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Verfahren zur Herstellung von Betonkörpern unter Verwendung von mit
Zementleim nicht oder schlecht verträglichen Zuschlagstoffen höherer Elastizität
Bekanntlich ist die Elastizität von Beton so gering, dass ein grösserer Betonkörper, beispielsweise eine Mauer, nicht in der Lage ist, den bei Temperaturänderungen auftretenden Volumsänderungen zu folgen, ohne dass es zu Rissbildungen kommt. Wenn man Rissbildungen in grösseren Betonkörpern vermeiden will, muss man daher in entsprechenden Abständen Fugen vorsehen, die, häufig mit nachgiebigem Material ausgefüllt, den einzelnen Betonkörpern eine gewisse Bewegungsfreiheit gewähren. Meist werden diese Fugen als unvermeidbares Übel hingenommen, die sich besonders bei langgestreckten Betonbauwerken, wie Stützmauern, Talsperren und ebenso im Betonstrassenbau störend bemerkbar machen.
Die Elastizität des Betons lässt sich verbessern, indem man ihm elastische Stoffe, wie Bims, Blähton, Globulit od. dgl. einverleibt oder im Beton Luftporen ausbildet ; durch derartige Massnahmen werden aber auch Festigkeit und Eigengewicht des Betons herabgesetzt. Während das Raumgewicht des gewöhnlichen Schwerbetons im allgemeinen zwischen 2, 1 und 2, 5 t/m3Uegt, weisen Leichtbetone Werte von 0, 80 bis 1, 4 t/m3 und dementsprechend geringe Festigkeit auf. Diese beträgt im Mittel 20-50 kg/cm, während Beton für tragende Bauteile Festigkeiten aufweisen muss, die zwischen 200 und 600 kg/cm2 liegen. Aus diesem Grund sind die hier erwähnten Zusätze für höher beanspruchte Betonbauteile, wie Mauern oder Betondecken auf Strassen, nicht zulässig.
Es ist anderseits bekannt, hohe Elastizität insbesondere bei Strassendecken dadurch zu erreichen, dass man als Bindemittel des Splitts nicht Zement sondern Teer oder Bitumen verwendet. Solche Strassendecken haben jedoch gegenüber Zementbeton den Nachteil geringerer Lebensdauer und grösserer Abnützung durch den Betrieb. Anderseits besitzt aber der Asphaltbeton Eigenschaften, die an Strassendecken geschätzt werden. Durch die hohe Elastizität erübrigt sich vor allem die Anordnung von Raumfugen. Allgemein kann gesagt werden, dass die Schaffung eines Baustoffes, der die wertvollen Eigenschaften des Betons mit jenen des Schwarzmateriales vereinigt, insbesondere für die Herstellung von Strassenbelägen einen erheblichen technischen Fortschritt bringen würde.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit diesem Problem und schafft einen Baustoff fürstrassenbauzwecke, der jedoch auch andere Anwendungsgebiete besitzt, wie Ufermauern, Talsperren, Schleusenmauern u. dgl.
Versucht man, eine Verbindung zwischen Bitumen und Zement herzustellen, d. h. eine gleichzeitige Anwesenheit beider Bindemittel in ein und derselben Mischung herbeizuführen, so ergibt sich eine unzulängliche Bindung ; Zement, Wasser und Bitumen bzw. Teer können nicht gemeinsam verarbeitet werden. Es ist insbesondere nicht möglich, Sand oder Splitt, die nach gebräuchlichen Verfahren mit Bitumen oder Teer umhüllt wurden, als Zuschlagstoff für die Herstellung von Zementbeton zu verwenden. Bekannt ist die Verarbeitung von Bitumenemulsion unter Zusatz von Zement. Eine besondere Verbreitung hat der Zementzusatz bei solchen Emulsionen nicht gefunden, da auch bei diesem Verfahren nicht die Möglichkeit besteht, Festigkeiten zu erreichen, die denen eines Zementbetons nahekommen.
