DE102008056469B4

DE102008056469B4 - Verwendung einer Baustoffmischung und Baustoffmischung

Info

Publication number: DE102008056469B4
Application number: DE200810056469
Authority: DE
Inventors: Alrik Badstübner; Jochen Prof. Dr. Stark; Bernd Wicht; Simone Dr. Palzer
Original assignee: Institut fuer Fertigteiltechnik und Fertigbau Weimar eV; Bauhaus Universitaet Weimar
Current assignee: IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2028-11-05
Also published as: DE102008056469A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Baustoffmischung zur Verbesserung der elektromagnetischen Schirmdämpfung und eine Baustoffmischung zur Herstellung von elektromagnetisch abgeschirmten Bauwerken und seiner Teile. Eine solche Baustoffmischung weist Anteile von Wasser und Bindemittel, einer Gesteinskörnung mit Korngrößen von bis zu 32 mm, Anteile eines Fließmittels und Anteile einer elektrisch leitfähigen Komponente zwischen 40 M.-% und 200 M.-% bezogen auf den Bindemittelanteil auf. Als elektrisch leitfähige Komponente wird dabei (i) bei der Stahlherstellung anfallender, eisenhaltiger Feinstaub mit einer Korngröße bis zu 2,5 mm bei einem Medianwert zwischen 5 µm und 10 µm, (ii) bei der Zinkherstellung anfallende und auf Korngrößen bis zu 4 mm gebrochene Räumasche, oder (iii) in Stücke geschnittener Leiterplattenschrott eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Baustoffmischung bei der Herstellung elektromagnetisch abgeschirmter Bauwerke und seiner Teile und eine Baustoffmischung. Eine solche Baustoffmischung weist Anteile von Wasser und Bindemittel auf. Der Baustoff weist außerdem einen Anteil einer Gesteinskörnung mit Korngrößen bis zu 32 mm sowie Anteile eines Fließmittels und einer elektrisch leitfähigen Komponente auf.
Der Mensch ist in immer stärkerem Maße elektromagnetischen Feldern ausgesetzt. Im Hinblick auf mögliche gesundheitsgefährdende Auswirkungen solcher Felder gewinnt die wirksame Abschirmung dieser Felder zunehmend an Bedeutung. Im Hinblick auf den sogenannten „Elektrosmog” besteht daher das Bedürfnis, sich vor unerwünschten elektromagnetischen Feldern bestmöglich zu schützen.
Innerhalb von Gebäuden besteht außerdem ein Interesse an abhörsicheren Telekommunikations- und Funkdatenübertragungseinrichtungen wie beispielsweise WLAN-Verbindungen innerhalb eines Büros. Auch in modernen Fertigungslinien wird heutzutage mit berührungslos arbeitenden Transpondern oder mobilen Identifikationssystemen gearbeitet. Diese Systeme sind jedoch wegen ihrer geringen Sendeleistung leicht durch äußere Störsignale beeinflußbar, wodurch Herstellungsprozesse bewußt oder unbewußt von außen beeinflußt werden können.
Um diesen Bedürfnissen Rechnung zu tragen, können Bauwerke oder Teile von Bauwerken, wie beispielweise Wände, Fußböden oder Decken, Türen, Fenster etc. so gestaltet werden, daß das Innere von Gebäuden oder einzelnen Räumen nach Art eines Faradayschen Käfigs von äußeren Feldern abgeschirmt werden. Im Stand der Technik werden dazu verschiedene Lösungen vorgeschlagen.
So ist beispielsweise in der DE 31 31 137 C2 ein Beton beschrieben, der Metallfasern enthält, die in verschiedenen Anordnungen in dem Beton enthalten sein können. Es handelt sich dabei um sogenannten Metallfaserbeton, wobei die Metallfasern elektrisch leitend sind. Für die Absorption niedriger Frequenzen kann der Beton mit einem Bewehrungsgitter aus Stahl kombiniert werden.
