Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bau- und Konstruk¬ tionswerkstoff für das Verarbeiten unter Aushärtung, im we¬ sentlichen bestehend aus Bindemitteln, vorzugsweise einem Re¬ aktivbindemittel und wenigstens weitgehendst mineralischen Füllstoffen, ein Verfahren zur Herstellung eines Bau- und Konstruktionswerkstoffes sowie ein Verfahren zur Reduktion des Schwindmasses in einem Bau- und Konstruktionswerkstoff.

Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterentwicklung der hängigen veröffentlichten EP-Patentanmeldung 0 647 603, in welcher ein Konstruktions- und Bauwerkstoff, wie insbesondere Beton, vorgeschlagen wird, welcher gleichmässig verteilte Mikroporen aufweist. Diese Feinstporen weisen einen Durchmes¬ ser in einem Bereich von ca. 0,01 μ bis ca. 5μ auf, wobei die einzelnen Poren vorzugsweise in sich geschlossen sind.

Mittels dieser erfindungsgemäss vorgeschlagenen Massnahme können Bauten bzw. Bauwerksteile erstellt werden mit wesen¬ tlich höherer Festigkeit am Bauwerk, verglichen mit der Ver¬ wendung von herkömmlichem Beton. Der Anteil Mikroporen u - fasst dabei in etwa die Menge Luft, welche üblicherweise bei sogenannten Frostschutzmassnahmen in Form von Makroporen im Beton eingebaut wird, wobei jedoch im Gegensatz dazu beim Einbauen der Mikroporen, wie erwähnt, die Festigkeit wesent¬ lich erhöht werden kann.

Diese Mikroporen werden erhalten, indem das Bindemittel bzw. der Reaktivmatrixwerkstoff, wie insbesondere Zement, zusammen mit Additiven, wie beispielsweise Tensiden und Wasser in ei¬ nem konventionellen Mischer oder in einem Hochturbulenzmi¬ scher, gemischt werden, um anschliessend oder direkt in einem

Arbeitsgang in einem herkömmlichen Betonmischer mit dem Zuschlagstoff, wie Sand und Kies, gemischt zu werden. Falls keine Additive verwendet werden, muss in jedem Fall ein Hoch¬ turbulenzmischer verwendet werden, währenddem bei der Verwen¬ dung von Additiven, wie beispielsweise den erwähnten Tensiden das Mischen des Zementes mit dem Wasser in einem konventio¬ nellen Mischer erfolgen kann.

Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Massnahme des Einbauens von Mikroporen findet insbesondere Anwendung für das Herstel¬ len von sogenannten Leichtbauwerkstoffen, wie insbesondere enthaltend Leichtfüllstoffe, indem durch die Erhöhung der Festigkeit des die Füllstoffe einhüllenden Betons auch der schlussendlich resultierende Leichtbauwerkstoff eine ausrei¬ chende Festigkeit aufweist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, Bau- und Konstruktionswerkstoffe in Form von Schwerbauwerk- Stoffen, wie insbesondere Schwerbeton oder konventionellem Beton zu schaffen, umfassend ein Reaktivbindemittel und mine¬ ralische Füllstoffe, mit erhöhter Festigkeit sowie geringem Schwund bei deren Verarbeitung.

Er indungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels eines Bau- und Konstruktionswerkstoffes gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 gelöst.

Vorgeschlagen wird, dass der für das Verarbeiten unter Aus¬ härtung vorgeschlagene Mikroporen enthaltende Bau- und Konstruktionswerkstoff, umfassend ein Bindemittel, wie vor¬ zugsweise ein Reaktivbindemittel, Füllstoffe, wie vorzugswei¬ se mineralische Füllstoffe, enthält, welche frei von Feinstkornanteilen < 0,2 mm sind. Durch das Weglassen von Feinstkornanteilen können Schwindmasse erzielt werden, in der

Grössenordnung von ca. 0,1 - 0,3 Promille. Ein derart kleines Schwindmass ist gerade in der hochgespannten Betontechnik (Brücken, Decken, sehr elegante, schlanke Bauten, etc.) sehr gefragt, einerseits, um hohe Festigkeit zu erreichen, ande¬ rerseits um durch das Schwinden nicht sogenannte Schwindrisse zu erzeugen, und damit das Bauwerk zu gefährden.

Aus dem Stand der Technik ist eine Reihe von Schriften be¬ kannt, welche gerade die gegenteilige Meinung vertreten. In der Regel wird vorgeschlagen, mehlkornreichere Betone zu ver¬ wenden, um möglichst kleinste Schwindmasse zu erhalten, wobei ein erhöhter Anteil an Fein- und Mehlkorn nicht als negativ beurteilt wird. Als auslösende Einflussgrδssen für das Schwinden von Zementstein, Mörtel und Beton werden im wesent¬ lichen das Lagerungsklima, dem der Beton ausgesetzt wird, sowie in Ausnahmefällen die Zusammensetzung des Zementes ge¬ nannt. Auch ein Feuchthalten des Betons ist wichtig.

