AT9511U1

AT9511U1 - LIGHT BEDS BZW. MINERALS AND METHOD OF MANUFACTURING THEM

Info

Publication number: AT9511U1
Application number: AT0040406U
Authority: AT
Inventors: Manfred Sterrer; Petra Sterrer; Maria Theresia Strobl
Original assignee: Manfred Sterrer
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2007-11-15

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines expandierten Mineralschaums, wobei eine ein Bindemittel aufweisende flüssige Schlicker-Mineralzusammensetzung umfassend ein Treibmittel auf Peroxidbasis bzw. auf Basis einer peroxidbildenden anorganischen Verbindung mittels Zugabe geeigneter Beschleuniger zum kontrollierten Aufschäumen veranlasst wird, wodurch die Mineralzusammensetzung zum gewünschten Mineralschaum expandiert. Die erfindungsgemäß hergestellten neuen expandierten Mineralschäume können eine Porendichte von bis zu 95 % und eine Rohdichte von 80 bis 200 kg/m3 aufweisen.Disclosed is a method for producing an expanded mineral foam, wherein a binder comprising liquid slip mineral composition comprising a peroxide-based or based on a peroxide-forming inorganic compound by adding suitable accelerators for controlled foaming, whereby the mineral composition to the desired mineral foam expands. The novel expanded mineral foams produced according to the invention can have a pore density of up to 95% and a bulk density of 80 to 200 kg / m 3.

Description

2 AT 009 511 U12 AT 009 511 U1

Die vorliegende Erfindung betrifft Leichtbetone bzw. Mineralschäume sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to lightweight concrete or mineral foams and to processes for their preparation.

Als Leichtbeton werden allgemein Betonarten bezeichnet, deren Trockenrohdichte (Raumgewicht) weniger als 2000 kg/m3 beträgt (DIN 1045). Eine untere Grenze ist nicht vorgeschrieben, sie liegt bei den derzeit im Handel befindlichen Produkten bei etwa 350 kg/m3. Diese große Spannbreite ergibt sich durch unterschiedliche Herstellung, unterschiedliche Leichtbetonzuschlagstoffe (nach DIN EN 13055 jetzt „Leichte Gesteinskörnungen“ genannt) und die Gefügeart des Leichtbetons. Dabei unterscheidet man prinzipiell drei Arten von Leichtbeton: 1. Gefügedichter Leichtbeton mit KornporositätAs lightweight concrete, concrete types are generally referred to whose dry bulk density (density) is less than 2000 kg / m3 (DIN 1045). A lower limit is not required, it is currently around 350 kg / m3 for the products currently on the market. This wide range results from different production, different lightweight concrete aggregates (now called "light aggregates" according to DIN EN 13055) and the microstructure type of lightweight concrete. In principle, a distinction is made between three types of lightweight concrete: 1. Structured lightweight concrete with grain porosity

Die Mischungszusammensetzung von gefügedichtem Leichtbeton entspricht der von Beton, jedoch werden Blähton oder Blähschiefer als Blähzuschläge verwendet. Die Hohlräume zwischen dem Zuschlag sind mit Zementleim gefüllt, je nach Zuschlag wird eine Rohdichte zwischen 600 und 2000 kg/m3 erreicht. Auch die Festigkeit kann je nach Zuschlagauswahl und Zementleim- bzw. Zementsteinqualität die von normalem Beton erreichen, sodass gefügedichter Leichtbeton sogar bei Brücken und Off-Shore-Bauwerken Anwendung findet. Im Vergleich zu den beim Normalbeton üblichen, sehr festen Zuschlägen wie Kies und Sand hat der Blähzuschlag beim gefügedichten Leichtbeton eine geringere Festigkeit, je nach Korngröße möglicherweise sogar geringer als die des Zementsteins. Ein leichter, gefügedichter Leichtbeton kann nur niedrige Festigkeiten erreichen, für hohe Festigkeiten müssen Rohdichten im oberen Bereich der Bandbreite vorgesehen werden. Bei der Verarbeitung ist zu berücksichtigen, dass die Blähzuschläge Wasser aufsaugen, weiters ist die Konsistenz des Leichtbetons plastisch einzustellen, denn zu weicher Leichtbeton neigt zu Entmischungen. Stabilisierende Betonzusatzmittel sind empfehlenswert. 2. Haufwerkporiger Leichtbeton mit porigen ZuschlägenThe mix composition of clay-filled lightweight concrete is the same as that of concrete, but expanded clay or intumescent slate is used as the aggregate. The cavities between the aggregate are filled with cement paste, depending on the aggregate a density between 600 and 2000 kg / m3 is achieved. Depending on the choice of aggregate and the quality of the cement paste or cement stone, the strength can also reach that of normal concrete so that lightweight, lightweight concrete is even used for bridges and off-shore structures. In comparison with the very solid aggregates, such as gravel and sand, which are common with normal concrete, the aggregate aggregate has less strength in the case of lightweighted concrete, possibly even less than that of the cement paste, depending on the grain size. A lightweight, fiber-filled lightweight concrete can only achieve low strengths, for high strengths, bulk densities in the upper range of the bandwidth must be provided. During processing, it must be taken into account that the blowing additives absorb water, furthermore the consistency of the lightweight concrete must be adjusted plastically, because soft lightweight concrete tends to segregate. Stabilizing concrete admixtures are recommended. 2. Aggregated porous lightweight concrete with porous aggregates

