AT1966U1 - Leichtzuschlag für hydraulische bindemittel sowie dessen verwendung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leichtzuschlag für hydraulische Bindemittel und ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus expandierten oder aufgeschäumten Polystyrolkügelchen besteht, deren Oberflächen mechanisch aufgerauht und anschließend mit Propylenglykol imprägniert worden sind; sie betrifft ferner die Verwendung dieses Leichtzuschlages zusammen mit einem hydraulischen Bindemittel und vorzugsweise mit einem Dispersionsmittel sowie anderen üblichen Zusätzen.

Description

AT 001 966 Ul

Die Erfindung betrifft ein Leichtzuschlag für hydraulische Bindemittel sowie dessen Verwendung in Zusammenhang mit diesen, insbesondere mit Zementen und anderen Zusatzstoffen. Insbesondere dienen diese Leichtzuschläge für die Erstellung von Putzen, Estrichen und Wärmedämmungen.

Es ist allgemein bekannt, Mörteln, wie Fugenmörtel, Verputzmörtel oder Beton, die im Zustand der Verarbeitung formbar sind und später zu mehr oder weniger festen Stoffen erhärten, gewissen Materialien zuzusetzen, um leichtere, dämmende oder isolierende Endprodukte zu erhalten. Allgemein übliche hydraulische Bindemittel sind hydraulische Kalke und Zemente, die je nach Einsatzzweck mit "Zuschlägen" verwendet werden. Zur Erzielung leichter und schall-und wärmedämmender Bauelemente, Putze oder Estriche wurden bislang als Leichtzuschlag Bims, ein aus der Luft abgelagertes vulkanisches Tuffgestein von höchster Porosität, aber auch organische Stoffe wie Sägespäne, Torf-Kork oder Blähton eingesetzt. Ferner ist es aus Kunst- stoff-Rdsch. 1962, S. 444-448 bekannt, Polystyrol-Schaumstoffe im Bauwesen aufgrund seiner \ schall- und wärmedämmenden Eigenschaften und auch wegen seiner Leichtigkeit einzusetzen.

Wesentliche Nachteile bei der Verwendung von geschäumten oder expandiertem Polystyrol in Zusammenhang mit hydraulischen Bindemitteln wie Zement ist die Tatsache, daß die glatten Oberflächen der Polystyrolkügelchen eine schlechte Haftung mit den hydraulischen Bindemitteln eingehen und nicht als Leichtzuschlag für diese eingesetzt werden können. Darüber hinaus können Polystyrolkügelchen in Verbindung mit hydraulischen Bindemitteln wie Zement nicht als einsatzfahige Mischung in Säcken oder Trommeln oder auch in Silos zum Einsatz kommen, weil hier die Gefahr der Entmischung dieser ungleichartigen Komponenten besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leichtzuschlag für hydraulische Bindemittel vorzuschlagen, der ohne Schwierigkeiten einmal mit den jeweiligen hydraulischen Bindemitteln wie Zement verarbeitet werden kann oder der in einer Vormischung mit hydraulischen Bindemitteln ohne Gefahr einer Entmischung transportiert bzw. in Silos gelagert werden kann, bis er nach Zugabe von Wasser zu einem Mörtel verarbeitet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird einmal ein Leichtzuschlag für hydraulische Bindemittel vor- 2 AT 001 966 Ul geschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er expandierte oder aufgeschäumte Polystyrolkügelchen umfaßt, deren Oberflächen mechanisch aufgerauht und anschließend mit Propylenglykol imprägniert sind. Das Imprägnieren erfolgt durch Aufträgen, gegebenenfalls Aufspritzen, Vermischen od. dgl.

Es hat sich gezeigt, daß derartig an den Oberflächen aufgerauhte Polystyrolkügelchen, die eine flaumartige etwa 0,1 mm lange Flockenstruktur aufweisende Oberfläche zeigen, nach einer Imprägnierung mit Propylenglykol ohne Schwierigkeiten mit hydraulischen Bindemitteln vermischt werden können und als Gemisch nach Zugabe von Wasser als Mörtel, sei es als Estrichunterbau oder zu Leichtbeton weiterverarbeitet werden können. Die derart vorbehandelten Leichtzuschläge zeigen auch bei Vermischung mit hydraulischen Bindemitteln, wie Zement, keine Entmischung beim Transport in Säcken oder bei der Lagerung in Silos.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Zurverfügungstellung des erfindungsgemäßen Leichtzuschlages für hydraulische Bindemittel liegt darin, daß die Polystyrolkügelchen aus Altstoff-Polystyrol hergestellt werden können, wobei ökologische Umweltprobleme auf ökonomische Weise hervorragend gelöst werden können.

Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Leichtzuschlag mit etwa 2 bis 8 und vorzugsweise 2 bis 4 Liter, insbesondere etwa 2,5 Liter, Propylenglykol je m3 aufgerauhte Polystyrolkügelchen imprägniert.

Dieser Leichtzuschlag kann auf einfache Weise mit einem hydraulischen Bindemittel wie vorzugsweise Portlandzement in einer Menge von 70 bis 110 kg je m3 Leichtzuschlag eingesetzt werden, wobei bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform dieser Leichtzuschlag noch je m3 mit 1 bis 3,0 kg oder vorzugsweise 1,5 bis 3,0 kg eines pulvrigen Dispersionsmitteis auf Basis von Polymeren oder Mischpolymeren des Vinylacetates, sowie gegebenenfalls mit färbenden Pigmenten und üblichen Abbindeverzögerungsmitteln oder Abbindebeschleunigem eingesetzt wird. Eine derartige Trockenmischung kann dann an der Baustelle unter Zusatz der entsprechenden Wassermenge mit herkömmlichen Mischtechniken und geringem Arbeitsaufwand gleichmäßig zu einem fugenlosen Estrichunterbaudämmstoff oder zu Leichtbeton verarbeitet werden. 3 AT 001 966 Ul

Im folgenden wird anhand von Beispielen die Herstellung des Leichtzuschlages und ferner dessen Verwendung mit einem hydraulischen Bindemittel beschrieben.

Beispiel 1:

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Leichtzuschlags wurde als Ausgangsprodukt ein Polystyrol-Altstoff aus geschäumtem oder expandiertem Polystyrol (Styropor (WZ)) mit einer Perlenstruktur eingesetzt, der mechanisch in seiner Oberfläche einer mikroskopischen Oberfiächenaufrauhung unterzogen wurde. Durch ein entsprechendes Sichterverfahren wurde die Korngröße bzw. die Siebiinie bestimmt, wobei während oder nach der Aussichtung die oberflächiich aufgerauhten Polystyrolkügelchen mit Propylenglykol als Haftmittel besprüht wurden. Hierbei wurde eine Menge von nicht mehr als 4 Liter je m3 vorbehandeltem, gesichtetem Polystyrolkom zugegeben.

Der derart erhaltene Leichtzuschlag kann in Säcken oder über ein Silo für den Transport ab-gefullt werden.

Beispiel 2:

Der erfindungsgemäße Leichtzuschlag wird mit einer gemischten Korngröße von 1 bis zu 10 mm mechanisch aufgerauht, um eine Oberfiächenaufrauhung in Form einer feinen flaumartigen Flockenstruktur zu erzielen und um damit die Aufnahme des Propylenglykols, welches als Haftungsmittei dient, zu erleichtern. Das Propylenglykol wird zähflüssig in einem Trockenmischer auf das aufgerauhte Polystyrol aufgebracht und zwar vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 8, gegebenenfalls von 4 Liter, bevorzugt von etwa 2,5 Liter, je m3 vorbehandeltem Polystyrol. Während des Imprägnierens in Form eines trockenen Mischvorganges können noch Farbpigmente, wie Eisenoxid, in einer Menge von 0,5 bis 1,5 kg zugefügt werden. Anschließend wird der Leichtzuschlag mit Zement und vorzugsweise Portlandzement und insbesondere einem leicht maschinengängigen Zement der Klasse PZ275/K oder PSZ 400 in einer Menge von 50 bis 250 kg und insbesondere 70 bis 110 kg je m3 zugemischt. 4 AT 001 966 Ul

Besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, ein pulvriges Dispersionsmittel auf Basis von Polymeren oder Mischpolymeren des Vinylacetates in einer Menge von gegebenenfalls 1,5 bis 2,5 kg, bevorzugterweise von 1,0 bis 3,0 kg je m3 zuzugeben. Derartige Dispersionsmittel auf Basis von Polyvinylacetaten sind unter der Zeichnung "Mowilith" bekannt. Durch die Imprägnierung mit Propylenglykol und auch durch den Zusatz des Dispersionsmittels werden die Farbpigmente und insbesondere der Zement an die Polystyrolkügelchen dauerhaft bis zur Zugabe von Wasser, d.h. also direkt bis zur Verarbeitung vor Ort gebunden, so daß keine Probleme bei der Entmischung in Säcken bzw. Silos, bei Lagerung und Transport auftreten.