Aus diesem Grunde ist es eher überraschend, dass eine sub¬ stantielle Reduktion des Schwindens durch Reduktion der Feinstkornanteile in den Füllstoffen bzw. Zuschlagstoffen in zu verarbeitendem Beton erreicht werden kann. Wie bereits oben angeführt, wird erfindungsgemäss gefordert, mindestens Fein- und Mehlkornanteile aus dem Zuschlagstoff zu entfernen, welche einen Durchmesser aufweisen von < 0,2 mm. Gegebenen¬ falls kann es aber auch vorteilhaft sein, selbst Feinstar.tei- le von < 0,5 oder gar > bis zu 1,0 mm aus dem Zuschlagstoff zu entfernen. Damit kann das Schwindmass von in der Regel vor. 0,5 - 1 Promille in herkömmlichem Beton auf die oben erwähn¬ ten 0,1 - 0,3 Promille reduziert werden.

Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Massnahme der Verwendung von Zuschlagstoff ohne Feinstanteile lässt sich ausgezeichnet kombinieren mit der in der eingangs erwähnten EP-Patentanmel-

dung 0 647 603 vorgeschlagenen Massnahme, gemäss welcher im erfindungsgemässen Bau- und Konstruktionswerkstoff zusätzlich Mikroporen vorzusehen sind. Mikroporöser Beton besitzt bekanntlich die Eigenschaft, dass durch die Mikroporosität die Festigkeit des Zementgefüges wesentlich stärker wird, d.h. die Biegezug- und Druckfestigkeit steigt um ein Mehrfa¬ ches gegenüber einer nicht mikroporösen Zementmasse an. Dass dabei gleichzeitig das spezifische Gewicht infolge Einbauens von Feinstluf einschlüssen reduziert werden kann, ist eine weitere vorteilhafte Eigenschaft von mikroporösem Beton. So wurde festgestellt, dass die Verwendung einer Wasser/Zement- mischung, gegebenenfalls beinhaltend Additive, wie Tenside, mit mikroporösen Einschlüssen und das Mischen mit Zuschlag¬ stoffen, wie Sand und Kies, bei Weglassen von Feinstkorn (Mehlkorn und Korn bis teilweise 0,5 mm, bei gewissen Sorten auch bis 1 mm) dazu führt, dass höhere Festigkeiten und auch ein bedeutend kleineres Schwindmass erreicht werden kann als mit bisherigen, herkömmlichen Methoden. Unter Beigabe von Sand und Kies für hochwertigen Schwer- oder Normalbeton (spe¬ zifisches Gewicht ca. 2,3 - 2,5) zeigen sich Schwindmasse in der Grδssenordnung von ca. 0,1 - 0,3 Promille bei der Zugabe von mikroporösem Zementschleim, und zwar ohne Zugabe von Si¬ likatstaub und anderen Produkten. Allerdings muss ergänzend festgehalten werden, dass ein Feuchthalten des Betons nach wie vor noch bessere Resultate, in bezug auf das Schwindmass, ergibt.

Die Mikroporosität, welche beispielsweise durch Mischen von Zementschleim in einem Hochturbulenzmischer oder unter Ver¬ wendung von speziellen Additiven, insbesondere Tensiden, er¬ halten wird, bringt 'eklatante Verbesserungen der Betonquali- tät hinsichtlich Festigkeit, Schwindmass, Frostfestigkeit, chemischer Beständigkeit und auch Preis. Durch die hohe, grosse Zementschleimmasse, die mit Luft angefüllt ist und

volumen ässig ca. 4 - 7 % des gesamten Betonvolumens aus¬ macht, wirkt diese Porigkeit als Kugellager, d.h. die Verar- beitbarkeit wird wesentlich besser. Das Ausbreitmass kann hochgehalten werden, unter Einhaltung von niedrigsten Was¬ ser/Zement-Faktoren. Zudem wird durch die Feinstporigkeit kein Zementschleim gegen die Mehlkornoberfläche, die propor¬ tional sehr hoch ist, gebunden. Der Zement kann also voll wirken.

Durch das Weglassen der Feinstanteile im Zuschlagstoff wird die Oberfläche des Zuschlagstoffes stark reduziert, wodurch der Zuschlagstoff wenigstens nahezu vollständig vom Zement eingehüllt bzw. umschlossen wird. Damit bildet der Zement eine praktisch vollständig zusammenhängende Matrixstruktur, womit auch die hohe Festigkeit des Zementes, beinhaltend die Mikroporen, vollständig zum Tragen kommt. Damit kann Fein¬ kies, z.B. von 0,5 - 8 mm oder 0,5 - 6 mm verwendet werden, ohne dass sich die einzelnen Kieskorper berühren, wodurch sie im Zementschleim schwimmen. So ergeben sich im Beton sehr gute Eigenschaften.

