Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton aus Zement und Treibmitteln.
Eine Sonderform der Betonerzeugnisse ist der Leichtbeton, das ist ein Produkt, dem durch künstliche Porosierung, insbesondere durch Gasentwicklung infolge von Reaktion eines geeigneten Metallpulvers mit Wasser, eine höhere Porosität gegeben wird.
Es ge lingt auf die3e Weise, das Raumgewicht sol cher Betonerzeugnisse herabzumindern und dadurch die Wärmeisolationsfähigkeit zu steigern. Bekannt ist eine Arbeitsweise, bei, der der Beton in üblicher Weise angemacht und die aus dem aufgetriebenen Gemisch von Zement und Wasser, gegebenenfalls neben Zuschlagstoffen, erzeugte Masse der Erhär tung an der Luft überlassen wird. Daneben ist .der Vorschlag gemacht worden, dem Ze ment feingemahlenen Schieferkalk zuzuset zen und diese Masse der Erhärtung zu über lassen.
Ein dritter Vorschlag .ging ,dahin, aus Kalk, Rückstand bei der Verbrennung von Ölschiefer und Treibmitteln die Rohmischung anzufertigen, diese der Porosierung zu unter- werfen und die endgültig geformten Körper einer Dampfhärtung zu unterziehen.
Alle bekannten Vorschläge führen nur zu einem mangelhaften Ergebnis; denn wenn es auch gelingt, durch die Porosierung .das Raumgewicht zu erniedrigen, so zeigen doch alle bekannten Leichtbetonarten eine sehr be trächtliche Sehwindung, die eigenartigerweise auch nach sehr langem Lagern. noch nicht zum Stillstand gekommen ist, eine mangel hafte Festigkeit, Rissbildung und andere Schäden.
Überraschenderweise wurde nun ein Weg gefunden, der die bisherigen Nachteile be seitigt, der insbesondere die Erzeugung von Leichtbeton gestattet, der praktisch über haupt keine bezw. eine nicht ins Gewicht fallende Sehwindung besitzt, sich also durch hohe Raumbeständigkeit, verbunden mit hoher mechanischer Festigkeit, Rissfreiheit, daneben auch durch ausserordentliche Korro- sionsfestigkeit auszeichnet.
Das neue Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass solche Mengen fein zerteilten kieselsäurehaltigen Materials zugegeben wer den, dass der Kalk,des Zementes bei der zur Erhärtung des Betons angewandten Dampf härtung völlig in Kalksilikat, vorzugsweise Monosilikat, übergeführt wird.
Erfindungsgemäss wird also einmal vom Bindestoff Zement (Portlandzement, Eisen portlandzement, hochwertige Schlacken zemente und dergleichen) ausgegangen. Es wird weiter die Erhärtung der Körper mit Hilfe von Dampf bewirkt, vorzugsweise Här tung mit Dampf unter Druck von beispiels- weise 5 bis 15 kgjcm2 während einer Zeit von 5 bis 20- Stunden. Schliesslich wird aber fein zerteilte Kieselsäure oder entsprechendes Kieselsäurematerial mitbenutzt, und zwar in einer solchen Menge, dass der Kalk des Ze mentes völlig in Kalksilikat,
vorzugsweise Monosilikat, übergeführt werden kann. Wird also beispielsweise von einem Zement mit 65% Ca0 und 20%, Si02 ausgegangen, so sind auf 100 Teile Zement mindestens etwa 50 Teile Si0= in Form feinstgemahlenen San des oder dergleichen zuzusetzen.
Die Einhaltung aller drei vorstehend auf gezählten Bedingungen ist für die Erreichung des erstrebten Erfolges von ausschlaggeben der Bedeutung.
Besondere Wichtigkeit kommt der Fein zerteilung des kieselsäurehaltigen Materials zu. Dieses wird vorteilhaft mindestens eine Feinheit des 10000 Maschensiebes besitzen, damit auch sichergestellt ist, dass die be- absichtigte Reaktion zwischen Kalk und Kie selsäure vor sich geht.
Bei der Auswahl der zu verwendenden Kieselsäurematerialien sind möglichst reine Rohstoffe zu bevorzugen. Es sind also besonders reine Sande, Quarzite und dergleichen geeignet. Die eigentlichen Puzzolane, wie Trass, Schlacken u.sw. sind weniger günstig. Die vergleichsweise besten Resultate wurden bisher bei Benutzung feinstgemahlenen reinen Sandes erhalten.
Hierbei entstehen Körper, die bei verhältnis- mässig geringem Gewicht höchste Raumbe ständigkeit und höchste Festigkeit besitzen. Vorteilhaft ist anderseits aber Ton, und zwar Rohton. Weniger günstig ist Ton, .der eine Erhitzung durchmachte, also beispiels weise gerösteter Ton oder Ziegelmehl.