Bei diesem Leichtbeton wird der Zuschlag so ausgewählt, dass zwischen den Körnern möglichst viel Hohlraum entsteht. Die Zuschlagskörner werden dabei nur umhüllt und punktweise verkittet, das Ergebnis nennt der Fachmann „Beton mit Haufwerkporosität“ oder Einkombeton. Als Zuschläge kommen insbesondere Blähzuschläge und Bims in Frage. Der haufwerkporige Leichtbeton hat eine Steinrohdichte von etwa 400 kg/m3. Zusammen mit neuentwickelten Leichtmörteln und optimierter Kammer- bzw. Schlitzanordnung können mit haufwerkporigem Leichtbeton sogar die Wärmeleitzahlen von Holz erreicht oder sogar unterboten werden, nämlich 0,09 W/mK. Haufwerkporiger Leichtbeton findet Anwendung in Form von Fertigteilen und Mauersteinen, Wandplatten für leichte Trennwände oder Stahlbetondielen für Dach- und Deckenplatten. Die Festigkeit von haufwerkporigem Leichtbeton liegt im Bereich von 2 bis 20 N/mm2 und ist, wie beim gefügedichten Leichtbeton, abhängig von der Rohdichte. 3. PorenbetonWith this lightweight concrete, the aggregate is selected so that as much void as possible is created between the grains. The aggregate grains are only wrapped and cemented pointwise, the result is called the expert "concrete with aggregate porosity" or Einkombeton. As surcharges are in particular Blähzuschläge and pumice in question. The porous aggregate lightweight concrete has a stone density of about 400 kg / m3. Together with newly developed lightweight mortars and optimized chamber or slot arrangement, the heat conductivities of wood can even be achieved or even undercut with woody porous lightweight concrete, namely 0.09 W / mK. Lightweight aggregate porous concrete is used in the form of prefabricated parts and bricks, wall panels for lightweight partition walls or reinforced concrete floorboards for roof and floor slabs. The strength of hard aggregate lightweight concrete is in the range of 2 to 20 N / mm2 and, as with the clay-filled lightweight concrete, depends on the bulk density. 3. Aerated concrete

Porenbeton hat eine geschlossenzellige Struktur mit Poren von 0,5 bis 1,5 mm Größe und besteht aus bis zu 80 % seines Volumens aus Luft und zu etwa 20 % aus Feststoffen. Er wird unbewehrt, z.B. für Mauersteine, oder bewehrt, z.B. für Wandtafeln und Deckenplatten, hergestellt. Seine wichtigsten Ausgangsstoffe sind feingemahlener Quarzsand, Branntkalk und/oder Zement, Wasser und ein Porosierungsmittel, z.B. Aluminiumpulver oder -paste. Die Bewehrung besteht aus korrosionsgeschützten Betonstahlmatten. Zur Herstellung von Porenbeton wird das Rohstoffgemisch zuerst in Formen gegossen. Durch Reaktion des Porosierungsmittels mit Kalk und Wasser entsteht in einem entsprechend alkalischen Medium Wasserstoff, der die Porenbildung bewirkt. Nach dem Ansteifen kann der Rohblock mit Stahldrähten geschnitten werden. Es folgt eine Dampfhärtung von 6 bis 12 Stunden in Autoklaven (Härtekesseln) bei 190 °C und einem Druck von 12 bar. Danach sind die Bauteile einsatzbereit. Sie bieten dem Verwender eine gute Kombination von Rohdichte (350 bis 1000 kg/m3), üblicherweise im Bereich von etwa 3 AT 009 511 U1 400 - 600 kg/m3, Festigkeit (2 bis 6 N/mm2) und Wärmeleitfähigkeit (ab 0,11 W/mK).Aerated concrete has a closed-cell structure with pores of 0.5 to 1.5 mm in size and consists of up to 80% of its volume in air and about 20% in solids. He is unbewehrt, e.g. for bricks, or reinforced, e.g. for wall panels and ceiling tiles. Its most important raw materials are finely ground quartz sand, quicklime and / or cement, water and a porosity agent, e.g. Aluminum powder or paste. The reinforcement consists of corrosion-protected welded mesh. For the production of aerated concrete, the raw material mixture is first poured into molds. By reaction of the porosity agent with lime and water is formed in a correspondingly alkaline medium hydrogen, which causes the formation of pores. After stiffening, the ingot can be cut with steel wires. This is followed by steam curing for 6 to 12 hours in autoclaves (hardness boilers) at 190 ° C. and a pressure of 12 bar. Afterwards, the components are ready for use. They offer the user a good combination of bulk density (350 to 1000 kg / m3), usually in the range of about 3 AT 009 511 U1 400 - 600 kg / m3, strength (2 to 6 N / mm2) and thermal conductivity (from 0, 11 W / mK).

Als Porenbeton ist auch lufterhärtender Porenbeton (Schaumbeton) bekannt. Dieser Beton kann auf der Baustelle hergestellt werden, wobei in einem Schaumgerät aus einem Schaumbildner und Wasser Schaum erzeugt wird, der dann einem Mörtel oder feinkörnigen Beton zugemischt wird. Je nach Verwendungszweck des Porenleichtbetons werden dichte oder porige Zuschläge eingesetzt. Schaumbeton wird in fließfähiger Konsistenz hergestellt und u.a. für wärmedämmende Bauteile, für leichte Ausgleichsschichten, für Verfüllungen von Hohlräumen aller Art bis hin zu Stollen und Tanks oder für Trag- und Sauberkeitsschichten eingesetzt. Schaumbeton weist üblicherweise Rohdichten im Bereich von etwa 400 bis 1000 kg/m3 auf, bei Rohdichten von 400 kg/m3 ist Schaumbeton jedoch extrem instabil.As aerated concrete also aerated aerated concrete (foam concrete) is known. This concrete can be produced on site, producing foam in a foaming device of a foaming agent and water, which is then mixed with a mortar or fine-grained concrete. Depending on the intended use of the porous lightweight concrete, dense or porous aggregates are used. Foamed concrete is produced in flowable consistency and u.a. for heat-insulating components, for light leveling layers, for filling cavities of all kinds up to studs and tanks or for wearing and clean layers. Foamed concrete usually has bulk densities in the range of about 400 to 1000 kg / m3, but at bulk densities of 400 kg / m3 foam concrete is extremely unstable.