In der DE 38 21 684 C2 ist ein Baustoff in Form von Mörtel oder Bausteinen beschrieben, der gewisse Anteile an Metallspänen und Granulat sowie Graphitpulver aufweist. Metallspäne und Graphitpulver sind dabei Zuschläge.
In der DE 43 24 916 A1 wird granulierter oder zermahlener Ferritschrott beschrieben, der unter Zugabe eines Bindemittels zu Platten oder Mauersteinen gepreßt wird. Wird als Bindemittel Zement verwendet, so kann entsprechend Beton hergestellt werden; die bekannten Kies- und Sandbestandteile werden jedoch durch das granulierte und/oder zermahlene ferritische Material ersetzt.
In der DE 101 22 472 B4 wird ebenfalls die Verwendung von Ferritpulver oder -granulat in einem Mörtel beschrieben. Ferritpulver bzw. Ferritgranulat stellt einen der Zuschläge des Mörtels dar, ersetzt also ebenfalls je nach Körnung eine der sonst üblichen Gesteinskörnungen.
In der DE 601 08 617 T2 werden elektrisch leitfähige Betonmischungen und deren Herstellung beschrieben. Solche Betonmischungen enthalten Wasser und als Bindemittel Zement, sowie Weichmacher. Als elektrisch leitfähige Komponente werden leitfähige, kohlenstoffhaltige Teilchen verwendet, beispielsweise in Form von Feinkoks, der als Nebenprodukt bei der Stahlschmelze anfällt. Ziel dieser Betonmischungen ist vor allem ein möglichst geringer elektrischer Widerstand.
In der DE 973 075 B wird eine gießfähige Mischung zur Herstellung von unter Wärmeeinfluß erhärtenden, porösen Baukörpern, insbesondere Porenbetonbauteilen aus Industrieabfällen beschrieben, die unter Verwendung von Steinkohlenflugasche hergestellt werden. Dabei wird die Steinkohlenflugasche zur Bindemittelreduzierung eingesetzt, d. h. diese Aschen nehmen aktiv am Abbindeprozess teil. Ob der Anteil ausreichend hoch ist, um eine Reduzierung elektromagnetischer Felder zu erreichen, wird nicht beschrieben und ist auch nicht Ziel dieser Schrift.
In der DE 43 23 217 C1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Baumaterialien unter der Verwendung von Leiterplattenmaterial beschrieben. Hier werden Elektro- und Elektronikschrott sowie Leiterplattenbohrstaub in Betonkörpern verwertet. Abfälle aus Schichtpreßstoffen, insbesondere von Leiterplatten, werden in nur einem Verfahrensschritt restlos zu Erzeugnissen von nahezu unbegrenzter Bestandsdauer verarbeitet, da angenommen wird, daß die zugesetzten Glasfasersubstanzen gute Eigenschaften als Betonarmierungsstoffe haben. Dabei wird nicht darauf eingegangen, ob die Verwendung von Leiterplattenschrott in irgendeiner Weise das Abschirmverhalten bezüglich elektromagnetischer Strahlung beeinflußt, da es für das Ziel der beschriebenen Erfindung nicht von Interesse ist.
Die Schirmdämpfung, die mit den in der DE 101 22 472 B4 beschriebenen Mischungen erreicht werden kann, ist jedoch nicht sehr hoch, sie liegt für eine 4 cm dicke Schicht je nach Frequenz zwischen 3 und 10 dB. Als Schirmdämpfung S wird dabei das Verhältnis der Leistungsdichte S₁ an einem Raumpunkt vor dem Einbringen eines elektromagnetischen Felder abschirmenden Schirms zu der Leistungsdichte S₂ an demselben Raumpunkt nach Einbringen des Schirms bezeichnet. Es handelt sich um eine dimensionslose Größe, die jedoch üblicherweise im logarithmischen Maß in Dezibel angegeben wird, d. h. S/[db] = 10 × log₁₀(S₁/S₂). Sie setzt sich aus einem Reflexions-Anteil S_R und einem Absorptionsanteil S_A zusammen, S = S_R + S_A (vgl. Walter Loy: Textile Produkte für Medizin, Hygiene und Wellness”, Seite 82, ISBN 3-87150-913-2; Lutz Nedtwig, „Elektromagnetische Verträglichkeit”, Kapitel 6.4.2.1, ISBN 3-8111-7890-3).
