Mörtelmischung und Verwendung derselben zur Herstellung von Formkörpern mittels einer Strangpresse Bei den üblichen Mörtelmischungen zur Beton herstellung ist bekannt, dass zur Erzielung von Beton mit annähernd konstanten Eigenschaften, das Ver hältnis der Gewichtsanteile von Zement und Zu schlagstoffen stets den gleichen Wert besitzen muss, ebenso wie der Wasser/Zement-Faktor der Mischung.
Ferner ist der Einfluss der Korngrössenverteilung der Zuschlagstoffe bekannt, weshalb meist durch ent sprechende Aussiebung eine Aufteilung derselben in mindestens zwei Grössenklassen, meist unter bzw. über<B>3</B> mm Korngrösse erfolgt, gelegentlich auch be reits eine Aufteilung in die drei Grössenklassen <B>0</B> bis,<B>1</B> mm,<B>1</B> bis<B>3</B> mm und über<B>3</B> mm vorgeschla gen wurde.
Der Einfluss dieser Korngrössenverteilung auf die Eigenschaften des Betons ist vor allem auf die Tatsache zurückzuführen, dass ein bestimmter Gewichtsanteil an Zuschlagstoffen der Grössenklasse <B>0</B> bis<B>1</B> mm natürlich eine sehr viel grössere Gesamt oberfläche aller körnigen Bestandteile aufweist, als der gleiche Gewichtsanteil der Grössenklasse über <B>3</B> mm. Obwohl der Zusammenhang der Gesamtober fläche der Zuschläge mit wesentlichen Eigenschaften des Endprodukts erkannt wurde, hat man dem meist wenig Beachtung geschenkt, weshalb bisher die Er zielung eines Betons mit garantierbaren Eigenschaften ohne ständige Probenentnahme kaum möglich ist.
Diese Mängel zeigen sich insbesondere bei Ver suchen, derartige Betonmischungen auf einer geeig neten Strangpresse zu Betonformkörpern zu verarbei ten, zwecks Herstellung von stranggepressten Balken, Rohren, usw. Die Erzeugung von Formkörpern mit tels einer Strangpresse ist bekanntlich in grossem Umfang in der Ziegelindustrie üblich.
Dagegen wird allgemein die Verwendung von Strangpressen für die Verarbeitung von Beton wegen der Körnigkeit und geringen Plastizität solcher Mörtelmischungen als un- möglich erachtet, obwohl verschiedentlich auf diese vorteilhafte Methode zur Herstellung von Betonform- körpern hingewiesen und das Bedürfnis nach einer strangpressbaren Betomnischung dargelegt wurde (siehe z. B.<B> </B> Handbuch der Betonsteinindustrie <B> </B> von H.
Probst, Auflage<B>1951,</B> Seite<B>178</B> und<B>237).</B> Als für die Verarbeitung auf Strangpressen geeignet, ist eine hydraulische Mörtelmischung vorgeschlagen worden, die natürliche oder künstliche Puzzolane als Grundstoffe enthält, also eine weitgehend homogene, fein körnige'Mischung darstellt.
Eine für die Verarbeitung auf einer Strangpresse geeignete Mörtehnischung ist bereits im schweizeri- sehen Patent Nr. 344944 vorgeschlagen worden, wo nach die Zuschlagstoffe in die drei Korngrössenklas- sen Feinstkorn unter 0,2 mm bzw. Feinkorn von 0,2 bis<B>1</B> mm und gröbere Anteile über<B>1</B> mm eingeteilt werden und ein bestimmter Variationsbereich der Anteile dieser drei Korngrössenklassen vorgeschrie ben ist,
sowie ein<U>bestimmtes</U> Verhältnis von hydrau lischen Bindemitteln zu Zuschlagstoffen und ein gewisser Wasser/Bindemittel-Faktor. Diese Mörtel mischung ermöglicht tatsächlich die Herstellung hoch wertiger stranggepresster Betonforinkörper. Bei der Weiterentwicklung hat sich aber nun überraschender weise herausgestellt, dass ein teilweiser Ersatz von Zement durch nichthydraulische Steinrohrnehle <B>zu-</B> lässig und die Herstellung stranggepresster Form körper mit einer derartigen<B> </B> Magermischung <B> </B> mög lich ist, wobei deren mechanische Festigkeitswerte zwar meist geringer sind, aber für viele Zwecke aus reichen.
