Wie Flüssigbeton funktioniert

Wenn Sie wie die meisten Menschen sind, haben Sie wahrscheinlich nie lange und intensiv über Beton nachgedacht . Sicher, seine graue Präsenz ist überall um uns herum – auf unseren Straßen, Brücken , Parkplätzen und Einfahrten – aber so viel kann es nicht sein, oder? Ein LKW fährt vor, kippt es in einem definierten Bereich ab, und es härtet aus. Voila. Ein Bürgersteig ist geboren. Aber Sie werden überrascht sein, wie viele Möglichkeiten langweiliger alter Beton gemischt und gegossen werden kann, sogar für die Verwendung in Ihrem eigenen Zuhause. Tatsächlich ist ein „Rezept“ im letzten halben Jahrhundert so populär geworden, dass man es überall findet, von Küchenarbeitsplatten bis hin zu Chinas Drei-Schluchten-Staudamm, dem größten Wasserkraftprojekt der Welt. Was ist dieses unglaublich vielseitige, überstarke Baumaterial? Die Antwort ist flüssiger Beton .

Jeder Beton beginnt als eine Mischung aus Wasser , Zement und irgendeiner Art von Aggregat (wie Sand und Kies) und härtet dank einer chemischen Reaktion aus, die zwischen dem Wasser und dem Zement stattfindet (was wir auf der nächsten Seite besprechen werden). Idealerweise sollte Beton gerade genug Wasser enthalten, um vollständig mit dem Zement zu reagieren – mehr oder weniger Wasser schwächt das Endprodukt. Das Ergebnis ist Beton mit einem geringen Ausbreitmaß , was die ausgefallene Ausdrucksweise eines Ingenieurs ist, dass er im nassen Zustand eine sehr dicke Konsistenz hat. Während Beton mit einem geringen Setzmaß einen starken ausgehärteten Beton ergibt, ist es schwierig, damit zu arbeiten, wenn er nass ist, weil er nicht dünn genug ist, um in enge Räume zu sickern. Zum Glück gibt es Beimischungen, oder chemische Zusätze, die den Beton verdünnen können, ohne ihn zu schwächen (wie es das Hinzufügen von mehr Wasser zur Mischung tun würde). Ein solches Zusatzmittel, Superplastifikator genannt , wird zur Herstellung von flüssigem Beton verwendet. Die Superkraft des Fließmittels besteht darin, dass es Beton ein hohes Setzmaß verleiht, ohne ihm die Festigkeit zu rauben. Beton mit darin enthaltenen Fließmitteln ist im nassen Zustand sehr flüssig und im ausgehärteten Zustand sehr fest.

Während Naturbeton seit 7.000 Jahren existiert und moderner Portlandzementbeton seit etwa 200 Jahren verwendet wird, ist Flüssigbeton eine viel neuere Erfindung. Antike Experimentatoren versuchten mit wenig Erfolg, Beton mit organischen Materialien wie Milch, Blut (ja, Blut) und Schmalz zu verdünnen. Erst Ende der 1950er und Anfang der 1960er Jahre entwickelten Ingenieure in Deutschland und Japan erste Fließmittel. Die Substanz kam 1964 auf den Markt und wurde erstmals Mitte der 1970er Jahre in den USA angeboten. Bis 1984 wurden schätzungsweise 90 bis 100 Millionen Kubikyard (1,5 bis 2,3 Millionen Kubikmeter) Flüssigbeton hergestellt [Quelle: Mielenz]. Heute ist seine Verwendung weit verbreitet. Bauunternehmer lieben die Tatsache, dass es leicht pumpt, enge Räume ausfüllt und wenig oder gar keine Verdichtung erfordert, um Luftblasen zu entfernen, während es seine hohe Festigkeit beibehält.

Aber natürlich haben sie diese Wunderwirkungen der Wissenschaft zu verdanken. Wie machen Fließmittel ihre Arbeit?

1. Die Wissenschaft hinter Flüssigbeton
2. Verwendung von Flüssigbeton auf einer Baustelle
3. Verwendung von Flüssigbeton in Ihrem Zuhause

Wenn Sie darüber nachdenken, ist flüssiger Beton ziemlich erstaunlich (ja, wir haben gerade gesagt, dass Beton erstaunlich ist). Es wirkt feuchter und suppiger als normaler Beton, obwohl es die gleiche Menge Wasser enthält . Wie ist das möglich? Applaus für ein überraschend einfaches Prinzip, das Sie wahrscheinlich im naturwissenschaftlichen Unterricht kennengelernt haben – Elektromagnetismus .

