Polycarboxylat-Ether-Superplastifizierer (PCE) sind die wirksamsten wassersparenden Zusatzmittel, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind – sie können die Mischwassermenge um 25–45% ohne dabei die Verarbeitbarkeit zu beeinträchtigen. Diese Wirksamkeit geht jedoch mit einem engen Spielraum zwischen “zu wenig” und “zu viel” einher. Bei einer zu geringen Dosierung werden die angestrebten Setzmaß- und Festigkeitswerte nicht erreicht. Bei einer zu hohen Dosierung kommt es zu übermäßiger Verzögerung, Ausbluten, Entmischung, Lufteinschlüssen und Problemen mit der Abbindezeit, die den gesamten Einbau zum Erliegen bringen können.
Der Schlüssel dazu, in diesem optimalen Bereich zu bleiben, liegt darin, die Sättigungspunkt — die Dosierung, ab der ein zusätzlicher Superverflüssiger keine weitere Verbesserung der Fließfähigkeit mehr bewirkt, sondern lediglich Nebenwirkungen hervorruft. In diesem Leitfaden wird erläutert, wie Sie diese Dosierung ermitteln, wie Sie Anpassungen an die tatsächlichen Gegebenheiten vornehmen und wie Sie die richtige Michem-PCE-Sorte für Ihre Anwendung auswählen.
PCE-Moleküle wirken durch sterische Hinderung — Lange Seitenketten bilden eine physikalische Barriere um die Zementpartikel herum und verhindern so deren Ausflockung. Dadurch werden die Partikel gleichmäßig verteilt, eingeschlossenes Wasser wird freigesetzt und der Wasserbedarf für eine bestimmte Verarbeitbarkeit wird drastisch reduziert.
Allerdings weisen die Oberflächen von Zementpartikeln eine begrenzte Adsorptionskapazität für PCE-Moleküle. Sobald alle verfügbaren Adsorptionsstellen belegt sind, kann sich weiteres PCE nirgendwo mehr anlagern – es verbleibt frei in der Porenlösung, wo es die Zementhydratation beeinträchtigen und Probleme verursachen kann.
Dies ist der Sättigungspunkt: die Dosierung, bei der die Zementoberfläche vollständig bedeckt ist und die Fließfähigkeit maximiert wird. Jenseits dieses Punktes ist die Zugabe von weiterem PCE nicht nur verschwenderisch – sie ist sogar schädlich.
Die Michem Chemical Co., Ltd. bietet vier PCE-Pulvertypen an, die jeweils für ein bestimmtes Bindemittelsystem entwickelt wurden:
| Klasse | Optimiert für | Hauptmerkmal |
|---|---|---|
| SP630 | Portlandzement (Silikat)-Mörtel und Beton | Deutliche Reduzierung des Wasserverbrauchs bei Standard-OPC-Systemen |
| SP640 | Sulfualuminat-Zement | Kompatibel mit schnell abbindenden CSA-Zementen |
| SP670 | Produkte auf Gipsbasis | Keine Beeinträchtigung der Gipshydratation |
| SP680 | Alle Mörtelarten + UHPC | Höchste Wasserersparnis, breiteste Kompatibilität |
| Eigentum | Spezifikation |
|---|---|
| Formular | Pulver |
| Fester Inhalt | ≥ 90% |
| Luftfeuchtigkeit | ≤ 5% |
| Wasserreduktionsrate | > 25% |
| Empfohlene Dosierung | 0,1–0,51 TP3T (bezogen auf das Bindemittelgewicht) |
Michem unterteilt seine PCE-Produkte zudem nach Leistungsprofilen:
| Stufe | Wasserreduzierung | Empfohlene Dosierung | Anwendungsschwerpunkt |
|---|---|---|---|
| Pulver zur starken Wasserreduktion | 35–45% | 0.1–0.5% | Maximaler Durchfluss, extrem niedriges w/c-Verhältnis |
| Umweltfreundlich, VOC-arm | 30–40% | 0.15–0.4% | Nachhaltiges Bauen, emissionsarm |
| Schnell abbindendes PCE-Pulver | 25-35% | 0.2–0.6% | Schnellhärtende Systeme |
Bevor Sie den fertigen Beton prüfen, sollten Sie Ihre PCE-Zement-Mischung im Pastenzustand untersuchen.
