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Die Erfindung betrifft einen aus geschlossenzelligen Schaumpolystyrol in der Körnung von 2 bis 6 mm, Hochofenschlackeprodukten und Zement bestehenden Leichtbeton.
Zwecks Verringerung des Eigengewichtes von Bauteilen aus statischen Gründen sowie zur Erzielung besserer Wärmedämmwerte bei genügend hoher Festigkeit ist es bekannt, Leichtbetone herzustellen, also relativ leichte, porige Zuschlagstoffe zu verwenden. Die Zuschlagstoffe sollen eine genügende Druckfestigkeit aufweisen, um eine gute Festigkeit des Fertigbetons zu erzielen und die Kornzusammensetzung wird so gewählt, dass sich ein Beton ohne Haufwerksporigkeit zwecks Korrosionsschutzes der Stahlarmierung und guter Verankerung derselben ergibt. Als geeignete Zuschlagstoffe wurden bisher entweder Naturbims oder künstlich hergestellte Produkte wie Blähtone, Blähschiefer, Flugaschensinter, Ziegelsplitt und Hochofenschlackenprodukte wie Hüttenbims mit oder ohne zusätzlicher, gebrochener oder gemahlener Hochofenschlacke verwendet.
Wird für einen Leichtbeton nur Hüttenbims als Zuschlagstoff verwendet, so muss ein Teil des Hüttenbimses als Feinkorn vorliegen. Wird Hüttenbims nur als Grobkorn von z. B. über 3 mm Korndurchmesser verwendet, so muss der Feinkornanteil, z. B. zugesetzte granulierte Hochofenschlacke so gemahlen bzw. gebrochen sein, dass mindestens 10% Feinstkorn von 0 bis 0, 2 mm vorhanden sind. Ein solcher Beton weist dann ein Raumgewicht von etwa 1, 8 bis 2, 00 t/m3 und eine Wärmedurchgangszahl von 1465 bis 2093 J/m. h. C (0, 407 bis 0, 581 W/m. C) auf.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, für Leichtbetone als Zuschlag nur geschlossenzellige Schaumpolystyrolteilchen zu verwenden. Um überhaupt ein Mischen dieses Zuschlagstoffes mit Zement zu ermöglichen und ein Aufschwimmen der leichten Kügelchen einigermassen zu verhindern, müssen diese vorher mit einem Haftvermittler, vornehmlich Epoxydharzemulsion, überzogen oder mit Zement und Steinmehl umhüllt werden. Selbst wenn als weiterer Zuschlagstoff Sand verwendet wird, so bleibt dieser zusätzliche Arbeitsgang erforderlich.
Aus der DD-PS Nr. 63325 ist es bekanntgeworden, an die Oberfläche von Polystyrolschaumteilchen anorganische Bindemittel anzubacken, um die Teilchen mittels eines hydraulischen Bindemittels miteinander verbinden zu können. Auf diese Weise wird eine wärmedämmende Unterlage von Estrichen geschaffen, die jedoch als Beton ungeeignet ist, da sie nicht die erforderliche Festigkeit aufweist. In der DE-OS 2215147 wird zur Erzielung eines Leichtmauermörtels vorgeschlagen, lediglich Feinzuschläge zuzusetzen. Auch hier lasen sich die für Beton geforderten Festigkeitswerte nicht erreichen.
In der DE-OS 1471492 wird als Zuschlagstoff geblähter Perlit vorgeschlagen, welcher zum Unterschied von dem erfindungsgemäss vorausgesetzten Betonbestandteil, nämlich granulierter Hochofenschlacke, nicht abbindefähig ist. Es lassen sich somit auch hier die gewünschten Festigkeitswerte nicht in dem gewünschten Ausmass erreichen.
Je nach Wahl der Mischungsverhältnisse erhält man sogenannten Styroporbeton mit einem Raumgewicht zwischen 0, 3 und 1 t/m3 und einer Wärmedurchgangszahl von 0, 05 bis 12567 m. h. C. Die Festigkeiten liegen zwischen 30 und 850 N/cm2 und 12 bis 15 kg Schaumpolystyrol je m3 Fertigbeton werden benötigt.
Dieser sogenannte Styroporbeton ist je nach Raumgewicht ein Beton mit Haufwerksporen oder ein gefügedichter Beton. Seine Hauptnachteile sind der zusätzliche Arbeitsaufwand für das Überziehen der Schaumpolystyrolteilchen und der relativ hohe Preis des Schaumpolystyrols selbst und des Materials für den Überzug, sowie die geringe Festigkeit.