Um zu verstehen, wie Flüssigbeton funktioniert, muss man verstehen, wie Fließmittel funktionieren, da dieser chemische Zusatzstoff im Wesentlichen das ist, was Flüssigbeton von seinem Standardgegenstück unterscheidet. Superweichmacher werden entweder aus Natriumsalzen oder Calciumsalzen hergestellt und auf eine von vier Arten klassifiziert: sulfonierte Melamin-Formaldehyd-Kondensate, sulfonierte Naphthalin-Formaldehyd-Kondensate, modifizierte Lignosulfonate und andere wie Sulfonsäureester und Kohlenhydratester. Diese Begriffe sind definitiv ein Bissen, aber die Art und Weise, wie sie funktionieren, ist ziemlich einfach. Wenn Beton zum ersten Mal gemischt wird, entsteht durch das Vorhandensein von Wasser ZementPartikel aneinander gezogen werden, was den Ansatz eindickt. Fließmittelmoleküle, die aus langen Ketten und Gliedern bestehen, heften sich an die Zementpartikel und verleihen ihnen eine stark negative Ladung. Infolgedessen stoßen sie sich gegenseitig ab, genauso wie der negative Pol eines Magneten gegen den negativen Pol eines anderen drückt. Da die Zementpartikel nicht mehr von den anderen angezogen werden, bleibt der Beton flüssig.

Die Wirkung der Fließmittel ist jedoch nur temporär. Obwohl die Zementpartikel voneinander abgestoßen werden, werden sie langsam hydratisiert, wenn sie mit dem Wasser im Beton reagieren. Durch diesen Prozess bilden sich Kristalle aus Calciumhydroxid und Calciumsilikathydrat auf der runden Oberfläche des Zements, wodurch eine stachelige Kugel in Form einer Amberfrucht entsteht. Die Kristalle verschlingen langsam die Fließmittel, so dass sie nicht mehr funktionieren können. Ohne die negative Ladung, die die Zementpartikel auseinander hält, verdickt sich der Beton wieder, meist nach etwa 30 bis 45 Minuten. Mehr Fließmittel können hinzugefügt werden, um den Beton wieder zu verdünnen, aber wenn die Kristalle wachsen und sich zu verzahnen beginnen, werden immer höhere Dosen benötigt, um die Zementpartikel auseinander zu halten.

Eindeutig flüssiger Beton ist ein ziemlich magisches Gebräu. Doch wie wird es auf Baustellen eingesetzt?

Wenn Sie nicht unter einem Felsen leben, haben Sie etwas gesehen, das mit flüssigem Beton gebaut wurde. (Oder, wer weiß? Vielleicht ist der Stein, unter dem Sie sich befinden, ein Stück flüssiger Beton.) Bauunternehmer und Ingenieure verwenden es oft bei der Arbeit, weil es aufgrund seiner dünneren Konsistenz ideal für eine Vielzahl von Projekten ist.

Ein Vorteil der Verwendung von Flüssigbeton im Bauwesen ist die Leichtigkeit, mit der er an Orte gepumpt werden kann, an denen Lastwagen nicht hinkommen. Um die dünne Mischung zu drücken, gießen die Bauarbeiter sie in den Trichter einer speziell entwickelten Pumpe, die auf einem Lastwagen oder Anhänger montiert ist. Die Pumpe bewegt das Gemisch durch Rohre aus Gummi oder Stahldie entweder am Boden entlang laufen, um Beton horizontal zu bewegen, oder an einem mechanischen Arm (ähnlich dem einer Hubarbeitsbühne) befestigt sind, um ihn vertikal zu transportieren. Da flüssiger Beton so dünn ist, können Auftragnehmer ihn über große Entfernungen oder Höhen pumpen, ohne den Druck erhöhen zu müssen, um ihn fließen zu lassen, wie dies bei dickerem Standardbeton der Fall wäre. Sie können es mit dem Unterschied zwischen dem Saugen einer Limonade durch einen Strohhalm und dem Saugen eines Milchshakes durch einen Strohhalm vergleichen; Das dünnere Getränk erfordert nur weniger Anstrengung beim Trinken.

Flüssiger Beton kann auch zum Füllen von Formen nützlich sein – Strukturen, die typischerweise aus Holz oder Stahl bestehen, die dem Beton helfen, seine Form zu halten, während er nass ist. Sie haben wahrscheinlich einfache Formen gesehen, die auf Baustellen an Gehwege oder Einfahrten grenzen; Sie werden entfernt, wenn der Beton aushärtet. Schalungen, die besonders schmal sind (wie die für Wände), stark verstärkt sind (mit Stahlgittern oder Stäben, die als Bewehrungsstäbe bekannt sind) oder eingebettete Gegenstände (wie Rohre oder Bolzen) haben, können mit flüssigem Beton gefüllt werden, da er in die Enge eindringen kann Räume und Umarmungshindernisse.

Der Einsatz von Fließbeton reduziert zudem den Arbeitsaufwand auf der Baustelle. Für Bauherren, die versuchen, ein ebenes Fundament für ein Gebäude oder eine andere Struktur zu gießen, ist flüssiger Beton dünn genug, dass er sich ziemlich selbst nivellieren kann, ähnlich wie das Wasser in einem Schwimmbecken, wenn es sehr ruhig wird. Zeit wird auch gespart, weil es keinen Verdichtungsprozess für flüssigen Beton gibt. Standardbeton muss mit einem Spezialwerkzeug verdichtet werden, das aus einem kleinen Gas- oder Elektromotor besteht, der mit einem kurzen Schlauch verbunden ist, der am Ende vibriert. Die Vibration entfernt Lufteinschlüsse, die beim Gießen in der Mischung eingeschlossen sein könnten. Fließbeton muss nicht verdichtet werden, da Luft in der dünnen, suppigen Mischung nicht so wahrscheinlich eingeschlossen wird.

