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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton-Bauelementen, die armiert sein können.
Es gibt verschiedene Methoden, Beton leichter zu machen. Der Grad, in dem dieses Ziel erreicht wird, hängt von der gewählten Methode ab. Die folgenden Methoden sind bekannt : a) Bei der Herstellung von Beton ohne Feinzuschläge wird eine gewisse Verminderung des Gewichtes erzielt, da zwischen den groben Zuschlägen Hohlräume im Beton entstehen. Das spez. Gewicht geht daher von etwa 2, 4 auf etwa 2, 16 g/cm3 zurück. b) Es ist auch bekannt, nur leichte Zuschläge zu verwenden statt der schweren Stein- und
Kiesaggregate, die meist angewendet werden. Das Ausmass, in dem das Gewicht des erhaltenen Betons reduziert wird, verhält sich relativ zu dem Gewicht des an die Stelle der groben Aggregate tretenden Leichtaggregates.
Beispiele für Leichtaggregate sind Bimsstein, Schaumschlacke, Ofenschlacke, expandierter Ton, Schiefer, oder Schieferasche und gesinterte, pulverisierte Brennstoffasche.
Bei Anwendung dieser Methoden beträgt die Dichte des erhaltenen Betons etwa 2,24 bis etwa
1, 12 g/cm3.
Bei den obigen Methoden a) und b) wird von den Standardverfahren nicht abgewichen : die Bestandteile werden in normale Zementmischer eingegeben und der Beton wird nach bekannter Weise angeordnet und vibriert, bis der richtige Verdichtungsgrad erreicht ist.
Leichtbeton, der nach den obigen Verfahren hergestellt wird, hat den Vorteil, dass er bis zu beliebigen Höhen in Formen oder Schalungen gegossen werden kann, ohne dass die verwendete Höhe der Form irgendeine nachteilige Wirkung hätte. Diese Verfahren sind besonders nützlich zum Giessen von stockwerkhohen Wänden im Vertikalguss von Sätzen von vertikalen Füllungen.
Wenn die Dichte des Betons noch weiter verringert werden soll, als dies mittels der Methoden a) und b) möglich ist, wird bekanntlich Luft in die Mischung eingeführt, sei es als vorgebildeter Schaum oder durch Anwendung von chemischen Schäummitteln, wie Aluminiumpulver in Verbindung mit einem Alkali.
Durch diese Methoden kann man Leichtbeton mit einer Dichte von etwa 0, 48 bis 1, 2 g/cm3 herstellen.
Verfahren zur Herstellung von durchlüftetem Beton sind in den GB-PS Nr. 648, 280 und Nr. 1, 040, 442 beschrieben, wobei das Verfahren nach der zuletzt genannten Patentschrift bevorzugt wird.
Wie bereits ausgeführt, gibt es keine Probleme bei der Herstellung von leichterem Beton, wenn man die Schweraggregate durch Feines ersetzt. Wenn man einen leichteren Beton durch Zufuhr von Luft oder Gas produzieren will, treten allerdings einige Nachteile und Probleme auf, die im folgenden zusammengefasst sind : a) Es ist nicht möglich, ein Material zu giessen, dessen Höhe etwa 0, 61 m übersteigt ;
versucht man es dennoch, so erstarrt der Beton nicht homogen, so dass er nicht zu gebrauchen ist. b) Durch die Expansion der Masse um den Stahl (soferne der Beton armiert ist) kommt es zu einem Spalt oberhalb der Stahlverstärkung, wenn sich das Material rundherum hebt, was im allgemeinen als "Schattenbildung" bekannt ist, so dass die Bindungsstärke zwischen dem Armierungsstahl und dem Beton aufgehoben oder stark vermindert wird, wodurch der Anwendungsbereich für einen solchen Beton stark eingeengt wird. c) Es ist technisch schwierig, innerhalb der ganzen Masse Homogenität zu erreichen. d) Da das Material wie ein Brotlaib während des Herstellungsverfahrens aufgeht, verbleibt eine obere Kruste schaumiger oder durchlüfteter Natur, die vor der weiteren Verarbeitung entfernt werden muss. e) In normalen Begasungsverfahren, wie beispielsweise in der GB-PS Nr.
648, 280 beschrieben, ist es nicht möglich, Leichtaggregate zufriedenstellend einzubringen, da in der Masse, die im flüssigen Zustand in die Form gegossen wird, das Aggregat entweder nach oben schwebt oder nach unten sinkt, aber nicht gut und gleichmässig verteilt bleibt.
Der in der GB-PS Nr. 1, 040, 442 beschriebene Prozess eliminiert den unter e) erwähnten Nachteil und mildert die andern.
