Verfahren zur Herstellung von Gasbeton
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Gasbeton aus einer wässrigen Giessmasse, die feinverteiltes kieselsäurereiches Material, ein hydraulisches Bindemittel und ein gaserzeugendes Mittel enthält, wobei man die Giessmasse in eine Giessfonn füllt und darin unter Porenbildung expandiert, dadurch gekennzeichnet, dass man die Giessmasse nach dem Ein füllen in die Giessform mechanischen Rüttel- und/oder Vibrationswirkungen unterwirft, derart, dass die wesentliche Expansion durch das gaserzeugende Mittel erst erfolgt, nachdem die genannten Wirkungen auf die gegossene Masse begonnen haben.
Bei den bis jetzt gebräuchlichen Verfahren zur Herstellung von Gasbeton wurde eine verhältnismässig sehr grosse Menge Wasser verwendet, so dass die zum Giessen vorbereitete Masse in Wirklichkeit den Charakter eines verhältnismässig leichtflüssigen Schlammes hat, der infolge der inneren Gasblasenentwicklung quillt und damit eine fortschreitend trocknere Form annimmt, in dem Masse, wie sich die für Leichtbeton typische Porenstruktur während des vorbereitenden Stadiums der chemischen Reaktion des vorhandenen Bindemittels und des kieselsäurereichen Materials ausbildet.
Die sich ausdehnende Masse erstarrt darauf fortschreitend; es dauert aber ziemlich lange, bis sie einen solchen Grad von Starrheit erreicht hat, dass sie einer weiteren Behandlung oder Bearbeitung unterworfen werden kann, beispielsweise der Stückelung durch Zerschneiden, und bis die Giessform überhaupt weggebrochen werden kann.
Es ist bei einer solchen gebräuchlichen Gasbetonherstellung wichtig, dass die Masse während und unmittelbar nach dem Quellen gegen Störungen in Gestalt von Erschütterungen, Stössen oder dergl. geschützt wird, da sich sonst die kleinen Gasblasen in der Masse zu grösseren Blasen vereinigen, die an die Oberfläche hochsteigen und dort verschwinden, wobei die Masse wieder zusammensinkt. Diese Empfindlichkeit der Masse hat in Verbindung mit der Gasbetonherstellung immer erhebliche Probleme und Schwierigkeiten verursacht, und dabei bedeutete die Forderung, dass die Masse während einer gewissen, nicht unerheblichen Erstarrungszeit ruhen soll, eine recht störende Ungelegenheit. Es bestand daher lange der Wunsch, Gasbeton auf eine Weise herzustellen, durch die die Erstarrungszeit verkürzt und ein schnelleres Unempfindlichwerden der Masse sichergestellt werden könnte.
Die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Gasbeton sind auch mit gewissen anderen Nachteilen behaftet. So erhält man beispielsweise infolge des hohen Wassergehalts der ursprünglichen Mischung eine relativ hohe Feuchtigkeitsquote der gerade hergestellten fertigen Körper.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es, alle diese Nachteile zu vermeiden.
Zweckmässig kann die Rüttel- oder Vibrationswirkung auf die Giesmasse durch intermittierend wiederkehrende Stösse oder Stosserien erzielt werden und der Giessmasse in der Form oder dem Behälter beigebracht werden, in dem die Masse sich während der Expansion befindet, und/oder über in diese Form bzw. diesen Behälter eingeführte Hilfselemente mit grosser, der Giessmasse exponierter, die Vibrationen übertragender Oberfläche, wobei diese Elemente ausser Berührung mit der Masse gebracht werden, bevor sie erstarrt.
Es ist offenbar, dass man durch die Anwendung der Erfindung in erster Hand alle die in der Einleitung genannten Ungelegenheiten vermeidet, die durch hohen Wassergehalt sowohl in dem ursprünglichen Giess-Schlämmen, als auch in der expandierenden bzw. erstarrenden Masse und in dem bearbeiteten und schliesslich gehärteten Erzeugnis bedingt sind. Gleichzeitig wird auch die Masse während der Expansion viel unempfindlicher und vor allen erhärtet die fertig expandierte Masse bedeutend schneller zu einer solchen Konsistenz, dass der Giesskörper von der Form befreit, zerteilt und bearbeitet werden kann.
Das verbesserte Haften der Masse an den Armierungen wird einerseits dadurch sichergestellt, das die Erschütterungen oder Vibrationen eine Verdichtung der Masse um diese herum verursachen und Bewegungen in der Masse hervorrufen, die das Entstehen einer verschlechterten Bindung zwischen solchen Teilen der Masse verhindern, die sich nach der Aufwärtsbewegung beiderseits eines Armierungsstabes über diesem wieder durch die Expansion der Masse treffen.
Um ein Zerbrechen des von der expandierenden Masse gebildeten Körpers zu verhindern, hat es sich bei der Anwendung der Erfindung als zweckmässig gezeigt, die Vibrationsfrequenz so zu wählen, dass Eigenschwingungen in dem gebildeten Körper, d.h. Resonanzschwingungen in ihm vermieden werden. In manchen Fällen ist es auch vorteilhaft, dass die Rüttel- oder Vibrationsfrequenz kontinuierlich oder schrittweise verändert wird, in dem Masse wie die Masse expandiert, da man hierdurch die höchstmögliche Verringerung der Viskosität erzielt, ohne das Risiko, dass die Teile zerbrechen.
Es ist ohne weiteres einzusehen, dass man bei der Anwendung der Erfindung durch geeignete Zusätze zur Masse oder durch eine gesteigerte Feinverteilung und Bear beitung ihrer Ingredienzen sie dem neuen Verfahren noch weiter anpassen kann. Ver allem ist es jedoch der verringerte Wassergehalt, der es ermöglicht, das Rüttel- oder Vibrationsverfahren anzuwenden.
Welche Ergebnisse durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens erreicht werden können, wurde durch folgende Versuche festgestellt: 1. Bei der Zubereitung einer ( Gasbetonmasse mit sonst gebräuchlicher Zusammensetzung mit feingemahlenem
Quarzsand und Zement als Hauptbestandsteilen und mit Aluminiumpulver als gasbildendem Zusatz wurde die Wassermenge auf 73,3cit der normalen vermindert, wodurch eine zähflüssige Masse an Stelle eines leichtflüssigen Schlammes erhalten wurde. Diese Masse wurde in eine Form gefüllt, die Stössen mit einem kräftigen, von Hand bedienten Schlaghammer mit einer Frequenz von ungefähr 30 Schlägen/Minute unterworfen wurde. Diese Stossvibra tion wurde 10 Minuten fortgesetzt.
Verglichen mit einem entsprechenden Erzeugnis, das auf gebräuchliche Weise ohne Vibration derselben Gasbetonmasse, aber mit normalem Waserzusatz hergestellt war, ergaben sich hierbei folgende Werte bezüglich 1) der Zeit in Stunden vom Giessmoment bis die Mas se schneid bare Konsistenz angenommen hat, der sog. Erstarrungszeit,
2) des Feuchtigkeitsgehaltes in 7c des fertigen dampfgehärteten Erzeugnisses beim Herausnehmen aus dem Autoklaven,
3) der Druckfestigkeit in kp/cm2 des fertigen Produk tes nach Trocknung bis auf eine Feuchtigkeitsquote von 10etc und
4) des Volumengewichts in kg/dm3 des fertigen Erzeugnisses.
Vibrierter Gebräuchliches
Gasbeton Erzeugnis
1) Erstarrungszeit(h) 3.5 5.0 2) Feuchtigkeit (%) 28 37 3) Druckfestigkeitkp/cm' 46 43 4) Volumengewicht kg/dm' 0,5 0,5
Besonders beachtlich ist natürlich die bedeutende Ver ringerung der Erstarrungszeit um ca 30% und die ebenso bedeutende Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts, da ja diese Faktoren ausserordentlich günstig auf die Zeit für die Herstellung des Erzeugnisses einwirken und eine erhebliche Kapazitätssteigerung bei schon in Betrieb be findlichen Anlagen durch Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bedeuten. Auch die Steigerung der Druckfestigkeit des fertigen Erzeugnisses um ca 7% ist höchst augenfällig und bedeutungsvoll.
Bezüglich des Volumengewichtes sind beide Erzeugnisse gleich.
2. Eine Gasbetonmasse mit der im Versuch 1 verwendeten Zusammensetzung mit auf 73,3cd0 des normalen verminderten Wassergehalts wurde in eine Form gegossen, die sich vollständig in Ruhe befand, bis die Masse erstarrt war. Eine erkennbare Expansion der Masse lag hierbei nicht vor, was den Schluss erlaubt, dass das vorhandene Aluminiumpulver nicht imstande war, seine Aufgabe zu erfüllen. Beim Zerschlagen der erstarrten Masse konnte nur eine geringe Anzahl kleiner und weit verstreuter Poren festgestellt werden.
3. Bei der Zubereitung einer Gasbetonmasse mit sonst gebräuchlicher Zusammensetzung (derselben wie im Beispiel 1) zur Herstellung eines Enderzeugnisses mit einem Volumengewicht von 0.5 kg/dm3 wurde der Wassergehalt auf 74e des normalen vermindert. Die Masse wurde in vier unter sich gleiche Formen gegossen. die durch mechanische Vibratoren Vibrationen mit verschiedenen Frequenzen und Amplituden je 10 Minuten lang vom Augenblik des Eingiessens an unterworfen wurden. Die expandierte Masse liess man dann erstarren und härtete sie darauf in gewöhnlicher Weise in Autoklaven.
Das Ergebnis bezüglich der Verschiedenheit der Druckfestigkeit des Enderzeugnisses für verschiedene Verhältnisse zwischen Vibrationsfrequenz und -amplitude geht aus der folgenden Tabelle hervor:
Frequenz Amplitude Druckfestigkeit SchwingungenlSek. mm kg/cm2 12 0.5 50
20 0,2 47
35 0.15 45
50 0,1 46
Aus dem Versuch kann man feststeilen, dass verhältnismässig grosse Änderungen besonders bezüglich der Vibrationsfrequenz denkbar sind, ohne dass die Druckfestigkeit des Enderzeugnisses aufs Spiel gesetzt wird, dass aber eine niedrige Frequenz mit verhältnismässig grosser Amplitude vorzuziehen ist.
4. Um die Einwirkung des Vibrationsverfahrens auf Gasbetonmassen mit verschiedenen Arten von Bindemitteln zu untersuchen, wurden drei Arten von Massen zu bereitet-alle angepasst an ein Volumengewicht des End erzeugnisses von 0,3 kg/dm" - mit Zement, bzw. Ze- ment und Schlacke u. Zement und Kalk als Bindemittel.
Alle Massen wurden nach dem Giessen in Formen 12 Minuten lang einer Vibration mit einer Frequenz von 10 Schwingungen/Sek. u. einer Amplitude von 0,5 mm unterworfen. Die erstarrten porösen Körper wurden auf gebräuchliche Weise dampfgehärtet und die Druckfestigkeit in kp/cm2 wurde gemessen. In allen Massen wurde der Wasserzusatz auf 72,5% des normalen verringert.
Zur Kontrolle wurden von denselben Massen, aber mit normalem Wasserzusatz drei entsprechende Formkörper auf gebräuchliche Weise ohne Vibrierung hergestellt. Der Unterschied der Druckfestigkeit der verschiedenen Erzeugnisse geht aus der folgenden Tabelle hervor:
Vibrierung Ohne Vibrierung Art des Bindemittels Druckfestigkeit Druckfestigkeit kg/cm2 kg/cm2 Zement 36 33 Zement und Schlacke 47 42 Zement und Kalk 39 35
Unabhängig von der Art der Bindemittel wurde also eine Steigerung der Druckfestigkeit bei dem erfindungsgemässen Verfahren in der Grössenordnung von 9% ereicht. Die Erstarrungsdauer und die Feuchtigkeitsquote wurde bei allen vibrierten Massen um ca. 30 resp. 40% erhöht.