Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betonmischung gemäß dem Gegenstand von Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung von Beton gemäß dem Gegenstand von Anspruch 8, sowie einen Beton gemäß dem Gegenstand von Anspruch 9.

Beton wird aus Zement, Wasser und Gesteinskörnung hergestellt. Für eine sachgerechte Anwendung muss die langfristige Stabilität des Materials gewährleistet sein. Aus diesem Grund werden Anforderungen an die Ausgangstoffe gestellt, die durch entsprechende Qualitätsuntersuchungen nachgewiesen werden. Eine wichtige Voraussetzung für die Verwendung einer Gesteinskörnung ist die Vermeidung einer Reaktion mit dem Zement, die zu einer Schädigung des Betons in Form von Quellerscheinungen und Rissen führen kann und als Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) bezeichnet wird.

Die Prüfung der Gesteinskörnung und die Lage der Abbaustätte führen zu einer Eingruppierung in die Klassen E-I bis E-III der Alkalirichtlinie. Gesteine der Kategorie E-II und E-III dürfen nur bedingt für die Herstellung von Beton verwendet werden. Diese Materialien enthalten reaktionsfähiges SiCh, das mit den Alkalien und Hydroxidionen aus der Porenlösung des Zementsteines zu sogenanntem AKR-Gel reagieren kann, wobei eine Schädigung eintreten kann.

Aus den beschriebenen Gründen kann ein Teil der Gesteinskörnungslagerstätten nicht für die Betonherstellung genutzt werden.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Verwendung einer breiteren Gruppe von Gesteinskörnung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Betonmischung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung von gemäß Anspruch 8, einen Beton gemäß dem Gegenstand von Anspruch 9 und eine Verwendung der Betonmischung gemäß dem Gegenstand von Anspruch 12 oder eine Verwendung Olivin-basierten Bindemittels gemäß dem Gegenstand von Anspruch 13 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Problem der Erfindung wird insbesondere gelöst durch eine Betonmischung, enthaltend eine Zementzusammensetzung und eine Gesteinskörnung, wobei d ie Zementzusammensetzung ein Olivin-basiertes Bindemittel enthält, und die Gesteinskörnung eine alkaliempfindliche Gesteinskörnung ist.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Verwendung eines Olivinbasierten Bindemittels, insbesondere in Kombination mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung. Olivin-basierte Bindemittel weisen eine Porenlösungszusammensetzung auf, die nicht zu einer Alkali -Kieselsäure-Reaktion führen kann. Demzufolge ist mit der erfindungsgemäßen Betonmischung auch eine Verwendung von Gesteinskörnungen der Kategorien E-II und E-III im Betonbau möglich, da Olivin-basierte Bindemittel eingesetzt werden.

Alkaliempfindliche Gesteinskörnungen aller Kategorien können verwendet werden, wenn die Hydroxidionenkonzentration und die Alkalikonzentration in der Porenlösung sehr gering sind. Dies wird durch die Verwendung eines Olivinbasierten Bindemittels sichergestellt. Nach der Erhärtung dieser Bindemittel ist der pH-Wert der Porenlösung nahezu neutral (etwa 7 bis 10) und dies entspricht Hydroxidionenkonzentrationen unter 0,1 mmol/l. Die Alkalikonzentration in der Porenlösung hängt von der exakten Bindemittelzusammensetzung ab, liegt jedoch immer mehrere Größenordnungen unter der Alkalikonzentration von Zementen nach DIN EN 197.

Bei Olivin handelt es sich um ein Mineral der allgemeinen Zusammensetzung A ₂ SiO4, wobei für A verschiedene zweiwertige Ionen auftreten können wie Magnesium (Forsterit, Mg ₂ SiO4), Eisen (Fe ₂ SiO4, Fayalit), Mangan (Mn ₂ SiO4, Tephroit), sowie weitere Ionen und eine Kombination der verschiedenen Kationen, da es sich bei Olivin um eine Mischkristallserie handelt. Zu den olivinreichen Gesteinen, die für die Herstellung von olivinbasierten Bindemitteln verwendet werden können, gehören z. B. Dunit, Wehrlit, Habsburgit und weitere. Diese Gesteine haben häufig einen geringen Verwitterungsgrad. Als Ausgangsstoff können natürliche Gesteine und/oder industrielle Anfallstoffe verwendet werden, die einen hohen Gehalt an Olivin aufweisen.