Es ist ein Ziel der Erfindung, die obigen Nachteile zu verringern und es zu ermöglichen, begasten Beton mit einer grösseren Tiefe als bisher möglich zu giessen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton-Bauelementen, wobei Wasser mit einer Temperatur von 35 bis 75 C, welches als gasentwickelndes Material Aluminiumpulver, Alkali, einen Katalysator und Seife enthält, mit Zement und Zuschlagstoffen gemischt und die Mischung noch während
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Schneidverfahren lässt sich nicht anwenden bei Grobaggregat, da die Drähte die grösseren Teilchen durch das Material ziehen. Aus diesem Grund wird der Block, nachdem man ihn im Autoklaven behandelt hat, zersägt, wenn man Grobaggregat der Mischung zugibt und den Block teilen muss.
Da das erfindungsge- mässe Verfahren die Herstellung von Blöcken ermöglicht, die wesentlich grösser sind als jene, die nach bekannten Verfahren herstellbar sind, wird man den Block so wie er ist verwenden wollen, und ihn nur seltener teilen, wie man das bis jetzt gemacht hat.
Normalerweise hört man mit dem Eingiessen der Mischung in die Form auf, wenn die Mischung einen bestimmten Abstand von oben hat, um den sich in der Form entwickelnden Druck zu kontrollieren, so dass dieser für eine gegebene Formhöhe geeignet ist. Anschliessend daran wird die Form sofort verschlossen, wodurch man den Beton daran hindert, auszufliessen ; der Verschluss erlaubt aber den Abzug von Luft, wenn sich der Beton ausdehnt.
Der Deckel besteht vorzugsweise aus perforierten Holz-, Metall- oder Kunststoffplatten mit Löchern, die etwa 6, 3 x 19 mm gross sind, und Filterpapier oder anderem halbporösem Material, das durch die
Platten gehalten wird. Auf diese Weise kann das überschüssige Gas und Wasser aus der Mischung ent- weichen, so dass a) die Form nicht birst, und b) eine maximale Wassermenge durch die Filtermedien und die Löcher im Verschluss herauskommt, was die Eigenschaften des Produktes stark verbessert. Gewünschtenfalls kann die Form auch an andern
Stellen perforiert sein.
Die Entfernung von überschüssigem Wasser ist aus folgendem Grund sehr wertvoll : Es ist bekannt, dass in allen Betonwerken das Verhältnis Wasser/Zement kritisch ist. Damit die Mischung ausreichend gut fliesst, muss man eine bestimmte Menge an Wasser verwenden, sowohl bei normal dichtem Beton als auch insbesondere in durchgastem Beton, einschliesslich der erfindungsgemässen begasten Betone, die aus Leichtaggregat hergestellt sind. Die kleinste Menge an Wasser, mit der man eine ausreichende Fliessfähigkeit der Mischung erzielen kann, ist grösser als die für die Hydratation absolut notwendige Menge. Es ist in der Industrie bekannt, dass man besonders bei der Herstellung von dichten Betonplatten (z. B.
Pflastersteinen) dieses überschüssige Wasser entfernen kann, indem man in einer Presse einen sehr hohen Druck anwendet, wodurch die Dichte des Betons erhöht wird. Bei einer bevorzugten Durchführungsart der Erfindung wird durch den durch die Gasentwicklung entstehenden Druck etwas überschüssiges Wasser aus dem Beton entfernt, ohne die Dichte zu vergrössern.
Der Beton dehnt sich in der Form durch die Wirkung der Reaktion des Aluminiumpulvers aus, bis die Form gefüllt ist : die Form ist wesentlich früher ausgefüllt als die Expansion aufgehört hätte, wenn die Form offen gewesen wäre. Dieser letzten Expansion wird durch die Stärke der Form entgegengewirkt, so dass die ganze Masse unter Druck steht. Die Druckgrösse wird relativ zur gewünschten endgültigen Dichte des Materials und zur Höhe, bis zu der gegossen wurde, bestimmt. Die besten Werte bzw. Masse für die Zeit für das Giessen der Mischung, die Menge der verbleibenden Gasmenge, die Tiefe zu der gegossen wird, und die Vorrichtung zum Entweichenlassen von Gas und Wasser werden empirisch festgestellt.
Das Aluminiumpulver und die andern Chemikalien, sowie die Temperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wird, wählt man derart, dass im Mischer eine sehr rasche Expansion erreicht wird, damit die Aggregate gehalten werden können, und um vor dem Giessen der Mischung einen so hohen Prozentsatz der Gesamtexpansion zu erreichen, dass die Form zu einer grösseren Tiefe gefüllt werden kann, als das bis jetzt mittels der Standardverfahren möglich war. Die endgültige Expansion entwickelt dann in der Form einen Druck, der länger andauert als bei Standardverfahren in offenen Formen üblich war, so dass der Druck in der Form beibehalten wird bis das Material erstarrt ist, wodurch die Bindung zwischen dem Material und einem gegebenenfalls zugegebenen Armierungsstahl, und auch zwischen dem feinen Material und den Grobaggregaten verbessert wird.
