-
Synthetischer Zuschlag für Betone geringer Rohdichte und
-
hoher Festigkeit und Verfahren zu dessen Herstellung Es hat in den
letzten Jahren nicht an Versuchsn gefehlt, welche die Herstellung eines Leichtzuschlages
mit einer Korngröße von bevorzugt unter 3 mm zum Ziele hatten.
-
Natürliche und synthetische Leichtzuschläge mit einer korngröße von
über etwa 3 mm und mit einer Kornrohdichte von 0,7 bis 2,0 g/cm3 gibt es in Fom
von beispielsweise Naturbims, Schaumlava, Kieselgur, Kalktuff sowie Blähton, Blähschiefer,
Tonsinter, Hüttenbims, Tonhohlkugeln, Aschensinter, Kohlenschlacke, Sinterbims,
Ziegelsplitt in großer Auswahl. Leichtzuschläge mit einer Korngröße unter 3 mm sind
jedoch nur vereinzelt bekannt geworden und ihre Herstellung und Anwendung ist meist
mit besonderen Schwierigkeiten verbunden. Andererseits erfordert aber ein Leichtbeton
mit geschlossenem. Gefüge sowie Leichtbeton mit guter Verarbeitbarkeit oder- eiaer
hohen Wasserundurchlässigkeit, welche Anforderungen in der Regel an Konstruktionsleichtbeton
gestellt werden, auch Zuschläge mit einer Korngröße unter 3 mm. Man ist daher vielfach
gezwungen, neben den bekannten grobkörnigen Leichtzuschlägen einen Natursand zu
verwenden, der eine Rohdichte in der Größenordnung von etwa 2,65 g/cm3 aufeist,
was die Rohdichte des Teichtbetons stark erhöht sowie seine Isolierfähigkeit entsprechend
verschlechtert.
-
Bin anderer bisweilen begangener Weg besteht darin, zerkleinerte
Grobleichtzuschläge, z.B. zerkleinerten Blähton oder Blähschiefer als Feinkorn einzusetzen.
Infolge der Gefügezerstörung, die bei dieser Zerkleinerung eintritt, wird jedoch
einerseits das Wasseraufsaugvermögen des Zu-.schlags stark erhöht, was Schwierigkeiten
bei der- 3etonherstellung verursacht, andererseits werden die Rohdichte des damit
hergestellten Leichtbetons und seine Wärmeleitfähigkeit durch die Aufschließund
der Poren ungünstig beeinflußt.
-
Leichtbetone, vor allem für Isolierzwecke sind auch ohne -grobe Leichtzuschläge
in Form von Gasbeton, Schaumsilikat,
Schaumbeton bekannt geworden.
In diesen Fällen werden teils durch gasbildende, teils durch schaumbildende S Stoffe
Hohlraume im Beton erzeugt, die jedoch miteinander in Verbindung stehen, wodurch
sich das meist beträchtliche Wasseraufsaugvermögen dieser Stoffe erklärt. Darüberhinaus
erfordert die Herstellung von Gasbeton, Schaumsilikat oder Schaumbeton in der Regel
große Anlagen, beispielsweise einen Autoklav für eine Dampfhärtung. Darüberhinaus
müssen die Rohstoffe, vor allem die Sande, eine ganz bestimmte Beschaffenheit aufweisen.
-
In der DL-PS 47 326 ist ein künstlicher Leichtzuschlagstoff.
-
beschrieben, der durch erhärteten Plaster bzw. erhärteten natürlichen
Anhydrit gebildet ist. Es wird dort ausdrücklich darauf hingewiesen, daß das Material
nur sehr geringe Druckfestigkeit aufweist. Die Herstellung des Zuschlagstoffes erfolgt
durch eine an sich technisch aufwendige Brikettierung.
-
Die DT-AS 1 671 074 beschreibt einen Baumaterialfüllstoff, der auf
Basis von Leichtbetonabfällen beruht. Die Körner dieses Zuschlagstoffes werden zwingend
zur Erzielung verringerter Wasseraufsaugung unter Ausbildung einer Haut oberflächlich
gesintert, also sehr aufwendig vorbehandelt.
