DE102007031364A1 - Making foamed concrete molding with exceptionally-high thermal insulation and porosity, adds expanded polystyrene beads to foamed concrete and heats molding - Google Patents

Making foamed concrete molding with exceptionally-high thermal insulation and porosity, adds expanded polystyrene beads to foamed concrete and heats molding Download PDF

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Abstract

A flowing, foamed concrete mass is prepared. Light thermoplastic granules are mixed-in. The mixture is placed in a mold and autoclaved, hardening the foamed concrete molding. Additional pores are formed at the same time, as a result of granule contraction. Contraction is caused by compression and/or liquefaction. The liquefied granule material is absorbed into the surrounding foamed concrete mass. The original grain size of the granules is less than 3 mm. Expanded polystyrene granules are used. An independent claim IS INCLUDED FOR the corresponding foamed concrete.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetonformkörpers mit hohem Porosierungsgrad sowie einen entsprechenden Schaumbetonformkörper und einen damit versehenen Lochstein.The The invention relates to a method for producing a Schaumbetonformkörpers with high porosity and a corresponding Schaumbetonformkörper and a hole brick provided with it.

Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, dass zur Herstellung wärmedämmender Bauprodukte, wie Mauersteine oder Wandelemente, für den Hausbau unter anderem sogenannte Schaumbetone eingesetzt werden. Üblich ist die Anwendung dieser auch als Porenbeton bezeichneten Massen beispielsweise für die Herstellung der erwähnten Mauersteine, bei der die in Formen gegossenen, fließfähigen Schaumbetonmassen entweder durch Anwendung von Druck und Hitze in einem Autoklaven oder durch Abbindung an der Luft gehärtet werden. Nach Erhärtung werden diese Produkte aus den entsprechenden Formen entnommen und bei Bedarf weiterbearbeitet. Solche Schaumbetonformkörper weisen als tragende Bauteile eine statisch ausreichende Festigkeit bei guter Wärmedämmung auf.To the Background of the invention is to be noted that for the production thermal insulation Construction products, such as bricks or wall elements, for building houses Among other things, so-called foam concretes are used. It is usual the application of these also referred to as aerated concrete compounds, for example for the Production of the mentioned Bricks, in which the cast in molds, flowable foam concrete masses either by applying pressure and heat in an autoclave or cured by setting in the air. After hardening These products are taken from the appropriate molds and as needed further edited. Such Schaumbetonformkörper have as load-bearing components a statically sufficient strength with good thermal insulation.

Falls eine wesentlich höhere Wärmeisolation erreicht werden soll und die Festigkeit der Produkte eine untergeordnete Rolle spielt, bietet sich als Weg eine die Wärmedämmung verbessernde, höhere Porosierung der Schaumbetonmassen an. Während bei den oben erwähnten Bausteinen Rohdichten von 400–800 kg/m3 die Regel sind, sollten Isolierbaustoffe für eine gute Wärmedämmung eine möglichst niedrige Rohdichte bis unter 100 kg/m3 aufweisen.If a significantly higher heat insulation is to be achieved and the strength of the products plays a minor role, offers as a way to improve the heat insulation, higher porosity of the foam concrete masses. While in the above-mentioned building blocks bulk densities of 400-800 kg / m 3 are the rule, insulating materials for good thermal insulation should have the lowest possible bulk density to less than 100 kg / m 3 .

Der erhöhte Porosierungsgrad bei den ursprünglich fast flüssigen Schaumbetonmassen ist dahingehend problematisch, dass derartige Massen wegen des stark erhöhten Luftgehaltes von teilweise über 90% extrem instabil werden und bei der Verarbeitung während der Produktion in sich zusammenfallen können. Verantwortlich hierfür ist die gesteigerte Zahl und Größe der Luftporen, die eine fortschreitende Verringerung der Wandstärke der die Poren umgebenden Zellwandungen auslöst, welche dann letztendlich als Stützgerüst versagen.Of the increased Porosierungsgrad at the original almost liquid Foamed concrete masses is problematic in that such Masses because of the greatly increased Air content of partially over 90% become extremely unstable and during processing during the Production can collapse. Responsible for this is the increased number and size of air pores, which is a progressive reduction in the wall thickness of the pores surrounding it Cell walls triggers, which eventually fail as a scaffold.

Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetonformkörpers mit einem stark erhöhten Porosierungsgrad anzugeben, mit dem ein drastisch verbessertes Wärmedämmverhalten erzielt wird.outgoing From the described problem of the invention is the task based, a method for producing a Schaumbetonformkörpers with a greatly increased Specify porosity, with a dramatically improved thermal insulation behavior is achieved.

Diese Aufgabe wird laut Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 durch ein Herstellungsverfahren für einen Schaumbetonformkörper mit folgenden Merkmalen gelöst:

  • – Bereitstellen einer fließfähigen Schaumbetonmasse,
  • – Einmischen von Granulatteilchen aus vorzugsweise thermoplastischem Leicht-Material in die Schaumbetonmasse zur Bildung einer Schaumbeton-Granulat-Mischung,
  • – Einbringen der Schaumbeton-Granulat-Mischung in eine Form, und
  • – Autoklavieren der in der Form befindlichen Schaumbeton-Granulat-Mischung zu dem ausgehärteten Schaumbetonformkörper unter Bildung weiterer Poren in der Schaumbetonmasse durch eine Schwindung der Granulatteilchen.
This object is achieved according to characterizing part of claim 1 by a manufacturing method for a Schaumbetonformkörper with the following features:
  • Providing a flowable foam concrete mass,
  • Mixing in granulated particles of preferably thermoplastic lightweight material into the foam concrete mass to form a foam concrete granulate mixture,
  • - Introducing the foam concrete granules mixture into a mold, and
  • - Autoclaving the in-mold foam concrete granules mixture to the cured foam concrete molded body to form additional pores in the foam concrete mass by a shrinkage of the granules.

Die Erfindung beruht darauf, dass durch das Einmischen von Granulatteilchen aus thermoplastischem Leicht-Material formstabile „Ersatzporen" in die bereits porosierte Schaumbetonmasse eingebracht werden. Vorzugsweise bestehen diese Granulatteilchen aus thermoplastischem expandierten Polystyrol, jedoch sind auch andere Granulatmaterialien organischen Ursprungs, wie beispielsweise expandierte Maiskörner, landläufig als „Popcorn" bezeichnet, einsetzbar. Durch diese Granulatteilchen wird die Schaumbetonmasse während der Produktion stabilisiert, so dass dem oben erwähnten Zusammenfallen der Schaumbetonmasse wirkungsvoll vorgebeugt wird. Die Schaumbeton-Granulat-Mischung ist relativ stabil und kann während des Herstellungsprozesses unproblematisch in eine Form eingebracht werden.The Invention is based on that by the mixing of granules Made of thermoplastic lightweight material dimensionally stable "spare pores" in the already porosierte Foam concrete mass are introduced. Preferably, these exist Granules of thermoplastic expanded polystyrene, however, other granular materials are also organic, such as expanded corn kernels commonly referred to as "popcorn" Granule particles, the foam concrete mass is stabilized during production, so that the above mentioned Collapse of the foam concrete mass is effectively prevented. The foam concrete granule mixture is relatively stable and can during the Manufacturing process can be easily introduced into a mold.