Die DE 40 40 180 A1 betrifft unter anderem eine Formmasse zur Herstellung eines festen Schaumprodukts mit einer anorganischen, steinbildenden Komponente, einer wasserhaltigen zweiten Komponente (z.B. Alkalisilikatlösung) sowie einer schaumbildenden Komponente, wobei eine oberflächenaktive, amphiphile Substanz, also Emulgatoren oder Tenside, zugesetzt wird bzw. werden. Als anorganische, steinbildende Komponente wird ein mit einer Alkalisilikatlösung in exothermer Reaktion aushärtender Feststoff eingesetzt, z.B. amorphes Alumosilikat, als Verschäumungsmittel werden Peroxide geoffenbart.DE 40 40 180 A1 relates inter alia to a molding composition for producing a solid foam product with an inorganic, stone-forming component, a water-containing second component (eg alkali silicate solution) and a foam-forming component, wherein a surface-active, amphiphilic substance, ie emulsifiers or surfactants, is added or be. The inorganic, rock-forming component used is a solid which sets in an exothermic reaction with an alkali metal silicate solution, e.g. amorphous aluminosilicate, as foaming agents peroxides are disclosed.

Aus der DE 100 11 757 A1 ist eine anorganische Formmasse ähnlich der DE 40 40 180 A1 bekannt, welche zu einem geschäumten Formkörper verarbeitet werden kann. Als anorganische, steinbildende Komponente wird in der DE 100 11 757 A1 thermisch aktivierter Ton vorgeschlagen.From DE 100 11 757 A1 an inorganic molding composition similar to DE 40 40 180 A1 is known, which can be processed to a foamed molding. As an inorganic, stone-forming component, thermally activated clay is proposed in DE 100 11 757 A1.

Die DE 197 08 779 A1 schließlich offenbart einen bindemittelgebundenen Ziegelleichtschaum mit vorzugsweise 20 - 60 Gew.-% Bindemittel, wie z.B. Zement. Als Schaummittel werden anionische Tenside bevorzugt. Der fertige Ziegelleichtschaum weist einen Luftporengehalt von 25 - 80 Vol.-% auf.Finally, DE 197 08 779 A1 discloses a binder-bound tufted brick with preferably 20-60% by weight of binder, such as e.g. Cement. As foaming agents anionic surfactants are preferred. The finished brick light foam has an air pore content of 25-80 vol .-%.

Allgemein weisen die oberwähnten Produkte des Standes der Technik die Nachteile auf, dass einerseits die Aushärtung im Autoklaven energieaufwändig bzw. andererseits bei Umgebungsdruck und -temperatur das Ausmaß und der Zeitpunkt des Aufschäumens stark pH-abhängig ist, wobei der pH von der Zusammensetzung (d.h. pH-Wert und Menge der einzelnen Komponenten) der Formmasse abhängt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass es bisher nicht möglich war ein geeignetes System zu finden, welches unabhängig vom pH-Wert der Formmasse ein kontrollierbares Expandieren der Formmasse zu einem geschäumten Formkörper ermöglicht.In general, the above-mentioned prior art products have the disadvantages that, on the one hand, autoclave curing is highly energy-consuming, and on the other hand, at ambient pressure and temperature, the extent and timing of foaming is highly pH-dependent, with the pH of the composition (ie, pH Value and amount of the individual components) of the molding composition. In other words, this means that it has hitherto not been possible to find a suitable system which, independently of the pH value of the molding composition, makes it possible to controllably expand the molding composition to give a foamed molding.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein unter normalen Umgebungsbedingungen durchführbares Verfahren zur Herstellung eines Mineralschaums mit einer Rohdichte ab 80 kg/m3 zur Verfügung zu stellen, bei welchem Verfahren das Treibmittel kontrolliert aufschäumt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine ein Bindemittel aufweisende flüssige Schlicker-Mineralzusammensetzung umfassend ein Treibmittel auf Peroxidbasis bzw. auf Basis einer peroxidbildenden anorganischen Verbindung mittels Zugabe geeigneter Beschleuniger zum kontrollierten Aufschäumen veranlasst wird, wodurch die Mineralzusammensetzung zum gewünschten Mineralschaum expandiert. Erst durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich z.B. einen Mineralschaum mit einer Rohdichte von unter 200 kg/m3, nämlich bis 80 kg/m3, herzustellen. Bisher - also ohne Verwendung eines Beschleunigers - war es lediglich möglich einen Mineralschaum mit einer Rohdichte von bis 250 kg/m3 herzustellen. Durch die Verwendung des Beschleunigers kommt es ohne nennenswerte Temperaturveränderung der Formmasse zu einem raschen Aufschäumen und Stabilisieren des Mineralschaums bei gleichmäßiger Porenbildung, während bei Produkten des Standes der Technik die Wärmetönung des Aufschäumens die Porengröße lokal stark beeinflusst und eine gleichmäßige Porenbildung nicht erzielt werden kann. Durch die vorliegende Erfindung ist es 4 AT 009 511 U1 auch erstmals möglich einen Mineralschaum mit z.B. inhomogenem Aufbau zur Verfügung zu stellen, indem der Beschleuniger örtlich in höherer Konzentration vorgesehen wird, sodass an diesen Stellen dann ein stärkeres Aufschäumen (Expandieren) der Formmasse erfolgt als an anderen Stellen. Die Zugabe des Beschleunigers kann dabei zur trockenen Formmasse vorgesehen werden, speziell wenn ein (trockenes) Treibmittel auf Basis einer peroxidbildenden anorganischen Verbindung verwendet wird. In diesem Fall bildet sich dann bei Zugabe von Wasser aus der peroxidbildenden anorganischen Verbindung Wasserstoffperoxid, welches durch den Beschleuniger rasch in Wasser und Sauerstoff zerlegt wird, wodurch das Aufschäumen erfolgt.It is an object of the present invention to provide a process, which can be carried out under normal ambient conditions, for the production of a mineral foam with a density of at least 80 kg / m 3, in which process the foaming agent foams in a controlled manner. This object is achieved according to the invention in that a liquid slip mineral composition comprising a binder comprising a peroxide-based or based on a peroxide-forming inorganic compound by means of addition of suitable accelerators for controlled foaming is caused, whereby the mineral composition expands to the desired mineral foam. Only by the method according to the invention is it possible, e.g. a mineral foam with a density of less than 200 kg / m3, namely up to 80 kg / m3. Until now - without the use of an accelerator - it was only possible to produce a mineral foam with a bulk density of up to 250 kg / m3. By using the accelerator, there is a rapid foaming and stabilizing of the mineral foam with uniform pore formation without appreciable temperature change of the molding material, while in products of the prior art, the heat of the frothing locally greatly influences the pore size and a uniform pore formation can not be achieved. By the present invention, it is also possible for the first time to obtain a mineral foam with e.g. Inhomogeneous structure to provide by the accelerator is provided locally in higher concentration, so that at these points then a stronger foaming (expanding) of the molding compound than at other locations. The addition of the accelerator can be provided for the dry molding composition, especially if a (dry) blowing agent based on a peroxide-forming inorganic compound is used. In this case, hydrogen peroxide is then formed on addition of water from the peroxide-forming inorganic compound, which is rapidly decomposed by the accelerator into water and oxygen, whereby the foaming takes place.