Aus diesen Gründen hat man weiters einen gefügedichten Leichtbeton vorgeschlagen, der als Zuschlagstoffe Hüttenbims (mit den bereits oben angegebenen Feinstanteilen) und geschlossenzelligen Schaumpolystyrol in der Körnung von 3 bis 6 mm enthält. Der Vorteil dieser Kombination besteht darin, dass infolge der rauhen Oberfläche der Hüttenbimskörner die Schaumpolystyrolteilchen nicht mehr aufschwimmen und sich gleichmässig im Betongefüge verteilen, die Vorbehandlung des Überziehens des Schaumpolystyrol mit einem Haftvermittler oder Zement-Steinmehl-Gemisch also entfallen kann. Hüttenbims ist jedoch ein relativ teurer Zuschlagstoff.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen aus geschlossenzelligen Schaumpolystyrol in der Körnung von 2 bis 6 mm, Hochofenschlackeprodukten und Zement bestehenden Leichtbeton zu schaffen, der noch billiger ist und trotzdem bei guter Wärmedämmung eine hohe Festigkeit aufweist. Dies erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass der Leichtbeton ein Gefüge mit Haufwerksporigkeit aufweist, dass
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er je m3 Fertigbeton nur 3 bis 8 kg Schaumpolystyrol enthält und die HO-Schlackenprodukte aus granulierter Hochofenschlacke mit folgender Kornzusammensetzung bestehen :
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<tb> Korngrösse <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> mm <SEP> weniger <SEP> als <SEP> 6 <SEP> Masse-%
<tb> Korngrösse <SEP> über <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> bis <SEP> 2, <SEP> 00 <SEP> mm <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 50 <SEP> Masse-%
<tb> Korngrösse <SEP> über <SEP> 2, <SEP> 00 <SEP> bis <SEP> 8, <SEP> 00 <SEP> mm <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 10 <SEP> Masse-%
<tb> Korngrösse <SEP> über <SEP> 6, <SEP> 00 <SEP> bis <SEP> 8, <SEP> 00 <SEP> mm <SEP> weniger <SEP> als <SEP> 10 <SEP> Masse-%.
<tb>
Obwohl der erfindungsgemässe Leichtbeton als HO-Schlackenprodukt nicht mehr porösen Hüttenbims, sondern einfaches HO-Schlackengranulat enthält, weist er infolge der Haufwerksporigkeit einen vergleichbaren Wärmedämmwert auf. Dadurch bedingt, dass die scharfen Kanten und Ecken des HO-Schlackengranulates trotz der mit 8 mm nach oben begrenzten Korngrösse überraschenderweise zum Festhalten der Schaumstoffkügelchen beim Verdichten der Betonmischung genügen, erübrigt sich eine Vorbehandlung des Schaumpolystyrols auch hier, sofern die erfindungsgemässe Höchstgrenze von 8 kg Schaumpolystyrol nicht überschritten wird. Die Haufwerksporigkeit dürfte zusätzlich mithelfen, das Aufschwimmen der an sich hydrophoben Schaumpolystyrolkügelchen zu verhindern.
Trotz der Haufwerksporigkeit ergibt der erfindungsgemässe Leichtbeton überraschend gute Festigkeitswerte des Fertigbetons.
In der FR-PS Nr. 1. 520. 239 wurde bereits vorgeschlagen, zur Erhöhung der Festigkeit ein höheres Wasser-Zement-Verhältnis einzustellen. Die Erfindung geht aber einen andern Weg, da für die Erhöhung der Festigkeit granulierte Hochofenschlacke mit bestimmter Korngrössenverteilung eingesetzt wird.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird festgestellt, dass der erfindungsgemässe Leichtbeton die granulierte Hochofenschlacke in der Form enthalten kann, wie sie beim Granulationsprozess anfällt. Somit wird erfindungsgemäss ein Leichtbeton geschaffen, der neben realtiv geringen Schaumpolystyrolmengen einen äusserst preiswerten Zuschlagstoff enthält und bei vergleichsweise geringem Zementbedarf - das Granulat besitzt auch noch zusätzliche latenthydraulische Eigenschaften - eine gute Festigkeit ergibt.
In den Schaubildern sind die durch Versuche festgestellten Werte des erfindungsgemässen Leichtbetons dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 das Festbetonraumgewicht in Abhängigkeit von der Zementdosierung und Schaumpolystyrolzugabe, Fig. 2 die Festigkeit, gleichfalls in Abhängigkeit von der Zementdosierung und Schaumpolystyrolzugabe, und Fig. 3 die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit vom Festbetonraumgewicht.
In Fig. 1 ist auf der Ordinate das Festbetonraumgewicht (Alter 28 Tage) je in t/m3 in Abhän-
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von 3 kg Schaumpolystyrolpartikeln je m3 Festbeton, die Kurven 4,5, 6,7 und 8 betreffen eine Schaumpolystyrolzugabe von 4,5, 6,7 und 8 kg. Aus dem Schaubild ist zu erkennen, dass man in der Lage ist, den erfindungsgemässen Leichtbeton durch Variation der Schaumpolystyrol- und Zementzugabe mit Raumgewichten zwischen etwa 1, 2 und etwa 1, 9 t/m3 herzustellen.