Häufig wird Betonmischungen auch ein Fließmittel zugegeben. Unter einem Fließmittel versteht man dabei Betonzusatzmittel in flüssiger oder pulverförmiger Form, die dem Beton während des Mischens in geringen Mengen zugegeben werden. Durch chemische und/oder physikalische Wirkung beeinflussen sie die Eigenschaften von Frisch- und/oder Festbeton. Im Frischbeton haben Fließmittel eine sehr starke Verflüssigungswirkung. Bei gleichem Verhältnis von Wasser zu Zement wird dadurch die Verarbeitbarkeit des Betons verbessert bzw. der Wasseranspruch bei gleicher Verarbeitbarkeit vermindert. Sie werden besonders zur Herstellung hochfesten Betons in Verbindung mit sehr geringen Wasser-Zement-Werten eingesetzt (vgl. „Zement-Taschenbuch 2002”, Seite 230, 50. Ausgabe, Hrsg. Verein Deutscher Zementindustrie e. V., ISBN 3-7640-427-4; „Betontechnische Daten”, Seite 54–55, Ausgabe 2008, Hrsg. HeidelbergCement AG).
Bei den im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen, die Zuschläge verwenden, ist es in der Regel so, daß zur Formgebung spezielle Verfahren wie Sintern oder Härten bzw. das Aushärten von Kunststoffmassen verwendet werden müssen. Zum einen ist also mindestens eine zusätzliche Aufbereitungsstufe notwendig, was die Herstellungskosten in die Höhe treibt. Zum anderen ist das Anbringen oder Auftragen in der Regel nur an dem Ort möglich, der abgeschirmt werden soll, also z. B. bei der Erstellung des Bauwerks.
Davon ausgehend ist die Aufgabe der Erfindung, eine Baustoffmischung zu entwickeln und zu verwenden, die zum einen verbesserte Dämpfungseigenschaften über einen großen Frequenzbereich, zum anderen aber eine relativ einfache Zusammensetzung aufweist, die die Herstellung und Anwendung einfach macht. Darüber hinaus sollen natürliche Ressourcen möglichst geschont werden. Vorteilhaft sollte sich die Dämpfung auch auf ausgewählte Frequenzbereiche beschränken lassen.
Diese Aufgabe wird bei Verwendung einer Baustoffmischung gelöst, die Anteile von Wasser und Bindemittel, Anteile einer Gesteinskörnung mit Korngrößen bis zu 32 mm, Anteile eines Fließmittels und Anteile einer elektrisch leitfähigen Komponente zwischen 40 M.-% und 200 M.-% bezogen auf den Bindemittelanteil aufweist. Dabei wird die elektrisch leitfähige Komponente (i) aus bei der Stahlherstellung anfallendem, eisenhaltigen Feinstaub mit einer Korngröße bis zu 2,5 mm bei einem Medianwert zwischen 5 μm und 10 μm, (ii) aus bei der Zinkherstellung anfallender und auf Korngrößen bis zu 4 mm gebrochener Räumasche, und/oder (iii) aus in Stücke geschnittenem Leiterplattenschrott ausgewählt. Auf diese Weise wird kann die elektromagnetische Schirmdämpfung S im Frequenzbereich von 700 MHz bis 5 GHz eines aus der Baustoffmischung hergestellten Baustoffes gegenüber Normalbeton verbessert werden.
Indem der Baustoffmischung als leitfähiges Material kein Zuschlag beigefügt wird, der eine andere Komponente ersetzt und sich inert verhält, kann mit dem gezielten Einsatz von einer leitfähigen Komponente in der Funktion eines Zusatzstoffes die Qualität – insbesondere was die Festigkeit, die Aushärtung, sowie den abzuschirmenden Frequenzbereich betrifft – beeinflußt werden. Darüber hinaus handelt es sich bei der leitfähigen Komponente um ein Material, welches bei einem industriellen Fertigungsprozeß sowieso anfällt und daher nicht in einem technischen Prozeß gesondert für die Verwendung in Beton hergestellt werden muß.