Ohne diese letzte Expansion würde sich das Material von dem Deckel zurückziehen ; wenn das in einem gewissen Ausmass eintritt, wird das Produkt dadurch nutzlos.
Bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Beton von oben in die Form gegossen, die hierauf geschlossen wird. Gewünschtenfalls kann der Beton auch in eine geschlossene Form gepumpt werden, z. B. von unten, so wie man Kunststoff beim Spritzgussverfahren in die Form einspritzt.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird eine Ausführungsform einer Form zur Durchführung der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des oberen
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Teiles der Form ; Fig. 2 ist ein Schnitt eines Deckelteiles der Form, wobei Teile darunter gezeigt sind ; und
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Deckels.
In den Zeichnungen besteht die zusammengesetzte Form aus den vertikalen Seiten --1, 2--, den Enden--3, 4--und aus den entfernbaren vertikalen Trennwänden--5-- : Die Form hat auch eine Basis, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Alle diese Glieder sind nicht durchlässig.
Die Form hat einen Verschluss, der allgemein mit --6-- bezeichnet ist. Er besteht aus einer Anzahl von parallelen, streifenförmigen Gliedern --7-- mit nach oben gebogenen Kanten --8--, wobei aneinander- liegende Kanten-8-durch --8-- durch Bolzen --9-- miteinander verbunden werden. Über diesen Gliedern --7-- liegen zwei Verstärkerglieder --10--, die an ihrer Oberfläche durch Bolzen --11-- mit den Gliedern --7-- verbunden sind. Die streifenförmigen Glieder--7, 10--sind beispielshaft als Standard-Kabelträger gezeigt, doch kann auch gewünschtenfalls ein speziell hergestellter einheitlicher Deckel verwendet werden.
Die Glieder --7-- haben Löcher verschiedener Grössen ; es können ovale Schlitze-14--6, 3 x 19 mm sein oder runde Löcher --15-- mit einem Durchmesser von bis zu 6, 3 mm, die wie in Fig. 3 gezeigt, angeordnet sind. Die Lochgrössen und-anordnung können in einem grossen Bereich variiert werden.
Wenn die Form bis auf den Verschluss --6-- zusammengesetzt ist, wird die Mischung in die verschiedenen Abteilungen --16-- zwischen den Trennwänden --5-- bis in die Nähe ihres oberen Endes eingegossen. Der Abstand, der bis zum oberen Ende frei bleibt, wird bei gegebenen Bedingungen empirisch festgestellt. In einer 2, 74 m hohen Form kann das Giessen 152, 4 mm von oben eingestellt werden. In einer sehr niedrigen, z. B. 152, 4 mm hohen Form, sollte das Giessen 25, 4 mm von oben beendet werden. Der Zwischenraum am oberen Ende ist für tiefere Formen grösser, verhält sich aber nicht proportional ; auch hängt er von der für den Beton gewünschten Dichte ab, wobei ein leichterer Beton mehr Gas abgibt.
Ein Filterpapier --20-- wird oben auf die Form gelegt und dann wird der Deckel --6-- festgeklemmt, z. B. mit Hilfe von Ansätzen --21-- an den Endwänden --3, 4-- und Schnappern --22-- an den Haltegliedern --10--. Es können verschiedene Arten von Filterpapier verwendet werden. Die erforderliche
Stärke hängt vom entwickelten Druck ab, der bis zu 0, 7 bar (0, 7 kg/cm2) betragen kann, und von der
Lochgrösse im Verschluss.
Wenn die Löcher im Verschluss klein genug sind, d. h. etwa 1 mm im Durchmesser betragen, wird sogar ohne Filterpapier sehr wenig Feststoff austreten.
Wenn der Beton abgebunden ist, wird der Verschluss entfernt und die Blöcke werden herausgehoben oder sonstwie entfernt. Jede Trennwand mit angrenzendem Block kann einzeln nach Nachlassen des Druckes von End- und Seitenwänden herausgehoben werden.
Die folgenden Vorteile werden durch das beschriebene Verfahren erhalten : a) Da der Beton bis zu einer Höhe von 3 m homogen ist, können grosse, einheitliche Tafeln hergestellt werden, die bis jetzt, soferne sie überhaupt erzeugt werden konnten, aus einer Anzahl von einzelnen aneinandergereihten Planken gemacht wurden. b) Zur Herstellung eines normalen Gasbetons sind beträchtliche technische Schwierigkeiten zu überwinden und es ist eine grosse Fachkenntnis erforderlich, um eine konstante Dichte und ein homogenes Material in Formen bis zu 0, 6 m Höhe zu erhalten. Es ist notwendig, die oberste Kante des gegossenen Materials nach seiner Erstarrung bis zu einigen Millimetern zu entfernen.