Durch das anschließende Autoklavieren der Schaumbeton-Granulat-Mischung wird einerseits die aus der Schaumbetonmasse gebildete Matrix des Materials ausgehärtet. Andererseits schwinden dadurch die in die Schaumbetonmasse eingebetteten Granulatteilchen, was einerseits durch Komprimierung, andererseits aber auch durch Verflüssigung und Absorption des verflüssigten Granulatteilchenmaterials durch die die jeweilige Pore umgebende Schaumbetonmasse erfolgen kann. Insoweit vergasen also einerseits die Granulatteilchen und hinterlassen damit zusätzliche Luftporen in dem Schaumbetonformkörper. Die Schwindung durch Verflüssigung und Absorption des verflüssigten Granulatteilchenmaterials in der Schaumbetonmasse findet andrerseits statt, in dem die Granulatteilchen durch eine geeignete Temperatursteuerung geschmolzen werden, sich an die umgebenden Zellwandungen anlegen und in das Zellgerüst der aushärtenden Schaumbetonmasse eindringen. Dies führt sogar noch zu einer Festigkeitserhöhung der Schaumbetonmasse bei gleichzeitiger Verbesserung der Elastizität und wasserabweisenden Eigenschaften des Formkörpers.By the subsequent one Autoclaving the foam concrete granules mixture is on the one hand from the Foam concrete mass formed matrix of the material cured. on the other hand as a result the granulate particles embedded in the foam concrete mass shrink, what on the one hand by compression, on the other hand, but also by Liquefaction and Absorption of the liquefied Granulate particle material through the foam concrete mass surrounding the respective pore can be done. In that regard, so on the one hand, the granulate particles gas and leave extra Air pores in the Schaumbetonformkörper. The shrinkage by liquefaction and absorption of the liquefied Granule particulate material in the foam concrete mass is on the other hand instead, in which the granules by a suitable temperature control be melted, invest in the surrounding cell walls and into the cell scaffold the hardening Penetrate foam concrete mass. This even leads to an increase in strength of the Foam concrete mass while improving the elasticity and water-repellent Properties of the molding.

Schließlich kann die Temperatur beim Autoklavieren soweit erhöht werden, dass eine Pyrolisierung des verflüssigten Granulatteilchenmaterials erfolgt. Dieses verliert damit seine organischen Eigenschaften, was bei speziellen Anwendungen, wie beispielsweise Brandschutzmaterialien von Relevanz ist. Auch kann der erfindungsgemäße hergestellte Baustoff-Formkörper dann auf Grund der Pyrolisierung als mineralischer, da anorganischer Baustoff angeboten werden.Finally, the temperature during autoclaving can be increased to such an extent that the liquefied granulated particle material is pyrolyzed. This loses its organic properties, which is relevant for special applications such as fire protection materials. Also, the invention produced Building material molded body then due to the pyrolization as mineral, as inorganic building material are offered.

Eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäß hergestellten Schaum betonformkörper liegt in der Kombination mit sogenannten Lochsteinen, bei denen eine hohe Wärmedämmung an sich durch luftgefüllte Kanäle im Baustein erzielt wird. Werden die Hohlräume des Lochsteins oder Lochstein-Rohlings als Form im Sinne einer „verlorenen Schalung" mit der Schaumbeton-Granulat-Mischung verfüllt, kann durch das Autoklavieren gleichzeitig das tragende Material des Lochsteins in Form von stabiler Schaumbetonmasse zusammen mit der in die Hohlräume verfüllten Schaumbeton-Granulat-Mischung ausgehärtet werden, wobei der Schaumbetonformkörper dann das hoch wärmedämmende Füllmaterial der Lochsteinkanäle bildet. Ein derartiger Lochstein ist dann auf Grund seiner bereits grundsätzlich vorhandenen Porosierung des Basis-Schaumbetonmaterials und der Ergänzung mit dem hochpororisierten Füllmaterial extrem wärmedämmfähig.A preferred application of the foam according to the invention produced foam molding is in the combination with so-called perforated bricks, where a high Thermal insulation on through air-filled channels achieved in the block. Are the cavities of the perforated brick or perforated brick blank than Form in the sense of a "lost Formwork "with the Foamed concrete granules mixture filled, can by autoclaving at the same time the supporting material of the perforated brick in the form of stable foam concrete mass along with in the cavities backfilled Foamed concrete granules mixture are cured, the Schaumbetonformkörper then the highly insulating filler of the Lochenstein channels forms. Such a hole stone is then due to his already in principle existing porosity of the base foam concrete material and the supplement with the highly porous filling material extremely heat-insulating.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The Invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments.