In einer der Ausführungen ist die elektrisch leitfähige Komponente ein bei der Stahlherstellung anfallender eisenhaltiger Feinstaub. Die Korngrößen dieses Feinstaubes können bis zu 2,5 mm betragen. Der Medianwert, der das Feinstaubgemenge in zwei Gruppen teilt, von denen die eine Gruppe Korngrößen unterhalb des Wertes und die andere Gruppe Korngrößen oberhalb des Wertes aufweist, liegt jedoch zwischen 5 μm und 10 μm. Die genannten Feinstäube setzen sich bei der Herstellung von Stahl in Filtern ab und besitzen einen Eisengehalt von bis zu 70 M.-%, bezogen auf das Elementgewicht, d. h. Eisen kommt in verschiedenen Verbindungen vor und sein Gesamtanteil in diesen Verbindungen macht 60% aus, bezogen auf die Gesamtmasse. Dies kann mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) in Verbindung mit Rasterelektronenmikroskopie (REM) festgestellt werden. Außerdem können in den Feinstäuben auch Spuren von anderen Metallen wie Natrium, Kalium oder Zink vorhanden sein, die ebenfalls zur elektrischen Leitfähigkeit beitragen. Eine typische eisenhaltige Verbindung, die im Feinstaub auftreten kann, ist beispielsweise Eisenoxid Fe₂O₃.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrisch leitfähige Komponente bei der Zinkherstellung anfallende Räumasche. Bei der Zinkherstellung wird das zinkhaltige Gestein in der Regel erhitzt, so daß das darin enthaltene Zink schmilzt und austritt. Auf der Schmelze bildet sich Räumasche. Diese Räumasche wird abgezogen und in der Regel gelagert, sofern sie nicht dem erfindungemäßen Zweck zugeführt wird. Die abgezogene und gelagerte Räumasche enthält in der Regel noch bis zu 40 M.-% des Elementgewichts Zink und zusätzlich in der Regel noch wesentliche Mengen an Eisenverbindungen, die bis zu 50 M.-% des Elementgewichtes ausmachen können. Auch können Spuren anderer Metalle wie Barium, Blei, Kupfer, Mangan oder Aluminium vorhanden sein. Aufgrund des hohen Zinkanteils wird der Zeitraum, den der Beton zur Erhärtung benötigt, verlängert. Dies ist von Vorteil, wenn eine späte Erhärtung gewünscht ist. Die Räumasche wird auf Korngrößen von maximal bis zu 4 mm gebrochen.
Wird dagegen eine schnelle Erhärtung gefordert, so läßt sich der Zinkanteil verringern, indem die Räumasche zu Schlacke aufgearbeitet wird. Dies erfolgt über Erwärmung, Katalyse und andere thermische Prozesse, denen die Räumasche unterzogen wird. Durch diese Verdünnung in bezug auf Zink steigt wiederum der prozentuale Anteil der verbliebenen Metalle stark an, so daß in der aufbereiteten Räumasche – der Schlacke – wieder ein erhöhter Anteil an eisenhaltigen Verbindungen von bis zu 85 M.-% entsteht. Auch hier beträgt die maximale Korngröße 4 mm, die Schlacke wird ebenfalls gebrochen. Der Medianwert liegt jedoch bevorzugt unter 1 mm.
In einer anderen Verwendung schließlich wird die elektrisch leitfähige Komponente aus Leiterplattenschrott, der in kleine Stücke geschnitten ist, gebildet. Der Leiterplattenschrott besteht in der Regel aus Leiterplatten, die bei der Fertigung die Qualitätskontrolle nicht bestanden haben oder aus sonstigen, nicht funktionierenden Leiterplatten. Damit der Leiterplattenschrott frequenzselektiv wirksam werden kann, wird er in Stücke von bevorzugt 30 mm Kantenlänge geschnitten, auch andere Kantenlängen, länger oder kürzer, sind möglich.