Materialien:
Vorgehensweise:
Übersetzung:
| PCE-Dosierung | Typische Ausbreitung (mm) | Auslegung |
|---|---|---|
| 0.10% | 90–110 | Unterhalb der Sättigung – steife Paste |
| 0.15% | 120–140 | Annäherung an die Sättigung |
| 0.20% | 150–170 | Nahe der Sättigung – steile Kurve |
| 0.25% | 170–185 | Am Sättigungspunkt oder in dessen Nähe |
| 0.30% | 180–190 | Flache Kurve – Sättigung überschritten |
| 0.40% | 180–195 | Kein weiterer Gewinn – verschwendete PCE |
| 0.50% | 180–195 | Blutungsrisiko/Verzögerung |
Der Sättigungspunkt ist der Punkt, an dem sich die Kurve abflacht – typischerweise bei etwa 0.20–0.30% für Standard-OPC mit Michem SP630.
Übertragen Sie die Sättigungsdosierung aus der Pastenstufe auf eine vollständige Betonversuchsmischung. Passen Sie die Dosierung an den Zuschlagstoffgehalt an (die Paste macht nur 25–35% des Betonvolumens aus).
Typische Anfangsdosen je nach Anwendungsbereich:
| Anmeldung | Empfohlene Michem-Stufe | Anfangsdosis | Zielabsenkung (mm) |
|---|---|---|---|
| Standard-Fertigbeton (C25–C40) | SP630 | 0.15–0.25% | 160–200 |
| Hochfestigkeitsbeton (C50–C80) | SP630 / SP680 | 0.25–0.40% | 180–220 |
| Selbstverdichtender Beton (SCC) | SP680 | 0.30–0.50% | 650–750 (Fließverformung) |
| Trockenmörtel (Fliesenkleber, Spachtelmasse) | SP630 | 0.10–0.20% | k. A. (Durchflussdiagramm) |
| Selbstnivellierende Spachtelmasse auf Gipsbasis | SP670 | 0.15–0.30% | 130–150 (Durchfluss) |
| UHPC (C120+) | SP680 | 0.35–0.50% | 240–280 (Mini-Durchfluss) |
| Schnell abbindendes Sulfoaluminat | SP640 | 0.15–0.25% | 180–200 |
Überprüfen Sie bei der ausgewählten Dosierung Folgendes:
| Überprüfen | Methode | Bestehenskriterien |
|---|---|---|
| Setzverhalten (60 min) | EN 12350-2 | Setzverlust ≤ 30 mm |
| Aushärtungszeit | EN 196-3 (Vicat) | Anfangsabbindezeit ≥ 90 min; Endabbindezeit ≤ 480 min |
| Blutung | EN 480-4 | Blutung ≤ 2% |
| Luftgehalt | EN 12350-7 | ≤ 3% (sofern es sich nicht um eine luftporige Mischung handelt) |
| Druckfestigkeit (1 Tag, 7 Tage, 28 Tage) | EN 12390-3 | Erfüllt oder übertrifft die Auslegungsfestigkeit |
| Widerstand gegen Segregation | Optische Stabilität / Siebstabilität | ≤ 15% – Entmischung von Grobzuschlagstoffen |
Eine höhere Zementfeinheit (höhere Blaine-Oberfläche) bedeutet eine größere Oberfläche für die PCE-Adsorption — den Sättigungspunkt nach oben verschieben. Ein Zement mit einem Blaine-Wert von 450 m²/kg benötigt möglicherweise 20–30% mehr PCE als einer mit einem Wert von 350 m²/kg.
