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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaumbeton, der aus Zement, aus einem Zuschlag in Form von Sand, aus Wasser und aus einem porenbildenden Schaummittel gebildet ist.
Schaumbeton vorgenannter Art hat ein geringeres Gewicht und eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigeit als üblicher Schwerbeton, der mit einem aus Kiessand bestehenden Zuschlag hergestellt wird und hat weiter die besondere Eigenschaft einer leichten Fliessfähigkeit in Art einer dünnflüssigen Paste, welche Eigenschaft ohne besonderes Zutun ein volles Ausfüllen von Formen, auch wenn diese eine komplizierte Struktur und/oder Abschnitte mit sehr geringer Wandstärke haben, erzielen lässt. Dementsprechend findet ein solcher Schaumbeton vor allem dort eine Anwendung, wo Bauelemente bzw.
Teile von Bauwerken hergestellt werden sollen, welche bei kompakter Struktur ein möglichst geringes Gewicht und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollen, und in jenen Fällen, in denen ein problemloses Füllen von Formen ohne Einsatz von Rütteleinrichtungen od. dgl. selbst dann ermöglicht werden soll, wenn die betreffenden Formen eine komplizierte Gestalt haben und/oder die herzustellenden Betonteile geringe Wandstärken aufweisen.
Die vorgenannten Eigenschaften von Schaumbeton sind primär durch den im feucht bzw. nass gemischten Beton vorhandenen Schaum bzw. durch die mit diesem Schaum gebildeten Poren im erhärteten Beton bestimmt ; der in der nassen Betonmischung vorhandene Schaum verleiht dieser Mischung eine besonders gute Fliessfähigkeit, und die aus dem Schaum gebildeten luftgefüllten Poren, welche im erhärteten Beton vorliegen, mindern dessen Dichte und setzen auch dessen Wärmeleitfähigkeit wesentlich herab. Die Poren sind von einer raumgitterartigen Struktur umgeben, welche aus dem Sand und aus dem Zement gebildet ist ; man setzt dabei einen verhältnismässig feinkörnigen Sand ein, um eine auf die Poren bzw.
Schaumblasen abgestimmte Gitterstruktur zu schaffen und um ein möglichst leichtes Fliessen, welches ohne besonderes Zutun auch das Giessen dünnwandiger Betonteile mit komplizierter Form erlaubt, zu erzielen. Es hängen die Eigenschaften eines solchen Schaumbetons wesentlich von der Menge des bei der Bildung der Betonmasse eingesetzten Schaumes ab, und man hat die jeweils gewünschten Eigenschaften des herzustellenden Betons hinsichtlich Dichte, Wärmeleitfähigkeit und Fliessfähigkeit vor allem durch die bei der Herstellung eingesetzte Schaummenge gesteuert ;
die Festigkeit kann beim Schaumbeton ebenso wie bei normalem Beton durch Wahl der Zementmenge beeinflusst werden, wobei aber insofern beim Schaumbeton etwas andere Verhältnisse vorliegen als beim gewöhnlichen Beton, als beim Schaumbeton deutlich höhere Zement-Prozentsätze vorgesehen werden und mit der Vergrösserung des Zementgehaltes eine deutliche Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit einhergeht. Es muss demgemäss bei der bisherigen Technik eine Erhöhung der Festigkeit eines solchen Schaumbetons mit einer Zunahme der Wärmeleitfähigkeit erkauft werden.
Dies gilt auch für Gasbetonsteine, wie sie in der DE-A1-3 444 686 beschrieben sind, bei deren Herstellung als Bindemittel Zement und als Zuschlag primär natürliche Sande verwendet werden und die Mischung aus Zement und als Zuschlag in einem Hochgeschwindigkeits-Mischer durchgearbeitet und anschliessend mit einem Gasbildner versetzt und dann in Formen gegossen wird. Auch der dabei in Betracht gezogene Zusatz von Recyclingstoffen, wie Ziegelsplitt, Altbeton, Schlacke, Abbruchmauerwerk, verändert dabei den Zusammenhang von Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit kaum.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schaumbeton eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem ein günstigerer Zusammenhang zwischen Warmeleitfähigkeit und Festigkeit vorliegt als bei den bekannten Schaumbetonen hier in Rede stehender Art, d. h. dass z. B. bei gegebener Festigkeit die Wärmeleitfähigkeit deutlich geringer ist als bei bekannten Betonen dieser Festigkeit bzw. dass bei gegebener Wärmeleitfähigkeit eine höhere Festigkeit erzielt werden kann, als dies bei bekannten Betonen der Fall ist ; der zu schaffende Beton soll auch auf einfache Weise mit geringem Kostenaufwand herstellbar sein.