In Fig. 2 ist auf der Ordinate die erzielte Festigkeit in 10 N/cm2 in Abhängigkeit von der Zementdosierung in kg Zement je m3 Festbeton (Abszisse) des erfindungsgemässen Leichtbetons dargestellt. Auch hier geben die Zahlen bei den einzelnen Kurven die Mengen der Schaumpolystyrolzugabe in kg/m3 Festbeton an. Die erfindungsgemäss erzielten Festigkeiten kann man also in den weiten Grenzen zwischen etwa 250 und etwa 3600 N/cm2 nach Belieben einstellen.
Bei den Untersuchungen hat es sich herausgestellt, dass es nicht ratsam ist, mit der Zementdosierung unter 200 kg Zement1m3 Festbeton zu gehen, weil dann die Umhüllung der einzelnen Körner des Schaumpolystyrols und der granulierten Hochofenschlacke mit Zementleim und damit die Festigkeitswerte nicht mehr sicher gewährleistet sind. Auch die Menge und die Korngrösse der Schaumpolystyrolkügelchen sind kritisch. Überschreiten die zugesetzten Mengen oder die Korngrössen die erfindungsgemässen Höchstgrenzen, so besteht nicht nur die Gefahr des Aufschwimmens beim maschinellen oder händischen Verdichten, sondern es werden dann auch nicht mehr die dargestellten Festigkeitswerte zuverlässig erreicht.
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In Fig. 3 ist Wärmeleitfähigkeit auf der Ordinate und das Festbetonraumgewicht auf der Abszisse aufgelegen. Die Wärmedämmfähigkeit des erfindungsgemässen Leichtbetons hängt hauptsächlich vom ausgewählten Festbetonraumgewicht ab und ist im Vergleich mit gleich schweren andern Baustoffen als sehr günstig zu bezeichnen. Die Wärmeleitzahl beträgt nach Fig. 3 bei einem Festbetonraumgewicht von 1, 2 t/m3 nämlich etwa nur 837 J/m. h. C und steigt auf etwa 1926 J/m. h. C bei einem Festbetonraumgewicht von 1,9 t/m3 an.
Auf Grund der gemachten Angaben ist es für den Fachmann sodann leicht möglich, den erfindungsgemässen Leichtbeton herzustellen. Wenn beispielsweise die Ausführung eines Bauwerkselementes einen Leichtbeton mit einer Wärmeleitzahl von 1089 J/m. h. C erfordert, dann ist ein Festbetonraumgewicht von zirka 1,5 t/m3 anzustreben. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, dass sich ein derartiges Raumgewicht ergibt, wenn mindestens ein Schaumpolystyrolanteil von 4, 5 und 200 kg Zement/m Festbeton
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aus Fig. 2 je nach Schaumpolystyrol-bzw. Zementanteil erreichbare Festigkeiten zwischen etwa 350 und 1200 N/cm2, wobei übliche Wasser/Zementfaktoren zwischen etwa 0, 45 und 0, 65 zur Anwendung kommen.
Bei der Herstellung der Betonmischung für den erfindungsgemässen Leichtbeton ist zu berücksichtigen, dass die Schaumpolystyrolpartikeln ziemlich weich sind. Um sie nicht zu sehr zu zerreissen, sollen sie daher erst möglichst spät in den Mischer kommen. Man kann so vorgehen, dass zuerst die granulierte Hochofenschlacke und Zement trocken vorgemischt und dann Wasser zugegeben wird, worauf schliesslich gegen Ende des Mischens die Schaumpolystyrolpartikeln zugesetzt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur granulierten Hochofenschlacke den Zement zuzusetzen, und erst dieser trockenen Mischung die Schaumpolystyrolpartikeln und das Wasser zuzumischen.
Auf Grund der guten Wärmeisolier- und Festigkeitseigenschaften ist der erfindungsgemässe Leichtbeton sowohl als Schüttbeton als auch für die Herstellung von Wandelementen und von Formsteinen universell einsetzbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aus geschlossenzelligem Schaumpolystyrol in der Körnung von 2 bis 6 mm, Hochofenschlackeprodukten und Zement bestehender Leichtbeton, dadurch gekennzeichnet, dass er bei einem Gefüge mit Haufwerksporigkeit je m3 Fertigbeton 3 bis 8 kg Schaumpolystyrol enthält und die Hochofenschlackenprodukte aus granulierter Hochofenschlacke mit folgender Kornzusammensetzung bestehen :
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<tb>
<tb> Korngrösse <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> mm <SEP> weniger <SEP> als <SEP> 6 <SEP> Masse-%
<tb> Korngrösse <SEP> über <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> bis <SEP> 2, <SEP> 00 <SEP> mm <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 50 <SEP> Masse-%
<tb> Korngrösse <SEP> über <SEP> 2, <SEP> 00 <SEP> bis <SEP> 8, <SEP> 00 <SEP> mm <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 10 <SEP> Masse-%
<tb> Korngrösse <SEP> über <SEP> 6, <SEP> 00 <SEP> bis <SEP> 8, <SEP> 00 <SEP> mm <SEP> weniger <SEP> als <SEP> 10 <SEP> Masse-%.
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