Die Erfindung weist nun einen Weg, um diese Schwierigkeiten zu beseitigen und Beton mit normalen Werten für Festigkeit und Raumgewicht unter Verwendung von Baustoffen herzustellen, die an sich als Zuschlagstoffe weniger geeignet sind, deren Mitverwendung als solche jedoch anderer Gründe wegen, sei es der erhöhten Elastizität, der besseren Reibung, der Wärmedämmung od. dgl., erwünscht ist. Im allgemeinen wird es sich jedoch darum handeln, solche Zuschlagstoffe der vergrösserten Elastizität des Endproduk- tes wegen im Beton mitzuverarbeiten.
Die Erfindung geht nun von einem Verfahren zur Herstellung von Betonkörpern unter Verwendung von
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mit Zementleim nicht oder schlecht verträglichen Zuschlagstoffen höherer Elastizität aus, wobei die Zu- schlagstoffe in gekörnter Form vorliegen und mit einer Hülle eines mit Zementleim verträglichen, das
Zuschlagstoffkorn nach aussen isolierenden Pulvers überzogen werden. Bei diesem Verfahren kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, dass als elastische Zuschlagstoffe Bitumen oder bituminöse Bindemittel ver- wendet werden.
Zweckmässig ist es, wenn die mit dem Hüllstoff überzogenen Körner des Bitumens oder der bituminösen Bindemittel vorerst mit den feineren Bestandteilen der Betonmischung, namentlich mit den feineren Teilen der Zuschlagstoffe wie Sand und/oder mit Zement, gemischt werden u. zw. gewünsch- tenfalls unter Anfeuchtung des Gemenges, worauf erst die Beigabe des Restes an Zuschlagstoffen erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, einem Betonkörper Zuschlagstoffe ein- zuverleiben, die eine höhere Elastizität als Beton aufweisen, aber schlecht mit ihm verträglich sind. Hie- zu ist es erforderlich, die Zuschlagstoffe mit einem Material zu überziehen, welches die Einbindung in den Zement fördert.
Es sind schon Massnahmen beschrieben worden, die zu Betonkörpern führen, in welchen elastische
Baustoffe eingeschlossen sind, u. zw. in Form kleinster, mit einem Überzugsstoff versehener Körper. So hat man schon vorgeschlagen, Mineralstoffe mit einer Bitumendispersion zu vermengen, anschliessend mit
Trass oder Tuff zu umhüllen und dadurch einzukapseln, so dass'sie dann mit hydraulischen Bindemitteln vermischt werden können. Auch wurde schon vorgeschlagen, an Stelle von mineralischen Stoffen solche organischer Natur zu verwenden, wie beispielsweise Sägemehl, Kork u. dgl. Sägemehl, Kork u. dgl. sind übrigens als Strassenbaustoff oder als unter Wasser anzuwendende Überzüge schwerlich brauchbar, auch nicht in Verengung mit Bitumen.
Nach vorliegender Erfindung wird nun als Füllkörper nicht ein mineralischer oder organischer Stoff verwendet, der nur mit Bitumen getränkt wird, sondern das Bitumen selbst. Dies wurde erst technisch dadurch möglich, dass man heute Verfahren kennt, mit denen das vernebelte Bitumen mit zementverträgli- chen Baustoffen, wie Gesteinsstaub od. dgl., umhüllt werden kann.
In der praktischen Durchführung des vorliegenden Verfahrens wird der Baustoff, der sich mit Wasser und Zement nicht oder schlecht verträgt, auf bekannte Weise fein zerteilt und jede kleinste Einheit zweckmässig heiss mit einem mehr oder weniger inerten Material, insbesondere mit Gesteinsstaub oder auch mit Zement, ohne Anwesenheit von Wasser umhüllt. Die so hergestellten elastischen Körper werden dann zur Herstellung von Zementbetonmischungen verwendet. Dabei hat es sich als empfehlenswert erwiesen, durch besondere Massnahmen eine Zerdrückung dieser mehr oder weniger weichen Zuschlagkörper zu verhüten, indem beispielsweise die elastischen Feinkörper zunächst nur mit Zementmilch oder Feinmörtel gebräuchlicher Art gemengt werden und erst dieses Gemenge in üblicher Weise mit den übrigen gröberen Bestandteilen der Betonmischungen gemischt wird.
