DE2407538B2

DE2407538B2 - Glaeser auf der basis sio tief 2 - zno als verstaerkungsmittel in beton und zum einbau in leichtbeton

Info

Publication number: DE2407538B2
Application number: DE19742407538
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Phys. Dr. 6500 Mainz Coenen
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1974-02-16
Filing date: 1974-02-16
Publication date: 1976-04-01
Also published as: BE825591A; GB1493203A; FR2261235A1; DE2407538A1; JPS50117817A; FR2261235B3

Description

S1O2 20 bis 60

ZnO 15 bis 60

mindestens eines der folgenden Oxide:

T1O2 . . . 0 bis 10

CuO 0 bis 10

Fe2Os Obis 5

sowie gegebenenfalls:

BaO 0 bis 30

CaO 0 bis 10

AI2O3 0 bis 15

MgO 0 bis 7

2. Glaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Alkalioxide, CdO, B2O3, SnO2, V2O5, AS2O5, Sb2U5 in Konzentrationen von höchstens 4 Molprozent enthalten.

Die vorliegende Erfindung betrifft Glaser, die in Form von Fasern als Verstärkungsmittel fur Zement, Mörtel und Beton oder in Form von Hohlkugeln oder Schaumglas fur den Einbau in Leichtbeton geeignet sind

Es ist bekannt, daß die Festigkeit von Zement, Mörtel und Beton gegen Zug, Schlag und Abrieb durch Zusatz von Glasfasern erheblich erhöht werden kann. Glashohlkugeln oder Schaumglas als Zuschlag zu Leichtbeton haben gegenüber Polystyrol oder anderen Schaumkunststoffen den Vorteil der Erhöhung der Druckfestigkeit und fehlender Wasserabsorption. In Portland-Zement jedoch werden Fasern oder Hohlkugeln aus den üblichen Glasern wegen des hohen pH-Wertes so angegriffen, daß die verstärkende Wirkung nach einiger Zeit aufgehoben ist.

Es sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, um diese Korrosion zu verhindern:

1. Erniedrigung des pH-Wertes durch die Kohlensaure der Luft (Schaumbeton) oder Einleiten von Kohlensaure in kompakten Beton;

2. Beschichten der Glasfasern mit alkalibestandigen Kunststoffen;

3. Verwendung von Fasern oder Kugeln aus hochalkalibestandigem Glas

Der erste Weg hat den Nachteil, daß die Glaser nur in porösem Beton eingesetzt werden können, oder daß fur kompakten Beton das Verfahren sehr umständlich ist.

Der zweite Weg hat neben der Schwierigkeit, einen völlig dichten Überzug über die Glaser zu bekommen, den Nachteil, daß die Haftung zur Matrix schlecht ist.

Der dritte Weg schließt den Angriff des Zements auf das Glas nicht ganz aus, sondern verzögert ihn nur. Außerdem besteht auch hier der Nachteil der geringeren Haftung

Ziel der vorliegenden Erfindung sind Glaser, die die genannten Nachteile der bisher verwendeten Glaser nicht aufweisen.

Es ist bekannt, daß einige kationisch gebundene Metalle die Aushärtung von Portland-Zement verzogern Vom Zink weiß man, daß der durch Zinkverbindungen verspätet ausgehartete Zement fester ist als der zmkfreie(W. Lieber »Zement Kalk Gips« 20[1967], 91 bis 95) Die Verfestigung wird durch die bevorzugte Bildung von sehr langfaserigen Sihkathydraten bewirkt (W R 1 c h a r t ζ, Vortrag Tagung Verein Deutscher Zementwerke, 13.10 66, München) In der Zeit der Komplexbildung entsteht kein Ca(OH)2. Die übrigen Hartungsmechanismen (Tncalciumaluminat, Dicalciumsilikat, Tetracalciumeisenaluminat, Gips) werden durch Zink nicht beeinflußt Beim Ausharten wird Warme frei Durch Zinkoxid wird die Warmetonung vergrößert und zeitlich verzögert Die Verzögerung ist ein Maß fur die Komplexbildung (Ca[Zn(OHJ]₃ H3O2).
Die Vergrößerung der Warmetonung kennzeichnet den Einbau in das Calciumsilikathydrat.

Mit der Messung der Warmetonung konnte nun ein Auswahlverfahren gefunden werden zur Bestimmung von Oxiden, die fur die Losung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung eventuell geeignet sein konnten.

Das Verfahren wurde auf eine Vielzahl von Oxiden angewandt Es wurde gefunden, daß es mehrere Metalle gibt, die sich qualitativ ähnlich wie Zink verhalten, jedoch nicht so intensiv wirken Eine andere Art von Oxiden wirkt der Verzögerung entgegen, eine dritte Art bewirkt eine geringere Warmetonung.