| Zement Typ | Relative PCE-Nachfrage | Empfohlene Klassenstufe |
|---|---|---|
| OPC CEM I 42,5 (350 m²/kg) | Ausgangswert | SP630 |
| OPC CEM I 52,5 (450 m²/kg) | +20–30% | SP630 / SP680 |
| Schlackenzement CEM III/A | +10–20% | SP630 |
| Sulfualuminat-Zement | Erfordert kompatibles PCE | SP640 |
| Hochalkalischer Zement | Möglicherweise ist eine höhere Dosierung erforderlich | SP630 |
| SCM | Auswirkungen auf die PCE-Nachfrage | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Flugasche (Klasse F) | Senkt den PCE-Bedarf um 10–20% | Kugelförmige Partikel verbessern den Durchfluss |
| Flugasche (Klasse C) | Unverändert bis leicht steigend | Größere Oberfläche |
| GGBS | Steigert die PCE-Nachfrage um 10–15% | Eckige Partikel, größere Oberfläche |
| Kieselsäurestaub | Steigert die PCE-Nachfrage um 20–40% | Extrem große Oberfläche (15.000–30.000 m²/kg) |
| Kalzinierter Ton (Metakaolin) | Erhöht die PCE-Nachfrage um 15–30% | Große Oberfläche, plättchenförmige Morphologie |
Zerkleinerte kantige Zuschlagstoffe erhöhen den PCE-Bedarf im Vergleich zu abgerundeten Flusszuschlagstoffen um 10–20%. Auch Zuschlagstoffe mit ungünstiger Korngrößenverteilung und Lücken im Korngrößenprofil erhöhen den Bedarf.
Höhere Betontemperaturen beschleunigen die PCE-Adsorption, aber auch die Zementhydratation – beide Effekte erhöhen den scheinbaren PCE-Bedarf bei gleichbleibender Verarbeitbarkeit. Pro 10 °C Temperaturanstieg über 20 °C ist mit einer Erhöhung der PCE-Dosierung um 5–10%.
Tonmineralien (insbesondere Montmorillonit) verfügen über eine enorme Fähigkeit, PCE-Moleküle zu adsorbieren, wodurch sie PCE gewissermaßen von der Zementoberfläche “entziehen”. Schon ein Tonanteil von 1–2% im Sand kann den PCE-Bedarf um 50–100%. Prüfen Sie den Sand stets auf seinen Tonanteil (Methylenblau-Test, EN 933-9), bevor Sie die Dosierung endgültig festlegen.
| Überdosierungsgrad | Symptom | Folge |
|---|---|---|
| +10–201 TP3T über der Sättigung | Etwas verlängerte Spielzeit | Geringfügige Verspätung im Fahrplan |
| +30–50% über der Sättigung | Deutliche Verzögerung (Anfangsabbindung > 8 h) | Kraftverlust nach 1–3 Tagen; bei Kälte mögliche Frostschäden |
| +50–100% über der Sättigung | Starke Blutungen und Segregation | Zementschleier, Wabenbildung, strukturelle Schwäche |
| > 2× Sättigung | Beton darf 24–48 Stunden lang nicht aushärten. | Völliger Fehlschlag bei der Platzierung; möglicherweise muss das Gerät entfernt werden |
Wichtigste Erkenntnis: Im Gegensatz zu Wasserreduktionszusätzen älterer Generationen (Lignosulfonat, SNF) weist PCE eine einen steileren Leistungsabfall. Der Übergang von “optimal” zu “problematisch” kann bereits bei einer Dosierungsänderung von 0,11 TP3T eintreten. Dosieren Sie stets nach Gewicht und nicht nach Volumen, und kalibrieren Sie Ihre Dosiergeräte regelmäßig.
Betrachten wir eine Fertigbetonanlage, die täglich 200 m³ C30-Beton mit 350 kg/m³ Bindemittel produziert:
| Szenario | PCE-Dosierung | Täglicher PCE (kg) | Jährliche PCE-Kosten* |
|---|---|---|---|
| Unterdosiert (0,12%) | 0.12% | 84 | $50,400 |
| Optimiert (0,20%) | 0.20% | 140 | $84,000 |
| Überdosiert (0,35%) | 0.35% | 245 | $147,000 |
*Ausgehend von PCE-Pulver mit ~$2,0/kg, 250 Arbeitstage/Jahr
Eine Überdosierung um 0,151 TP3T kostet dieses Werk **63.000 pro Jahr∗∗ – ohne Leistungsvorteil und mit potenziellen Qualitätsrisiken. Umgekehrt spart eine Unterdosierung33.600, erfordert jedoch möglicherweise einen höheren Wassergehalt, was die Festigkeit verringert und den Zementbedarf erhöht – ein Nettoverlust.