Die beschriebene erfindungsgemässe Methode verbessert die Homogenität, selbst über eine viel grössere Tiefe, und die Notwendigkeit, den oberen Teil des gegossenen Materials wegzuschneiden, erübrigt sich. c) Ein bekanntes Gewicht an Material wird in die Form eingegeben, es kommt zu keiner Vergeudung und die zuletzt erreichte Dichte des Materials ist absolut vorherzusagen. d) Vibration ist nicht notwendig :
der in der Masse erzeugte Druck drückt das Material eng um einen gegebenenfalls vorhandenen Armierungsstahl, so dass eine gute Verbindung mit der Stahlarmierung hergestellt wird, im Gegensatz zu dem gewöhnlichen belüfteten Leichtbeton, bei dem die Expansion um den Stahl nach oben zu der sogenannten"Schattenbildung"führt, d. i. ein Spalt zwischen dem oberen Ende des Armierungsstahles und dem Material, was die Haftung des Materials an dem Armierungsstahl stark beeinträchtigt hat.
Der Druck des Materials um die Armierungsstäbe hilft auch, der Korrosionstendenz des Stahles entgegen zu wirken. e) Die Tatsache, dass der Beton unter Druck abbindet, verstärkt nicht nur die Haftung zwischen dem Material und einem gegebenenfalls vorhandenen Armierungsstahl, sondern hat die gleiche Wirkung auch insofern, als das Material in und um das Leichtaggregat gedrückt wird, wodurch die physikalischen
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Eigenschaften des Betons verbessert werden. Sollte es gewünscht sein, ein Profil einzuprägen oder ein
Muster für dekorative oder sonstige Zwecke in die unter Druck stehende Expansionseinheit einzugiessen, so ist auch hier ein klar geschnittenes, exaktes Resultat sichergestellt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von einigen Beispielen näher erläutert. Das Aktivierungs- mittel, das in den Beispielen erwähnt wird, ist stets eine trockene Pulvermischung, die wie folgt zubereitet wird :
Staubförmiges Aluminiumpulver (z. B. als "120 dust" von der Fa. Alcan Industries Ltd., erhältlich) 10 Massenteile
Natriumcarbonat 17, 5 Massenteile
Natriumstearat 2 Massenteile Eisen (III)-oxyd 10 Massenteile
In allen Beispielen sollte das Grobaggregat im allgemeinen die folgende Siebanalyse haben :
Siebgrösse % Masse Durchgang
19 mm 100
15, 8 mm 90
12, 7 mm 20
9, 5 mm 10
6, 3 mm 5
Nr. 7 Spuren "Leca" und "Aglite" sind Handelsmarken für kommerziell erhältliche gesinterte Tonleichtaggregate (Blähton) "Leca" hat eine Dichte von etwa 0, 4 g/cm3 und "Aglite" hat eine solche von etwa 0, 544 g/cm3.
Wenn Bimsstein als Grobzuschlag verwendet wird, wird er auf eine Grösse von 9, 5 mm zerkleinert, wobei 80% auf einem 12, 7 mm Sieb zurückgehalten werden, mit einer Schüttdichte von etwa 0, 384 bis etwa 0, 448 g/cm3.
Als "Asche" wird Flugasche verwendet, der Rückstand von pulverisierter Kohle nach deren Verbrennung, z. B. für die Erzeugung von Elektrizität.
Als Zement wird normalerweise rasch abbindender Portlandzement verwendet (doch, wie in der GB-PS Nr. 1, 090, 261 vorgeschlagen, kann der Zement auch"Mikrongrössell (pm-Grösse) haben, wobei die in jener Patentschrift erwähnte Menge vermindert wird).
In den Beispielen beziehen sich die Angaben für das Volumen und Dichte im abgebundenen Zustand auf Volumen und Dichte in der gefüllten Form. Es gibt keinen Abfall.
Beispiel l :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Asche 162 kg
Aglite 168, 75 kg
Aktivierungsmittel 960 g
Wasser bei 65 C 0, 13 m3
Die Mischzeit betrug 4, 3 min, das abgebundene Volumen 0, 392 m3 und die Dichte des Produktes 1, 12 g/cm3.
Beispiel 2 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Asche 162 kg
Aglite 157, 50 kg
Aktivierungsmittel 1450 g
Wasser bei 60 C 0, 19 m3
Die Mischzeit betrug 4, 3 min, das abgebundene Volumen 0, 48 m3 und die Dichte des Produktes 0, 8 g/cm3.
Beispiel 3 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Asche 86, 40 kg
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Wasser bei 650C 0, 13 m3
Die Mischzeit betrug 4, 0 min, das abgebundene Volumen 0, 39 m3 und die Dichte des Produktes 1, 12 g/cm3.
Beispiel 4 :
Bestandteile Mengen
Zement 75, 60 kg
Asche 151, 20 kg
Leca 189, 90 kg
Aktivierungsmittel 900 g
Wasser bei 65 C 0, 19 m3
Die Mischzeit betrug 4 min, das abgebundene Volumen 0, 51 m3 und die Dichte des Produktes 0, 8 g/cm3.