Die Untersuchung dieser Mischungen hat nun mehr zu einer, für die Technologie von Zement und Beton neuen Erkenntnis über die Voraussetzungen für eine, zur Herstellung von Formkörpern mittels einer kontinuierlich arbeitenden Strangpresse geeig neten Mörtelmischung geführt, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.
<B>.</B> Die erfindungsgemässe Mörtelmischung kenn zeichnet sich durch eine aus hydraulischen Bindemit teln und Zuschlagstoffen bestehende Feststoffmenge mit einem Gehalt an Bestandteilen der Grössenklasse <I>a<B>=</B></I><B> 0</B> bis 0,2 mm von mindestens<B>25</B> Gewichtspro zent, an Bestandteilen der Grössenklasse<B>b =</B> 0,2 bis<B>1</B> mm von mindestens<B>8</B> Gewichtsprozent, und an Bestandteilen der Grössenklasse c<B><I>=</I> 1</B> bis<B>15</B> mm von höchstens<B>62</B> Gewichtsprozent, wobei die Be standteile der Grössenklasse a einen Anteil an<B>hy-</B> draulischen Bindemitteln von mindestens<B>5</B> Gewichts prozent der gesamten Feststoffnienge aufweisen.
Die erfindungsgemässe Verwendung dieser Mör telmischung zur Herstellung von Formkörpern mittels einer kontinuierlich arbeitenden Strangpresse ist da durch gekennzeichnet, dass die Mörtelmischung durch Beifügung von<B>6</B> bis<B>18</B> Gewichtsprezent einer was serhaltigen Flüssigkeit zur Feststoffinenge strang- pressfähig gemacht und dann in der Strangpresse kontinuierlich verforint wird.
Die Erfindung ist nachstehend in einigen Aus führungsbeispielen an Hand der in Fig. <B>1</B> und 2 wie dergegebenen Diagramme näher erläutert.
Die erfindungsgemässe Mörtelmischung beruht auf der Erkenntnis, dass die zur Erzielung der Strang- pressfähigkeit erforderliche Plastizität von inhomo- genen Mörtelmischungen immer dann gegeben ist, wenn der Korngrössenaufbau der gesamten Feststoff- menge bestimmten Regeln genügt.
Es ist aber nicht ausreichend, nur den Korngrössenaufbau der Zu schlagstoffe festzulegen, da die hydraulischen Binde mittel innerhalb derartiger strangpressfähiger Mörtel mischungen. zwei unterschiedliche Funktionen erfül len, nämlich einerseits infolge ihrer Feinkörnigkeit einen Beitrag zur Feinstkorngrössenklasse a<B><I>=</I> 0</B> bis 0,2 mm bilden, und andererseits als Bindemittel für den inneren Zusammenhalt des Formkörpers nach -erfolgtem Trocknen desselben massgebend sind.
Demnach hängt die Strangpressfähigkeit, was bisher nicht erkannt worden ist, bei den hier vorlie genden inhomogenen Mischungen tatsächlich von gewissen Cr Mindestanteilen der Grössenklassen a = <B>0</B> bis 0,2 mm (Feinstkom) und<B>b =</B> 0,2 bis<B>1</B> mm (Feinkorn) der Feststoffmenge ab, und der Anteil der Grössenklasse c<B><I>=</I> 1</B> bis<B>15</B> mm (Mittelkom und Ballast) darf einen gewissen Höchstwert nicht über schreiten.
Dabei ist der Bindemittelanteil innerhalb der Grössenklasse a für die Verarbeitbarkeit der Mischung auf einer Strangpresse. tatsächlich ganz unerheblich und auch eine Mischung ohne hydrauli sche Bindemittel würde strangpressfähig sein, wenn auch die hergestellten Forinkörper mangels mecha nischer Festigkeit unbrauchbar sein dürften und aus diesem Grunde ein Mindestanteil von hydraulischen Bindemitteln in der Feststoffmenge unerlässlich ist.