Die optimierte Dosierung ist stets die niedrigste, die alle Leistungskriterien erfüllt.
Nein. Jede Typenbezeichnung (SP630, SP640, SP670, SP680) weist eine unterschiedliche molekulare Struktur auf, die für ein bestimmtes Bindemittelsystem optimiert ist. Ein Wechsel der Typenbezeichnung erfordert die erneute Durchführung des Mini-Slump-Sättigungstests und einer Betonversuchsmischung. SP680 weist die breiteste Kompatibilität und die höchste Wasserreduktion auf, ist jedoch für Standard-OPC-Anwendungen möglicherweise überdimensioniert, bei denen SP630 kostengünstiger ist.
PCE-Pulver wird zusammen mit Zement und anderen Pulvern direkt in den Trockenmischmischer gegeben. Typische Dosierung für Trockenmörtel: 0.1–0.2% nach Bindemittelgewicht. Stellen Sie sicher, dass das PCE-Pulver frei fließend (nicht verklumpt) und gleichmäßig verteilt ist – führen Sie einen Vorvermischungsschritt durch, wenn der PCE-Anteil weniger als 0,15% des Gesamtgewichts der Charge beträgt.
Höhere Temperaturen beschleunigen die Zementhydratation, wodurch adsorbiertes PCE schneller verbraucht wird. Zudem erhöht sich bei gleichen Fließwerten der Wasserbedarf. Erhöhen Sie die PCE-Dosierung um 5–10% pro 10 °C über 20 °C oder ziehen Sie den Einsatz einer PCE-Variante in Betracht, die den Fließwert beibehält.
Prüfen Sie zunächst, ob Sie über dem Sättigungspunkt liegen (führen Sie einen Mini-Slump-Test durch). Falls ja, reduzieren Sie die Dosierung. Liegt der Wert bei oder unter dem Sättigungspunkt, kann die Blutung folgende Ursachen haben: zu wenig Feinanteile, lückenhafte Korngrößenverteilung, zu hoher Wassergehalt oder ein im Verhältnis zur Zementoberfläche zu hoher PCE-Wert. Klären Sie die Ursache, bevor Sie Anpassungen vornehmen.
Ja, aber führen Sie immer Kompatibilitätstests durch. PCE ist im Allgemeinen kompatibel mit:
Vermeiden Sie das direkte Mischen von konzentriertem PCE mit konzentrierter Kalziumformiatlösung – es kann zu Ausfällungen kommen. Bei Trockenmischsystemen ist dies kein Problem, da beide Stoffe in Pulverform vorliegen.
12 Monate in der original verschlossenen Verpackung bei trockener Lagerung und einer Temperatur unter 30 °C. PCE-Pulver ist hygroskopisch – nach dem Öffnen des Beutels innerhalb von 3 Monaten verbrauchen. Verklumpendes PCE-Pulver deutet auf Feuchtigkeitsaufnahme hin und kann eine verminderte Wirksamkeit aufweisen.
Die Optimierung der Dosierung von PCE-Superplastifizierern ist kein Ratespiel – es handelt sich um einen systematischen Prozess, bei dem der Sättigungspunkt ermittelt, Anpassungen an Material- und Umgebungsvariablen vorgenommen und die niedrigste Dosierung festgelegt wird, die alle Leistungskriterien erfüllt. Der Nutzen ist dreifach: gleichbleibende Betonqualität, maximale Kosteneffizienz und die Vermeidung von Qualitätsmängeln, die durch eine Überdosierung verursacht werden.
Die Michem-PCE-Typen – SP630 für Portlandzement, SP640 für Sulfoaluminatzement, SP670 für Gips und SP680 für UHPC sowie für breit gefächerte Anwendungsbereiche – bilden die technische Grundlage. Die Umsetzung der Optimierungsmaßnahmen liegt bei Ihnen.
Wenden Sie sich an die Das technische Team von Michem bei michemicals.com/kontakt für:
Michem ist die Marke für HPMC, HEMC, HEC, CMC, RDP, PCE-Fließmittel und Calciumformiat von Michem Chemical Co., Ltd. sowie für Polypropylenfasern unter der TenaBrix® Marke.
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