Ultraschall steigert Fließfähigkeit und Frühdruckfestigkeit

Forschung zur effizienteren Produktion von Betonfertigteilen

Die Herstellung von Betonbauteilen im Fertigteilwerk hat bekanntermaßen den Vorteil, dass die Produktion unter kontrollierten Bedingungen und in gleichbleibender Qualität erfolgen kann. Für die Effizienz der Vorfertigung ist es entscheidend, dass die Betone eine hohe Frühdruckfestigkeit entwickeln, was ein schnelles Ausschalen ermöglicht. Daher nutzen Fertigteilwerke bevorzugt hochreaktive Zemente mit hohem Klinkergehalt, behandeln das Bauteil mit Wärme und/oder setzen leistungsfähige chemische Beschleuniger ein.

Festigkeitsentwicklung eines Betons CEM I 52,5 R ohne und mit ultraschallgestütztem Mischvorgang
Die Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen (REM) von Tricalciumsilikat (C3S) zeigen das durch die Ultraschallbehandlung bedingte schnellere Wachstum der festigkeitsbildenden C-S-H Phasen.

Eine Alternative zeigt das Unternehmen Sonocrete mit der Anwendung des ultraschallgestützten Betonmischens auf. In vielen Bereichen der Industrie wird Ultraschall zur gezielten Beeinflussung chemischer Reaktionen bereits eingesetzt – in der Betontechnologie ist es ein Novum und befindet sich noch im Stadium der Erprobung. Der niederfrequen­te, hochintensive Ultraschall ruft verschie­dene physikalische Effekte hervor. Bei wässrigen Systemen ist das in erster Linie die Kavitation. Dabei handelt es sich um die Bildung und Im­plosion von Dampfblasen im Ultraschallfeld. In Abhängig­keit der Intensität des Schalls implodieren die Bla­sen, womit lokal sehr hohe Temperaturen und Drücke entste­hen.
 
Die bisherigen Ergebnisse legen nahe, dass durch die Anwendung von Ultraschall im Mischprozess deutliche Stei­gerungen der Fließfähigkeit und der Frühdruckfestigkei­t erreicht werden können. Dadurch lassen sich Fließmittel einsparen, bei gleichbleibender oder verbesserter Festig­keitsentwicklung Zemente mit geringerem Klinkergehalt einsetzen oder alternativ die Wärmebehandlung verkürzen oder vollständig vermeiden.

Weiterführende Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit haben gezeigt, dass das Karbona­tisierungsverhalten und die Frost-/Tausalzbeständigkeit durch einen ultraschallgestützten Mischprozess nicht beeinflusst werden. Sonocrete konzentriert sich nun auf die Weiterentwicklung des Prototyps, um die Leistungsfähigkeit des Verfahrens auch im industriellen Prozess unter Beweis stellen zu können.

Forschung und Erprobung: Sonocrete, Cottbus

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