Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton

2 Stand der Technik2.3.8 Interpartikulare Wechselwirkungen im FrischbetonAuf die Partikel einer Suspension, die prinzipiell auch der Frischbeton darstellt, wirkenKräfte aus Gravitation sowie interpartikulare Kräfte. Je nach Partikelgröße wirken dieseKräfte jedoch in unterschiedlichem Verhältnis.Gesteinskörnungen für Betone weisen überwiegend einen Partikeldurchmesser größer0,125 mm auf. Daher beeinflussen sie sich gegenseitig lediglich in ihrer räumlichenAnordnung, jedoch kaum durch interpartikulare Kräfte. Beispielsweise würde nach derZugabe von Gesteinskörnungen in einen Wasserbehälter infolge der Gravitation sofortigeEntmischung auftreten, d.h. die Gesteinskörnung würde absinken. Bei Partikelgrößen vonwenigen µm, wie sie im Zement und zum Teil in den Betonzusatzstoffen vorkommen,nehmen nach Overbeck (1984) die interpartikularen Kräfte verhältnismäßig stark zu undüberwiegen bei einer Partikelgröße von weniger als 1 µm. Mit diesen Teilchen der Größezwischen 1 µm und 1nm beschäftigt sich die Kolloidwissenschaft.Die Kräfte zwischen den Partikeln in einer Suspension können anziehend oder abstoßendsein. Eine Suspension wird nach Israelachvili (1997) als dispergiert bezeichnet, wenn dieabstoßenden Kräfte dominieren, sie ist verflockt oder kumuliert, wenn die anziehendenKräfte überwiegen.Die DLVO-TheorieDer Bindemittelleim kann, wie bereits erwähnt, als kolloide Suspension betrachtetwerden. Mittels der DLVO-Theorie (benannt nach Derjaguin, Landau, Verwey,Overbeek) ist die Interaktion zwischen den Partikeln anschaulich darstellbar. Die Energiezwischen zwei Partikeln resultiert danach aus der repulsiven elektrostatischen Energie(E R ) und der Energie, die aus den anziehenden van-der-Waals Kräften (E A ) hervorgerufenwird. Die Interaktionsenergie E tot ergibt sich entsprechend nach Gleichung (2.22).E = E + E(2.22)totDie van-der-Waals-KraftRADie van-der-Waals-Kraft ist eine sehr schwache, stets anziehende Kraft. Sie entstehtinfolge elektrostatischer Interaktion zwischen zwei Molekülen mit permanenten Dipolen,oder zwei nicht polaren Molekülen infolge kurzfristiger Unterschiede in derElektronendichte. Nach Zhang (2001) werden die unterschiedlichen Elektronendichtendurch momentane Abweichungen der Elektronen von der Normallage und dem dadurchresultierenden momentanen Dipolmoment hervorgerufen. Nach Hamaker (1937) kann fürzwei kugelförmige Partikel die Anziehungsenergie E A berechnet werden.Die elektrostatische InteraktionDie meisten Substanzen erhalten eine Oberflächenladung, wenn sie mit einem polarenMedium in Berührung gebracht werden (z. B. mit Wasser). Diese elektrische Ladung35