Das in Fig. <B>1</B> wiedergegebene Dreiklassendia- amm der Korngrössen a = <B>0</B> bis 0,2 mm, bzw. gr <B><I>b</I> =</B> 0,2 bis<B>1</B> mm, bzw. c<B><I>=</I> 1</B> bis<B>15</B> mm zeigt die für eine strangpressfähige Mörtelmischung festgestell ten Grenzwerte für die Anteile an den drei Grössen- klassen. Soll eine Mörtelmischung auf einer Strang presse verarbeitbar sein,
so muss die gesamte Fest- stoffmenge gemäss dem stark ausgezogenen Linienzug <B>A</B> einen Gehalt an Bestandteilen der Grössenklasse a von mindestens<B>25</B> Gewichtsprozent, an Bestandteilen der Grössenklasse<B>b</B> von mindestens<B>8</B> Gewichtspro zent, und an Bestandteilen der Grössenklasse c von höchstens,<B>62</B> Gewichtsprozent besitzen. Das vom Linienzug<B>A</B> eingerahmte rechts gelegene Gebiet kennzeichnet die korngrössenmässige Zusammenset zung strangpressfähiger Mörtelmischungen.
Natürlich besitzen die hergestellten stranggepressten Formkör per,<B>je</B> nach den jeweiligen tatsächlichen Anteilen an Bestandteilen der Grössenklassen<I>a,<B>b</B></I> und c unter schiedliche Qualität und Eignung. Je nach Verwen dungszweck, Querschnittsgrösse und Gestalt der Formkörper können im angegebenen Variationsbe reich die einzelnen Anteile gewählt werden.
Für Fonnkörper, bei denen ein grösserer Anteil an Mittelkorn und Ballast erwünscht ist, hat sich ein Anteil an Bestandteilen der Grössenklasse c von 45 bis<B>53</B> Gewichtsprozent als vorteilhaft erwiesen. Für die Herstellung schwieriger Profile, beispielsweise dünnwandiger Rohre oder Träger, bei welchen eine hohe Masshaltigkeit gewährleistet sein muss, ist der durch den stark ausgezogenen Linienzug B definierte Bereich mit Anteilen an Bestandteilen der Grössen- klasse a an mindestens<B>26</B> Gewichtsprozent und an solchen der Grössenklasse<B>b</B> von mindestens 14 Ge wichtsprozent vorzuziehen,
wobei der Anteil an Bestandteilen der Grössenklasse c<B>je</B> nach Gestalt des Fonnkörpers entsprechend den gestrichelt ge zeichneten Linien<B>C</B> bzw. <B>D</B> zwischen 45 und<B>53</B> Ge wichtsprozent gewählt wird.
Der Anteil an hydraulischen Bindemitteln in den Mörtelmischungen gemäss dem obengenannten Korn aufbau muss, bezogen auf die gesamte Feststoff- menge, mindestens<B>5</B> Gewichtsprozent betragen, und vorzugsweise im Bereich von<B>5</B> bis<B>25</B> Gewichtspro zent gelegen sein.
Für Betonstrangkörper hoher Fe stigkeit wird normalerweise ein Zement der handels üblichen Bezeichnung<B> </B> PZ <B>225 </B> oder<B> </B> PZ 425<B> </B> verwendet, Um besonders säurefeste Fonnkörper zu erhalten, kann aber auch Sulfathüttenzement allein oder in Mischung mit normaalern Zement bzw. ande ren hydraulischen Bindemitteln verwendet werden. Die Zuschlagstoffe für die vorliegende Mörtelmi schung können aus Sand und Kies handelsüblicher Qualität bestehen.
Für besondere Zwecke kann aber auch den Zusatzstoffen ein Anteil von Kunst- oder Naturgummischrot entsprechender Korngrösse beige- füat werden, sowie Faserstoffe wie Nylon, Holzzellu lose, Asbest. Besonders leichte Formkörper ergeben sich durch Verwendung von Torf als Zuschlagstoff, sei es allein oder vermischt mit anderen Lcichtmate- rialien. Auch Trass lässt sich als Zuschlagstoff gut verwenden, und mit vulkanischen Schlacken, dem sogenannten Lavalit, werden Formkörper besonders guter Elastizität erhalten.