-
Einen Isoliermörtel auf Basis Zement und/oder Kalk,welcher einen Zuschlagstoff
auf Basis eines granulierten Gasbetons
enthält, beschreibt die DT-OS
2 016 677. Die hier zwingend vorgeschriebene Granulation der Gasbetonabfälle stellt
einen aufwendigen Verfahrensvorgang dar, mit dem sich darüberhinaus ein Produkt
mit einer vorbestimmten Sieblinie nicht erzielen läßt.
-
Die DT-OS 1 811 033 betrifft Zuschlagstoffe für Leichtbeton. Diese
Stoffe sind durch dampfgehärtete und gezielt kugelig gestaltete Gasvoder/und Porenbetonteilohen
gebildet und müssen eine verdichtete oder versiegelte Oberfläche aufweisen. Die
Kugeln haben Durchmesser von 5 bis 50mm, vorzugsweise von 10 und 30 mm. Für die
Kugeln, deren Herstellung selbstverständlich sehr aufwendig ist, ist keine Dichte
angegeben, es fehlt auch hier jeder Hinweis auf die Beschaffenheit der Poren.
-
In der DT-OS 1 813 881 wird ein Verfahren zum Herstellen von Leichtballastkörnern
beschrieben. Deren Korngröße soll mindestens 4 mm betragen und es wird dort besonders
darauf verwiesen, daß die Körner nicht zu klein sein dürfen, da sonst ihre Porosität
verloren ginge. Außerdem wird zwingend vorgeschrieben, daß die Körper mit einer
Oberflächenkruste aus einem kalkhaltigen Bindemittel versehen werden müssen.
-
In jeder dieser Druckschriften ist Jeweils nur ein kleiner Teilbereich
der großen Zahl an sich in Frage kommender Zuschlagstoffe behandelt, wobei insbesondere
Angaben über Porenausbildung, Rohdichte und Korngröße entweder überhaupt fehlen
oder in ihren Bereichen sehr beschränkt sind.
-
Aufgabe der vorl+ngenden Erfindung war es nun, einen synthetischen
Zuschlag für Betone mit geringer Rohdichte zu schaffen, welcher hinsichtlich des
Rohstoffes keinerlei Beschränkung unterworfen ist, und einem unter seiner Verwendung
hergestellten Leichtbeton eine gute Verarbeitbarkeit, geringes Wasseraufnahmevermögen,
niedrige Schwindung
und hohe Festigkeit bei vergleichsweise geringen
Rohdichte verleiht.
-
Der neu zu entwickelnde Zuschlagstoff sollte also hinsichtlich seiner
Basis praktisch nicht begrenzt sein und es anurde gefunden, daß jedes Purbindemittel
und jeder Feinmörtel die Basis dafür bilden kann, , wenn nur genau ausgewählte und
aufeinander abgestimmte Verhältnisse von Korngrößenbereich, Rohdichte und einer
ganz bestimmten Ausbildung und Größe der Poren in Kombination miteinander vorliegen.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft also einen synthetischen Zuschlag
für Betone geringer Rohdichte und hoher Festigkeit auf Basis poröser erhärteter
Bindemittel, wie beispielsweise Gas---bzw. Schaumbetons oder porösen Gipses. Der
Zuschlag ist dadurch gekennzeichnet. 'daß er aus porösem. auf-eine insbesondere
0 - 4 mm, Körnung von 0 - ö mm,/vorzugsweise von 0,0@ - 2 mm, zerkleinertem und
erhärtetem Purbindemittel oder Feinmörtel mit gleichmäßiger Poren-und Gefügeausbildung
besteht,dessen -Poren überwiegend kugelförmig und mikroskopisch geschlossen sind
und deren mittlerer Durchmesser die Hälfte der jeder eigen Korngröße nicht übersteigt
und vorzugsweise unter 0,04 mm liegt, und der weiters eine Rohdichte von 0,5 bis
1t7 g/cm3, vorzugsweise 0,8 bis 1,2 g/cm3, aufweist: Durch die oben angegebene genau
abgestimmte Merkmalskombination konnte die angestrebte große Bereichsbreite bei
der Auswahl der Rohmaterialien bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit, einer verbesserten
Raumbeständigkeit und der besonders wichtigen Erreichung hoher Festigkeiten, daraus
hergestellter Leichtbetone erzielt werden.
