizierung mittels Zusatzmitteln und der technologische Aspekt, d. h. die Beurteilung der Benutzerfreundlichkeit und der Einfluss der Additivwirkung auf die Prozessbedingungen, sind die Hauptfaktoren, die die Wahl der Betonchemie bestimmen. Die Vielzahl der Abhängigkeiten, die die Wirksamkeit ihres Handelns beeinflussen, ist problematisch. Es ist daher notwendig, sich auf die wichtigsten Faktoren zu konzentrieren, nämlich:
Die Betonzusatzmittel und -additive sind derzeit die am schnellsten wachsende Produktgruppe in der Bauchemie. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an diesen Stoffen machen Beton zu einem modernen multifunktionalen Werkstoff. Seine modifizierten Eigenschaften ermöglichen es, immer mehr interessante Hochbauprojekte durchzuführen, die bisher nur im Bereich der Phantasie der Architekten verblieben sind.
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