Der Bemessung des kieselsäurehaltigen Materials kommt besondere Bedeutung zu. Wie vom Erfinder erkannt wurde, verläuft die Erhärtung von Zement bei Anwendung von Dampf in gänzlich andern Bahnen, als bei der gewöhnlichen Erhärtung des Zemen tes an der Luft.
Es bilden sich bei Dampf härtung aus dem Zement allein Kalksilikate mit wesentlich geringerem Kieselsäuregehalt als bei der Erhärtung des Zementes an .der Luft und Körper, die aus Zement ohne Zu schlag feinstgemahlenen Kieselsäurematerials durch Dampfhärtung hergestellt worden sind, sind denen an Güte erheblich unterlegen, die aus den gleichen Materialien durch Erhär tung an der Luft hergestellt sind.
Nach den Erfahrungen des Erfinders scheint die beständigste, bei der Dampf härtung sich bildende KalkkieselsKureverbin- dung das Monosilikat zu sein und dieses zeichnet sich auch dadurch aus, dass es den Körpern die höchste Raumbeständigkeit, die höchste mechanische Festigkeit, sowie die höchste Korrosionsfestigkeit verleiht.
Für die Verwertung .des kieselsäurehal tigen Materials ist, wie oben ausgeführt, Feinzerteilung erforderlich. Hier empfiehlt es sich, eine Feinstmahlung auf nassem Wege durchzuführen. Diese Arbeitsweise liefert das am besten geeignete Produkt. Anschei nend wird durch die Nassmahlung auch die Reaktionsfähigkeit des Kieselsäurerohstoffes gesteigert.
Die Bereitung der Rohmischung kann bei spielsweise in folgender Weise erfolgen.
25 Gewichtsteile Zement werden mit 25 Gewichtsteilen feinstgemahlenen reinen San des und 50 Gewichtsteilen Magerungsstoff, zum Beispiel Steinmehl, bis zu 0,5 mm Grösse, sowie geringen Mengen Aluminium- pulver vermischt. Die Masse wird dann mit der erforderlichen Wassermenge versetzt. Im allgemeinen soll diese nicht weniger als 70 des Zementgewichtes betragen. Ein höherer Wassergehalt zeitigt ein besseres Gefüge des Enderzeugnisses und bringt auch eine Er sparnis an Treibmitteln oder schaumbilden dem Stoff mit sich.
Ein allzu hoher Wasser zusatz vermindert wohl nicht die mechanische 'Festigkeit, erhöht jedoch die Wasseradsorp- tionsfähigkeit des Leichtbetons bis zu einem unerwünschten Grade.
Die Masse wird in Formen eingefüllt und dann 4 bis 12 Stunden der Ruhe überlassen. In .dieser Zeit reagiert das Aluminiumpulver mit dem Wasser unter Bildung von Wasser- stoff, die Masse vergrössert ihr Volumen, füllt die Form vollkommen aus, steigt sogar darüber hinaus. Nach Ablauf von 4 bis 12 Stunden wird die die Form übersteigende Masse abgeschnitten und die Formlinge der Härtung mit Dampf unter Druck, .zum Bei spiel 8 atü, während etwa 10 Stunden unter worfen.
Die Temperatur beim Härten wird zweck mässig langsam gesteigert und langsam ab sinken gelassen, weil dadurch Spannungen in den Erzeugnissen vermieden werden. So hat es sich als zweckmässig gezeigt, während 3 bis 5 Stunden den Temperaturanstieg vor zunehmen dann 12 Stunden die Härtetem- peratur zu halten und den Temperaturrück gang wieder auf 3 bis 4 Stunden auszu dehnen.
Die Benutzung von Magerungsstoffen ist wohl zweckmässig, jedoch keine Notwendig keit. Werden solche benutzt, zum Beispiel Magerungsmittel von Quarz- und Gesteins natur, wobei von Natur aus porösen allgemein der Vorzug zu geben ist, so ist darauf zu achten, dass,die Korngrösse desselben 0,5 mm Durchmesser nicht übersteigt, damit auch dünnflüssigere Massen .sich nicht entmischen.
Als Magerungsgut kann auch mit Vorteil zerkleinerter Leichtbeton, erfindungsgemäss hergestellt, in grobgeschroteter Form benutzt werden. Hierbei ist die Einhaltung einer bestimmten obern Korngrösse nicht von aus schlaggebenderBedeutung.Vorzugsweisewird das nach der Porosierung der Rohmischung die Formen übersteigende und abgeschnittene Gut der Dampfhärtung mit unterworfen und dann gekörnt und in diesem Zustande frischer Rohmischung zugesetzt.
Die Mitverwendung solchen Magerungs- stoffes schafft vor allem rauhe Aussenflächen des Leichtbetons, auf welchem Putz und der gleichen besonders gut haftet.