Glaser fur die Betonverstarkung bestehen erfmdungsgemaß bevorzugt aus den Oxiden von Zink und solchen Metallen, die die Aushärtung verzogern und die Warmetonung vergrößern oder zumindest nicht verringern Hingegen sollen solche Oxide in den Glasern nicht oder nur in unschädlichen Konzentrationen enthalten sein, die die Verzögerung oder die Große der Warmetonung negativ beeinflussen.

Nachstehend werden einige Metalloxide einander gegenübergestellt

Bei den Messungen verhielten sich:

1. positiv ZnO, CuO, T1O2, Fe2U3;

2 neutral· S1O2, ZrO2, SrO, BaO, MnO2, NiO;

3. negativ AS2O5, Sb2Os, V2O5, B2O3, M2O (M
kahmetall), PbO, CdO, SnO2,

4. Sonderstellung: AI2O3, MgO, CaO.

Die Oxide in »Sonderstellung« können je nach Konzentration positiv oder negativ wirken (MgO, CaO, AI2O3). So wird z. B. die Wirkung der unter »positiv« eingestuften Oxide aufgehoben, wenn das molare Verhältnis von z. B CaO : ZnO 0,5 wird.

Erfmdungsgemaß bestehen die Verstärkungsmittel fur Zement, Mörtel und Beton aus Glasern, welche die Metalloxide in Zusammensetzungsbereichen enthalten, wie sie im Hauptanspruch angegeben sind.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert:

Beispiel 1

Es wurde ein Glas der Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 44,5 S1O2, 51,0 ZnO, 4,5 CuO in einem Tonhafen im Gasofen mit Zusatz von 1% BaSO4 als Lautermittel geschmolzen und z. T. aus dem Tiegel nach oben zu Fasern von etwa 30 μίτι Durchmesser gezogen.

Der Rest des Glases wurde ausgegossen, abgeschreckt und zu Grieß von einer mittleren Korngroße von 10 bis 40 μπι gemahlen. Der Grieß wurde zu 30% mit Portland-Zement P 375 vermischt, der Mischung wurde Wasser zugesetzt entsprechend einem Wasserwert von

0,35 Der Brei wurde in ein Becherglas gefüllt Die Temperatur im Innern wurde mit einem Thermoele ment gemessen und als Funktion der Zeit aufgeschne ben Es ergab sich eine Verzögerung gegenüber reinem Zement und eine Vergrößerung der Warmetonung

Die Fasern unterschieden sich von normalen Glasfa sern durch eine sehr kleine trockene Reibung gegeneinander, bedingt durch das Kupfer

Sie wurden in konzentrierte Zementmilch in einer Polyathylenflasche gehangt Von Zeit zu Zeit wurden Fasern entnommen und auf Festigkeit geprüft Die Festigkeit sank in den ersten zwei Tagen um 20% ihres Anfangswertes, blieb dann aber über Monate hinaus konstant, bezogen auf die Festigkeit der jungfräulichen Faser

Beispiel 2

Es wurde ein Glas der Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 38 S1O2, 7 T1O2, 6 MgO, 8 CaO, 18 BaO, 21 ZnO, 2CuO im Platintiegel im Induktions ofen geschmolzen und wie oben behandelt Die Knstallisationsfestigkeit war gut Die Ziehtemperatur lag niedriger als in Beispiel 1 und 2 Der E Modul war niedriger als bei 2 Die Verzögerung der Aushärtung und die Verstärkung der Warmetonung waren besser als bei 2 Die Festigkeit in Zementlauge sank um 30% und blieb dann über lange Zeit konstant, bezogen auf die Festigkeit der jungfräulichen Faser

Beispiel 3

Es wurde ein Glas der Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) 40 S1O2, 7 T1O2, 14 AbOs, 8 CaO, 7 BaO, 22 ZnO, 2 CuO im Platinriegel in einem Induktionsofen geschmolzen und wie oben behandelt Die Knstallisationsfestigkeit war so gut wie bei 3 Die Ziehtemperatur war etwas hoher als bei 3 Der E-Modul entsprach dein Wert bei 2 Die Verzögerung der Aushärtung und die Verstärkung der Warmetonung entsprachen 3 Die Festigkeit in Zementlauge sank um 30%, bezogen auf die Festigkeit der jungfräulichen Faser, und blieb dann konstant

Claims

Patentansprüche:

1 Glaser auf der Basis SiCh-ZnO zur Verwendung als Verstärkungsmittel in Beton oder zum Einbau in Leichtbeton, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent):