DE10028508A1

DE10028508A1 - Leichtbeton zur Herstellung von Mauersteinen, Wandelementen oder dergleichen

Info

Publication number: DE10028508A1
Application number: DE2000128508
Authority: DE
Inventors: Heinz Dennert
Original assignee: Veit Dennert KG
Current assignee: Veit Dennert KG
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2001-12-13

Abstract

Ein Leichtbeton zur Herstellung von Mauersteinen, Wandelementen oder dergleichen umfaßt eine porosierte Bindemittelmatrix (2) auf der Basis eines Bindemittels und darin eingebettete Kornpartikel (1) eines Leichtzuschlagstoffes. Zur Einbringung der Poren in die Bindemittelmatrix ist ein feinkörniger, mineralischer, offenporiger Porosierungs-Leichtstoff in der Bindemittelmatrix vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leichtbeton zur Herstellung von Mauersteinen, Wandelementen oder dergleichen, umfassend eine porosierte Bindemittel matrix auf der Basis eines Bindemittels und darin eingebettete Kornpartikel eines Leichtzuschlagstoffes.

Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, daß aufgrund der Vorga ben der sich ständig verschärfenden Wärmeschutzbestimmungen auf dem Bausektor bedeutende Anstrengungen unternommen werden, den Verlust thermischer Energie über die Gebäude-Hüllflächen durch eine Verbesse rung der Wärmedämmung der dafür verwendeten Baumaterialien zu sen ken. Eine dominierende Rolle spielt hierbei die Verringerung der Transmis sions-Wärmeverluste bei den Außenwänden.

Bei massiven Bauweisen bestehen die in der Regel 30,0 cm bis 36,5 cm starken Außenwände entweder aus monolithischen einschaligen Wänden oder aus mehrschaligen Systemen, bei denen die geforderte Wärmedäm mung durch zusätzlich Dämmschichten beispielsweise aus Schaumpolysty rol oder Mineralfasern erreicht wird. Bei den monolithischen Konstruktio nen handelt es sich in der Regel um Wände aus Mauersteinen oder großflä chigen Mauerelementen, bei denen das Material eine möglichst niedrige Rohdichte und entsprechend hohe Wärmedämmung aufweist.

Als Mauerwerk kommen neben Leichtziegelsteinen beispielsweise auch Porenbeton- und Leichtbeton-Steine zur Anwendung. Leichtbeton- Mauersteine oder -Wandelemente bestehen in der Regel aus einem hauf werksporigen Betongefüge unter Einsatz von Kornpartikeln eines Leichtzu schlagstoffes, wie Naturbims, Blähton oder Blähglas, die mittels eines Bin demittels, wie z. B. Zement oder Kalk, in einer Bindemittelmatrix so mit einander "verkittet" sind, daß innerhalb des Zuschlagstoff-Haufwerks noch Luftzwickel vorliegen. Eine völlige Ausfüllung dieser Zwischenräume würde zu einer hohen Leichtbeton-Festigkeit führen, die für Mauerwerk an sich nicht verlangt wird. Gleichzeitig würde sich die Rohdichte des Leicht betons dadurch so erhöhen, daß die angestrebte Wärmedämmung drastisch verschlechtert würde.

Wesentliche charakteristische Parameter von Leichtbetonen sind grund sätzlich die Druckfestigkeit und Rohdichte, die sich diametral zueinander verhalten: Hohe Druckfestigkeiten schließen niedrige Rohdichten aus und umgekehrt. Niedrige Rohdichten bewirken niedrige Wärmeleitfähigkeit und damit die erwünschte hohe Wärmedämmung.

Unter Einbeziehung dieses Widerspruches in sich gilt bei der Konstruktion von Baumaterialien für Außenwände also das Bestreben, die statisch not wendige Druckfestigkeit bei einer möglichst niedrigen Rohdichte zu errei chen.

Ansatzpunkte für die Lösung dieser Problematik wurden bereits dahinge hend vorgeschlagen, die bei klassischen haufwerksporigen Leichtbetonen vorhandenen punktuellen Kontakte zwischen den Einzelkörnern bei ihrer Verkittung über die Bindemittelmatrix zu vermeiden. Diese punktuellen Kontakte führen nämlich bei einer Druckeinleitung zu einer Überlastung der hochporösen und relativ empfindlichen Kornstruktur, was nur relativ bescheidene Stein- bzw. Wandfestigkeiten erlaubt. Durch die Verwendung festerer und damit dichterer Zuschlagstoffe ließe sich diese Problematik zwar beheben, allerdings erhöht sich damit unweigerlich wiederum die Rohdichte mit einer entsprechenden Verschlechterung der Wärmedämmei genschaften.

Ein weiterer bekannter Ansatzpunkt für die Anhebung der Druckfestigkeit des Leichtbetons ist die Verwendung eines Stützkornes, das aus kleineren, zwischen die gröberen Leichtzuschlagstoff-Körner eingemischten Granu latpartikel besteht. Diese sind in ihrer Korndichte relativ hoch und dienen zur Erhöhung der Zahl der Kontaktpunkte innerhalb des Haufwerkes des Leichtzuschlagstoffes und somit zur Festigkeitserhöhung des Leichtbetons. Die Wärmedämmeigenschaften werden durch das Stützkorn aufgrund des sen hoher Korndichte eher verschlechtert.

Um den nachteiligen Effekt der punktuellen Kornbeanspruchung zu ver meiden, ist es beispielsweise aus der DE 195 42 315 A1 bekannt, die Bin demittehnatrix mit Hilfe von Luftporenbildnern aufzuschäumen. Dadurch wird auch das Bindemittelvolumen erhöht, ohne das Bindemittelgewicht und damit die Leichtbetonrohdichte zu vergrößern. Die Bindemittelmatrix hat hierbei die Konsistenz geschlagener Sahne oder Rasierschaum ange nommen. Die Kornpartikel des Leichtzuschlagstoffes sind nicht mehr nur dünn vom Bindemittel überzogen, sondern mit einer dicken Schicht um hüllt. Dadurch ergibt sich im Gegensatz zu den punktförmigen Kornkon takten bei ungeschäumtem Bindemittel eine großflächige kornschonende Einbettung der Zuschlagstoffe. Das Ergebnis ist eine wesentliche Erhöhung der Druckfestigkeit bei gleichbleibender Rohdichte.

Von Nachteil bei dieser Art von Druckfestigkeitserhöhung ist die Tatsache, daß die erörterte Konsistenz der Bindemittelmatrix im wesentlichen nur eine breiige Struktur des frischen Leichtbetons zuläßt. Dies bedeutet bei der Herstellung von Mauersteinen, die vorteilhafter Weise bei der Produktion unmittelbar nach dem Verdichten im frischen Zustand zu entschalen sind, daß die Grünstandsfestigkeit der Rohlinge nicht mehr gewährleistet ist. Die entschalten Stein-Formkörper würden unmittelbar nach dem Entschalen zerfallen und quasi auseinanderfließen.

Zur Lösung dieser Problematik schlägt nun die Erfindung laut Kennzeich nungsteil des Anspruches 1 vor, zur Einbringung der Poren eine gewisser maßen "trockene" Porosierung einzusetzen, indem ein feinkörniger, mine ralischer, offenporiger Porosierungs-Leichtstoff zugesetzt wird. Die damit in die Bindemittelmatrix eingebetteten Porenpartikel übernehmen die Funktion der vormals durch einen Porenbildner eingebrachten Luftporen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile sind im übri gen der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung von Kornpartikeln eines Leichtzuschlagstoffes gebunden durch eine porosierte Bindemittel matrix, und

Fig. 2 eine Darstellung analog Fig. 1 mit einer Bindung ohne porosierte Bindemittelmatrix.

Ein erfindungsgemäßer Leichtbeton zur Herstellung von Mauersteinen, Wandelementen oder dergleichen wird auf der Basis eines Leichtzuschlag stoffes hergestellt, bei dem es sich um Blähton- oder Blähglas-Granulat handeln kann. Als bevorzugte Korngröße für diesen Leichtzuschlagstoff ist ein Bereich von 4 mm bis 8 mm zu nennen. Fig. 1 zeigt drei solcher Korn partikel 1 aus Blähglas, die eine geschlossenporige Struktur aufweisen. Auch Blähton in der Korngrößenklasse von 4 bis 8 mm kann eingesetzt werden.

Die haufwerksporig vorliegenden Kornpartikel 1 werden durch eine Bin demittelmatrix 2 miteinander verbunden, die aus einer Mischung aus einem Bindemittel, wie Zement, und einem feinkörnigen, mineralischen, offenpo rigen Porosierungs-Leichtstoff, wie Perlit, besteht. Das Volumenverhältnis zwischen Bindemittel und Porosierungs-Leichtstoff in der Bindemittelma trix beträgt 1 : maximal 3. Ein bevorzugtes Volumenverhältnis liegt bei 1 : 2,5. Die Korndichte des Perlits beträgt maximal 0,4 kg/dm³, vorzugsweise allerdings unter 0,2 kg/dm³. Seine Korngröße soll zwischen 0 und maximal 1 mm liegen, ist also - verglichen zur Korngröße der Kornpartikel 1 des Leichtzuschlagstoffes - sehr feinkörnig.

