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Organisationseinheit der BAM
Self-compacting concrete (SCC) differs substantially from normal concrete as regards the quantity of superplasticiser dosage. The functionality of superplasticisers, based on the polycarboxylate ether (PCE) superplasticiser customary with SCC, is nowadays very well understood at construction material research level. However, knowledge concerning pertinent correlations does not always permeate practice to an equal extent. PCEs are extremely polymorphic as opposed to earlier superplasticiser groups, which still possess a considerable proportion of the superplasticiser market. The geometry of polymers can be adjusted individually to performance characteristics required for certain uses. Yet, in selecting a superplasticiser for its specified rheological properties, a very strong influence can equally be exerted simultaneously on the subsequent hydration process. The charge density of the PCE employed also plays a key role in connection with both rheology and early hydration.
The construction sector has traditionally been a source of employment in African regions. However, due to policy changes, cut backs in public investments as well as a fall in the number of employments in the private sector have been observed in many countries. Furthermore a shift from registered companies to informal contractors could be noticed. Many contractors offer services they do not provide permanently or for which the required equipment has to be borrowed. A study that was published in 2000 about the situation in Tanzania pointed out that only ca. 15% of the enterprises that offer concrete works own a concrete mixer. The building practice with concrete varies widely over the African continent. Whereas the level of technology and the infrastructure for cement and concrete in South Africa is elaborate, in East Africa and particularly those that were heavily suffering from civil war during the nineties of the last century, the availability of cement and concrete is poor and these materials are far from being everyday building practice. Most of the population relies on indigenous forms of construction requiring wood obtained from felling of forest trees and ultimately contributing to de-forestation. Informal settlements in South-Africa and Kenya are literal evidence where originally green natural vegetation has been turned into artificial desert-like landscapes.
Baupraxis und Infrastrukturentwicklung im Hinblick auf die Betonindustrie in Ost- und Südafrika
(2011)
Der Bausektor stellt in Afrika traditionell eine der stabileren Quellen für den Arbeitsmarkt dar. Durch ständige Wechsel in der Politik wurden jedoch in zahlreichen Ländern Einschnitte bei den öffentlichen Investitionen sowie ein Rückgang der Beschäftigtenzahlen im Privatsektor beobachtet. Darüber hinaus konnte eine Verlagerung von offiziell tätigen und registrierten hin zu nicht registrierten Bauunternehmen festgestellt werden. Zahlreiche Bauunternehmen bieten Dienstleistungen an, die sie nicht ständig ausführen oder für die sie sich das erforderliche Gerät leihen müssen. Einer im Jahre 2000 hinsichtlich der Situation in Tansania veröffentlichten Studie zufolge verfügen nur etwa 15 % der Unternehmen, die Betonbauarbeiten anbieten, über einen eigenen Betonmischer. Die auf dem afrikanischen Kontinent angewandten Baupraktiken im Betonbau weichen erheblich voneinander ab. Während Südafrika über eine fortgeschrittene Technologie und eine hoch entwickelte Infrastruktur im Hinblick auf die Zement- und Betonindustrie verfügt, sind Zement und Beton in den ostafrikanischen Ländern, insbesondere in jenen, die in den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts von schweren Bürgerkriegen erschüttert wurden, kaum verfügbar und zählen keinesfalls zu den in der täglichen Baupraxis verwendeten Baustoffen. Hier wird auf einheimische Baumethoden, bei denen vorwiegend Holz verwendet wird, zurückgegriffen. Dieses wird durch Abholzung gewonnen, was schließlich zur Rodung ganzer Waldgebiete führt. Die ohne entsprechende Planung, Genehmigung und Erschließung errichteten Siedlungen in Südafrika und Kenia veranschaulichen erschreckend, wie einstmals von grüner Vegetation bedeckte Landstriche in künstliche, wüstenartige Landschaften verwandelt wurden.
Selbstverdichtender Beton verhält sich unter Temperatureinfluss anders als Normalbeton, da die Rheologie neben der fortschreitenden Hydratation zusätzlich durch die von der Zeit und dem Hydratationsfortschritt abhängige Adsorption von Fließmitteln beeinflusst wird. Anhand rheometrischer Betonversuche an SVB unterschiedlicher Entwurfskonzepte mit variierter anionischer Ladungsdichte im Fließmittel wird verdeutlicht, dass mehlkornreiche SVB bei niedrigen Temperaturen sehr robust sind, während bei hohen Temperaturen mehlkornärmere Entwürfe zu bevorzugen sind. Darüber hinaus wird gezeigt, wie sich unterschiedliche Fließmittelmodifikationen in bestimmten Temperaturbereichen verhalten. Anhand des Wasser-Feststoff-Verhältnisses und des Adsorptionsverhaltens von Fließmitteln werden die maßgeblichen Prozesse erläutert und Möglichkeiten für die Entwicklung robuster Mischungen für individuelle Temperaturbereiche aufgeführt.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Regarding the temperature dependent performance, self-compacting concrete (SCC) distinguishes from normal concrete, since its rheology does not only depend upon the hydration itself but supplementary upon the adsorption of superplasticizers, which is affected by the time and the hydration progress. Based on rheometric concrete investigations with different SCC mixture compositions and varied anionic charge densities of the superplasticizers, it is shown that SCC, which is rich in powder components, shows robust performance at low temperatures, while compositions with lower powder contents are favourable at high temperatures. Furthermore, the performance of different superplasticizer modifications at different temperature ranges is demonstrated. The relevant processes are explained by means of the water to powder ratio as well as the adsorption behaviour of superplasticizers, and options for the development of robust mixture compositions for individual temperature ranges are itemised.