Für .die Formung benutzt man vorzugs weise Formen beträchtlicher Grössenabmes sungen und es ist zweckmässig, die Masse, die sich in denn Formen befindet, unmittelbar vor der Dampfhärtung in Formkörper der ge wünschten Grösse zu zerteilen. Man stellt also auf diese Weise in einer einzigen Form zum Beispiel 6 bis 10 Platten oder eine entspre chende Anzahl grossformatiger Blöcke her.
Die erfindungsgemäss erzeugten Leicht betonkörper zeigen durchweg nur eine Sehwindung, die 0,1 mm auf 1 m Länge nicht übersteigt. Die Sehwindung normalen Gasbetons beträgt vergleichsweise 3,0 mm auf 1 m Länge.
Wird von reinem Sand in feinst gemah lenem Zustande ausgegangen, so gelingt un schwer die Herstellung von Körpern, die bei spielsweise bei einem Raumgewicht von 0,8 eine Festigkeit von 150 kg/cm' besitzen. Es ist zu erwähnen, dass Raumgewichte von 0,2 bis 0,3 bei wohl niedrigerer, aber in den mei sten Fällen ausreichender Festigkeit zu er reichen sind.
Wenn das kieselsäurehaltige Material nicht puzzolanartig ist, sondern aus unge branntem Ton, fein gemahlenem Sand und ähnlichen Stoffen besteht, .so hat es sieh über raschenderweise ergeben, @dass hydraulische Bindemittel, wie zum Beispiel Portland- zement, ganz andere Resultate ergeben als nicht 'hydraulische Bindemittel, wie Kalk.
Beispielsweise kann angeführt werden, dass ein Gemisch aus<B>50%</B> Kalk und<B>50%</B> fein vermahlenem Sande bei einem Raumgewicht des Erzeugnisses von 0,8 eine Druckfestig keit von 24 kg/em' nach 12stündiger Dampf härtung ergab, während ein Gemisch aus 50% Zement und 50'% feinvermahlenem Sand unter im übrigen völlig gleichen Ver hältnissen eine Druckfestigkeit von nicht weniger als 112 kg/cmz ergab.
Dieser un geheure Unterschied bezüglich der Festigkeit hängt -davon ab, dass der Gasbeton oder Leichtbeton schon vor der Dampfhärtung eine gewisse. Festigkeit haben muss, um, ohne rissig zu werden, die mit der Dampfhärtung verbundenen unerhörten Wärmespannungen aushalten zu können. Diese Wärmespannun gen können vermindert, aber niemals ganz durch Anwendung genügender Vorwärmung aufgehoben werden.
Die Verwendung von Ton als kieselsäure- haltiges Material besitzt ebenfalls ,gewisses Interesse, einmal, weil es sich hier um einen besonders leicht zugänglichen Stoff handelt, anderseits, weil die erforderliche Feinstmah- lung bezw. weitgehende Zerteilung technisch verhältnismässig einfach und mit geringen Kosten zu bewerkstelligen ist..
Es ist hier her vorzuheben, dass bei Benutzung von Ton ein sehr weitgetriebener Zerteilungsgrad von be sonderer Wichtigkeit ist. Bei Benutzung von Ton empfiehlt sich die Verwendung dessel ben in aufgeschlämmtem Zustande, wobei zur Bereitung der Aufschlämmung geeignete Elektrolyte, zum Beispiel Alkalien, als Mit tel zur Zerteilung benutzt werden können.
Bei Benutzung eines Tones mit 50% SiO:: sind gute Ergebnisse beim Arbeiten mit Ge mischen erhalten worden, die 20 bis 60 Teile Zement und 80 bis 40 Teile Ton enthielten. Beim Arbeiten mit einem Gemenge von 40 Teilen Zement und 60 Teilen Ton resultierten beispielsweise Körper mit einem Raum gewicht von 0,7 und einer Druckfestigkeit von 60 kg/em@. Gewöhnlicher Gasbeton glei chen Raumgewichtes zeigte nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit von 39 kg/cm@. Zu er wähnen ist,
dass auch die aus Ton und Zement gefertigten Leichtbetonkörper praktisch völlig raumbeständig waren. Die Härtung dieser Körper erfolgte mit Dampf von 12 Atü. Die Härtungsdauer betrug 4 bis 8 Stunden.
Unter Umständen ist es empfehlenswert, der zu verarbeitenden Mischung Salze, ins besondere Chloride, Calciumsalze, Wasser glas oder anderseits- organische Stoffe, wie Zuckerarten oder dergleichen, zuzusetzen.
Da durch wird im allgemeinen eine Erhöhung der Festigkeiten herbeigeführt, ohne die son stigen günstigen Eigenschaften der Erzeug nisse gemäss der Erfindung zu beeinträch tigen. Kalziumchlorid in Mengen von 2 bis 4%, bezogen auf das Trockengewicht von Zement und kieselsäurehaltigem Zuschlags stoff, führt im allgemeinen eine 25 bis 30%ige Steigerung der Druckfestigkeiten herbei. Gleichzeitig gestatten diese Zusätze auch, die Härtungszeit herabzusetzen.