Mit dem erfindungsgemäßen Leichtzuschlag und dessen Verwendung in Zusammenhang mit einem hydraulischen Bindemittel insbesondere Zement erhält man bei Einsatz dieser Produkte im Estrichunterbau eine hervorragende Wärme- und Trittschalldämmung als Einsatz eines atmungsaktiven Dämmstoffes aus vorzugsweise recydiertem Polystyrol-Altstoff. Man kann eine gebundene, fugenlose Niveauausgleichsschüttung mit hoher Wärme- und Trittschalldämmung im Verguß einbringen und gleichzeitig eine vollständige Ummantelung von Rohrleitungen beispielsweise Versorgungsleitungen erzielen. Man erhält auf diese Weise eine hervorragende Wärme- und Trittschalldämmung aufgrund hoher Elastizität und des geringen Gewichtes, wobei der mit einem hydraulischen Bindemittel wie Zement verwendete Leichtzuschlag auch Unebenheiten in der Rohbetondecke bei Estrichen ausgleicht und dadurch Schall- oder Kältebrük-ken im Unterbau verhindert und letztlich einen planebenen, stabilen, fugenlosen, kompakten und homogenen Unterbau für schwimmende Estriche oder Fließestriche ergibt. Durch die besonders leichte und schnelle Verarbeitung der Leichtzuschläge in Verwendung mit einem hydraulischen Bindemittel wie Zement entfällt die früher übliche zeit- und kostenintensive Verlegung von Dämmstoffplatten und man erhält ein bis zu 70°C hitzebeständiges, schwer brennbares, nicht tropfendes, trittfestes, fäulnis- und verrottungssicheres Produkt, welches wegen der Verarbeitung von Polystyrol-Abfällen noch besonders umweltfreundlich ist.

Der erfindungsgemäße Leichtzuschlag bzw. in Verwendung mit einem hydraulischen Bindemittel wie Zement kann außer für den Estrichunterbau auch für eine gebundene Hohlraumdämmung, als Hmterfiillung oder Niveauausgleich oder zur Ausbildung von Gefallen im Flachdachbereich, zur nachträglichen Wärmedämmung im Dachbodenbereich und bei Gewölben, zur Althaussanierung, bei Übergängen von An- und Zubauten und allgemein auch zur Wärme- 5 AT 001 966 Ul dämmung and Ummantelung von Rohrleitungen sowie Kanaischächten eingesezt werden.

Der Einsatz dieses erfindungsgemäßen Leichtzuschlages mit der ebenfalls erfindungsgemäßen Verwendung in Zusammenhang mit Zement ist überaus wirtschaftlich. Der mit Zement vermischte Leichtzuschlag kann mit einem Freifallmischer, mit einem Zwangsmischer oder einer Estrichpumpe gemischt und verarbeitet werden, wobei bei Einsatz eines Freifellmischers der Mischvorgang mit Wasser nur etwa zwei, insbesondere nur etwa eine Minute(n) dauert Die Austrocknung des erfindungsgemäß mit Zement verwendeten Leichtzuschlages ermöglicht bei einer Raumtemperatur von 20°C und einer relativen Luftfeuchte von bis 40 % und üblichen Schichtdicken nach 12 Stunden bereits eine Begehbarkeit.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Leichtzuschlages und der erfindungsgemäßen Verwendung dieses in Zusammenhang mit einem hydraulischen Bindemittel wie Zement ergibt sich einmal aus ökologischen Gesichtspunkten, weil Abfellpolystyrol einer sinnvollen Verwertung zugefuhrt werden kann, und zum anderen, weil zusätzlich ein Leichtzuschlag erhalten wird, der ohne Entmischung mit dem hydraulischen Bindemittel wie Zement kombiniert werden kann und transportfähig und direkt ohne weitere Arbeitsgänge nur durch Zugabe mit Wasser zu dem entsprechenden Endprodukt für den Estrichunterbau, Hohfraumfüllungen oder Leichtbetonfertigteile verarbeitet werden kann.

Bei der Herstellung des Leichtzuschlages wird vorteilhafterweise derart vorgegangen, daß von einer Menge von 1.200 Litern Polystyrolkügelchen mit einem Gewicht von etwa 10 kg pro m3 ausgegangen wird; man erhält nach dem Vermischen mit Propylenglykol etwa 1.000 Liter Leichtzuschlag entsprechenden Gewichts. Dieses Gewicht hängt allerdings auch von der Korngrößenverteilung der eingesetzten Polystyrolkügelchen ab und auch von der jeweils zugegebenen Menge von Zement.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Zuschlagstoffes werden 20 kg Polystyrolkügelchen eingesetzt mit einer Korngrößenverteilung von 1 bis 10 mm, die mit 80 bis 120 kg Portlandzement, 80 bis 1,2 kg Dispersionsmittel, 80 bis 1,2 kg Farbzusätzen und 2 bis 3 kg Propylenglykol, vorzugsweise 1,5 bis 3 Liter, insbesondere 2 bis 2,5 Liter, Propylenglykol vermischt werden. 6 AT 001 966 Ul