-
Gegenstand der Erfindung ist weiters ein Verfahren-zur Herstellung
des oben angegebenen Leichtbetonzuschlages. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß der
poröse Bindemittelleim bzw.
-
Feinmörtel auf Basis von hydraulischen bzw nicht, hydraulischen Bindemitteln
unter Verwendung von iuftporeneinführenden und/oder gasbildenden Zusätzen und gegebenenfalls
von schaumstabilisierenden Mitteln zubereitet wird, wonach Aushärtung
und
schließlich Zerkleinerung erfolgt. Einer der Vorteile dieser Herstellungsmethode
liegt in der Zerkleinerung der erhärteten Bindemittel. Durch die jeweils gewählte
Methode der Zerkleinerung ist es möglich, ganz gezielt einen Zuschlag mit einer
vorbestimmten Sieblinie bzw. Korngrößenverteilung zu erhalten.
-
Zur Bereitung des porösen Bindemittelleimes bzw. Feinmörtels können
vorzugsweise handelsübliche Bindemittel, wie Portlandzemente, Eisenportlandzemente,
Hochofenzementet Flugaschezemente, Tonerdezemente, Hydrophobzemente, PM-Binder und/
oder hydraulische Kalke und/oder Weißkalke eingesetzt werden. Auf diese Weise kann
jeweils von einem gerade örtlich verfügbaren oder preislich günstigen handelsüblichen
Bindemittel ausgegangen werden und dennoch ein in seinen Verarbeitungseigenschaften
und nach Verarbeitung zu Beton geringer Rohdichte hohe Festigkeiten gewährleistender
Zuschlag erzielt werden.
-
Für gewisse Zwecke, insbesondere, wenn eine möglichst rasche und zugleich
störungsfreie und daher produktionsgünstige Herstellung des Leichtzuschlages angestrebt
wird* ist es von Vorteil zur Bereitung des porösen Bindemittelleimes bzw. Feinnörtels
ein7schnellerhärtenden Zement, vorzugs-.
-
weise auf Basis eines 11 CaO.7 Al203.CaX2-hältigen Klinkers, wobei
für X ein Halogen steht, einzusetzen.
-
Für die Verarbeitung kann es weiters günstig sein, bei der Bereitung
des porösen Bindemittelleimes bzw. Feinmörtels hydrophobierende und/oder verflüssigende
Zusätze einzusetzen. Durch hydrophobierende Zusätze kann das an sich geringe Wasseraufnahmevermögen
der Zuschläge herabgesetzt werden, während verflüssigende Zusätze die Festigkeit
zu erhöhen imstande sind.
-
Das für den erfindungsgemäßen Leicht zuschlag eingesetzte Bindemittel
kann bis zu 50 Gew.-% durch feinkörnige anorganische
Stoffe, wie
beispielsweise Hochofenschlacke, Kalkstein, Quarzsand, Flugasche, Trass, Kieselgur
oder andere Gesteinsmehle ersetzt werden. Auf diese Weise lassen sich einerseits
die Wirtschaftlichkeit und anderseits auch die Festigkeiten der unter Einsatz solcher
Zuschläge hergestellten Leichtbetone erheblich verbessern.
-
Es hat sich weiters bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Leichtzuschlages
als besonders vorteilhaft erwiesen, daß eine Farbgebung des Produktes durch Einsatz
eines anorganischen Farbpigmentes von 1 bis 10 Gew.-% des Bindemittelanteiles bei
der Zubereitung des porösen Bindemittelleimes bzw. Feinmörtels in einem Arbeitsgang
erfolgen kann. Am günstigsten hat sich die Farbgebung mit den Farben rot,grün, blau,
gelb und schwarz ausgewirkt, wobei die Verwendung eines Weißzementea als Ausgangsmaterial
für den Leichtsand bei gleicher Farbwirkung eine Herabsetzung der zuzusetzenden
Menge an Farbpigmenten, insbesondere bei den hellen Farben, ermöglicht.
-
Auf besonders günstige Art läßt sich die oben genau angegebene Gefügeausbildung
des porösen Bindemittelleimes bzw.