1. Herstellung eines hochpororisierten Schaumbetonformkörpers1. Preparation of a highly -porulated Concrete foam molding

Aus Kalk und Zement als hydraulische Bindemittel zu je 20 Masse-% sowie Feinsandmehl zu 80 Masse-% und Wasser wird unter Hinzugabe eines Schäummittels in bekannter Weise eine fließfähige Schaumbetonmasse hergestellt.Out Lime and cement as hydraulic binders of 20% by mass as well as Fine sand flour to 80% by mass and water is added with the addition of a foaming agent in a known manner a flowable foam concrete mass produced.

In diese Schaumbetonmasse werden Granulatteilchen aus expandiertem Polystyrol in einer Korngröße von 1 bis 2 mm (maximal 3 mm) mit einem 50%igen Massenanteil bezogen auf die Gesamtmasse der Schaumbeton-Granulat-Mischung eingemischt. Das Massenverhältnis zwischen Schaumbetonmasse und Granulatteilchen liegt also bei 1:1. Die Dichte dieser Polystyrol-Granulatteilchen liegt bei etwa 20 kg/m3, die Dichte der Schaumbetonmasse kann bei etwa 150 kg/m3 liegen.In this foam concrete mass granulate particles of expanded polystyrene are mixed in a particle size of 1 to 2 mm (maximum 3 mm) with a 50% by weight based on the total mass of the foam concrete granules mixture. The mass ratio between foam concrete mass and granulate particles is therefore 1: 1. The density of these polystyrene granules is about 20 kg / m 3 , the density of the foam concrete mass may be about 150 kg / m 3 .

Die gebildete Schaumbeton-Granulat-Mischung wird beispielsweise in eine Plattenform gegossen, um hoch-wärmedämmende Fassadenplatten herzustellen. Die Formen werden in einem Autoklaven mit Hochdruckdampf und Temperatur von beispielsweise 10 bar bis 16 bar und 150°C bis 200°C für einen Zeitraum von bis zu 24 Stunden behandelt und zu einer hochporosierten Schaumbetonplatte ausgehärtet. Deren Porengrad ist auf Grund des Schwinden der eingebetteten Polystyrol-Granulatteilchen drastisch erhöht. Die Dichte der Platten liegt beispielsweise bei 85 kg/m3.For example, the foamed concrete-granule mixture formed is poured into a slab form to produce high-thermal-insulation cladding panels. The molds are treated in an autoclave with high-pressure steam and temperature of, for example, 10 bar to 16 bar and 150 ° C to 200 ° C for a period of up to 24 hours and cured to a highly porous foam concrete slab. Their degree of pore is drastically increased due to the shrinkage of the embedded polystyrene granules. The density of the plates is for example 85 kg / m 3 .

2. Herstellung eines hoch wärmedämmenden Lochsteines2. Making a high thermal insulation nozzle brick

Ein Lochstein-Rohling wird in üblicherweise aus einer grünstandsfesten Schaumbetonmischung hergestellt. In dessen Lochkanäle wird eine wie oben beschrieben hergestellte Schaumbeton-Granulat-Mischung eingefüllt. Der so ergänzte Lochstein wird anschließend in einem Autoklaven Druck und Temperatur ausgesetzt, wobei einerseits die Schaumbetonmasse des Lochsteins in üblicher Weise unter Herstellung einer ausreichenden Festigkeit aushärtet. Andererseits wird die Füllung der Kanäle des Lochsteins zusätzlich durch die Schwindung der darin. eingebetteten. Granulatteilchen in ihrer Porosität erhöht, so dass sich insgesamt ein hochwärmedämmender Mauerstein ergibt.One Hollow stone blank is usually made a green stable Foamed concrete mixture produced. In the hole channels is a foam concrete granule mixture prepared as described above filled. The so supplemented Hollow stone will follow exposed in an autoclave pressure and temperature, on the one hand the foam concrete mass of the hole in the usual way to produce a sufficient strength hardens. On the other hand, the filling of the channels of the brick in addition through the shrinkage of it. embedded. granulate in their porosity elevated, so that a total of a highly heat-insulating Brick results.

