Lösung von Setzverlusten und Pumpenverstopfungen bei einem Hochhausprojekt mit Polycarboxylat-Superplastifiziererpulver CAS 25133-97-5
Ein Bauunternehmer, der ein 32-stöckiges Wohnhochhausprojekt in Metro Manila, Philippinen, leitete, hatte mit einem wiederkehrenden Problem beim Betonieren zu kämpfen, das den Baufortschritt verlangsamte und die Projektkosten in die Höhe trieb. Der Bauunternehmer bezog Transportbeton von einem lokalen Betonwerk und pumpte ihn mit einer einzeiligen Pumpe mit einer Förderhöhe von über 80 Metern in die oberen Stockwerke. Ab dem 20. Stockwerk wies der Beton am Pumpenausgang eine unzureichende Verarbeitbarkeit für das Einbringen und Verdichten auf. Daher mussten die Baustellenteams am Auslass Wasser hinzufügen, um die Fließfähigkeit wiederherzustellen, bevor der Beton in die Schalung für Säulen und Decken eingebracht werden konnte.
Die Herausforderung
Die Wasserzugabe am Auslaufpunkt löste zwar das unmittelbare Problem der Verarbeitbarkeit, führte aber zu zwei Folgeproblemen, die gravierender waren als der ursprüngliche Setzverlust. Erstens erhöhte die unkontrollierte Wasserzugabe das Wasser-Zement-Verhältnis des eingebrachten Betons über den zulässigen Grenzwert von 0,45. Messungen vor Ort ergaben tatsächliche Wasser-Zement-Verhältnisse von 0,52 bis 0,58 im Beton der oberen Geschosse. Kernproben aus den fertigen Decken der oberen Geschosse wiesen eine durchschnittliche Druckfestigkeit von 28 bis 31 MPa auf, während die geforderte Mindestfestigkeit 35 MPa betrug. Dieses Defizit erforderte eine statische Überprüfung und Nachverpressungen an mehreren Stützen.
Zweitens führte die ungleichmäßige Verarbeitbarkeit der LKW-Ladungen zu wiederholten Pumpenverstopfungen am Lieferpunkt im Obergeschoss. Wenn Beton mit einem Setzmaß unter 100 mm ankam und der Pumpenbediener weiterpumpte, anstatt Wasser nachzufüllen, verursachte der Betonpfropfen in der Pumpenleitung einen Druckanstieg und eine Verstopfung, die eine teilweise Demontage der Leitung erforderte und in der Regel zwei bis drei Stunden pro Verstopfungsereignis in Anspruch nahm. Innerhalb von sechs Wochen kam es bei dem Projekt zu sieben Pumpenverstopfungen, die jeweils einen halbtägigen Produktionsstopp verursachten und die Bauverzögerung weiter verschärften.
Die Hauptursache war das im Betonwerk verwendete Zusatzmittelsystem. Das Werk verwendete einen Naphthalin-basierten Fließmittelzusatz in der für die Bedingungen in Metro Manila üblichen Dosierung. Dieser sorgte zwar im Betonwerk für ein ausreichendes Anfangsausbreitmaß von 160 bis 180 mm, die Verarbeitbarkeit des Betons verschlechterte sich jedoch während des Transports und des Pumpens rapide. Die Transportzeit vom Betonwerk zur Baustelle betrug im dichten Verkehr von Manila 35 bis 45 Minuten, und die Pumpzeit verlängerte die Zeit bis zum Erreichen des Auslaufpunkts im Obergeschoss um weitere 15 bis 20 Minuten. Die Gesamtzeit vom Mischen bis zum Einbau betrug konstant 55 bis 65 Minuten und lag damit deutlich über dem Verarbeitbarkeitsfenster von 30 bis 40 Minuten des verwendeten Naphthalin-Zusatzmittels in der angegebenen Dosierung.
Die Lösung
Der Bauleiter des Auftragnehmers wandte sich an EastChem, um technische Unterstützung zu erhalten, nachdem ein Statiker bei der Überprüfung der Druckfestigkeit der Bauteile im Obergeschoss festgestellt hatte. EastChem empfahl, das Zusatzmittelsystem der Mischanlage von Naphthalin-Fließmittel auf ein Fließmittel umzustellen.Polycarboxylat-SuperplastifiziererpulverCAS 25133-97-5 wird in der Mischanlage als flüssiges Zusatzmittel gelöst und dosiert.
PCE-Pulver mit Setzfestigkeitserhaltung für den Hochhausbetonbau gewährleistet die Verarbeitbarkeit des Betons nach dem Mischen für 60 bis 90 Minuten durch anhaltende sterische Hinderung der Zementpartikel. Dies ist deutlich länger als die 30 bis 40 Minuten, die Naphthalin bei gleichem Wasser-Zement-Verhältnis bewirkt. Bei einer Dosierung von 0,18 Gewichtsprozent des Zements erreichte PCE mit Setzfestigkeitserhaltung im Betonwerk ein anfängliches Setzmaß von 180 bis 200 mm und lieferte Beton mit einem Setzmaß von 150 bis 170 mm an den Pumpenausgang der oberen Stockwerke. Diese Werte liegen innerhalb des für den Einbau und die Verdichtung ohne Wasserzugabe zulässigen Bereichs.
EastChem leistete technische Unterstützung für die Mischanlage beim Wechsel des Zusatzmittels. Dies umfasste die Dosierungskalibrierung für die verwendete Zementsorte, die Überprüfung der Kompatibilität mit dem bestehenden Wasserreduktionsmittel sowie Probemischungsergebnisse, die bestätigten, dass der Wechsel zu PCE-Pulver die Mindestdruckfestigkeitsvorgabe von 35 MPa bei einem Wasser-Zement-Verhältnis von 0,42 ohne Wasserzugabe am Auslaufpunkt aufrechterhielt.