Eine andereMassnahme zur Vermeidung einer Zerdrückung des Kernes der feinsten elastischen Körner besteht darin, dass die weitere Verarbeitung bei kühler Temperatur vorgenommen wird ; dabei kann eine Erwärmung, die notwendig sein kann, um das Abbinden des Zementes in die Wege zu leiten, nach Einformung des Frischbetons vorgenommen werden, zu einem Zeitpunkt also, wo eine Zerdrückung der weicheren elastischen Körner nicht mehr zu befürchten ist.
Der erfindungsgemäss erhaltene Betonkörper stellt ein Gebilde vor, das aus einem festen Gerüst aus gebräuchlichem Beton besteht, in welchem kleinste elastische Körper unter gleichmässiger Verteilung eingebettet sind, die mit einem mit Beton gut verträglichen Material umhüllt sind.
Ausführungsbeispiel :
Im folgenden wird die Zusammensetzung einer erfindungsgemässen Betonmischung gegeben, die für die wasserseitige Verkleidung eines Dammes Verwendung findet :
Zur Verfügung stehen mit Bitumen gefüllte elastische Zuschlagstoffe in der Korngruppe 0, 2-2, 0 mm.
Sie werden zunächst mit etwa 20% normalem Feinstsand der Korngruppe 0-0, 2 mm unter Beifügung von 300 kg Zement (bezogen auf einen Kubikmeter verdichteten Beton 0 - 30 mm) und mit so viel Wasser ge- mischt, dass ein gut verarbeitbares Gemenge entsteht. Dann fügt man zu einem Teil dieser Mischung zwei Teile Sand und Kies in der Grösse 3 - 30 mm sowie das restliche, noch erforderliche Wasser bei. Die weitere Mischung und Verarbeitung erfolgt wie bei den bisher gebräuchlichen Betonmischungen.
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Process for the production of concrete bodies using with
Cement glue incompatible or poorly tolerated aggregates of higher elasticity
It is known that the elasticity of concrete is so low that a larger concrete body, for example a wall, is not able to follow the changes in volume that occur with temperature changes without cracking. If you want to avoid the formation of cracks in larger concrete bodies, joints must therefore be provided at appropriate intervals, which, often filled with flexible material, allow the individual concrete bodies a certain freedom of movement. Usually these joints are accepted as an unavoidable evil, which is particularly noticeable in elongated concrete structures such as retaining walls, dams and also in concrete road construction.
The elasticity of concrete can be improved by incorporating elastic substances such as pumice, expanded clay, globulite or the like into it or by forming air pores in the concrete; However, such measures also reduce the strength and weight of the concrete. While the density of ordinary heavy concrete is generally between 2.1 and 2.5 t / m3, lightweight concretes have values of 0.80 to 1.4 t / m3 and are accordingly low in strength. This is on average 20-50 kg / cm2, while concrete for load-bearing components must have strengths between 200 and 600 kg / cm2. For this reason, the additives mentioned here are not permitted for heavily stressed concrete components such as walls or concrete ceilings on streets.
On the other hand, it is known to achieve high elasticity, especially in road surfaces, by using tar or bitumen rather than cement as the binding agent for the chippings. However, compared to cement concrete, such road surfaces have the disadvantage of a shorter service life and greater wear and tear during operation. On the other hand, the asphalt concrete has properties that are valued on road surfaces. Due to the high elasticity, there is no need to arrange space joints. In general it can be said that the creation of a building material that combines the valuable properties of concrete with those of black material would bring considerable technical progress, particularly for the production of road surfaces.