Neben Zement als Basis für die Bindemittelmatrix kann auch Kalk oder eine hydrothermal in einem Autoklaven aushärtbare Kalzium-Hydrat- Silikat-Masse dienen, die ebenfalls mit einem Porosierungs-Leichtstoff ver setzt sind.

Durch den Einfluß des Porosierungs-Leichtstoffes in der Bindemittelmatrix wird deren Volumen auf etwa 250% gegenüber einer porosierungsfreien Bindemittelmatrix bei unveränderter Bindungswirkung erhöht.

Ein Vergleich der Fig. 1 und 2 verdeutlicht nun die starke Erhöhung der Kontaktfläche zwischen den Kornpartikeln 1 des Leichtzuschlagstoffes und der Bindemittelmatrix 2 bei einer Volumenvergrößerung der Bindemittel matrix um 250%. Während bei der herkömmlichen, unporosierten Binde mittelmatrix 2' zwischen den Kornpartikeln 1' bei einem Leichtbeton nach dem Stand der Technik (s. Fig. 2) sich ein relativ kleiner Durchmesser D1 der Kontaktflächen zwischen Kornpartikel 1' und Bindemittelmatrix 2' ergibt, ist dieser Durchmesser D2 bei einem entsprechenden erhöhten Vo lumen um den Faktor 2,5 höher (s. Fig. 1). Bei einem Durchmesserverhält nis von D1/D2 = 1/2,5 ergibt sich ein Flächenverhältnis von 2,5² : 1² = 6,25 : 1.

Dies äußert sich in einer starken Erhöhung der Druckfestigkeit bei einer praktisch unveränderten Trockenrohdichte des Leichtbetons. So haben Ver suche gezeigt, daß sich bei einem Blähton mit 4 bis 8 mm Korngröße als Leichtzuschlagstoff und einer Leichtbetonrohdichte von 0,50 kg/dm³ eine Steigerung der Druckfestigkeit um 40% von 2,0 N/mm² auf 2,8 N/mm² ergab.

Bei Verwendung von Blähglas-Leichtzuschlagstoff der Körnung 4 bis 8 mm ergab sich eine Druckfestigkeitserhöhung um 30% von 2,5 N/mm² auf 2,9 N/mm² bei einer Leichtbetonrohdichte von 0,45 kg/dm³.

Bei der Herstellung saugt sich im übrigen das hochporöse Perlit schon beim ersten Kontakt mit dem Anmachwasser des Bindemittels voll Wasser, was sein spezifisches Gewicht um ein Mehrfaches anwachsen läßt. Damit läßt sich das wasserbelegte Perlit leichter unter das Bindemittel mischen. Ein positiver Nebeneffekt dabei liegt darin, daß das im Porosierungs-Leicht stoff gespeicherte Wasser ein schädliches vorzeitiges und überschnelles Austrocknen des Betons während der Erhärtungsphase des Bindemittels verhindert. Das in Perlit enthaltene Wasser wird nämlich über die Kapil larwirkung wieder an die Bindemittelumgebung freigegeben.

Zusammenfassend kann aufgrund der erfindungsgemäßen Rezepturausle gung des Leichtbetons ein rein mineralischer, stark wärmedämmender, da bei jedoch fester Leichtbeton erreicht werden, der aufgrund seiner aus schließlich mineralischen Zutaten auch hohen brandschutztechnischen An forderungen genügt.

Claims

1. Leichtbeton zur Herstellung von Mauersteinen, Wandelementen oder dergleichen, umfassend
eine porosierte Bindemittelmatrix (2) auf der Basis eines Bindemit tels und
darin eingebettete Kornpartikel (1) eines Leichtzuschlagstoffes,
gekennzeichnet durch
einen feinkörnigen, mineralischen, offenporigen Porosierungs- Leichtstoff in der Bindemittehnatrix zur Einbringung der Poren in die Bindemittehnatrix.

2. Leichtbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Poro sierungs-Leichtstoff durch Perlit gebildet ist.

3. Leichtbeton nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Porosierungs-Leichtstoff eine Korngröße von maximal 1 mm aufweist.

4. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das Volumenverhältnis zwischen Bindemittel und Porosie rungs-Leichtstoff in der Bindemittelmatrix 1: maximal 3, vorzugsweise etwa 1 : 2,5 beträgt.

5. Leichtbeton mindestens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korndichte des Perlits maximal 0,4 kg/dm³, vorzugsweise ma ximal 0,2 kg/dm³ beträgt.

6. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Blähton- und/oder Blähglas-Granulat mit einer Korngröße von vor zugsweise etwa 4 mm bis 8 mm als Leichtzuschlagstoff.

7. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Zement, Kalk oder eine Kalzium-Silikat-Hydrat-Masse als Bindemittel.