Hochleistungsbeton (HPC) ist das Material der Wahl für moderne Infrastruktur: Brücken mit großen Spannweiten, Hochhauskonstruktionen, U-Bahn-Tunnel und Offshore-Plattformen. Charakteristische Merkmale — Druckfestigkeit ≥ C50/60, Wasser-Zement-Verhältnis ≤ 0,35, Setzmaß ≥ 600 mm und eine Lebensdauer von über 100 Jahren — sind ohne Polycarboxylat-Ether (PCE)-Fließmittel.
Dieser Leitfaden bietet Betonherstellern, Transportbetonwerken und Bauingenieuren eine umfassende technische Referenz zur Optimierung des Einsatzes von PCE in Hochleistungs- und Ultrahochleistungsbeton (UHPC).
Die Entwicklung chemischer Zusatzstoffe für Beton lässt sich in drei Generationen unterteilen:
| Generation | Typ | Wasserreduzierung | Klumpenrückhaltung | Verlust durch Einbruch |
|---|---|---|---|---|
| 1. | Lignosulfonat (LS) | 5–8% | arm | 30% nach 30 Minuten |
| 2. | Naphthalin (SNF) | 12–18% | Mäßig | 20% nach 30 Minuten |
| 3. | Polycarboxylat (PCE) | 20–40% | Ausgezeichnet | < 5% nach 60 Minuten |
Die Überlegenheit des PCE beruht auf seiner kammartige Molekülstruktur: Ein Carboxylat-Grundgerüst adsorbiert an Zementpartikeln, und dichte Polyethylenoxid (PEO)-Seitenketten erzeugen sterische Abstoßung – wodurch eine Flockung verhindert und der Wasserbedarf drastisch gesenkt wird, ohne die Verarbeitungszeit zu beeinträchtigen.
Jede Verringerung des Wasser-Zement-Verhältnisses um 5% erhöht die 28-Tage-Druckfestigkeit um etwa 6–10 MPa:
| w/z-Verhältnis | Druckfestigkeit nach 28 Tagen (OPC 52,5R) |
|---|---|
| 0.55 | 35–42 MPa |
| 0.45 | 48–56 MPa |
| 0.35 | 65–78 MPa |
| 0.28 | 85–100 MPa |
| 0.22 | 110–130 MPa (UHPC-Bereich) |
Referenzmischungen: Zement 400–500 kg/m³, gegebenenfalls Silikastaub, 20 mm Zuschlagstoff.
Ein wesentlicher Vorteil von PCE gegenüber SNF ist dauerhafte Verarbeitbarkeit — entscheidend für:
| Beimischung | Einbruch bei 0 Minuten | Absinken nach 30 Minuten | Zusammensacken nach 60 min | Einbruch nach 90 Minuten |
|---|---|---|---|---|
| SNF (2. Generation) | 210 mm | 160 mm | 105 mm | 60 mm |
| Standard PCE | 210 mm | 205 mm | 190 mm | 165 mm |
| Langsam freigesetztes PCE | 210 mm | 210 mm | 208 mm | 200 mm |
Mischung: C50, Wasser-Zement-Verhältnis 0,38, OPC 52,5R, 350 kg/m³ Zement, 25 °C.
Da PCE bei gleicher Verarbeitbarkeit ein niedrigeres Wasser-Zement-Verhältnis ermöglicht, kann der Zementgehalt um 30–50 kg/m³ im Vergleich zu SNF-basierten Mischungen – Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks und der Materialkosten bei gleichbleibender Zielfestigkeit.
| Betonqualität | Ziel w/z | PCE-Dosierung (%-Bindemittel) | Wasserreduzierung (%) | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| C40 | 0.42–0.45 | 0.15–0.25% | 20–25% | Infrastruktur, Industrieböden |
| C50 | 0.35–0.40 | 0.20–0.35% | 25–30% | Brücken, Säulen, Schifffahrt |
| C60 | 0.30–0.36 | 0.30–0.50% | 30–35% | Hochhauskerne, vorgespannte Bauteile |
| C80 | 0.25–0.30 | 0.50–0.80% | 35–38% | Fertigteil- und Schrägseilbrücken |
| UHPC (> C100) | 0.18–0.22 | 0.80–1.50% | 40–42% | Reaktiver Pulverbeton |
PCE-Dosierung als 1 Teil auf 3 Teile des Gesamtbindemittels (Zement + SCM) nach Gewicht.