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetonformkörpers mit hohem Porosierungsgrad, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – Bereitstellen einer fließfähigen Schaumbetonmasse, – Einmischen von Granulatteilchen aus vorzugsweise thermoplastischem Leicht-Material in die Schaumbetonmasse zur Bildung einer Schaumbeton-Granulat-Mischung, – Einbringen der Schaumbeton-Granulat-Mischung in eine Form, und – Autoklavieren der in der Form befindlichen. Schaumbeton-Granulat-Mischung zu dem ausgehärteten Schaumbetonformkörper unter Bildung weiterer Poren in der Schaumbetonmasse durch eine Schwindung der Granulatteilchen.Process for the preparation of a Schaumbetonformkörpers with high porosity, characterized by the following features: - Provide a flowable foam concrete mass, - meddle of granules of preferably thermoplastic lightweight material in the foam concrete mass to form a foam concrete-granule mixture, - bring in the foam concrete granules mixture into a mold, and - Autoclave the one in the form. Foamed concrete granules mixture to the cured foam concrete molding under Formation of further pores in the foam concrete mass by shrinkage the granule particles. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwindung durch eine Komprimierung der Granulatteilchen erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the shrinkage by a compression of the granules he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwindung durch eine Verflüssigung und Absorption des verflüssigten Granulatteilchenmaterials durch die die jeweilige Pore umgebende Schaumbetonmasse erfolgt.Method according to claim 1 or 2, characterized that the shrinkage by liquefaction and absorption of the liquefied Granule particulate material through the surrounding pore of the respective Foam concrete mass occurs. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der Granulatteilchen unter 3 mm liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the grain size of the granules is less than 3 mm. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulatteilchen aus expandiertem Polystyrol bestehen.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the granules of expanded polystyrene consist. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulatteilchen in einem Massenanteil von 30% bis 70%, vorzugsweise von etwa 50% bezogen auf die Gesamtmasse der Schaumbeton-Granulat-Mischung eingemischt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the granules in a mass fraction of 30% to 70%, preferably of about 50% based on the total mass of the foam concrete-granule mixture be mixed. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Autoklavierung bei erhöhten Temperatur- und Druckbedingungen eine Pyrolisierung des verflüssigten Granulatteilchenmaterials erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by autoclaving at elevated temperature and pressure conditions, pyrolyzing the liquefied granular particulate material he follows. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgehärtete Schaumbetonformkörper eine Dichte von maximal 100 kg/m3 aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cured foam concrete molded body has a density of at most 100 kg / m 3 . Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Granulatteilchen noch unvermischte Schaumbetonmasse eine Rohdichte von etwa 130 kg/m3 bis 180 kg/m3 aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the granulated with still unmixed foam concrete mass has a density of about 130 kg / m 3 to 180 kg / m 3 . Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, insbesondere zur Herstellung eines hoch-wärmedämmenden Lochsteines, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume des Lochsteins oder Lochstein-Rohlings mit der Schaumbeton-Granulat-Mischung verfüllt und Lochstein bzw. Lochsteinrohling mit der Schaumbeton-Granulat-Mischung autoklaviert werden.Method according to one of the preceding claims, in particular for producing a high-thermal insulation Hollow stone, characterized in that the cavities of Perforated brick or perforated brick blanks filled with the foam concrete granulate mixture and perforated stone or blank brick blank be autoclaved with the foam concrete granules mixture. Schaumbetonformkörper, hergestellt nach einem der vorgenannten Ansprüche.Foam concrete moldings, manufactured according to one of the preceding claims. Lochstein aus einem statisch tragfähigen Basismaterial mit Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume mit einem Schaumbetonmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 gefüllt sind.Perforated stone made of a statically stable base material with cavities, characterized in that the cavities with a foam concrete material according to one the claims 1 to 9 are filled.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4105190A4 (en) * 2020-02-10 2023-08-23 Shanghai Shengkui Products Co., Ltd Fire-resistant and thermal insulation material and preparation process therefor

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