Auch die Verwendung mehrerer der oben genannten elektrisch leitfähigen Komponenten gleichzeitig ist möglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Baustoffmischung als Betonmischung ausgestaltet. Als Bindemittel wird dann bevorzugt Zement, beispielsweise Portlandzement oder Kompositzement mit einem Anteil von 280 kg/m³ bis 400 kg/m³ verwendet. Alternativ ist auch der Einsatz von Kalk oder Gips oder auch von organischen Bindemitteln wie Epoxydharz oder auch anderer Reaktionsharze möglich.
Die Zusammensetzung der Gesteinskörnung und das Bindemittel können je nach Anwendungszweck gewählt werden. Beispielsweise läßt sich mit einer Gesteinskörnung, die nur Korngrößen von bis zu 4 mm enthält, anstelle von Beton äquivalent auch Mörtel herstellen. Die Anteile können je nach Anforderung bzw. Erfordernissen vorgegebener Normen variieren. Je nach Herstellungsverfahren und Expositionsklassen bzw. Festbetoneigenschaften kann das Wasser-Bindemittel-Verhältnis im Bereich von 0,25 bis 0,75 vorgegeben werden. Wird die Gesteinskörnung beispielsweise auf Korngrößen von bis zu 16 mm eingeschränkt, wird die Betonmischung fließfähiger und ist leichter zu verarbeiten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Betonmischung außerdem Anteile mindestens eines Zusatzstoffes auf, bevorzugt Anteile von Kalksteinmehl oder Steinkohlenflugasche. Dies hat den Vorteil, daß zum einen Bindemittel – meist Zement – eingespart werden kann und zum anderen bestimmte Festbetoneigenschaften wie Dauerhaftigkeit, Dichtigkeit, chemische Beständigkeit gegenüber angreifender Medien oder die Festigkeit positiv beeinflußt werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt der Anteil an Zement zwischen 250 kg/m³ und 380 kg/m³, der Anteil des mindestens einen Zusatzstoffs – falls vorhanden – zwischen 60 kg/m³ und 140 kg/m³, der Anteil der Gesteinskörnung zwischen 1100 kg/m³ und 1750 kg/m³, und der Anteil des Fließmittels zwischen 0,5 M.-% und 8 M.-% des Zementanteils. Der Anteil der elektrisch leitfähigen Komponente beträgt zwischen 40 M.-% und 120 M.-% des Zementanteils. Das Verhältnis von Wasser zu Zement bzw. Bindemittel liegt zwischen 0,4 und 0,75. Mit Rezepturen in diesem Bereich erhält man ein sehr gutes Dämpfungsverhalten, insbesondere im Bereich von Frequenzen von mehr als 1 GHz.
Eine besonders vorteilhafte Mischung erhält man, wenn der Anteil an Zement 311 kg/m³, der Anteil des Zusatzstoffes 100 M.-% des Zementanteils beträgt, als weiterer Zusatzstoff Steinkohlenflugasche mit einem Anteil von 93 kg/m³ verwendet wird, der Anteil der Gesteinskörnung 1300 kg/m³ beträgt und der Anteil des Fließmittels 5,93 M.-% des Zementanteils. Das Verhältnis von Wasser zu Zement beträgt in dieser Rezeptur 0,65. Auch im niedrigeren Frequenzbereich von 500 MHz an aufwärts erhält man hier schon gute Abschirmungsergebnisse.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Tabelle, in der beispielhaft sechs verschiedene Rezepturen mit verschiedenen elektrisch leitfähigen Komponenten dargestellt sind,
2 den Verlauf der Schirmdämpfung für vier dieser Rezepturen im Alter von sieben Tagen im Vergleich zu Normalbeton in Abhängigkeit von der Frequenz und