In einem Aspekt wird das Problem der Erfindung wird insbesondere gelöst durch eine Betonmischung, enthaltend eine Zementzusammensetzung und eine Gesteinskörnung, wobei die Summe an Magnesiumoxid und Eisenoxid in der Zementzusammensetzung 20 Gew.-% bis 70 Gew.-% beträgt, wobei die Zementzusammensetzung 20 Gew.-% bis 70 Gew.-% SiOz enthält und wobei die Gesteinskörnung eine alkaliempfindliche Gesteinskörnung ist. In einer Ausführungsform dieses Aspektes enthält die Zementzusammensetzung 20 Gew.- % bis 50 Gew.-% Magnesiumoxid und 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% Eisenoxid. In einer Ausführungsform dieses Aspektes enthält die Zementzusammensetzung 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Calciumoxid.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gesteinskörnung eine Gesteinskörnung der Kategorie E-II oder E-III gemäß DAfStb Alkali-Richtlinie: 2013-10.

Es kann demnach erfindungsgemäß Gesteinskörnung eingesetzt werden, die für die Alkali-Kieselsäure-Reaktion anfällig ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Gesteinskörnung ein Gestein ausgewählt aus Flint, Opalsandstein, Kieselkreide und Grauwacke.

Es kann demnach erfindungsgemäß eine Gesteinskörnung eingesetzt werden, die für die Alkali-Kieselsäure-Reaktion anfällig ist.

Es ist ferner bevorzugt, dass das Gewichtsverhältnis von Zementzusammensetzung zu Gesteinskörnung in der Betonmischung 1 : 1 bis 1 : 10 beträgt.

Ferner vorzugsweise beträgt der Anteil an Olivin in der Zementzusammensetzung 30 Gew.-% bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 40 Gew.-% bis 95 Gew.-%, ferner vorzugsweise 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Zementzusammensetzung weniger als 10 Gew.-% an Portlandzementklinker, vorzugweise weniger als 5 Gew.-% an Portlandzementklinker, ferner vorzugsweise weniger als 2 Gew.-% an Portlandzementklinker, ferner vorzugsweise im Wesentlichen keinen Portlandzementklinker, ferner vorzugsweise keinen Portlandzementklinker enthält.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Zementzusammensetzung einen oder mehrere SiCh-haltige Zusatzstoffe. Vorzugsweise enthält die Zementzusammensetzung mindestens einen Zusatzstoff mit puzzolanischen Eigenschaften, der vorzugsweise ausgewählt ist aus der folgenden Liste: Glasmehl, Glas, Steinkohlenflugasche, Silikastaub, thermisch aktivierter Ton, vulkanische Asche, industrielle Anfallstoffe. Vorzugsweise enthalten die ein oder mehreren SiCh-haltigen Zusatzstoffemindestens 20 Gew.-% amorphes SiCh.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Beton unter Verwendung der oben beschriebenen Betonmischung.

Mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich dieselben Vorteile erzielen, die obenstehend unter Bezug auf die erfindungsgemäße Betonmischung beschrieben wurden. Durch den Einsatz des Olivin-basierten Bindungsmittels wird es ermöglicht, alkaliempfindliche Gesteinskörnungen für die Betonherstellung einzusetzen.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen Beton, hergestellt aus der oben beschriebenen Betonmischung, insbesondere unter Zugabe von Wasser. Wiederum sind die erfindungsgemäßen Vorteile und Merkmale, die in Bezug auf die erfindungsgemäße Betonmischung beschrieben wurden, auf den erfindungsgemäßen Beton übertragbar.

Es ist bevorzugt, dass der pH-Wert der Porenlösung nach der Erhärtung der Betonmischung in dem Beton 7 bis 11, vorzugsweise 7 bis 10, weiter vorzugsweise 8 bis 9 beträgt.

Olivin-basierte Bindemittel ermöglichen einen entsprechenden pH-Wert. Durch einen neutralen bzw. moderaten pH-Wert kann die Alkali-Kieselsäure-Reaktion auch bei Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnung unterdrückt werden. Ferner vorzugsweise beträgt die Alkalikonzentration in der Porenlösung nach der Erhärtung der Betonmischung weniger als 0,5 mmol/L, ferner bevorzugt weniger als 0,1 mmol/L. Olivin-basierte Bindemittel ermöglichen eine entsprechende Alkalikonzentration. Durch eine solche Alkalikonzentration kann die Alkali-Kieselsäure-Reaktion auch bei Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnung unterdrückt werden.

Im Rahmen der Erfindung wird ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Betonmischung zur Herstellung von Beton unter Vermeidung und/oder Reduzierung der Alkali-Kieselsäure Reaktion angegeben.

Im Rahmen der Erfindung wird ferner die Verwendung eines Olivin-basierten Bindemittels zur Vermeidung und/oder Reduzierung der Alkali-Kieselsäure Reaktion angegeben.