Zur erfindungsgemässen Verwendung bzw. zur Verarbeitung der oben beschriebenen Mörtelmischung muss dieselbe natürlich mit einer entsprechenden Menge von Wasser, bzw. wasserhaltige Flüssigkeit vermischt werden. Bezogen auf die Feststoffmenge muss eine was,serhaltige Flüssigkeitsmenge von<B>6</B> bis <B>18</B> Gewichtsprozent zugefügt werden.
Dies kann ent weder in einer Aufbereitungsanlage bekannter Aus führung geschehen, von der aus die Mörtelmischung dann dem Einfülltrichter einer kontinuierlich arbei tenden Strangpresse zugefübrt wird, oder von der genannten Flüssigkeitsmenge wird nur ein Teil zur Aufbereitung verwendet und der Rest während des Durchgangs der Mörtelmischung durch die Strang- presse zugeführt.
Anstelle von Wasser kann als Flüssigkeit auch eine wässrige Lösung und/oder Dispersion von aus- härtbaren Kunststoffen verwendet werden, sei es dass die Aushärtung durch beigefügte Katalysatoren selbst- t#,tig erfolgt oder durch Wärmebehandlung vorgenom men wird.
Beispielsweise können Aminoplaste oder auch Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat verwendet werden, ebenso Latexlösung. Auch diese Lösungen bzw. Dispersionen können der Mörtelmischung bei der Aufbereitung beigefügt, oder wenigstens zum Teil beim Durchgang durch die Strangpresse zugeführt werden.
Zur Zuführun- eines Teils der erforderlichen Flüssigkeit zur Mörtelmischung während des Durch gangs die Strangpresse sind an dieser geeignete Boh rungen im äusseren Mantel, oder bei Maschinen mit Hohlschnecken geeignete Zuführungsorgange inner halb derselben vorgesehen. Da die Mörtelmischung in, einer Strangpresse zunehmend verdichtet wird, ist zum Einpressen der Flüssigkeit ein entsprechender Druck erforderlich.
Ist dabei eine Durchmischung des gesamten Mörtelstranges mit der eingepressten Flüssigkeit erwünscht, so erfolgt die Zuführung der selben bereits dicht hinter der Einfülleinrichtung für die Mörtelmischung, da dieselbe beim Durchgang durch die langgestreckte Strangpresse noch innig ver mischt wird.
Soll dagegen nur eine äussere Zone des sich bildenden Strangs von der zugeführten Flüssig keit durchtränkt werden, so erfolgt das Einpressen derselben zweckmässigerweise an einer der Strang- pressenmündung benachbarten Stelle, da dort der Strang zwar noch eine Verformung und Nachverdich tung erfährt, nicht aber eine Durchmischung.
Bei derartigen Beimengungen gelöster oder dis- pergierter Stoffe zum Wasser, aber auch bei Verwen dung reinen Wassers hat es sich als vorteilhaft erwie sen, wenn die Mörtelmischung beim Durchgang durch die Stran,-presse zwecks weiterer Verdichtung von den Wandungen der Strangpresse aus einem durch Gas oder Dampf erzeugten Druck ausgesetzt wird. Beispielsweise ist bei Verwendung von Wasserdampf beobachtet worden, dass die derart erzeugten Form körper eine wesentlich kürzere Trockenzeit benötigen und bessere mechanische Eigenschaften aufweisen. Die bei Dampfbehandlung eintretende Erwärmung der Mörtelmischung kann durch Heizung derselben auf andere geeignete Weise noch unterstützt werden.
Auch eine Erwärmung der Mörtelmischung von der Zuführung und beim Durchgang durch die Strang- presse hat sich als vorteilhaft erwiesen.
Nachstehend seien noch einige Beispiele verschie dener strangpressfähiger Mörtelmischungen gemäss der obengenannten technischen Regel angegeben, die praktisch erprobt und in ihren Eingenschaften unter sucht wurden. Dabei wurden absichtlich stark ver schiedene Beispiele gewählt, um die Gültigkeit dieser Mischungsregel innerhalb des angegebenen Varia tionsbereiches zu erhärten. Als Strangpressen wurden hierbei jeweils kontinuierlich arbeitende Hohlschnek- kenmaschinen benützt, mit einem Kemdurchmesser der Druckschnecke bis zu<B>350</B> mm.