3 Dämpfungswerte für ausgewählte Frequenzen für die Rezepturen, deren Dämpfungsverlauf in 2 dargestellt ist.
Eine Baustoffmischung wie beispielsweise eine Betonmischung oder Mörtel zur Herstellung von elektromagnetisch abgeschirmten Bauwerken und seiner Teile weist Anteile von Wasser und Bindemittel auf, Anteile einer Gesteinskörnung mit Korngrößen bis zu 32 mm, Anteile eines Fließmittels und Anteile mindestens einer elektrisch leitfähigen Komponente. Um eine wirksame elektromagnetische Abschirmung zu leisten und dabei natürliche Ressourcen soweit wie möglich zu schonen, ist die elektrisch leitfähige Komponente ein bei einem industriellen Fertigungsprozeß anfallendes oder ein wiederverwertetes Material. Der Anteil der elektrisch leitfähigen Komponente beträgt zwischen 40 M.-% und 200 M.-% des Bindemittelanteils.
Je nachdem, welche Anforderungen an das Endprodukt gestellt werden, wird man die elektrisch leitfähige Komponente, deren Anteil, die Verteilung der Korngröße in der Gesteinskörnung, das Bindemittel und das Verhältnis von Wasser zu Bindemittel wählen. So können auch für Betonmischungen viele verschiedene Zusammensatzungen gewählt werden, je nachdem, welche Druckfestigkeitsklasse beispielsweise erforderlich ist.
Die elektrisch leitfähige Komponente kann beispielsweise ein bei der Stahlherstellung anfallender eisenhaltiger Feinstaub mit einer Korngröße von bis zu 2,5 mm sein. Der Medianwert – die eine Hälfte der Körner hat eine größere, die andere eine kleinere Korngröße als diesen Wert – liegt zwischen 5 μm und 10 μm.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als elektrisch leitfähige Komponente eine bei der Zinkherstellung anfallende Räumasche zu verwenden. Die Räumasche wird dabei vor der Verwendung auf Korngrößen von maximal bis zu 4 mm gebrochen. Aufgrund des verhältnismäßig höheren Eisenanteils läßt sich sogar noch besser zu Schlacke aufgearbeitete Räumasche verwenden, der ein wesentlicher Anteil des Zinks entzogen wurde. Auch hier liegen die Korngrößen höchstens bei 4 mm.
Eine dritte Möglichkeit besteht schließlich darin, als elektrisch leitfähige Komponente in Stücke geschnittene Leiterplatten bzw. Leiterplattenschrott zu verwenden. Dies sind in der Regel Ausschußplatten, die bei der Herstellung die Qualitäts- und/oder Funktionsprüfung nicht bestanden haben. Die Stücke weisen dabei bevorzugt eine Kantenlänge von 30 mm auf, um frequenzselektiv wirksam sein zu können.
Wenn die Baustoffmischung als Betonmischung ausgestaltet ist, wird als Bindemittel bevorzugt Zement verwendet mit einem Anteil von 280 kg/m³ bis zu 400 kg/m³. Das Verhältnis von Wasser- zu Bindemittelanteil wird dabei, je nach Anforderung und Zusatzstoff, zwischen 0,25 und 0,75 gewählt.
Die Betonmischung kann außerdem Anteile mindestens eines Zusatzstoffs, beispielsweise Kalksteinmehl oder Steinkohlenflugasche aufweisen.
Besonders gute Abschirmungsergebnisse erhält man, wenn der Zementanteil zwischen 250 und 380 kg/m³ beträgt, der Anteil der elektrisch leitfähigen Komponente zwischen 40 und 120 M.-% des Zementanteils beträgt, der Anteil des Fließmittels zwischen 0,5 und 8 M.-% des Zementanteils beträgt, der Anteil der Gesteinskörnung zwischen 1100 und 1750 kg/m³ beträgt, der Anteil des mindestens einen Zusatzstoffes zwischen 60 und 140 kg/m³ liegt – sofern dieser überhaupt der Mischung beigefügt wird –, sowie das Verhältnis von Wasser zu Zement zwischen 0,4 und 0,75 liegt. In Tabelle 1 sind sechs verschiedene Betonmischungen, deren Anteile in den bevorzugten Bereichen liegen, mit verschiedenen elektrisch leitfähigen Komponenten angegeben. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der Art und Menge der beispielhaft eingesetzten elektrisch leitfähigen Komponente, im Ergebnis erhält man teilweise unterschiedliche Druckfestigkeitsklassen. Die geringe Druckfestigkeit des Betons aus der mit ZB_3Ra10F bezeichneten Betonmischung gegenüber dem Beton aus der mit ZB_2S10F bezeichneten Betonmischung kommt beispielsweise dadurch zustande, daß der Zinkanteil in der Räumasche, die in der erstgenannten Betonmischung als elektrisch leitfähige Komponente verwendet wird, höher als in Schlacke ist, und Zink die Aushärtung verlangsamt. Die mit „Sand 0/2”, „Sand 0/4”, „Kies 4/8” und „Kies 8/16” bezeichneten Bestandteile sind alles Anteile an der Gesteinskörnung, die Zahlenwerte bezeichnen die Korngruppen bzw. die Größenbereiche in mm.
