2.4 Kornrohdichte und Wasseraufnahme

Zum Entwurf von Betonmischungen unter Verwendung rezyklierter Zuschläge aus mineralischen Baustoffgemischen müssen deren Kornrohdichte sowie die Wasseraufnahme der i. d. R. porösen Materialien bekannt sein. Die Kornrohdichte ist definitionsgemäß das Verhältnis der trockenen Masse zum Kornvolumen einschließlich Kornporen. Sie ist jedoch keine genau bestimmbare physikalische Größe, sondern eine durch das jeweilige Meßverfahren definierte Maßeinheit und hängt von der mineralischen Zusammensetzung und der Kornporigkeit des Zuschlags ab. Während die Massenermittlung durch Wägung einfach vorzunehmen ist, bereitet die Volumenbestimmung insbesondere bei porösen Zuschlagmaterialien Probleme. Sie wird in der Regel durch Verdrängung von Flüssigkeiten mit bekannter Dichte bestimmt. In diesen Fällen muß verhindert werden, daß die Probe während der Volumenbestimmung Prüfflüssigkeit aufnimmt und das Meßergebnis verfälscht. Die Poren in der Nähe der Kornoberfläche gehören dabei nur dann zum Kornvolumen, wenn sie so klein sind, daß Zementleim nicht in sie eindringen kann.

Versuche an reinem Betonsplitt /1/ haben gezeigt, daß mit dem Pyknometerverfahren und durch Unterwasserwägung reproduzierbare Ergebnisse mit einer Streuung der Einzelwerte von höchstens ± 0,04 kg/dm³ erzielt werden können. Das Meßzylinderverfahren ist nach /1/ aufgrund anhaftender Luftblasen zu ungenau. Zu Vergleichszwecken wurde die Kornrohdichte an den künstlich hergestellten Zuschlaggemischen mit dem Pyknometerverfahren und der Unterwasserwägung bestimmt /14/. Beim Pyknometerverfahren wurden als Prüfflüssigkeiten Wasser und Paraffinöl - wie es in DIN 4226-3 /3/ für Leichtzuschlag empfohlen wird - verwendet. Zur Herstellung des Zustandes „wassergesättigt und oberflächentrocken" wurden die 24 h wassergelagerten Proben zunächst durch Abtropfen von der gröbsten Feuchtigkeit befreit. Die Entfernung der Oberflächenfeuchte erfolgte anschließend mit einem zweiten schwachfeuchten Baumwolltuch solange, bis der gesamte Zuschlag nur noch mattfeucht erschien.

Die nach den drei genannten Verfahren ermittelten Kornrohdichten sind in Bild 6 für die Korngruppe 8/16 gegenübergestellt.

Die maximale Streubreite der ermittelten Einzelwerte betrug mit dem Pyknomterverfahren mit Wasser und bei der Unterwasserwägung maximal 0,05 kg/dm³. Der Vergleich der Ergebnisse der verschiedenen Verfahren zeigt, daß die Unterschiede der ermittelten Werte im Bereich der Prüfstreuungen der Verfahren liegen. An Blähschiefer, der in seiner Zusammensetzung insgesamt homogener ist, können bei der Bestimmung der Kornrohdichte mit dem Pyknometerverfahren Streuungen der Einzelwerte bis zu 0,24 kg/dm³, bei Unterwasserwägung bis zu 0,04 kg/dm³ auftreten /9/. Bis auf eine Ausnahme werden mit dem Pyknometerverfahren mit Wasser stets geringfügig höhere Kornrohdichten erzielt als die beiden anderen Prüfverfahren (Ergebnisse der Korngruppe 2/8 ohne Abbildung).

Über die Bestimmung der Wasseraufnahme wird im Idealfall die Wassermenge ermittelt, die nötig ist, um den Zuschlag soweit vorzunässen, daß er sich im Beton wie ein dichter Zuschlag verhält und dem Zementleim kein Wasser entzieht oder an ihn abgibt. Dieser Zustand der reinen Kernfeuchte definiert sich durch das Verfahren zur Entfernung der Oberflächenfeuchte. Die Herstellung des Zustandes "wassergesättigt und oberflächentrocken" erfolgte nach der in bereits beschriebenen Vorgehensweise. Bild 7 zeigt die Wasseraufnahme der verschiedenen Zuschläge in Abhängigkeit von der Zeit.

Alle untersuchten Materialien nehmen einen großen Teil des Wassers innerhalb der ersten 10 Minuten auf. Bezogen auf die in 24 h aufnehmbare Wassermenge haben der Betonbruch BB nach 10 min 89 %, das Gemisch D 87 %, das Gemisch C 82 % und der reine Ziegelsplitt ZB 1 76 % des Wassers aufgenommen. Während beim Betonsplitt BB das zusätzlich aufgenommene Wasser bei einer Betonmischung (V_g = 0,7 m³/m³; w/z = 0,5) jedoch lediglich rd. 7 l/m³ ausmachen würde, entspräche dies bei Verwendung des Ziegelsplitts ZB1 einer Wassermenge von rd. 32 l/m³. Mit steigendem Ziegelanteil verstärkt sich demnach das „Nachsaugverhalten" der Zuschläge. Es ist weiterhin zu erkennen, daß insbesondere das Nachsaugverhalten des Ziegelbruchs dem Wurzel-Zeit-Gesetz gehorcht und somit auf Kapillartransport zurückgeführt werden kann.

2.5 Zusammenhänge verschiedener Zuschlageigenschaften

Verschiedene Zuschlageigenschaften stehen zwangsläufig in einem mehr oder weniger direkten Zusammenhang (Bild 8).

So kann bei den hier verwendeten Materialien über den Zusammenhang zwischen Wasseraufnahme und Kornrohdichte sowie Kornrohdichte und Schüttdichte der relativ schnell und einfach zu bestimmende Parameter Schüttdichte genutzt werden, um direkt auf die Wasseraufnahme des Materials zu schließen. Weiterhin ist die Abhängigkeit des Druckwertes D nach DIN 4226-3, Abschnitt 7.2 von der Kornporigkeit zu erkennen.