Besonders bevorzugt weist die Mineralzusammensetzung Wasser in einer Menge von 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, auf. Für herkömmliche Betonmischungen werden Wasser/Zement-Verhältnisse (W/Z) von etwa 0,35 empfohlen, während beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Wasser/Bindemittel-Verhältnisse von etwa 0,45 bis 0,95 zum Einsatz kommen. Durch diesen hohen Wasseranteil wird das Mischen der trockenen Komponenten stark vereinfacht und beschleunigt. Wenn bei herkömmlichen Betonmischungen Wasser/Zement-Verhältnisse von mehr als 0,5 verwendet werden, kommt es zu ungewollter und unkontrollierter Porenbildung, wodurch die Festigkeit des Betons leidet.The mineral composition particularly preferably comprises water in an amount of 15 to 50% by weight, based on the total mass. For conventional concrete mixtures, water / cement ratios (W / C) of about 0.35 are recommended, while in the process according to the invention preferably water / binder ratios of about 0.45 to 0.95 are used. This high water content greatly simplifies and accelerates the mixing of the dry components. When water / cement ratios of more than 0.5 are used in conventional concrete mixes, unwanted and uncontrolled pore formation occurs, as a result of which the strength of the concrete suffers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung das Bindemittel in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, auf, besonders bevorzugt 40 - 50 Gew.-%. Bei Verwendung eines Bindemittels in einer Menge von unter 20 Gew.-% kann keine tragfähige Struktur mehr gebildet werden, die Verwendung eines Bindemittels in einer Menge von mehr als 80 Gew.-% ist nicht möglich.According to a preferred embodiment, the mineral composition according to the invention comprises the binder in an amount of 20 to 80 wt .-%, based on the total mass, more preferably 40 - 50 wt .-%. When using a binder in an amount of less than 20 wt .-%, no viable structure can be formed, the use of a binder in an amount of more than 80 wt .-% is not possible.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung ein Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend hydraulische Bindemittel wie Zementarten gern. EN 197, Sonderzemente, Tonerdezemente und dgl.; Nicht-Hydraulische Bindemittel, wie Gips, Lehm und dgl.; Puzzolane, z.B. natürliche Puzzolane wie Trass, Puzzolanerde, Kieselgur, kieselsäurehaltige Sedimente und dgl. oder künstliche Puzzolane, wie Flugasche, Glasstaub, Mikrosilika, 51 Stoffe und dgl. und/oder Alkali-aktivierte Silikate sowie Kombinationen derartiger Bindemittel. Günstig ist, wenn der bzw. die Beschleuniger in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-% zugegeben werden. Die Menge an Beschleuniger steuert den Zeitpunkt des Einsetzens der Zersetzung des Treibmittels, die Zersetzungsgeschwindigkeit des Treibmittels und damit die Schäumungshöhe (Expansion) und Schäumungsgeschwindigkeit. Die aus der Zersetzung resultierende Wärmeentwicklung erfolgt erst zeitverzögert, wodurch es zu einer gleichmäßigen Porenbildung kommt. Durch den späten Zeitpunkt der Wärmeentwicklung kann diese dann zur Gänze für die Härtung herangezogen werden und beeinflusst die Porenbildung nicht mehr. Besonders bevorzugt wird als Beschleuniger ein Oxidationsmittel, z.B. Kaliumpermanganat, oder ein Katalysator, wie z.B. Braunstein, Eisenoxid Fe304 oder Silber oder auch ein Enzym, wie z.B. Katalase, eingesetzt.The mineral composition according to the invention preferably comprises a binder selected from the group comprising hydraulic binders such as cement types. EN 197, special cements, alumina cements and the like; Non-hydraulic binders such as gypsum, clay and the like; Pozzolans, e.g. natural pozzolans such as trass, pozzolanic, kieselguhr, siliceous sediments and the like or artificial pozzolans such as fly ash, glass dust, microsilica, 51 substances and the like and / or alkali-activated silicates and combinations of such binders. It is favorable if the accelerator or accelerators are added in an amount of from 0.01 to 5% by weight. The amount of accelerator controls the timing of the onset of decomposition of the blowing agent, the decomposition rate of the blowing agent, and thus the foaming height (expansion) and foaming rate. The resulting from the decomposition of heat development is delayed, resulting in a uniform pore formation. Due to the late time of the heat development, this can then be used entirely for curing and no longer influences pore formation. Particularly preferred as accelerator is an oxidizing agent, e.g. Potassium permanganate, or a catalyst, e.g. Braunstein, iron oxide Fe304 or silver or also an enzyme, such as e.g. Catalase, used.