In 2 ist der Verlauf der Schirmdämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz für Beton aus vier der in der Tabelle 1 aufgeführten Rezepturen dargestellt, im Vergleich zu Normalbeton. Unter Normalbeton ist dabei gemäß DIN EN 206-1:2000 ein Beton mit einer Rohdichte über 2000 kg/m³ und maximal 2600 kg/m³ im ofentrockenen Zustand zu verstehen, der keine der beschriebenen leitfähigen Komponenten aufweist. Das Alter des Betons beträgt jeweils sieben Tage. Die Dämpfung wurde dabei auf eine Wandstärke von 1 cm normiert. Da die Dämpfung in dB und somit logarithmisch dargestellt ist, müssen dann für eine 4 cm oder 5 cm starke Wand die Funktionswerte jeweils mit 4 bzw. 5 multipliziert werden. Während im Bereich von etwa 500 MHz die Dämpfung für Normalbeton sowie alle der dargestellten Betonrezepturen etwa gleich ist, wird zu höheren Frequenzen ab 700 MHz bis zu 5 GHz hin die Dämpfung durch die in Tabelle 1 dargestellten Rezepturen erheblich gegenüber Normalbeton verbessert. Im Bereich um 3 GHz kann man außerdem an dem Verlauf für die Rezepturen ZB_2F10 und ZB_1L120 sehen, wie je nach Wahl des Zusatzstoffes die Dämpfung verstärkt bzw. vermindert werden kann. Dies ist dann von Bedeutung, wenn beispielsweise der Beton für gewisse Frequenzbereiche besonders gut oder möglichst wenig abgeschirmt sein soll.
In Tabelle 2 in 3 sind für die vier in 2 dargestellten Dämpfungsverläufe an einigen beispielhaft herausgegriffenen Frequenzen Meßwerte für die Schirmdämpfung S, die sich aus einem Absorptions- und einen Reflexionsanteil zusammensetzt, wiedergegeben. Dabei wurde eine Wandstärke von 5 cm angesetzt. Die Werte ergeben sich dann durch einfache Multiplikation mit dem Faktor fünf der in der – logarithmischen – Dezibel-Skala dargestellten Werte in 2
Mit den vorangehend beschriebenen Baustoffmischungen läßt sich in einem breiten Frequenzbereich, insbesondere zwischen 700 MHz und 5 GHz, elektromagnetische Strahlung durch entsprechende Ausführung von Bauwerken oder seinen Teilen wirksam abschirmen. Die Baustoffmischung kann dabei auch als Mörtel ausgestaltet sein und zum Verputzen verwendet werden.