Beispiel 5 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Asche 162 kg
Leca 126 kg
Aktivierungsmittel 1000 g
Wasser bei 68 C 0, 1755 m3
Die Mischzeit betrug 4 min, das abgebundene Volumen 0, 49 m3 und die Dichte des Produktes 0, 8 g/cm3.
Beispiel 6 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Asche 86, 40 kg
Sand 74, 70 kg
Leca 99 kg
Aktivierungsmittel 700 g
Wasser bei 620C 0, 13 m3
Die Mischzeit betrug 4, 5 min, das abgebundene Volumen 0, 32 m3 und die Dichte des Produktes 1, 12 g/cm3.
Beispiel 7 :
Bestandteile Mengen
Zement 75, 60 kg
Sand 151, 20 kg
Leca 189, 90 kg
Aktivierungsmittel 900 g
Wasser bei 65 C 0, 134 m3
Die Mischzeit betrug 3, 5 min, das abgebundene Volumen 0, 49 m3 und die Dichte des Produktes 0, 85 g/cm3.
Beispiel 8 :
Bestandteile. Mengen
Zement 75, 60 kg
Asche 151, 20 kg
Bimsstein (Grobaggregat) 189, 90 kg
Aktivierungsmittel 900 g
Wasser bei 650C 0, 19 m3
Die Mischzeit betrug 4 min, das abgebundene Volumen 0, 53 m3 und die Dichte des Produktes 0, 8 g/cm3.
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Beispiel 9 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Asche 162 kg
Bimsstein (Grobaggregat) 126 kg
Aktivierungsmittel 1000 g
Wasser bei 68 C 0, 175 m3
Die Mischzeit betrug 4 min, das abgebundene Volumen 0, 6 m3 und die Dichte des Produktes 0, 8 g/cm3.
Beispiel 10 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Bimssteinstaub 135 kg
Bimsstein (Grobaggregat) 126 kg
Aktivierungsmittel 1000 g
Wasser bei 68 C 0, 19 m3
Die Mischzeit betrug 4 min, das abgebundene Volumen 0, 46 m3 und die Dichte des Produktes
0, 78 g/cm3.
Beispiel 11 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Bimssteinstaub 151, 20 kg
Bimsstein (Grobaggregat) 99 kg
Aktivierungsmittel 150 g
Wasser bei 67 C 0, 13 m3
Die Mischzeit betrug 4 min, das abgebundene Volumen 0, 3 m3 und die Dichte des Produktes 1, 12 g/cm3.
Beispiel 12 :
Bestandteile Mengen
Zement 108 kg
Sand 162 kg
Bimsstein 99 kg
Aktivierungsmittel 1000 g
Wasser bei 660C 0, 21 m3
Die Mischzeit betrug 4, 1 min, das abgebundene Volumen 0, 44 m3 und die Dichte des Produktes 0, 81 g/cm3.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton-Bauelementen, wobei Wasser mit einer Temperatur von 35 bis 75OC, welches als gasentwickelndes Material Aluminiumpulver, Alkali, einen Katalysator und Seife enthält, mit Zement und Zuschlagstoffen gemischt und die Mischung noch während der Gasentwicklung in Formen gefüllt und erhärten gelassen wird und gegebenenfalls nach Entfernen aus der Form einer Nachbehandlung im Autoklaven unterzogen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mischung bis zu einer vorbestimmten Höhe in eine Form gefüllt wird, die am oberen Ende einen festen, jedoch gas-und flüssigkeitsdurchlässigen Verschluss aufweist, oder einen solchen nach dem Einfüllen aufgesetzt erhält,
die Mischung unter dem Druck des entwickelten Gases bis zu dem festen Verschluss ausdehnen gelassen und unter dem eigenen Quelldruck erstarren gelassen wird, und dass zu diesem Zweck grossformatige, in ihrer Höhenabmessung bis stockwerkhohe Formen verwendet werden.
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The invention relates to a method for producing lightweight concrete components that can be reinforced.
There are several methods of making concrete lighter. The degree to which this goal is achieved depends on the method chosen. The following methods are known: a) When producing concrete without fine aggregates, a certain reduction in weight is achieved because cavities are created in the concrete between the coarse aggregates. The spec. Weight therefore goes from around 2.4 to around 2.16 g / cm3. b) It is also known to only use light aggregates instead of the heavy stone and
Gravel aggregates that are mostly used. The extent to which the weight of the concrete obtained is reduced is relative to the weight of the lightweight aggregate replacing the coarse aggregates.
Examples of light aggregates are pumice stone, foamed slag, furnace slag, expanded clay, slate, or slate ash and sintered, pulverized fuel ash.
Using these methods, the density of the resulting concrete is from about 2.24 to about
1.12 g / cm3.
The above methods a) and b) do not deviate from the standard procedures: the ingredients are placed in normal cement mixers and the concrete is arranged and vibrated in a known manner until the correct degree of compaction is achieved.