Weiter ist günstig, wenn die Mineralzusammensetzung als Treibmittel Wasserstoffperoxid in einer Konzentration von 2 bis 35 % und in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, aufweist. Die Auswahl von Menge und Konzentration des Treibmittels sowie Menge und Konzentration des Beschleunigers hängt dabei von dem gewünschten Ausmaß und Zeitpunkt des Aufschäumens ab, bei höheren Konzentrationen und Mengen an Wasserstoffperoxid (etwa 15 bis 35 % und 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse) erfolgt bei großen Mengen an Beschleuniger ein rasches und heftiges Aufschäumen unter Bildung großer Poren, geringere Konzentrationen und Mengen an Wasserstoffperoxid (etwa 2 bis 7 % und 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse) und kleine Mengen an Beschleuniger resultieren in langsamen Aufschäumen und sehr feinen Poren.It is also advantageous if the mineral composition has hydrogen peroxide as propellant in a concentration of 2 to 35% and in an amount of 0.1 to 20% by weight, based on the total mass. The choice of the amount and concentration of the blowing agent and the amount and concentration of the accelerator depends on the desired extent and timing of the foaming, at higher concentrations and amounts of hydrogen peroxide (about 15 to 35% and 10 to 20 wt .-%, based on the total mass) occurs with large amounts of accelerator rapid and vigorous foaming to form large pores, lower concentrations and amounts of hydrogen peroxide (about 2 to 7% and 0.1 to 5 wt .-%, based on the total mass) and small amounts Accelerators result in slow foaming and very fine pores.

Besonders bevorzugt umfasst die Mineralzusammensetzung Tenside (wie beispielsweise anionische Tenside, natürliche Tenside (Saponine) und dgl. sowie Mischungen von Tensiden) zur Steuerung der Oberflächenspannung. Weiters können über die Menge der Tensidzugabe, 5 AT 009 511 U1 vorzugsweise zwischen 0,002 und 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, hydrophobe Eigenschaften des Mineralschaums sowie auch seine Porengröße eingestellt werden.Most preferably, the mineral composition comprises surfactants (such as anionic surfactants, natural surfactants (saponins) and the like, as well as mixtures of surfactants) for controlling the surface tension. In addition, the amount of surfactant added, preferably from 0.002 to 8% by weight, based on the total mass, of hydrophobic properties of the mineral foam and also its pore size can be adjusted via the amount of surfactant addition.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung Stabilisatoren auf, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Stärkeetherderivate, Polysaccharide, Dispersionspolymere, PVA und Theologische Additive, insbesondere Gelatine, Cellulose, Wasserglas und dergleichen. Dabei ist günstig, wenn die Stabilisatoren in einer Menge von 0,01 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, vorliegen.According to a further preferred embodiment, the mineral composition according to the invention comprises stabilizers selected from the group comprising starch ether derivatives, polysaccharides, dispersion polymers, PVA and rheological additives, in particular gelatine, cellulose, water glass and the like. It is advantageous if the stabilizers in an amount of 0.01 to 8 wt .-%, based on the total mass, are present.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Mineralzusammensetzung Funktionsstoffe, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Silikate, wie z.B. Aluminium-, Magnesium-, Zirkon- und Kalziumsilikat, Siliziumdioxid, Quarz, Kieselsäure, sowie synthetische Stoffe, wie z.B. Oxide oder Zeolithe, sowie Hydroxide, Carbonate, div. Alkali- und Sulfatverbindungen bzw. Mischungen hievon. Mit diesen Stoffen können die Eigenschaften des Mineralschaums, wie z.B. Zug-, Druck-, Biege-, Abscherfestigkeiten, weiters Abriebfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Dampfdiffusion, Wasserbeständigkeit, Hydrophobierung, sowie Reflexion und Absorption von thermischer, optischer und elektromagnetischer Strahlung beeinflusst werden. Auch Oxidfarben können als Funktionsstoffe (zum Färben des Mineralschaums) verwendet werden. Diese Funktionsstoffe können einzeln oder als Kombination eingesetzt werden, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse.According to yet another preferred embodiment of the present invention, the mineral composition comprises functional substances selected from the group comprising silicates, e.g. Aluminum, magnesium, zirconium and calcium silicate, silica, quartz, silica, as well as synthetic materials, e.g. Oxides or zeolites, and hydroxides, carbonates, div. Alkali and sulfate compounds or mixtures thereof. With these materials, the properties of the mineral foam, e.g. Tensile, compressive, bending, shearing strength, abrasion resistance, thermal conductivity, vapor diffusion, water resistance, hydrophobization, as well as reflection and absorption of thermal, optical and electromagnetic radiation are influenced. Oxide colors can also be used as functional substances (for coloring the mineral foam). These functional substances can be used individually or in combination, more preferably in an amount of from 0.01 to 40% by weight, based on the total mass.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mineralzusammensetzung wird beispielsweise das Bindemittel mit weiteren Trockenstoffkomponenten (Funktionsstoffe) zur Einstellung von chemischen und physikalischen Eigenschaften, sowie mit dem bzw. den Beschleunigern), vermengt. Die Trockenstoffe, Wasser, Tenside und Stabilisatoren werden zu einem dünnflüssigen Schlicker (= flüssige und feste Stoffe vermengt) verrührt und nach Zugabe des bzw. der Treibmittel und der Beschleuniger in Formen gefüllt. Nach der Vermengung mit dem Treibmittel setzt dann der Schäumungsprozess ein. Alternativ kann bei Verwendung eines (trockenes) Treibmittel auf Basis einer peroxidbildenden anorganischen Verbindung, wie z.B. Natriumperborat, auch eine komplette Trockenmischung hergestellt werden, welche erst nach Zugabe von Wasser aufschäumt. Die resultierende Rohdichte, welche unter anderen den Wärmeleitwert bestimmt, und die Schäumungsgeschwindigkeit, welche im Zusammenhang mit der Härtegeschwindigkeit die Porenstruktur und die Verarbeitungseigenschaften des fertigen Mineralschaums bestimmt, kann durch Variation von Art und Menge der Treibmittel und der Beschleuniger in einem weiten Bereich unabhängig von Umgebungs- und Stofftemperaturen, eingestellt werden. Die erweiterte Temperaturunabhängigkeit ermöglicht die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Mineralzusammensetzung außerhalb industrieller Anlagen.To produce the mineral composition of the invention, for example, the binder with other dry components (functional substances) for adjusting chemical and physical properties, as well as with the accelerator (s), or mixed. The driers, water, surfactants and stabilizers are stirred into a thin slurry (= liquid and solid substances mixed) and filled into molds after the addition of the blowing agent and the accelerator. After blending with the blowing agent then starts the foaming process. Alternatively, when using a (dry) propellant based on a peroxide-forming inorganic compound, e.g. Sodium perborate, also a complete dry mix are produced, which foams only after the addition of water. The resulting bulk density, which among other things determines the heat conduction value, and the foaming rate, which determines the pore structure and the processing properties of the finished mineral foam in connection with the curing speed, can be varied by varying the type and amount of the blowing agents and the accelerators in a wide range - and material temperatures to be set. The extended temperature independence allows the processing of the mineral composition according to the invention outside of industrial plants.