Erfindungsgemäß erfolgt die Vermischung derart, daß die Dichte des Trockengemisches zwischen etwa 75 kg / m3 und 130 kg / m3, insbesondere zwischen 90 und 120 kg / m3, liegt

Bei der Verwendung des Leichtzuschlages in Verbindung mit Portlandzement zur Erstellung von Leichtbeton· und Schall-Wärmedämmestrichen wird eine Wasserzugabe vorgenommen, daß ausgehend von der Dichte des Trockengemisches eine Rohdichte nach dem Einbau erreicht wird, die etwa 80 bis 135 kg / m3, insbesondere 95 bis 130 kg / m3, beträgt Der Unterschied zwischen der Dichte des Trockengemisches und der Rohdichte nach dem Einbau ergibt sich durch das abgebundene Wasser.

Es ist durchaus möglich, entsprechende Rohdichten nach Einbau von EPS-Beton zu erhalten, die zwischen 70 bis 170 kg / m3 liegt Eine derartige Betonschicht besitzt eine dynamische Steifigkeit bei einer Dicke von 5 cm von etwa 110 bis 125 MN / m3

Das Trittschallverbesserungsmaß beträgt bei einem erfindungsgemäßen Fußbodenaufbau unter Einsatz des erfindungsgemäßen Leichtzuschlages mindestens 23 dB. Dabei umfaßt ein derartiger Aufbau eine etwa 140 mm starke Normrohdecke, eine etwa 49 mm dicke Schicht aus EPS-Beton, hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Leichtzuschlag, mit einer Rohdichte von etwa 130 kg / m3; darauf liegend befindet sich eine 5 mm starke PE-Schaummatte mit einer Dichte von 137 g/m2; der Fußbodenaufbau wird nach oben zu von einem etwa 56 mm dicken Zementestrich mit einer Dichte von 2.140 kg / m3 abgeschlossen.

Die Wärmeleitfähigkeit eines derartigen Fußbodenaufbaues beträgt etwa 0,05 W/mK. Das Brandverhalten entspricht der Brennbarkeitsklasse B1 schwer brennbar und der Tropfenbildungsklasse Tr1 nicht tropfend. Die Zugfestigkeit dieses erfindungsgemäßen Aufbaues beträgt etwa 52 kPa. Die Druckspannung bei 10 % Stauchung und 5 cm Schichtdicke beträgt etwa 0,16 N/mm2. Die Zusammendrückung unter Langzeitbelastung ergab sich mit 1 mm.

Es ist von Bedeutung, daß die im Leichtzuschiag enthaltenden Polystyrolkügelchen in Form von gemischten Korngrößen vorliegen bzw. daß Polystyrolkügelchen verschiedener Größe vorliegen, um eine entsprechend dichte Raumfüllung gewährleisten zu können, die wiederum ihrerseits eine gute Verbindung der Kügelchen mit dem an den Kügelchen anhaftenden Zementteilchen ermöglicht.

Vorteilhaftenweise liegen die Hauptfraktionen der eingesetzten Polystyrolkügelchen bei einer Größe von zumindest 4 mm, insbesondere von 5 bis 7 mm, da bei derartigen Größenverteilungen die Rohdichte nach dem Einbau gering ist. 7 AT 001 966 Ul

Die Anteile der Fraktionen mit 5, 6 oder 7 mm Durchmesser bzw. Sieblinienkennung können sich vorteilhafterweise jeweils auf zumindest 15, vorzugsweise zumindest 20 oder 25 % belaufen.

Im folgenden werden von einigen erfindungsgemäßen Leichtzuschlagen Sieblinien 1 bis 7 und die entsprechenden Zusätze angeführt:

Standard:

Sieblinie 1 2 3 4 5 6 7 1-1 2.5% 2,5 0 - - 11 10 2-3 15% 15 10 - - 11 40 3-4 25% 25 25 - - 11 - 4-5 15% 15 30 - - 11 - 5-6 15% 12.5 25 25 - 12 - 6-7 12,5 % 12.5 10 35 - 11 - 7-8 7,5% 10 - 35 35 11 - 8-9 5,5% 5 - 15 35 11 40 9-10 2,5% 2,5 - - 30 11 10 EPS in kg 20 20 20 20 15 20 20 PZ275 PZ375 PZ475 PZ275K PSZ400 PKZ 35F 100 100 80 70 60 80 80 Dispersionsmittel in kg 1 1 1 1 1 1 1 Farbzusätze in kg 1 1 1 1 1 1 1 Propylenglykol in kg 2,5 2,5 2 2 1.5 2,5 2 Trockengemischdichte in kg 130 124,5 104 94 78,5 104,5 104 Roh-Dichte nach Einbau 140 130 109 98 82 110 108 8 AT 001 966 Ul