Die Kehrseite von Flüssigbeton

Trotz der vielen Vorteile von Fließbeton gibt es auch einige Nachteile. Weil er so dünn ist, müssen Formen, in die der flüssige Beton gegossen wird, gut abgedichtet sein, sonst kann er auslaufen. Seine flüssige Konsistenz macht flüssigen Beton auch anfällig für Segregation – ein Zustand, in dem sich der schwere Kies oder Schotter auf dem Boden der Mischung absetzt, was das ausgehärtete Produkt schwächt. Schließlich sind die Fließmittel, die zur Herstellung von Flüssigbeton verwendet werden, ziemlich teuer. Bei zusätzlichen Kosten von 8 bis 14 $ oder mehr pro Kubikyard Beton (1 Kubikyard = 0,76 Kubikmeter) können sich die Kosten für ein großes Projekt schnell summieren.

Wenn die meisten Menschen an Projekte mit Beton denken , stellen sie sich einen Parkplatz vor – vielleicht einen, der sich kilometerweit außerhalb eines großen Kaufhauses erstreckt. Aber flüssiger Beton findet seinen Weg in einige unerwartete und weniger triste Orte – insbesondere in die Häuser der Menschen.

Angesichts der Selbstnivellierungsfähigkeit von Flüssigbeton würde er wahrscheinlich eine ziemlich gute Boden- oder Terrassenplatte in und um das Haus abgeben. Angesichts der zusätzlichen Kosten der Fließmittel, die den Beton verdünnen, wäre eine solche Verwendung jedoch wahrscheinlich nicht kosteneffektiv. Daher wird Flüssigbeton im Haushalt am häufigsten für Küchenarbeitsplatten verwendet.

Richtig, Küchenarbeitsplatten. Sie haben sie wahrscheinlich schon aus Resopal , Fliesen und Granit gesehen , aber Arbeitsplatten aus Beton werden immer beliebter; Sie sind extrem langlebig und haben ein zeitgemäßes Aussehen. Arbeitsplatten aus Beton werden entweder aus flüssigem oder steifem Beton hergestellt. Steifer Beton hat eine sehr dicke Konsistenz – fast wie Ton – und sein Zuschlagstoff ist typischerweise Sand. Dies bedeutet, dass es sehr einfach auf Formen aufgetragen werden kann, aber am Ende kleine Krater auf der Oberfläche hat, wo Luftblasen an der Form eingeschlossen wurden und nicht durch den dicken kittartigen Beton entweichen konnten. Einige Leute bevorzugen diese Optik, die an Stein erinnert, aber eine glattere Oberfläche kann durch die Verwendung von flüssigem Beton erreicht werden.

Wenn Flüssigbeton zur Herstellung von Arbeitsplatten verwendet wird, ist der Zuschlag normalerweise etwas gröber – Kies oder Schotter – und wie bei den im Bauwesen verwendeten Mischungen enthält er Fließmittel. Die Fließmittel sorgen dafür, dass die Arbeitsplatte eine glatte Oberfläche hat und stark und nicht so anfällig für Schrumpfung und Rissbildung ist. Diese dünne Konsistenz bedeutet jedoch, dass Formen wasserdichter sein müssen als solche, die mit steifem Beton verwendet werden. Je schicker Ihre Küche ist, desto komplizierter werden die Dinge. Wenn Sie beispielsweise ein integriertes Waschbecken in Ihrer Arbeitsplatte wünschen, könnte eine steife Mischung um eine einfache Form gepresst werden, weil sie sich selbst an Ort und Stelle hält, aber eine suppige flüssige Mischung erfordert eine komplexere Form, um den Beton auf allen Seiten zu stützen.

Betonarbeitsplatten können auf verschiedene Arten installiert werden. Handwerker können sie in einer Werkstatt herstellen und dann bei Ihnen zu Hause installieren, oder sie können direkt in Ihrer Küche an Ort und Stelle gegossen werden. In jedem Fall muss der Beton mit Bewehrungsstäben oder einem Drahtgeflecht verstärkt werden. Man könnte annehmen, dass das Endprodukt grau und industriell aussehen wird, aber das stimmt nicht immer: Verschiedene Pigmente können während des Mischvorgangs hinzugefügt werden, um dem Beton eine individuelle Farbe zu verleihen, die Ihrem spezifischen Geschmack entspricht. Wenn Sie fertig sind, können diese Arbeitsplatten eine schöne und langlebige Ergänzung für Ihr Zuhause sein.

Das ist etwas alter Beton!

Der älteste jemals entdeckte künstliche Beton – im Boden eines primitiven Unterschlupfs im heutigen Jugoslawien – stammt aus der Zeit um 5600 v

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