Die Menge an zugesetzten Tensiden, die Treibmittel- und Beschleunigermenge in Abstimmung mit den Temperaturen, sowie die Korngrößenverteilung der festen Zuschlagstoffe, bestimmt im Wesentlichen den Schäumungsfaktor und die Porengröße, welche einen wesentlichen Einfluss auf den Wärmedurchgang hat. Über die Einstellung der Parameter Tensidmenge und -Zusammensetzung, Härtegeschwindigkeit sowie Beschleuniger- und Treibmittelmenge können wahlweise offenporige oder geschlossenporige Strukturen hergestellt werden. Große Porendichte und kleine Porengröße sind dabei für Applikationen im Bereich der Wärmedämmung wünschenswert, insbesondere eine Porengröße von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm, mit einer Porendichte bis 95 %, für tragende Elemente hat sich andererseits eine Porengröße von 1 bis 3 mm und eine Porendichte von 50-60 % bewährt.The amount of added surfactants, the amount of blowing agent and accelerator in coordination with the temperatures, as well as the particle size distribution of the solid additives, essentially determines the foaming factor and the pore size, which has a significant influence on the heat transfer. By setting the parameters surfactant quantity and composition, hardening rate and accelerator and blowing agent quantity, either open-pore or closed-pored structures can be produced. Large pore density and small pore size are desirable for applications in the field of thermal insulation, in particular a pore size of 0.1 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm, with a pore density up to 95%, on the other hand has a supporting elements Pore size of 1 to 3 mm and a pore density of 50-60% proven.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Mineralschaums liegen unter anderem in seiner besseren chemischen Beständigkeit gegenüber sulfathältigeren Produkten (d.h. einer verringerten Eluatneigung) sowie seiner biologischen Beständigkeit und seinem Korrosionsschutz. Aufgrund des möglichen hohen Zementanteils als Bindemittel ist ein hohes alkalisches Potential möglich und somit eine hohe biologische Beständigkeit (z.B. gegen Pilzbefall) gegeben, außerdem ermög- 6 AT 009 511 U1 licht der erfindungsgemäße Mineralschaum die Verwendung von ungeschützten Stahlbewehrungen im Schaum. Ein weiterer Vorteil liegt in der Materialersparnis gegenüber normalem Beton. Für tragende Bauteile wird üblicherweise eine Betonzusammensetzung wie folgt eingesetzt: 300 kg Zement 150 kg Wasser 550 kg Zuschlagsstoffe (Schotter, Sand)The advantages of the mineral foam of the present invention include its superior chemical resistance to more sulphate-containing products (i.e., reduced eluate tendency), as well as its biological resistance and corrosion protection. Due to the possible high cement content as binder, a high alkaline potential is possible and thus a high biological resistance (for example against fungal attack) is given, furthermore the mineral foam according to the invention makes it possible to use unprotected steel reinforcements in the foam. Another advantage is the material savings compared to normal concrete. For structural components, a concrete composition is usually used as follows: 300 kg cement 150 kg water 550 kg aggregates (gravel, sand)

Bei einer angenommenen Dichte des Betons von zwischen etwa 2,2 und 2,5 ergeben diese 1000 kg etwa 450 I Beton. Ein erfindungsgemäß hergestellter Mineralschaum erzielt eine geringere Druckfestigkeit von ca. 20 N/mm2 gegenüber einer Betondruckfestigkeit von mind. 70 N/mm2, dieser setzt sich beispielsweise wie folgt zusammen: 450 kg Zement 220 kg Wasser 3,5 kg H202 (35%ig) 14 kg Mn02 (Braunstein) 30 kg TensideAssuming a concrete density of between about 2.2 and 2.5, this 1000 kg will yield about 450 l of concrete. A mineral foam produced according to the invention achieves a lower compressive strength of about 20 N / mm 2 compared with a concrete compressive strength of at least 70 N / mm 2, which is composed, for example, as follows: 450 kg cement 220 kg water 3.5 kg H 2 O 2 (35%) 14 kg MnO 2 (brownstone) 30 kg surfactants