-
Feinmörtels erzielen, indem nämlich das Wasser-Bindemittelverhältnis
auf Werte zwischen 0w45 und 1,00 und/oder der Rührzeit auf Werte zwischen 0,5 und
8 Minuten eingestellt wird.
-
Eine andere Möglichkeit, die Rohdichte des hochporösen Bindemittelleimes
bzw. Feinmörtels zu beeinflussen, bietet sich durch die zentral im Rohrgefäß angeordnete
Rührschaufel an, die vorteilhafterweise so ausgeführt ist, daß sie die gesamte Bindemittelleim-
bzw. Feinmörtelmenge bei guter Durchwirbelung erfaßt, wobei die Rührgeschwindigkeit
zweckmäßigerweise mindestens 600 UpM beträgt. Unter diesen Bedingungen erwies sich
ein Zusatz von 0,1 bis 0,5 % des Bindemittelgewichtes
eines luftporeneinführenden
bzw. gasbildenden Mittels als für den vorgesehenen Zweck voll ausreichend. Bei einem
Zementbrei mit w/z-Wert von o,6 und einer Rührdauer von etwa 1 Minute ergab sich
beispielsweise ein porös er gießfähiger Brei mit einer Rohdichte von 1 g/cm3.
-
Die Wahl einer bestimmten Rohdichte für das als Ausgangsmaterial für
den erfindungsgemäßen Leichtzuschlag vorgesehene Bindemittel- bzw. Feinmörtelgemisch
ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil diese Rohdichte die Beschaffenheit des
erfindungsgemäßen Leichtzuschlags wesentlich beeinflußt. Der poröse Brei wird beispielsweise
in beliebige Formen eingebracht, wo dieser zu einem porenreichen Beton erstarrt.
-
Die Erhärtungsgeschwindigkeit des porösen Bindemittelleimes
bzw.
Feirmörtels kann auch durch Vorwärmung der Ausgangsmaterialien, durch Ausnützung
der bei der Hydratation freiwerdenden Wärme, durch erstarrungs- bzw. erhärtungsbeschleunigende
Zusätze und/oder durch eine Wärmebehandlung, Dampfbehandlung und/oder C02-Härtung
gesteigert werden.
-
Der erfindungsgemäße Leicht zus chlag wird letztlich durch eine Zerkleinerung,
beispielsweise durch Brechen, Spalten, Schneiden* Stanzen oder Scbleudern, aus dem
noch weichen oder bereits erhärteten, hochporösen Zementstein- bzw.
-
Feinmörtel gewonnen.
-
Zur Erreichung der gewunschten Korngröße hat es sich als besonders
vorteilhaft erwiesen, wenn der poröse erhärtete Bindemittelleim bzw. Feinmörtel
im Backenbrecher vorzerkleinert und in einem Vibrationsbrecher oder in einer Schlagkreuzmthle
auf die gewünschte Korngröße nachzerkleinert wird.
-
Der poröse, erhärtete Bindemittelleim bzw. Feinmörtel kann aber auch
in einem Hammerbrecher auf die gewünschte Korngröße nachzerkleinert werden.
-
Nach einer bevorzugten Variante wird vor Verarbeitung des-Zuschlages
die Aushärtung durch eine mindestens 14-tägige Lagerung und/oder Wärme- bzw. Dampfbehandlung
und/oder C02-Härtung abgeschlossen.
-
Die wesentlichsten Vorteile des vorgeschlagenen Leichtzuschlages sind
die große Toleranz hinsichtlich der Rohmaterialauswahl, die einfache und ökonomische
Herstellungsart, die nach Bedarf einstellbare Kornrohdichte, sowie die gute Verarbeitbarkeit,
die gute Raumbeständigkeit, das geringe
Wasseraufnahmevermögen
und nicht zuletzt die hohe Festigeit . Diese Vorzüge machen eine vielseitge Verwendung
des erfindungsgemäß hergestellten Leichtzuschlages möglich.