The present invention is concerned with this problem and provides a building material for road construction purposes, which, however, also has other areas of application, such as embankment walls, dams, lock walls and the like. like
If one tries to create a connection between bitumen and cement, i. H. bring about a simultaneous presence of both binders in one and the same mixture, the result is inadequate binding; Cement, water and bitumen or tar cannot be processed together. In particular, it is not possible to use sand or chippings that have been coated with bitumen or tar using conventional methods as an aggregate for the production of cement concrete. The processing of bitumen emulsion with the addition of cement is known. The addition of cement has not found particular widespread use in such emulsions, since even with this process it is not possible to achieve strengths that come close to those of cement concrete.
The invention now shows a way to eliminate these difficulties and to produce concrete with normal values for strength and density using building materials which are less suitable as aggregates, but whose use as such is due to other reasons, be it the increased elasticity , better friction, thermal insulation or the like. Is desirable. In general, however, it will be a question of processing such aggregates in the concrete because of the increased elasticity of the end product.
The invention now relates to a method for producing concrete bodies using
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with cement paste from aggregates of higher elasticity that are not or poorly tolerated, the aggregates being in granular form and with a shell of one that is compatible with cement paste
Aggregate grain are coated with powder that is insulating to the outside. In this method, the invention is characterized in that bitumen or bituminous binders are used as elastic aggregates.
It is useful if the coated with the coating grains of bitumen or the bituminous binder are initially mixed with the finer constituents of the concrete mixture, namely with the finer parts of the aggregates such as sand and / or with cement, etc. between, if desired, with moistening of the mixture, after which the remainder of the aggregate is added.
The present invention is therefore based on the idea of incorporating aggregates into a concrete body which have a higher elasticity than concrete, but are poorly compatible with it. To do this, it is necessary to coat the aggregate with a material that promotes integration into the cement.
Measures have already been described which lead to concrete bodies in which elastic ones
Building materials are included, u. in the form of the smallest bodies provided with a covering material. It has already been proposed to mix minerals with a bitumen dispersion, then with it
To encase trass or tuff and thereby encapsulate them so that they can then be mixed with hydraulic binders. It has also been proposed to use organic substances in place of mineral substances such as sawdust, cork and the like. Like. Sawdust, cork and. The like. Incidentally, are difficult to use as road building material or as coatings to be applied under water, not even when constricted with bitumen.
According to the present invention, the filling body used is not a mineral or organic substance which is only soaked with bitumen, but the bitumen itself. This was only technically possible because methods are known today with which the atomized bitumen with cement-compatible building materials , such as rock dust or the like. Can be enveloped.
In the practical implementation of the present method, the building material, which is not or poorly compatible with water and cement, is finely divided in a known manner and each smallest unit is expediently hot with a more or less inert material, in particular with rock dust or with cement, without Presence of water enveloped. The elastic bodies produced in this way are then used to produce cement-concrete mixes. It has proven to be advisable to take special measures to prevent these more or less soft aggregate bodies from being crushed, for example by initially only mixing the elastic fine particles with cement milk or fine mortar of the customary type and only this mixture in the usual way with the other coarser components of the Concrete mix is mixed.
Another measure to avoid crushing the core of the finest elastic grains is that the further processing is carried out at a cool temperature; Heating, which may be necessary to initiate the setting of the cement, can be carried out after the fresh concrete has been molded, i.e. at a time when the softer, elastic grains are no longer crushed.
The concrete body obtained according to the invention represents a structure which consists of a solid frame made of conventional concrete, in which the smallest elastic bodies are embedded with uniform distribution, which are encased with a material that is well compatible with concrete.
Embodiment:
The following is the composition of a concrete mix according to the invention that is used for the water-side lining of a dam:
Elastic aggregates filled with bitumen are available in the grain group 0.2-2.0 mm.
They are first mixed with about 20% normal fine sand of the grain group 0-0.2 mm with the addition of 300 kg cement (based on one cubic meter of compacted concrete 0-30 mm) and with enough water to create a mix that is easy to process . Then add two parts of sand and gravel in the size 3 - 30 mm as well as the remaining, still required water to one part of this mixture. The further mixing and processing takes place as with the previously used concrete mixes.
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