Nachdem vor ca. 20 Jahren in Japan die Entwicklung der selbstverdichtenden Betone begann, dauerte es weitere 10 Jahre, bis diese Entwicklung auch Europa erreichte. Obwohl im Fertigteilsektor bereits deutlich mehr SVB zum Einsatz kommt als im Transportbetonbereich, bleiben die Produktionsmengen hinter dem zurück, was die Potenziale und Chancen dieser Technologie eigentlich erwarten ließen. Eine Ursache für die geringe Marktverbreitung sind die stark schwankenden und teilweise nur schwer beherrschbaren Frischbetoneigenschaften dieser Betone.
Im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts Microcon wurden wirtschaftliche und ökologische Ansätze zur Verwendung von Feinstfüllstoffen so genannten Microfillern in Bauprodukten, die auf zementgebundenen Systemen basieren, untersucht. Hauptzielsetzung war die Entwicklung von modifizierten Bindemitteln und Zusätzen für die Transportbeton- und Fertigteilindustrie bis hin zur Marktreife. Eine der Neuentwicklungen war eine leicht handhabbare Werktrockenmischung für selbstverdichtenden Beton (SVB), die alle Schlüsselkomponenten bis auf das Bindemittel und die grobe Gesteinskörnung enthält und eine hohe Robustheit in der Anwendung gewährleistet.
In Produktionspausen können in Betonwerken nennenswerte Lagerungsintervalle entstehen. Auf Baustellen und in den Instandsetzungen werden Zement- und Trockenmörtelsäcke teilweise über längere Zeiträume gelagert. Auch im Zusammenhang mit Zementimporten und zunehmend filigran abgestimmten Betonrezepturen die bereits bei kleinen Änderungen der Ausgangsstoffe sensibel reagieren, nimmt die Relevanz der Zementlagerung zu. Aus diesem Grund wurde der Einfluss der Zementlagerung auf die Eigenschaften von Betonen in einer Versuchsreihe an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ermittelt.
Stabilising admixtures are commonly used additives in repair mortars and grouts. Beyond this, such type of admixture is increasingly used in concrete and other cementitious materials. In particular when fresh mortar or concrete properties have to be adjusted reliably, stabilising agents can be beneficially used to improve workability and robustness of the mixture. The mode of operation of these admixtures varies, rather affecting either the liquid phase or the solid particles in the dispersion, both causing strong interactions with the mortar or concrete system, and significant changes in their rheological behaviour. Furthermore, these are strongly affected by the environmental temperature during the casting process. In the paper the effect of temperature on the performance of stabilising agents in cementitious systems is presented and how performance changes affect fresh and hardening mortar or concrete properties. Particular attention is placed on interactions between stabilising agents and superplasticizers. Results are discussed with special focus on self-compacting concrete.
SCM potential in Africa
(2012)
Clearing the way
(2012)
Sub-Saharan Africa is populated by more than half a billion people,
and rapid urbanization is creating challenges in the areas of housing,
roads, railways, power supply, dams and water pipelines —
aspects of infrastructure that are critical to the well being of the
population. This situation indicates that cement and concrete will
play a major role in the future construction technology in Africa, despite
the fact that it does not have a long-lasting tradition over most
of the continent. Although the continent is rich in natural resources
for the production of mineral binder systems, many sub-Saharan
African countries exhibit challenging boundary conditions, that have
to be well understood in order to use cement and concrete technologies
in a sustainable and reasonable way.
Worldwide an increasing migration from rural to urban regions can be observed. Hence cities are growing and as a result the building density and the land sealing rise. Concrete as commonly used building material in urban structures provides a high heat storage capacity. Therefore the microclimate in cities has become warmer than in the surrounding areas. This phenomenon is called Urban Heat Island Effect. To mitigate this situation a large scale application of self-cooling concrete pavers is an approach to reduce the urban heat island effect. Making use of evaporation enthalpy, this new type of pavements counterbalances the absorption of solar radiation and the subsequent transfer of heat to the surrounding environment. The typical double-layer structure of concrete paving stones can be maintained. The mass concrete acts as a water storage layer and is covered by a permeable face concrete. As the different requirements of these layers demand different concrete mixtures, they are developed and optimised for their respective functions. This paper presents some suitable no-slump concrete mixtures that combine a sufficient compressive strength as well as good water transportation properties for the above mentioned approach.
Polysaccharides provide high potential to be used as rheology modifying admixtures in mineral binder systems for the construction industry such as concrete or mortar. Since superplasticizers have become state of technology, today, concrete is more and more adjusted to flowable consistencies. This often goes along with the risk of segregation, which can be effectively avoided by adding stabilising agents supplementary to superplasticizers. Stabilising agents are typically based on polysaccharides such as cellulose, sphingan gum, or starch. Starch clearly distinguishes in its effect on rheology from other polysaccharides, mainly due to the strong influence of amylopectin on the dispersion and stabilisation of particles. Based on rheometric investigations on cementitious and limestone based dispersions with different volumetric water to solid ratios, the mode of operation of modified potato starch is explained in comparison to a sphingan gum. It is shown that the stabilising effect of starch in a coarsely dispersed system is mainly depending upon the water to solid ratio and that above a certain particle volume threshold starch mainly affects the dynamic yield stress of dispersions, while plastic viscosity is affected only to a minor degree. Sphingans operate more independent of the particle volume in a coarsely dispersed system and show significantly higher effect on the plastic viscosity than on the yield stress. In systems incorporating superplasticizers, influences of both stabilising agents on yield stress retreat into the background, while both observed polysaccharides maintain their effect on the plastic viscosity.