-
Zu den Vorzügen des erfindungsgemäßen Leicht zuschlages gehört weiters,
im Unterschied zu anderen anorganischen Leichtzuschlägen, die Fähigkeit, die Aufrechterhaltung
des pH-Wertes in dem unter dem Einsatz des neuen Zuschlages hergestellten Leichtbetons
zu gewährleisten, was für die Stahlbewehrung im Beton praktisch einen Korrosionsschutz
bedeutet.
-
All den nachfolgenden Beispielen soll das Herstellungsverfahren zur
Gewinnung eines erfindungsgemäßen Leichtsandes erläutert werden: Herstellungsbeispiel
1: Zur Herstellung eines porösen Zementleims wurden 65 Gewichtsteile eines schnellerhärtenden
Zementes und 35 Gewichtsteile Wasser eingewogen. In das Anmachwasser sind -- bezogen
auf das Zementgewicht - 0,3 % Luftporenmittel zugesetzt rJorden. Diese Mischung
gelangte in ein Rührgefäß und wurde insgesamt 2 Minuten lang-bei 1200 UpM mit einer
im Behälter zentral angeordneten Schaufes zu einen: porösen Brei gerührt. Die Rohdichte
und damit der Luftgehalt des Breies wurden von Zeit zu Zeit mit einem Litermaß kontrolliert
Nach Ende der Rührzeit wurde der poröse Zementleim in Formen gebracht und nach seiner
Erhärtung folgende Eigenschaftswerte ermittelt (die Festigkeitsentwicklung wurde
nach ÖNORM B 3310 bestimmt):
Rohdichte: 1,2 g/cm3 Porosität, Gesamt:
45 Vol@% Mittlere Porengröße: 0,08 mm Porenform: Kugelporen Druckfestigkeit: nach
2 Stunden 40 kp/cm2 nach 1 Tag 90 kp/cm2 nach 28 Tagen 140 kp/cm2 Aus diesem Material
wurde der erfindungsgemäße Leichtzuschlag durch Zerkleinerung gewonnen.
-
Herstellungsbsistiel 2: Zur Herstellung eines porösen Zementleimes
wurden 60 Gewichtsteile Eisenportlandzement (EPZ 275) der bereits 1,0 % Schaumstabilisator
enthielt und 40 Gewichtsteile wasser eingewogen. In das Anmachwasser sind - bezogen
auf das Zementgewicht - 0,5 % Luftporenmittel zugesetzt wordn. Diese Mischung viurde
in der wie bei Beispiel 1 beschriebenen Weise 4 Minuten lang bei 800 UPM zu einem
porösen Brei gerührt. Nach den Ausgießen und Erhärten des gewonnenen Breies sind
folgende Eigenschaftswerte ermittelt worden, wobei die Bestimmung der Festigkeitsentwicklung
nach ÖNORM B.3310 erfolgte: Rohdichte: 0,8 g/cm3 Porosität, Gesamt: 60 Vol@% Mittlere
Porengröße: 0,1 mm Porenform: Kugelporen Druckfestigkeit: nach 1 Tag 12 kp/cm2 nach
28 Tagen 60 kp/cm2 Aus diesem Material wurde der erfindungsgëmäße Leichtzuschlag
durch Zerkleinerung gewonnen Herstellungsbeispiel 3: Die Grobzerkleinerung des porösen
Zementsteines zur Gewinnung des erfindungsgemäßen Leichtzuschlages erfolgte in einem
Backenbrecher, die Feinzerkleinerung in einem Vibrationsbrecher. Die einzelnen Körnungen
wiesen folgende Kornrohdichte auf:
Körnung (mm) Kornrohdichte (g/cm3)
4 - 8 etwa. 0,7 2 - 4 Wa. 0 8 1 - 2 etwa. 0,9 0,2 - 1 etwa. 1,2 0,06 - 0,2 etwa.
1,4 Die wesentlichsten Betoneigenschaften unter Verwendung eines erfindungsgemäß
hergestellten Leichtzuschlages sind aus folgenden Anwendungsbeispielen zu entnehmen:
Herstellungsbeispiel 4: Um einen gefärbten Leichtsand zu erhalten, wurden zur Herstellung
eines porösen Zementleimes 60 Gew.-Teile Meißzement, der bereits 2 Gew.-% eines
anorganischen Farbpigmentes homogen verteilt enthielt, und 40 Gew.-Teile Wasser,das
0,3 % Luftporenmittel, bezogen auf das Bindemittelgewicht enthielt, eingewogen.