Lightweight concrete which is produced according to the above process has the advantage that it can be poured into molds or formwork to any desired height without the height of the mold used having any adverse effect. These methods are particularly useful for casting floor-to-ceiling walls in vertical casting from sets of vertical panels.
If the density of the concrete is to be reduced even further than is possible by means of methods a) and b), air is known to be introduced into the mixture, either as a pre-formed foam or by using chemical foaming agents such as aluminum powder in conjunction with a Alkali.
These methods can be used to produce lightweight concrete with a density of around 0.48 to 1.2 g / cm3.
Processes for producing aerated concrete are described in GB-PS No. 648, 280 and No. 1, 040, 442, the process according to the latter patent being preferred.
As already stated, there are no problems in the production of lighter concrete if the heavy aggregates are replaced by fine ones. If one wants to produce a lighter concrete by supplying air or gas, however, some disadvantages and problems arise, which are summarized in the following: a) It is not possible to cast a material whose height exceeds about 0.61 m;
If you try anyway, the concrete does not solidify homogeneously, so that it cannot be used. b) The expansion of the mass around the steel (if the concrete is reinforced) creates a gap above the steel reinforcement as the material lifts all around, which is generally known as "shadowing", so that the bond strength between the reinforcing steel and the concrete is canceled or greatly reduced, thereby greatly narrowing the scope of such concrete. c) It is technically difficult to achieve homogeneity within the whole mass. d) Since the material rises like a loaf of bread during the manufacturing process, an upper crust of a foamy or ventilated nature remains, which must be removed before further processing. e) In normal fumigation processes, such as in GB-PS No.
648, 280 described, it is not possible to bring in light aggregates satisfactorily, because in the mass that is poured into the mold in the liquid state, the aggregate either floats up or sinks down, but does not remain well and evenly distributed.
The process described in GB-PS No. 1, 040, 442 eliminates the disadvantage mentioned under e) and alleviates the others.
It is an aim of the invention to reduce the above disadvantages and to enable fumigated concrete to be poured to a greater depth than previously possible.
The inventive method for the production of lightweight concrete components, wherein water at a temperature of 35 to 75 C, which contains aluminum powder, alkali, a catalyst and soap as a gas-generating material, mixed with cement and aggregates and the mixture still during
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The cutting process cannot be used with coarse aggregates because the wires pull the larger particles through the material. For this reason, after the block has been treated in the autoclave, it is sawn up if the coarse aggregate is added to the mixture and the block has to be divided.
Since the method according to the invention enables the production of blocks which are considerably larger than those which can be produced by known methods, one will want to use the block as it is and only share it less often, as has been done up to now .
Typically, you stop pouring the mixture into the mold when the mixture is a certain distance from the top in order to control the pressure developing in the mold so that it is suitable for a given mold height. The mold is then immediately closed, preventing the concrete from flowing out; however, the closure allows air to be evacuated when the concrete expands.
The lid is preferably made of perforated wood, metal or plastic plates with holes that are about 6.3 x 19 mm in size, and filter paper or other semi-porous material that through the
Plates is held. In this way, the excess gas and water can escape from the mixture, so that a) the shape does not burst, and b) a maximum amount of water comes out through the filter media and the holes in the closure, which greatly improves the properties of the product. If desired, the shape can also be different
Places to be perforated.
The removal of excess water is very valuable for the following reason: It is known that in all concrete plants the water / cement ratio is critical. In order for the mixture to flow sufficiently well, a certain amount of water must be used, both in the case of normally dense concrete and in particular in aerated concrete, including the fumigated concretes according to the invention, which are made from lightweight aggregate. The smallest amount of water that can be used to achieve adequate flowability of the mixture is greater than the amount absolutely necessary for hydration. It is known in the industry that, particularly when manufacturing dense concrete slabs (e.g.
Paving stones) can remove this excess water by applying very high pressure in a press, which increases the density of the concrete. In a preferred embodiment of the invention, the pressure generated by the evolution of gas removes some excess water from the concrete without increasing the density.
The concrete expands in the form by the action of the reaction of the aluminum powder until the form is filled: the form is filled much earlier than the expansion would have stopped if the form had been open. This final expansion is counteracted by the strength of the form, so that the whole mass is under pressure. The size of the print is determined relative to the desired final density of the material and the height to which it has been poured. The best values or mass for the time to pour the mixture, the amount of gas remaining, the depth to which to pour, and the device for venting the gas and water are empirically determined.
The aluminum powder and the other chemicals, as well as the temperature at which the process is carried out, are chosen in such a way that a very rapid expansion is achieved in the mixer so that the aggregates can be held, and by such a high percentage before pouring the mixture the overall expansion to achieve that the mold can be filled to a greater depth than has been possible until now using standard procedures. The final expansion then develops a pressure in the mold that lasts longer than was usual with standard methods in open molds, so that the pressure is maintained in the mold until the material has solidified, thereby creating the bond between the material and any reinforcing steel that may be added, and also between the fine material and the coarse aggregates is improved.