Die Mikroporigkeit bedeutet somit auch im Schwerbeton einen grossen Schritt vorwärts Richtung Qualitätsbeton und wird gerade bei Ausbruchmaterial, wie es im Stollenbau oder beim Fräsen anfällt, verwendet. Dies insbesondere deswegen, weil das Korn relativ klein ist, womit nach alten Betontheorien kein vernünftiger Beton hergestellt werden kann.

Die Erfindung wird nun anschliessend beispielsweise unter Bezug auf einige angefügte Beispiele näher erläutert.

1. Herstellung von Mikroporen beinhaltendem "Zementschleim":

2 kg Zement wurden mit 0,6 1 Wasser in einem Hochturbu¬ lenzmischer bei ca. 1500 Umdrehungen pro Minute gemischt, und schlussendlich Prüfkörper hergestellt. Die an den Prüfkörpern festgestellte mittlere Druckfestigkeit betrug 74,1 N/mm ² . Vergleichsweise beträgt die mittlere Druckfestigkeit an einem Betonprüfkörper ohne eingeschlossene Mikroporen ca. 20 - 25 N/mm ² .

Eine weitere Mischung von 2 kg Zement und 0,5 1 Wasser sowie der Beigabe von 0,04 kg eines tensidischen Additivs wurden in einem herkömmlichen Mischer gemischt und anschliessend Form¬ körper hergestellt. An diesen konnte eine mittlere Druckfe¬ stigkeit von 75,0 N/mm gemessen werden.

Schlussendlich wurden 2 kg Zement mit 0,45 1 Wasser und 0,04 kg eines tensidischen Additives in einem herkömmlichen Mischer gemischt und erneut ein Formkδrper hergestellt. An diesem konnte eine mittlere Druckfestigkeit von 81,8 N/m festgestellt werden. Da in der Regel bei Alterung die mitt¬ lere Druckfestigkeit noch um ca. 25 % zunimmt kann somit eine Enddruckfes igkeit von über 100 N/mm ² erwartet werden.

Die vorliegenden Beispiele zeigen, dass durch das Einschlies- sen von Mikroporen, mechanisch oder chemisch erzeugt, die Druckfestigkeit um ca. einen Faktor 3 - 4 erhöht werden kann. Dabei zeigt sich weiter, dass insbesondere ein niedriger Was¬ ser/Zement-Faktor, wie im Fall des letzten Beispieles von 0,225, eine weitere Steigerung der Druckfestigkeit ergibt. Auf das Schwindmass jedoch bleibt der Wasser/Zement-Faktor weitgehendst ohne Einfluss.

2. Schwindmassmessung:

13 kg Zement wurden mit 5 1 Wasser in einem Hochturbulenz- mischer bei 1500 Umdrehungen pro Minute gemischt. Anschlies¬ send wurde der Zementschleim mit je 40 kg Sand 0,5 - 4 mm und Kies 4 - 8 mm in einem herkömmlichen Mischer gemischt und bei Temperaturen im Bereich von 15 - 20°C verarbeitet.

Das am ausgehärteten Formkδrper gemessene Schwindmass lag deutlich unter 0,2 Promille.

Eine weitere Mischung von ebenfalls 13 kg Zement und 5 1 Was¬ ser sowie 0,3 kg eines tensidischen Additivs wurde in einem herkömmlichen Mischer gemischt, wobei anschliessend zur Mi¬ schung dieselben Mengen Zuschlagstoffe, wie oben angeführt, zugegeben wurden. Erneut wurde der so hergestellte Beton ge¬ gossen und an den ausgehärteten Formkδrpern wurden erneut Schwindmasse von deutlich unter 0,2 Promille gemessen.

Damit zeigt sich deutlich, dass durch die Kombination des Einschliessens der Mikroporen und durch die Verwendung von Zuschlagstoffen ohne Feinstanteile einerseits die Festigkeit im Beton wesentlich erhöht werden kann, und zusätzlich das Schwindmass stark reduziert werden kann. Dabei wird die Re¬ duktion des Schwindmasses gänzlich, ohne Zugabe von Silikat¬ staub und anderen Produkten erzielt. Im übrigen wird auf die noch nicht veröffentlichte CH 3046/93-1, deren Inhalt in Kom¬ bination mit der Massnah e des Weglassens der Feinstanteile im Zuschlagstoff, ebenfalls als Teil der vorliegenden Erfin¬ dung zu betrachten ist, verwiesen.

Beilage: Nicht veröffentlichte CH 3046/93-1