Der erfindungsgemässe Schaumbeton eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlag ein auf eine Korngrösse 012 mm gemahlener Hüttensand mit einem unter 0, 125 mm liegenden Feinkornanteil von 3 bis 20 Gew.-% ist, dem gegebenenfalls bis zu 25 Gewicht-% Natursand beigemengt ist.
Es kann durch diese Ausbildung ein Schaumbeton erhalten werden, der eine wesentlich grössere Druckfestigkeit aufweist als ein herkömmlicher Schaumbeton dieser Art, der die gleiche Rohdichte aufweist und dessen Zuschlag ein feinkörniger Natursand ist, und es ergibt sich weiter beim erfindungsgemäss ausgebildeten Beton auch gegenüber dem die gleiche Rohdichte aufweisenden mit Natursand gebildeten Beton eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit ; als zusätzlicher Vorteil ergibt sich, dass die grössere Druckfestigkeit, welche der erfindungsgemäss ausgebildete Schaumbeton aufweist, mit geringerem Zementeinsatz als bei einem mit Natursand gebildeten Schaumbeton gleicher Dichte erzielt werden kann.
Es erscheint für die vorgenannten Vorteile bzw. Effekte, die mit der erfindungsgemässen Ausbildung des Schaumbetons erzielt werden können, die durch Mahlen bzw. Brechen erfolgte Aufbereitung des Hüttensandes wesentlich ; erscheint dies dahingehend erklärbar, dass durch diese Aufbereitung des Hüttensandes eine strukturierte Oberfläche an den einzelnen Körnern entsteht, welche das Entstehen eines räumlichen Stützgerüstes aus Zementleim und den einzelnen Körnern begünstigt und einem so entstandenen Stützgerüst eine gute Tragfähigkeit verleiht ; die bessere Abstützung der strukturierten Oberflächen der einzelnen Körner des durch Mahlen bzw.
Brechen aufbereiteten Hüttensandes aneinander dürfte auch der Grund dafür sein, dass beim erfindungsgemäss ausgebildeten Schaumbeton mit einer geringeren Menge an Zement das Auslangen gefunden werden kann als bei einem mit Natursand gebildeten Schaumbeton gleicher Rohdichte.
Es kann erwähnt werden, dass nach der DE-B-1 228 984 der Einsatz von gemahlener glasiger
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Schmelzkammerschlacke als Anteil des Zuschlages von gewöhnlichem dichten Beton vorgesehen ist. Hiebei ist dieser Einsatz auch zusammen mit der Verwendung von Leichtbetonzuschlagstoffen, wie z. B. Hüttenbims, Bims, Lava, Blähton, in Betracht gezogen. Ein Schaumporen umgebendes Gerüst liegt bei einem solchen Beton nicht vor.
Weiter beschreibt die DE-A-2 307 734 Baustoffmischungen zur Herstellung von Leichtbeton, welche als wesentlichen Bestandteil Hüttenbimssand enthalten, also ein geschäumtes Produkt, welches eine geringere Festigkeit hat als Hüttensand. Hiebei ist weiter der Zusatz anderer poriger Grobzuschlagstoffe, wie z. B.
Schlacke, Blähton oder Schaumkunststoff, in Betracht gezogen. Auch bei diesem Beton liegt ein Schaumporen umgebendes Gerüst nicht vor.
Die CH-A5-590 797 beschreibt ein Dämmaterial, das aus einem hydraulischen Bindemittel, einem Leichtzuschlagstoff (wie z. B. geblähtem Perlit), gegebenenfalls zusätzlich einem dichten Zuschlagstoff (wie Sand, Asche oder Schlackensand) und einem Schaumbildner gebildet wird, wobei primär eine Härtung im Autoklaven vorgesehen ist. Ein Hinweis auf Hüttensand findet sich nicht.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Beispiele weiter erläutert.