Without this final expansion, the material would pull back from the lid; if that happens to some extent, the product becomes useless.
In the preferred embodiment of the invention described above, the concrete is poured from above into the mold, which is then closed. If desired, the concrete can also be pumped into a closed mold, e.g. B. from below, just as plastic is injected into the mold in an injection molding process.
To explain the invention in more detail, an embodiment of a form for carrying out the invention is described with reference to the drawings. Fig. 1 is a perspective view of the upper one
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Part of the mold; Fig. 2 is a section of a lid portion of the mold, with portions shown below; and
Figure 3 is a plan view of part of the lid.
In the drawings, the composite shape consists of the vertical sides --1, 2 -, the ends - 3, 4 - and the removable vertical partitions - 5--: the shape also has a base that extends into the Drawings is not shown. All of these links are impermeable.
The shape has a clasp, generally labeled --6--. It consists of a number of parallel, strip-shaped links --7-- with upwardly curved edges --8--, whereby adjacent edges - 8 - are connected by bolts --9-- . Above these links --7-- are two amplifier links --10-- which are connected to links --7-- on their surface by bolts --11--. The strip-shaped members - 7, 10 - are shown by way of example as standard cable carriers, but a specially manufactured, uniform cover can also be used if desired.
The links --7 - have holes of various sizes; it can be oval slots - 14--6, 3 x 19 mm or round holes --15-- with a diameter of up to 6.3 mm, which are arranged as shown in Fig. 3. The hole sizes and arrangement can be varied over a wide range.
When the mold is put together except for the closure --6--, the mixture is poured into the various compartments --16-- between the partitions --5-- up to the vicinity of its upper end. The distance that remains free up to the upper end is determined empirically under the given conditions. In a 2.74 m high mold, pouring can be set 152.4 mm from above. In a very low, e.g. B. 152.4 mm high mold, the casting should be finished 25.4 mm from above. The space at the top is larger for deeper shapes, but is not proportional; it also depends on the density desired for the concrete, with a lighter concrete emitting more gas.
A filter paper --20-- is placed on top of the mold and then the lid --6-- is clamped, e.g. B. with the help of lugs --21-- on the end walls --3, 4-- and snaps --22-- on the holding members --10--. Different types of filter paper can be used. The required
Strength depends on the pressure developed, which can be up to 0.7 bar (0.7 kg / cm2), and on the
Hole size in the closure.
If the holes in the closure are small enough, i. H. be about 1 mm in diameter, very little solids will escape even without filter paper.
When the concrete is set, the closure is removed and the blocks are lifted out or otherwise removed. Each partition with an adjacent block can be lifted out individually after the pressure from the end and side walls has subsided.
The following advantages are obtained by the method described: a) Since the concrete is homogeneous up to a height of 3 m, large, uniform panels can be produced which until now, if they could be produced at all, were made up of a number of individual panels Planks were made. b) To produce normal aerated concrete, considerable technical difficulties have to be overcome and a great deal of expertise is required in order to obtain a constant density and a homogeneous material in shapes up to 0.6 m in height. It is necessary to remove the top edge of the poured material after it has solidified up to a few millimeters.
The described method according to the invention improves the homogeneity, even over a much greater depth, and the need to cut away the upper part of the cast material is unnecessary. c) A known weight of material is entered into the mold, there is no waste and the last achieved density of the material can be absolutely predicted. d) Vibration is not necessary:
the pressure generated in the mass presses the material tightly around any reinforcement steel that may be present, so that a good connection with the steel reinforcement is established, in contrast to the usual ventilated lightweight concrete, in which the expansion around the steel upwards to the so-called "shadow formation" leads, d. i. a gap between the upper end of the reinforcement steel and the material, which has severely impaired the adhesion of the material to the reinforcement steel.
The pressure of the material around the reinforcement bars also helps to counteract the corrosion tendency of the steel. e) The fact that the concrete sets under pressure not only increases the adhesion between the material and any reinforcing steel that may be present, but also has the same effect in that the material is pressed in and around the lightweight unit, thereby reducing the physical
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Properties of the concrete are improved. Should you wish to memorize a profile or a
Pouring patterns into the pressurized expansion unit for decorative or other purposes ensures a clearly cut, exact result.
The invention is explained in more detail below with the aid of some examples. The activating agent mentioned in the examples is always a dry powder mixture, which is prepared as follows:
Dust-like aluminum powder (available for example as "120 dust" from Alcan Industries Ltd.) 10 parts by mass
Sodium carbonate 17.5 parts by mass
Sodium stearate 2 parts by mass iron (III) oxide 10 parts by mass
In all examples, the coarse aggregate should generally have the following sieve analysis:
Sieve size% mass passage
19 mm 100
15.8mm 90
12.7mm 20
9.5mm 10
6, 3 mm 5
No. 7 tracks "Leca" and "Aglite" are trademarks for commercially available sintered light clay aggregates (expanded clay). "Leca" has a density of about 0.4 g / cm3 and "Aglite" has a density of about 0.544 g / cm3 .