Bei einer angenommenen Dichte (feucht 1,4 kg/dm3, trocken 1,15 kg/dm3) dieses Mineralschaums von etwa 1,3 und einer Schäumung von 50 % ergeben diese ca. 720 kg etwa 830 I Mineralschaum, also mehr als das zweieinhalbfache Volumen als normaler Beton. Umgerechnet auf das nötige Transportvolumen kann ein LKW mit etwa 12 Tonnen Ladekapazität normalen Beton mit einem Volumen von 5,4 m3 transportieren, während aus den gleichen 12 Tonnen Ladekapazität durch das erfindungsgemäße Verfahren Mineralschaum mit einem Volumen von über 13 m3 hergestellt werden kann.Assuming a density (wet 1.4 kg / dm3, dry 1.15 kg / dm3) of this mineral foam of about 1.3 and a foaming of 50%, these give about 720 kg about 830 l of mineral foam, so more than two and a half times Volume as normal concrete. Converted to the required transport volume can transport a truck with about 12 tons of cargo capacity normal concrete with a volume of 5.4 m3, while from the same 12 tons loading capacity by the inventive method mineral foam with a volume of about 13 m3 can be produced.

Zur Anpassung an unterschiedliche Anwendungen kann auch die Viskosität der flüssigen Schlicker-Mineralzusammensetzung in weiten Grenzen eingestellt werden.To adapt to different applications, the viscosity of the liquid slurry mineral composition can be adjusted within wide limits.

So ist beispielsweise für frei verlaufende Massen und das Ausschäumen komplex geformter Hohlräume eine niedrige Viskosität von Vorteil, wobei insbesondere komplex geformte Hohlräume durch die Expansion der Mineralzusammensetzung ohne Lunker gefüllt werden können. Andererseits ist für das Einbringen in nicht vollständig abgedichtete Hohlräume eine hohe Viskosität der flüssigen Schlicker-Mineralzusammensetzung zu bevorzugen.Thus, for example, for free-flowing masses and the foaming of complex shaped cavities, a low viscosity is advantageous, wherein in particular complex shaped cavities can be filled by the expansion of the mineral composition without voids. On the other hand, for incorporation into incompletely sealed cavities, a high viscosity of the liquid slurry mineral composition is to be preferred.

Die Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen Mineralzusammensetzung können auch in Form von Stoffmischungen getrennt verpackt und über längere Zeit gelagert werden. Dies ermöglicht unter anderem die Abfüllung in Kartuschen für die Herstellung von kleinen Schaummengen für die unterschiedlichsten Anwendungen.The ingredients of the mineral composition according to the invention can also be packaged separately in the form of mixtures and stored for a long time. This allows, among other things, the filling in cartridges for the production of small amounts of foam for a variety of applications.

Allgemein weist der erfindungsgemäße Mineralschaum folgende Vorteile gegenüber handelsüblichen Produkten auf: • Die Schäumungshöhe ist einstellbar, die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung expandiert bis zum 10-fachen Volumen, • die Schäumungsgeschwindigkeit ist über die Beschleunigerzugabe einstellbar, • die Härtungszeiten sind einstellbar, • die hydrophoben Eigenschaften des erfindungsgemäßen Mineralschaums sind einstellbar, • der erfindungsgemäße Mineralschaum ist nicht brennbar, • der Organikbereich liegt < 1 % und ist biologisch abbaubar, • der erfindungsgemäße Mineralschaum stellt normalen Bauschutt dar, eine Wiederverwertung ist möglich, kein Sondermüll, • die Porengröße des erfindungsgemäßen Mineralschaums ist einstellbar und die Porenstruk- 7 AT 009 511 U1 tur kann wahlweise offene (für Filter oder schalldämmende Werkstoffe) oder geschlossene Poren (für Isolierstoffe oder Formteile) aufweisen.In general, the mineral foam according to the invention has the following advantages over commercially available products: The foaming height is adjustable, the mineral composition according to the invention expands to 10 times the volume, the foaming rate can be set via the accelerator addition, the hardening times are adjustable, the hydrophobic properties of the invention Mineral foams are adjustable, the mineral foam according to the invention is not flammable, the organic range is < 1% and is biodegradable, the mineral foam according to the invention represents normal building rubble, recycling is possible, no hazardous waste, the pore size of the mineral foam according to the invention is adjustable and the pore structure can optionally open (for filters or sound-insulating Materials) or closed pores (for insulating materials or molded parts).

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind auch erstmalig stabile expandierte Mineralschäume mit einer Porendichte von bis zu 95 %, bezogen auf das Gesamtvolumen, und/oder einer Rohdichte von 80 bis 200 kg/m3 herstellbar.The inventive method also stable expanded mineral foams with a pore density of up to 95%, based on the total volume, and / or a bulk density of 80 to 200 kg / m3 are produced for the first time.

Die vorliegende Erfindung wird nun durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert. Die nachstehenden Rezepturen sind nur als Beispiel angeführt, d.h. die Füll- bzw. Funktionsstoffe sind je nach Bedarf austauschbar und können auch mengenmäßig variieren.The present invention will now be explained in more detail by the following examples. The following formulas are given by way of example only, i. the filling or functional substances are interchangeable as required and may also vary in quantity.