Die Ergebnisse
Innerhalb von zwei Wochen nach der Umstellung auf EastChem PCE-Pulver berichtete der Bauunternehmer, dass an den Entladestellen im Obergeschoss kein zusätzliches Wasser mehr benötigt wurde. Die Verarbeitbarkeit des Betons beim Pumpen über die 80 Meter lange Förderhöhe war durchgehend ausreichend für den Einbau ohne zusätzliches Wasser. Die Setzmaße an den Entladestellen lagen im Durchschnitt zwischen 155 und 175 mm, gemessen an zwanzig aufeinanderfolgenden LKW-Ladungen während der ersten Betriebswoche mit dem neuen Zusatzmittelsystem.
Nach der Umstellung der Zusatzmischung traten keine Pumpenverstopfungen mehr auf. Durch die Vermeidung von Produktionsstillständen aufgrund von Verstopfungen konnte das Projekt im ersten Monat rund vier Arbeitstage Produktionszeit einsparen und so die während der Phase wiederkehrender Verstopfungen entstandenen Verzögerungen teilweise ausgleichen.
Die Druckfestigkeit von Kernproben aus den nach dem Wechsel der Zusatzmittelzusammensetzung eingebauten Bauteilen des Obergeschosses lag im Durchschnitt zwischen 38 und 42 MPa und damit über dem Mindestwert von 35 MPa. Sie lag innerhalb der zulässigen Abweichung für die Mischungszusammensetzung. Der Statiker schloss die Überprüfung der Mängel an allen nach dem Wechseldatum eingebauten Bauteilen ab, ohne dass weitere Untersuchungen oder Sanierungsarbeiten erforderlich waren.
Die Mischanlage verwendete anschließend ein Setzmaß mit Rückhaltefunktion.PCE-Pulverals Standardzusatzmittel für alle Betonlieferverträge für Hochhäuser in Metro Manila und ersetzt damit das Naphthalin-basierte System, das bei dem Turmprojekt zu Problemen mit der Verarbeitbarkeit und Festigkeit geführt hatte.
Was der Kunde sagte
Wir haben bei jedem Betoniervorgang im Obergeschoss Wasser hinzugefügt und uns eingeredet, das sei im Toleranzbereich. Die Kernbohrungsergebnisse zeigten jedoch das Gegenteil. EastChem identifizierte das Zusatzmittel sofort als Problem, und die Lösung war innerhalb von zwei Wochen umgesetzt. Seit der Umstellung hatten wir weder Verstopfungen noch Festigkeitsprobleme.
Bauleiter, Bauunternehmer, Metro Manila, Philippinen
Häufig gestellte Fragen
Was verursacht den Setzverlust von Beton beim Pumpen in Hochhausprojekten?
Der Setzverlust von Beton beim Pumpen in Hochhausprojekten wird durch eine Kombination aus Transportzeit vom Betonwerk zur Baustelle, Reibung in der Pumpenleitung und der Zeit bis zum Abpumpen aus dem oberen Stockwerk verursacht. Naphthalin- und Melamin-Fließmittel verlieren innerhalb von 30 bis 45 Minuten nach dem Mischen ihre Verarbeitbarkeit, da die Reagglomeration des Zements die elektrostatische Abstoßung überwindet.PCE-PulverBei der Verwendung von Setzungsrückhaltesystemen wird die Verarbeitbarkeit durch anhaltende sterische Behinderung für 60 bis 90 Minuten aufrechterhalten, wodurch die gesamte Transport- und Pumpzeit bei den meisten Hochhausprojekten abgedeckt wird, ohne dass am Auslaufpunkt Wasser hinzugefügt werden muss.
Warum verursacht die Zugabe von Wasser vor Ort zur Wiederherstellung der Verarbeitbarkeit von Beton Probleme mit der Druckfestigkeit?
Jede zusätzliche Zugabe von 10 Litern Wasser pro Kubikmeter Beton erhöht das Wasser-Zement-Verhältnis um etwa 0,02 bis 0,03 Einheiten und reduziert die 28-Tage-Druckfestigkeit je nach ursprünglicher Mischungszusammensetzung um 3 bis 6 MPa. Bei Hochhausprojekten, bei denen die statischen Anforderungen eine Mindestdruckfestigkeit von 35 MPa vorschreiben, kann eine unkontrollierte Wasserzugabe, die das Wasser-Zement-Verhältnis über die Spezifikation hinaus erhöht, die Festigkeit vor Ort unter den zulässigen Grenzwert senken. Dies erfordert eine statische Überprüfung und unter Umständen kostspielige Nachbesserungsarbeiten.
Welche PCE-Pulverdosierung gewährleistet die Verarbeitbarkeit des Betons bei einer vertikalen Förderhöhe von 80 Metern?
Bei Beton, der vertikal über 60 bis 100 Meter mit einer Förderzeit von 35 bis 50 Minuten gepumpt wird, gewährleistet das Setzmaß-Erhaltungspulver PCE (CAS 25133-97-5) in einer Dosierung von 0,15 bis 0,25 Gewichtsprozent des Zements typischerweise ein Setzmaß von über 150 mm am Austragspunkt. Die genaue Dosierung hängt von der Zementsorte, der Umgebungstemperatur und dem angestrebten Setzmaß ab. Probemischungen im Betonwerk mit dem spezifischen Zement und der entsprechenden Mischungszusammensetzung bestätigen die korrekte Dosierung vor Produktionsbeginn.