Beispiel A : Zur Herstellung eines herkömmlichen Leichtbetons mit einer Rohdichte (trocken) YTR von etwa 1400 kg/m3 werden 950 kg runder, gewaschener Flusssand mit einer Korngrösse 0/2 mm mit einem Feinkornanteil ( < 0, 25 mm) von ca. 16%, mit 380 kg Zement PZ475 und mit 150 l Wasser gemischt, und es werden diesem Gemenge 370 l eines Schaumes zugesetzt, der aus 28 l Wasser und 0, 7 kg eines Schaumkonzentrates aus einem Proteinhydrolysat gebildet worden ist. Die Dichte dieses Schaumes beträgt ca. 75 g/l. Durch Durchmischen der vorgenannten Substanzen wurde eine leicht flüssige Schaumbetonmasse erhalten, aus der Probekörper gegossen wurden.
Nach Abbinden und Durchtrocknen hatten diese Probekörper ein Y TIR von 1400 und einen Luftgehalt von ca. 37%, und es konnte an diesen Probekörpern eine Druckfestigkeit von 9, 8 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 1, 92 kJ/mh C gemessen werden. Die Gesamtmenge der Schaumbetonmasse entsprach einem Volumen von 1 m3.
Beispiel B : Zur Herstellung eines herkömmlichen Schaumbetons mit einer Rohdichte (trocken) YTR von ca.
1000 kg/m3 wurde gemäss Beispiel A vorgegangen, wobei 590 kg des genannten Flusssandes, 350 kg Zement PZ475,120 l Wasser und 560 l Schaum eingesetzt wurden ; der Schaum wurde zuvor aus 1 kg des Proteinhydrolysat-Schaumkonzentrates und 42 1 Wasser gebildet. Die erhaltene Schaumbetonmasse war leicht giessbar, und es wurden aus dieser Masse Probekörper gegossen. Nach Abbinden und Durchtrocknung hatten diese Probekörper ein r TR von 1000 kg/m3 und einen Luftgehalt von 56%. Die Schaumbetonmasse ergab ein Betonvolumen von ca. 1 m3. An den Probekörpern konnte eine Druckfestigkeit von 6, 76 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von 1, 34 kJ/mh C gemessen werden.
Beispiel C : Zur Herstellung eines herkömmlichen Schaumbetons mit einer Rohdichte (trocken) von ca. 1600
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wurdel Wasser und 290 1 Schaum eingesetzt wurden ; der Schaum wurde aus 0, 54 kg des ProteinhydrolysatSchaumkonzentrats und 211 Wasser gebildet. Es ergab sich eine gut giessfähige Betonmasse, aus der Probekörper hergestellt wurden. Die Probekörper hatten nach Abbinden und Durchtrocknung ein YTR von ca. 1600 kg/m3 und einen Luftgehalt von 29%. Aus der gesamten Schaumbetonmasse ergab sich ein Betonvolumen von ca. 1 m3. An den Probekörpern konnte eine Wärmeleitzahl von 2, 09 kJ/mh C gemessen werden.
Beispiel D : Zur Herstellung eines erfindungsgemäss ausgebildeten Schaumbetons mit einer Rohdichte (trocken) TR von ca. 1400 kg/m2 wurden 830 kg Hüttensand, der auf eine Korngrösse 0/2 mm durch Mahlen bzw. Brechen aufbereitet worden ist, mit 330 kg Zement PZ475 und 150 l Wasser vermischt, und es wurden diesem Gemenge 430 l eines Schaumes zugesetzt, der zuvor aus 33 1 Wasser und 0, 80 kg ProteinhydrolysatSchaumkonzentrat bereitet worden war, und es wurde nach weiterem Durchmischen des Ganzen eine leicht
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Es ergibt sich somit, dass die aus dem erfindungsgemäss gebildeten Schaumbeton bestehenden Probekörper eine 22, 5% höhere Druckfestigkeit hatten als die nach Beispiel A aus einem vergleichbaren herkömmlichen Schaumbeton hergestellten Probekörper, wobei zusätzlich ins Gewicht fällt, dass bei diesem erfindungsgemäss ausgebildeten Schaumbeton um 12% weniger Zement eingesetzt wurde als beim herkömmlichen Schaumbeton nach Beispiel A. Weiter weist der erfindungsgemäss ausgebildete Schaumbeton bzw. daraus hergestellte Körper eine deutlich (nämlich um ca. 20%) geringere Wärmeleitfähigkeit auf als sie beim herkömmlichen Schaumbeton nach Beispiel A vorliegt.