Claims

Verwendung einer Baustoffmischung bei der Herstellung von elektromagnetisch abgeschirmten Bauwerken und seinen Teilen – mit Anteilen von Wasser und Bindemittel, – mit Anteilen einer Gesteinskörnung mit Korngrößen bis zu 32 mm, – mit Anteilen eines Fließmittels und – mit Anteilen einer elektrisch leitfähigen Komponente zwischen 40 M.-% und 200 M.-% bezogen auf den Bindemittelanteil, wobei die elektrisch leitfähige Komponente (i) aus bei der Stahlherstellung anfallendem, eisenhaltigen Feinstaub mit einer Korngröße bis zu 2,5 mm bei einem Medianwert zwischen 5 μm und 10 μm, (ii) aus bei der Zinkherstellung anfallender und auf Korngrößen bis zu 4 mm gebrochener Räumasche, und/oder (iii) aus in Stücke geschnittenem Leiterplattenschrott ausgewählt wird, zur Verbesserung der elektromagnetischen Schirmdämpfung S im Frequenzbereich von 700 MHz bis 5 GHz eines aus der Baustoffmischung hergestellten Baustoffes gegenüber Normalbeton.
Verwendung einer Baustoffmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Räumasche zu Schlacke aufgearbeitete Räumasche eingesetzt wird.
Verwendung einer Baustoffmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stücke von Leiterplattenschrott solche mit einer Kantenlänge von 30 mm eingesetzt werden.
Verwendung einer Baustoffmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement mit einem Anteil von 280 kg/m³ bis 400 kg/m³ eingesetzt wird, wobei das Verhältnis von Wasser- zu Bindemittelanteil zwischen 0,25 und 0,75 liegt.
Verwendung einer Baustoffmischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anteile mindestens eines Zusatzstoffes, bevorzugt Kalksteinmehl oder Steinkohlenflugasche, eingesetzt werden.
Verwendung einer Baustoffmischung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Zement zwischen 250 und 380 kg/m³ gewählt wird, der Anteil des mindestens einen Zusatzstoffes zwischen 60 und 140 kg/m³ gewählt wird, sofern er beigefügt wird, der Anteil der Gesteinskörnung zwischen 1100 und 1750 kg/m³ gewählt wird, der Anteil der elektrisch leitfähigen Komponente zwischen 40 und 120 M.-% des Zementanteils gewählt wird, der Anteil des Fließmittels zwischen 0,5 und 8 M.-% des Zementanteils gewählt wird und das Verhältnis von Wasser zu Zement zwischen 0,4 und 0,75 gewählt wird.
Baustoffmischung zur Herstellung von elektromagnetisch abgeschirmten Bauwerken und seinen Teilen, – mit Anteilen von Wasser und Bindemittel, – mit Anteilen einer Gesteinskörnung mit Korngrößen bis zu 32 mm, – mit Anteilen eines Fließmittels, und – mit Anteilen einer elektrisch leitfähigen Komponente zwischen 40 M.-% und 200 M.-% bezogen auf den Bindemittelanteil, ausgewählt aus (i) bei der Stahlherstellung anfallendem, eisenhaltigen Feinstaub mit einer Korngröße bis zu 2,5 mm bei einem Medianwert zwischen 5 μm und 10 μm und/oder (ii) bei der Zinkherstellung anfallender und auf Korngrößen bis zu 4 mm gebrochene Räumasche.
Baustoffmischung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumasche zu Schlacke aufgearbeitet ist.
Baustoffmischung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Baustoffmischung als Betonmischung ausgestaltet ist, mit Zement als Bindemittel Zement mit einem Anteil von 280 kg/m³ bis 400 kg/m³, wobei das Verhältnis von Wasser- zu Bindemittelanteil zwischen 0,25 und 0,75 liegt.
Betonmischung nach Anspruch 9 mit Anteilen mindestens eines Zusatzstoffes, bevorzugt Kalksteinmehl oder Steinkohlenflugasche.
Betonmischung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Zement zwischen 250 und 380 kg/m³ beträgt, der Anteil des mindestens einen Zusatzstoffes zwischen 60 und 140 kg/m³ beträgt sofern beigefügt, der Anteil der Gesteinskörnung zwischen 1100 und 1750 kg/m³ beträgt, der Anteil der elektrisch leitfähigen Komponente zwischen 40 und 120 M.-% des Zementanteils beträgt, der Anteil des Fließmittels zwischen 0,5 und 8 M.-% des Zementanteils beträgt und das Verhältnis von Wasser zu Zement zwischen 0,4 und 0,75 liegt.