Die Verarbeitung der erfindungsgemässen Mörtelmischung ist aber auf allen, für inhomogene Materialien mit K-orngrössen der Bestandteile bis zu<B>15</B> mm geeigneten Maschinen möglich. Die Sieblinien der einzelnen Mörtelmischun gen, sowie die Bindemittelanteile sind aus dem Dia gramm der Fig. 2 ersichtlich.
EMI0003.0052
<I>Beispiel <SEP> <B>1</B></I>
<tb> Es <SEP> wurde <SEP> eine <SEP> Mörtelmischung <SEP> hergestellt, <SEP> be stehend <SEP> aus
<tb> Gew.-Teile
<tb> Sandkies <SEP> der <SEP> Korngrösse <SEP> <B>0</B> <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> mm <SEP> 1200
<tb> <B> <SEP> <SEP> </B> <SEP> 0,2 <SEP> bis <SEP> <B>1</B> <SEP> mm <SEP> 3400
<tb> <B> <SEP> <SEP> <SEP> 1</B> <SEP> bis, <SEP> <B>3</B> <SEP> mm <SEP> 4000
<tb> <B> <SEP> <SEP> <SEP> 3</B> <SEP> bis <SEP> <B>7</B> <SEP> mm <SEP> <B>8000</B>
<tb> Kalksteinmehl, <SEP> <B> <SEP> 0</B> <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> mm <SEP> 3400
<tb> Zement <SEP> PZ225 <SEP> <B> <SEP> 0</B> <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> mm <SEP> 2000
<tb> Gesamte <SEP> Feststoffmenge <SEP> <B>...... <SEP> .... <SEP> .</B> <SEP> 22000
<tb> Wasser/Bindemittel-Faktor <SEP> <B>. <SEP> ... <SEP> ..
<SEP> 0,96</B>
<tb> Ausbreitmass <SEP> <B>-- <SEP> -- <SEP> ------- <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> ..... <SEP> 25,6</B> Die Grössenklassenanteile bezogen auf die ge samte Feststoffmenge betragen somit<B>:</B>
EMI0003.0055
Grössenklasse <SEP> a <SEP> <B>... <SEP> . <SEP> - <SEP> - <SEP> 30</B> <SEP> O/o
<tb> <B> <SEP> <I>b</I> <SEP> . <SEP> ..... <SEP> <I>15 <SEP> VO</I></B>
<tb> <B>D <SEP> C <SEP> . <SEP> - <SEP> - <SEP> . <SEP> <I>55 <SEP> 0/0</I></B>
<tb> Bindemittelanteil <SEP> <B>........ <SEP> 9,1-0/0</B>
<tb> Wasser/Feststoffmenge <SEP> <B>. <SEP> . <SEP> .
<SEP> - <SEP> 8,7</B> <SEP> % Diese<B> </B> Magermischung <B> </B> mit nur<B>9,1</B> % Zement in der Feststoffmenge entspricht im Diagramm der Fig. <B>1</B> dem Punkt<B>E,</B> während die zugehörige Sieb linie des, Sandkieses Sl in Fig. 2 ersichtlich ist.
Die mit dieser Mörtelmischung unter Beifügung von<B>8,7</B> % Wasser hergestellten stranggepressten Säulen sind für Bauzwecke an Stellen geringerer Be anspruchung gut verwendbar. Dies ist angesichts des Verhältnisses<B>1 : 10</B> von Zement zu Zuschlagstoffen keineswegs zu erwarten gewesen.