Der beim vorliegenden Beispiel D eingesetzte Hüttensand hatte einen Feinkornanteil (Korngrösse < 0, 125 mm) von 6, 3% ; die weitere Sieblinie dieses aufbereiteten Hüttensandes war : Maschenweite
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0, 25 mm-13, 6%, Maschenweite 0, 5 mm-33%, Maschenweite 1, 0 mm-81%, Maschenweite 2 mm-98, 1%. Eine Reihe von Versuchen hat ergeben, dass günstige Festigkeitswerte erzielt werden können, wenn der Feinkornanteil des aufbereiteten Hüttensandes zwischen 3 Gew.-% und 20 Gew.-% liegt.
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Wärmeleitfähigkeit wesentlich unter der Wärmeleitfähigkeit liegt, welche an den gemäss Beispiel B aus einem vergleichbaren herkömmlichen Schaumbeton hergestellten Probekörpem gemessen wurde.
Beispiel F : Es wurde analog Beispiel D vorgegangen und aus 1170 kg des erwähnten aufbereiteten Hüttensandes, aus 400 kg Zement PZ475, aus 140 l Wasser und aus 100 l des erwähnten Schaumes eine Schaumbetonmasse gemischt, aus der Probekörper gegossen wurden. Nach Abbinden und Durchtrocknen hatten die Probekörper eine Dichte YIR von 1510 kg/m3, und es wurde an diesen Probekörpem eine Wärmeleitfähigkeit von 1, 67 kJ/mh C gemessen.
Beispiel G: Es wurde zur Herstellung eines erfindungsgemässen Schaumbetons mit einer Rohdichte (trocken)
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Hüttensandes, 365 kg Zement PZ475, 1901 Wasser und 3501 des erwähnten Schaumes eine Schaumbetonmasse gemischt ; diese Schaumbetonmasse war leicht giessbar, und es wurden aus dieser Masse Probekörper gegossen. Nach Abbinden und Durchtrocknen hatten diese Probekörper eine Dichte YTR von ca. 1600 kg/m3, und es ergibt sich eine Druckfestigkeit von mehr als 16, 0 N/mm2 und eine Wärmeleitzahl von ca. 1, 8 kJ/mh C. Dieser Schaumbeton ist ohne weiteres für konstruktive Anwendungen einsetzbar und kann auch mit einer Bewehrung versehen werden.
Die leichte Giessbarkeit des erfindungsgemäss ausgebildeten Schaumbetons bleibt auch bei weiterer Erhöhung der Dichte, z. b. bei eine Erhöhung der Dichte auf Y TR = 1800 kg/m3, welche in erster Linie durch Verminderung der eingesetzten Schaummenge erzielt wird, erhalten, und zwar auch dann, wenn bei Schaumbetonmassen, die eine solche höhere Dichte aufweisen, ein kleiner Anteil des Zuschlages gröber als der vorgenannte Hüttensand gekörnt ist. Man kann z. B. aus 980 kg des vorerwähnten Hüttensandes, und 180 kg
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1800 kg/m3 aufweist und eine über 22, 5 N/mm2 liegende Festigkeit hat ; die Wärmeleitzahl eines solchen Schaumbetons liegt bei ca. 1, 96 kJ/mh C.
Es kann bei den in den vorstehend angeführten Beispielen vorgesehenen Rezepturen, und zwar insbesondere bei den Rezepturen der Beispiele E, F und G, die Zementmenge vermindert werden (z. B. um ca. 20%), ohne dass damit eine nachteilig grosse Verminderung der Festigkeit einhergeht, wobei aber durch eine solche Minderung der Zementmenge eine deutliche Minderung der Wärmeleitzahl, also eine bessere Wärmeisolation, erzielt werden kann.