Eine flüssige Schlicker-Mineralzusammensetzung wurde aus den folgenden Inhaltsstoffen zusammengemischt und anschließend in Formen aufschäumen gelassen. Die jeweilige Schaumdichte kann je nach Peroxidmenge innerhalb der angegebenen H202-0ber- und Untergrenzen eingestellt werden. 1) Mineralschaum mit Zement als Bindemittel: 1.1) Rohdichte ca. 80 kg/m3A liquid slurry mineral composition was mixed together from the following ingredients and then allowed to foam in molds. Depending on the amount of peroxide, the respective foam density can be set within the specified H 2 O 2 upper and lower limits. 1) Mineral foam with cement as binder: 1.1) Raw density approx. 80 kg / m3

Zement CEM I 48% CaC03 (Marmormehl) 6% SFA (Steinkohlenflugasche) 3% Braunstein 1,2% Wasser 33% Tylose-Lösung 0,4 % Wasserglas 1,8% Tensid-Lösung 0,6 % H202 (35%ig) 6% 100%Cement CEM I 48% CaC03 (marble dust) 6% SFA (hard coal fly ash) 3% manganese dioxide 1.2% water 33% tylose solution 0.4% water glass 1.8% surfactant solution 0.6% H 2 O 2 (35%) 6% 100%

Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 10-fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 90%. 1.2) Rohdichte ca. 840 kg/m3The resulting foam expanded to about 10 times its original volume with a pore volume fraction of about 90%. 1.2) Raw density approx. 840 kg / m3

Zement CEM I 48 %Cement CEM I 48%

CaC03 (Marmormehl) 6 % SFA (Steinkohlenflugasche) 3% 8 AT 009 511 U1CaC03 (marble dust) 6% SFA (hard coal fly ash) 3% 8 AT 009 511 U1

Braunstein 1,2% Wasser 38,5 % Tylose-Lösung 0,4 % Wasserglas 1,8% Tensid-Lösung 0,6 % H202 (35%ig) 0,5 % 100%Braunstein 1.2% Water 38.5% Tylose Solution 0.4% Water Glass 1.8% Surfactant Solution 0.6% H 2 O 2 (35%) 0.5% 100%

Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 1,5-fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 34%. 2) Mineralschaum mit Tonerdezement als Bindemittel: 2.1) Rohdichte ca. 380 kg/m3:The resulting foam expanded to about 1.5 times its original volume with a pore volume fraction of about 34%. 2) Mineral foam with alumina cement as binder: 2.1) Density approx. 380 kg / m3:

Zement Calzium Aluminate 46,3 % Wollastonit 6% Schamotte 3% Metakaolin 2% Ca(OH)2 2% Braunstein 0,9 % Ti02 0,5 % Wasser 33,5 % Tylose-Lösung 0,4 % Wasserglas 1,8% Tensid-Lösung 0,6 % H202 (35%ig) 3% 100%Cement Calcium Aluminate 46.3% Wollastonite 6% Chamotte 3% Metakaolin 2% Ca (OH) 2 2% Manganese Oxide 0.9% TiO2 0.5% Water 33.5% Tylose Solution 0.4% Water Glass 1.8% Surfactant solution 0.6% H 2 O 2 (35%) 3% 100%

Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 4,9-fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 90%.The resulting foam expanded to about 4.9 times its original volume with a pore volume fraction of about 90%.

Claims

9 AT 009 511 U1 3) Mineral foam with gypsum binder: 3.1) Density approx. 80 kg / m3: gypsum 50% Ca (OH) 2 1.25% CaCO3 7.5% manganese dioxide 0.85% water 35.5% Casein / borax solution 1% surfactant solution 0.45% H 2 O 2 (35%) 3.45% 100% Claims: 1. A process for the production of an expanded mineral foam with a density of 80 to 200 kg / m 3, characterized in that a aqueous slurry mineral composition comprising a binder, surfactant (s) and hydrogen peroxide as blowing agent in a concentration of 15 to 35%, by adding suitable accelerators selected from the group comprising oxidizing agents such as potassium permanganate, catalysts such as manganese dioxide, iron oxide Fe304 or silver and enzymes , such as catalase, and mixtures of one or more of these ingredients, for controlled foaming, whereby the mineral composition expands to the mineral foam having the desired bulk density.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mineral composition comprises water in an amount of 15 to 50 wt .-%, based on the total mass.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mineral composition, the binder in an amount of 20 to 80 wt .-%, based on the total mass, particularly preferably 40 - 50 wt .-% having.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the mineral composition is a binder selected from the group comprising hydraulic binders, such as cement types like. EN 197, special cements and clay cements; Non-hydraulic binders, such as gypsum and loam; Pozzolans, such as natural pozzolans, such as trass, pozzolanic, kieselguhr and siliceous sediments or artificial pozzolans, such as fly ash, glass dust, microsilica and Sl substances and / or alkali-activated silicates and combinations of such binders.

5. The method according to claim 4, characterized in that the binder is selected from the group comprising types of cement like. EN 197, Special cements, Cemented alumina, 10 AT 009 511 U1 Alkali-activated silicates and mixtures of one or more of these constituents.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the mineral composition of the accelerator or in an amount of 0.01 to 5 wt .-%, based on the total mass, are added.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the blowing agent in an amount of 0.1 to 20 wt .-%, based on the total mass, are added.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the surfactants are selected from the group comprising anionic surfactants, natural surfactants (saponins) and mixtures thereof.

9. The method according to claim 8, characterized in that the surfactant (s) in an amount of 0.002 and 8 wt .-%, based on the total mass, are present.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the mineral composition stabilizers selected from the group comprising starch ether derivatives, polysaccharides, dispersion polymers, PVA and rheological additives, in particular gelatin, cellulose and water glass.

11. The method according to claim 10, characterized in that the stabilizer or stabilizers in an amount of 0.01 to 8 wt .-%, based on the total mass, are present.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the mineral composition comprises additives selected from the group consisting of silicates, such as aluminum, magnesium, zirconium and calcium silicate, silica, quartz, silica, as well as synthetic materials, such as oxides or zeolites, as well as hydroxides, carbonates, various alkali and sulfate compounds, oxide colors or mixtures of one or more of these constituents.

13. The method according to claim 12, characterized in that the or the additives in an amount of 0.01 to 40 wt .-%, based on the total mass, are present.

14. Expanded mineral foam, prepared by the method according to any one of claims 1 to 13 with a pore density of up to 95%. No drawing