Zu den einzelnen Leichtzuschlag-Zusammensetzungen ist zu bemerken, daß der Leichtzuschlag gemäß Sieblinie 1 eine sehr einfach zu erhaltende Zusammensetzung aufweist, in der eine ausgesprochen gute Größenverteilung der Polystyrolkügelchen vorliegt. Gleiches gilt auch für die Sieblinie 2. Die beiden Sieblinien ergeben eine relativ höhere Rohdichte nach dem Einbau bzw. benötigen etwas mehr Propylenglykol aufgrund der größeren Gesamtoberfläche der vorhandenen Polystyrolkügelchen.

Sieblinien mit Fraktionen mit größeren Korngrößen, wie z. B. den Sieblinien 4 und 5, zeigen relativ geringe Rohdichte nach dem Einbau, wobei allerdings der Aufwand erforderlich ist die anfallenden Polystyrolkügelchen zu sieben. Die Sieblinien 6 und 7 sind für spezielle Einsätze von Vorteil. 9

Claims (11)

1. AT 001 966 Ul Ansprüche: 1. Leichtzuschlag für hydraulische Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß er aus expandierten oder aufgeschäumten Polystyrolkügelchen besteht, deren Oberflächen mechanisch aufgerauht und anschließend mit Propylenglykol imprägniert worden sind.
2. 2. Leichtzuschlag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Poiystyrolkügelchen aus Altstoff-Polystyrol mit einer vorzugsweise gemischten Korngröße von insbesondere 1,0 mm bis 15 mm, vorzugsweise 1 bis 10 mm, bestehen.
3. 3. Leichtzuschlag nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Oberfläche der Polystyrolkügelchen eine flaumartige, etwa 0,1 mm lange Flockenstruktur aufweist.
4. 4. Leichtzuschlag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhten Polystyrolkügelchen je m3 mit 1,5 bis 8 Liter, vorzugsweise mit 2 bis 3 Liter, insbesondere mit etwa 2 bis 2,5 Liter, Propylenglykol imprägniert sind.
5. 5. Leichtzuschlag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtzuschlag sandfrei ist.
6. 6. Leichtzuschlag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtzuschlag bei 20 kg Poiystyrolkügelchen 1,5 bis 2,5 kg, vorzugsweise etwa 2 bis 2,5 kg, Polypropylenglykol enthält.
7. 7. Leichtzuschlag nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemischte Korngröße der Poiystyrolkügelchen vorliegt und zumindest Komgrößenfraktionen von Teilchen mit einer Sieblinie von 5 bis 6 und/oder von 6 bis 7, vorzugsweise auch von 7 bis 8 und'/oder von 8 bis 9 mm, und gegebenenfalls größer, in einem Ausmaß von zumindest jeweils 10 % vorliegen.
8. 8. Verwendung eines Leichtzuschlages nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zusammen mit einem hydraulischen Bindemittel, vorzugsweise Zement, insbesondere zur Herstellung von Wärme-(Tritt)Schalldämmungen. io AT 001 966 Ul
9. 9. Verwendung eines Leichtzuschlages nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Bindemittel Portlandzement ist und in einer Menge von 60 oder70 bis 110 kg je m3, vorzugsweise 70 bis 100 kg je m3 Leichtzuschlag eingesetzt wird.
10. 10. Verwendung eines Leichtzuschlages nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß es je m3 Leichtzuschlag zusammen mit 1,0 bis 3,0 kg eines pulvrigen Dispersionsmittels auf Basis von Polymeren oder Mischpolymeren des Vinylacetates sowie gegebenenfalls mit färbenden Pigmenten und üblichen Abbindeverzögerungsmitteln oder Abbindebeschleunigem eingesetzt wird.
11. 11. Verwendung eines ISchtzuschlages nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abbinden mit einer entsprechenden Wassermenge von einer Dichte des Trockengemisches im Ausmaß von etwa 80 bis 130 kg je m3, vorzugsweise von 90 bis 125 kg je m3, eine Rohdichte nach dem Einbau von etwa 80 bis 140 kg je m3, vorzugsweise von 90 bis 130 kg je m3, eingestellt wird. 11