Nach einer Rührzeit von 5 min bei 600 UpM wurde der: poröse Brei, der ein Litergewicht
von 1400 g/l aufwies, in Formen gegossen, wo dieser zu porösen, jedoch festen Körpern
erstarrte.
-
Aus diesen porösen* festen Körpern wurde durch gezielte Zerkleinerung
ein Leicht sand mit der Körnung O - 4 mm mit den für dieses Produkt gewünschten
Eigenschaften betreffend der Rohdichte, der Porengröße und der Gefügeausbildung
hergestellt. Die Körner des Leichtsandes zeigen eine leuchtende Farbe, je nach der
Farbe des verwendeten Pigmentes, rot,grün, blau, gelb oder schwarz.
-
Bei Formkörpern* die unter Verwendung dieses farbigen Leichtsandes
mit Weißzement hergestellt wurden, konnte eine farbige Oberfläche erzielt werden.
Besonders effektvoll waren die Leichtsandfarben entweder bei Verwendung eines farblosen
Bindemittels (Kunstharz u.ä.) oder dort, wo eine Art
Waschbeton-,
Kratzbeton- oder eine Schliffbetonoberfläche mit dem farbigen Leichtsand erzeugt
wurde.
-
Anwendungsbeispiel 1: Einwaage: Leichtzuschlag 0,06 - 1,0 mm 10 Gew@%
Leichtzuschlag 1,0 - 2,0 mm 10 Gew@% Leichtzuschlag 2,0 - 4,0 mm 30 Gew@% Leichtzuschlag
4,0 - 8,0 mm 50 Gew@% Zementgehalt 340 kg/m3 Beton Wasser/Zement-Wert 0,65 Die Mischung
wurde im Zwangsmischer vor der Wasserzugabe 1 Minute lang, nach der Wasserzugabe
ebenfalls 1 Minute lang gemischt, danach in Würfelformen mit 10 cm Kantenlänge gefüllt
und verdichtet.
-
Betonrohdichte nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 1,2 kg/cm3 Druckfestigkeit
nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 110 kp/cm2
Anwendungsbeispiel
2: Einwaage: Leichtzuschlag 0,06 - 1,0 mm 40 Gew@% Leichtzuschlag 1,0 - 4,0 mm 60
Gew@% Zementgehalt 300 kg/m3 Beton Wasser/Zement-Wert 1,0 Probenherstellung wie
im Beispiel 1.
-
Betonrohdichte nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 1,2 kg/dm3 Druckfestigkeit
nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 145 kp/cm2 Anwendungsbeispiel 3: Einwaage: Leichtzuschlag
0,06 - 1 ,0 mm 30 Gew@% Blähton (Litergewicht: 3,0 - 10,0 mm 70 Gew@% 500 g/l) Zementgehalt
340 kg/m3 Beton Wasser/Zement-Wert 1,0 Probenherstellung wie im Beispiel 1.
-
Betonrohdichte nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 1,35 kg/dm3 Druckfestigkeit
nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 220 kp/cm2 Anwendungsbeispiel 4: Einwaage: Leichtzuschlag
0,06 - 1,0 mm 15 Gew@% Leichtzuschlag 1,0 - 2,0 mm 15 Gew@% Blähton (Litergewicht:
3,0 - 10,0 mm 70 Gew@% 500 g/l) Zementgehalt 340 kg/m3 Beton Wasser/Zement-Wert
0,7
Probenherstellung wie im Beispiel 1.
-
Betonrohdichte nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 1,30 kg/dm3 Druckfestigkeit
nach 7 Tagen Feuchtraumlagerung: 240 kp/cm2 Die Verarbeitbarkeit des Leichtbetons
mit dem erfindungsgemäßen Zuschlage war in allen Fällen einwandfrei. Das Gefüge
des erhärteten Betons war jeweils gleichmäßig dicht und wies keinerlei Anzeichen
einer Entmischung oder Verdichtungsmängel auf.
-
O Figuren 12 Patentansprüche