EMI0004.0001
<I>Beispiel <SEP> 2 <SEP> <B>'</B></I>
<tb> Es <SEP> wurde <SEP> eine <SEP> Mörtelmischung <SEP> hergestellt, <SEP> beste hend <SEP> aus:
<tb> Gew.-Teile
<tb> Kiessand <SEP> (Siebkurve <SEP> F <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 2) <SEP> <B>......</B> <SEP> 1410
<tb> Feinstsand <SEP> <B>D <SEP> G <SEP> <SEP> </B> <SEP> 2) <SEP> <B>......</B> <SEP> 346
<tb> Rundkies <SEP> der <SEP> Korngrösse <SEP> <B>7</B> <SEP> bis <SEP> <B>15</B> <SEP> mm <SEP> <B><I>150</I></B>
<tb> Zement <SEP> <B> </B> <SEP> PZ <SEP> <B>225 <SEP> <SEP> <SEP> 0</B> <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> nun <SEP> <B><I>550</I></B>
<tb> Gesamte <SEP> Feststoffmenge <SEP> 2456
<tb> Wasser/Bindemittel-Faktor <SEP> <B>------------ <SEP> 0,
35</B> Die Grössenklassenanteile bezogen auf die ge samte Feststoffmenge betragen somit:
EMI0004.0004
Grössenklasse <SEP> a <SEP> <B>-------- <SEP> 27</B> <SEP> %
<tb> <B> <SEP> <I>b</I> <SEP> -------- <SEP> 18</B> <SEP> l)/o
<tb> <B>D</B> <SEP> <I>c</I> <SEP> <B>-------- <SEP> 55</B> <SEP> %
<tb> Bindemittelanteil <SEP> <B>..... <SEP> 22,71/0</B>
<tb> Wasser/Feststoffmenge <SEP> <B>.... <SEP> 7,5</B> <SEP> % Diese strangpressfähige Mischung entspricht dem Punkt H im Diagramm der Fig. <B>1</B> und die Sieblinie des Sandes und Kieses der Linie,<B>S2</B> in Fig. 2.
Aus dieser Mörtelmischung wurde ein strangge- presster Träger mit drei Eiseneinlagen mit einem üblichen Norinprofil von<B>5</B> m Länge hergestellt, der ausgezeichnete Festigkeitswerte ergab.
Eine Beimengung von 20 bis<B>50</B> Gew.-Teilen Polyvinylchlorid ergab eine Verringerung des Was- ser/Bindemittel-Faktors und eine Verbesserung der Festigkeitswerte des Formkörpers um 30 %.
EMI0004.0021
<I>Beispiel <SEP> <B>3</B></I>
<tb> Es <SEP> wurde <SEP> eine <SEP> Mörtelmischung <SEP> hergestellt, <SEP> be stehend <SEP> aus
<tb> Gew.
Teile
<tb> Kies <SEP> der <SEP> Korngrösse <SEP> <B>1</B> <SEP> bis <SEP> <B>7</B> <SEP> mm <SEP> <B>1300</B>
<tb> Sand <SEP> <B> <SEP> 3)</B> <SEP> 0,2 <SEP> bis <SEP> <B>1</B> <SEP> mm <SEP> <B><I>1500</I></B>
<tb> Kalksteinmehl, <SEP> <B> <SEP> <SEP> 0</B> <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> mm <SEP> <B>1750</B>
<tb> Zement <SEP> <B> <SEP> <SEP> 0</B> <SEP> bis <SEP> 0,2 <SEP> mm <SEP> <B>2700</B>
<tb> Gesamte <SEP> Feststoffmenge <SEP> <B>................ <SEP> 7250</B>
<tb> Wasser/Bindemittel-Faktor <SEP> <B>............. <SEP> .</B> <SEP> 0,40 Die Grössenklassenanteile bezogen auf die ge samte Feststoffmenge betragen somit:
EMI0004.0024
Grössenklasse <SEP> a <SEP> <B>........</B> <SEP> 61,4%
<tb> <B>D <SEP> <I>b</I> <SEP> ........</B> <SEP> 20,6%
<tb> <B> <SEP> C <SEP> ........ <SEP> 18 <SEP> 0/0</B>
<tb> Bindemittelanteil <SEP> <B>.... <SEP> ..</B> <SEP> 37,2%
<tb> Wasser/Feststoffmenge <SEP> <B>----</B> <SEP> 14,9% Diese Mischung entspricht dem Punkt<B>J</B> im Dia gramm der Fig. <B>1.</B> Die zugehörige Sieblinie von Kies, Sand und Kalksteinmehl ist in Fig. 2 mit<B>S3</B> bezeich net. Diese Mörtelmischung kann vorteilhafterweise <B>C,</B> auf einer Strangpresse zu einer Massenherstellung von Wölbesteinen für Bauzwecke verwendet werden.