If pumice stone is used as a coarse aggregate, it is crushed to a size of 9.5 mm, with 80% being retained on a 12.7 mm sieve, with a bulk density of about 0.384 to about 0.448 g / cm3.
Fly ash is used as "ash", the residue of pulverized coal after its combustion, e.g. B. for the generation of electricity.
Rapidly setting portland cement is normally used as the cement (but, as suggested in GB-PS No. 1,090,261, the cement may also be "micron size (pm size), the amount mentioned in that patent being reduced).
In the examples, the data for the volume and density in the set state relate to the volume and density in the filled form. There is no waste.
Example l:
Components quantities
Cement 108 kg
Ash 162 kg
Aglite 168, 75 kg
Activating agent 960 g
Water at 65 C 0.13 m3
The mixing time was 4.3 minutes, the set volume was 0.392 m3 and the density of the product was 1.12 g / cm3.
Example 2:
Components quantities
Cement 108 kg
Ash 162 kg
Aglite 157, 50 kg
Activating agent 1450 g
Water at 60 C 0.19 m3
The mixing time was 4.3 minutes, the set volume was 0.48 m3 and the density of the product was 0.8 g / cm3.
Example 3:
Components quantities
Cement 108 kg
Ash 86, 40 kg
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Water at 650C 0.13 m3
The mixing time was 4.0 min, the set volume 0.39 m3 and the density of the product 1.12 g / cm3.
Example 4:
Components quantities
Cement 75, 60 kg
Ash 151, 20 kg
Leca 189.90 kg
Activator 900 g
Water at 65 C 0.19 m3
The mixing time was 4 minutes, the set volume was 0.51 m3 and the density of the product was 0.8 g / cm3.
Example 5:
Components quantities
Cement 108 kg
Ash 162 kg
Leca 126 kg
Activating agent 1000 g
Water at 68 C 0.1755 m3
The mixing time was 4 minutes, the set volume was 0.49 m3 and the density of the product was 0.8 g / cm3.
Example 6:
Components quantities
Cement 108 kg
Ash 86, 40 kg
Sand 74.70 kg
Leca 99 kg
Activating agent 700 g
Water at 620C 0.13 m3
The mixing time was 4.5 minutes, the set volume was 0.32 m3 and the density of the product was 1.12 g / cm3.
Example 7:
Components quantities
Cement 75, 60 kg
Sand 151, 20 kg
Leca 189.90 kg
Activator 900 g
Water at 65 C 0.134 m3
The mixing time was 3.5 minutes, the set volume was 0.49 m3 and the density of the product was 0.85 g / cm3.
Example 8:
Components. amounts
Cement 75, 60 kg
Ash 151, 20 kg
Pumice stone (coarse aggregate) 189.90 kg
Activator 900 g
Water at 650C 0.19 m3
The mixing time was 4 minutes, the set volume was 0.53 m3 and the density of the product was 0.8 g / cm3.
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Example 9:
Components quantities
Cement 108 kg
Ash 162 kg
Pumice stone (coarse aggregate) 126 kg
Activating agent 1000 g
Water at 68 C 0.175 m3
The mixing time was 4 min, the set volume 0.6 m3 and the density of the product 0.8 g / cm3.
Example 10:
Components quantities
Cement 108 kg
Pumice dust 135 kg
Pumice stone (coarse aggregate) 126 kg
Activating agent 1000 g
Water at 68 C 0.19 m3
The mixing time was 4 minutes, the set volume 0.46 m3 and the density of the product
0.78 g / cm3.
Example 11:
Components quantities
Cement 108 kg
Pumice dust 151, 20 kg
Pumice stone (coarse aggregate) 99 kg
Activating agent 150 g
Water at 67 C 0.13 m3
The mixing time was 4 minutes, the set volume was 0.3 m3 and the density of the product was 1.12 g / cm3.
Example 12:
Components quantities
Cement 108 kg
Sand 162 kg
Pumice stone 99 kg
Activating agent 1000 g
Water at 660C 0.21 m3
The mixing time was 4.1 min, the set volume 0.44 m3 and the density of the product 0.81 g / cm3.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of lightweight concrete components, whereby water at a temperature of 35 to 75OC, which contains aluminum powder, alkali, a catalyst and soap as gas-generating material, is mixed with cement and aggregates and the mixture is filled into molds and while the gas is being generated is allowed to harden and is optionally subjected to after-treatment in an autoclave after removal from the mold, characterized in that the mixture is filled up to a predetermined height in a mold which has a solid, but gas and liquid-permeable closure at the upper end, or a such is put on after filling,
the mixture is allowed to expand under the pressure of the evolved gas up to the solid closure and is allowed to solidify under its own source pressure, and that for this purpose large-format shapes up to floor-high in their height are used.
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