Die Sättigungsdosis ist der Punkt, ab dem eine weitere Erhöhung des PCE-Werts keine weitere Wasserreduktion bewirkt. Ein Überschreiten dieses Wertes birgt folgende Risiken:
Der Sättigungspunkt hängt von der Zementart, dem C₃A-Gehalt und der Temperatur ab. Eine einfache Sumpfkegelflussversuch legt die Sättigungsdosis für jede Mischung fest:
Durchführung des Marsh-Kegel-Tests:
1. Zementpaste mit konstantem Wasser-Zement-Verhältnis (typischerweise 0,35) herstellen
2. Steigern Sie die PCE-Dosierung (0,11 TP3T, 0,21 TP3T, 0,31 TP3T, 0,41 TP3T, 0,51 TP3T Zement)
3. Messen Sie die Fließzeit durch eine Düse mit 5 mm Durchmesser
4. Stellen Sie die Fließzeit als Funktion der Dosierung grafisch dar → Wendepunkt = Sättigungsdosierung
| Komponente | kg/m³ |
|---|---|
| OPC 52.5R Zement | 380 |
| Flugasche (Klasse F) | 80 |
| Kieselsäurestaub | 30 |
| Grobkörniges Zuschlagmaterial (10–20 mm) | 980 |
| Feinkorn (0–5 mm) | 780 |
| Wasser | 148 |
| Tenabrix PCE-300 Superplastifizierer | 4,0 (flüssig, 30% Feststoffe) |
w/b = 0,30 | Setzmaß: 650 mm | 28 Tage: ≥ 68 MPa | Cl⁻-Diffusion: < 0,5 × 10⁻¹² m²/s
| Komponente | kg/m³ |
|---|---|
| OPC 52.5R Zement | 450 |
| Kieselsäurestaub | 45 |
| Kalksteinpulver | 40 |
| Grobkörniges Zuschlagmaterial (10–16 mm) | 950 |
| Feinkorn | 720 |
| Wasser | 140 |
| Tenabrix PCE-400 (mit verzögerter Freisetzung) | 6,0 (flüssig, 30% Feststoffe) |
| Kalziumformiat (frühe Festigkeit) | 5.0 |
w/b = 0,27 | Setzmaß: 700 mm | 1 Tag: ≥ 45 MPa (Dampfaushärtung bei 65 °C) | 28 Tage: ≥ 90 MPa
| Komponente | kg/m³ |
|---|---|
| OPC 52,5R/62,5R-Zement | 700–800 |
| Kieselsäurestaub | 150–200 |
| Quarzsand (0,1–0,6 mm) | 900–1,000 |
| Quarzpulver | 200–300 |
| Wasser | 160–175 |
| Tenabrix PCE-500 (UHPC-Typ) | 12–18 (flüssig, 30% Feststoffe) |
| Stahlfaser (13 mm, 2%-Volumen) | 156 |
w/b = 0,18–0,22 | Setzmaß: 700–800 mm (selbstverdichtend) | 28-Tage-Festigkeit: ≥ 120 MPa | Biegefestigkeit: ≥ 25 MPa
Bei Umgebungstemperaturen von 35–50 °C (typischer Sommer in den Golfstaaten) beschleunigt sich die Zementhydratation, und die Adsorptionskinetik von PCE verändert sich:
Strategie für HPC bei heißem Wetter:
| Region | Standard | Anforderung | PCE-Klasse |
|---|---|---|---|
| Saudi-Arabien | SASO EN 934-2 | Wasserreduktion ≥ 12%; chloridfrei | PCE-300 / PCE-400 |
| VAE | BS EN 934-2 | Typ SP (Superplastifizierer) | PCE-300 / PCE-400 |
| Indien | IS 9103 | Typ G/F (wasserreduzierend, verzögernd/normal) | PCE-300 |
| Brasilien | NBR 11768 | Typ SP-I oder SP-II | PCE-300 |
| EU/Weltweit | EN 934-2 | Typ SP | PCE-300 / PCE-400 / PCE-500 |
Alle PCE-Superverflüssiger sind Wasserreduktionsmittel, aber nicht alle Wasserreduktionsmittel sind Superverflüssiger. PCE erreicht eine Wasserreduktion von ≥ 20% (klassifiziert als “Hochleistungs-Wasserreduzierer” gemäß ASTM C494 Typ F/G), verglichen mit 5–12% bei Lignosulfonaten und SNF.
In hohen Dosierungen (> 0,51 TP3T Bindemittel) kann PCE die Zementhydratation verzögern, indem es C₃A- und C₃S-Bindungsstellen blockiert. Abhilfemaßnahmen: Verwendung von PCE-Varianten mit früher Festigkeit, Reduzierung der Dosierung auf den Sättigungspunkt oder Zugabe von Calciumformiat in einer Menge von 0,5–1,01 TP3T.
In den meisten Fällen ja. Bei einigen Verzögerern auf Lignosulfonatbasis kann es jedoch zu Unverträglichkeiten kommen. Führen Sie immer einen JAR-Kompatibilitätstest vor dem Einsatz in der Anlage. Eine gestaffelte Zugabe (PCE zuletzt, nach anderen Zusatzstoffen) verbessert die Verträglichkeit.
PCE-Flüssigkeit sollte bei 5–35 °C und vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt gelagert werden. Haltbarkeit: 12 Monate in verschlossenen Behältern. Ein Einfrieren führt zu keiner dauerhaften Beschädigung des Zusatzmittels; nach dem Auftauen erneut vermischen. Festes PCE-Pulver: kühl und trocken lagern, 24 Monate.
Ja. Alle Tenabrix PCE-Produkte sind chloridfrei (< 0,11 % Cl⁻ gemäß EN 934-2) und eignen sich für Stahlbeton und Spannbeton ohne Korrosionsrisiko.
Michem liefert Polycarboxylat-Ether-Fließmittel (PCE-300, PCE-400, PCE-500) in flüssiger und pulverförmiger Form an Transportbetonwerke, Fertigteilhersteller und Händler für Betonzusatzstoffe in ganz Indien, Saudi-Arabien, den Vereinigten Arabischen Emiraten und Brasilien.
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Erhältliche Formen: flüssig (30% Feststoffe) und pulverförmig (95% Feststoffe) | Verpackung: 200-Liter-Fass / 25-kg-Sack | Mindestbestellmenge: 1 Tonne | FOB Qingdao
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