DE102009052435A1 - Raw material mixture for autoclave aerated concrete, consists of cement, sand, agent producing protein-containing foam, ash- and slag residues from solid fuel combustion, sodium fluoride additive and water - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Rohstoffmischung für Autoklavebeton nach dem Oberbegriff des Anspruches.The invention relates to a raw material mixture for Autoklavebeton according to the preamble of the claim.
Die Erfindung kann im Bereich der Baustoffe eingesetzt werden. Sie kann insbesondere zur Herstellung von Erzeugnissen angewendet werden, die für den Industriebau und den Zivilbau geeignet sind.The invention can be used in the field of building materials. It can be used in particular for the production of products suitable for industrial and civil engineering.
Aus dem Patent
Zement – 43,0–46,2;
mehlfeine Hüttenschlacke [mit einem Fe(II)-Gehalt von max. 4%] – 12,0–14,4;
Sand – 18,0–15,0;
ein schaumerzeugendes Mittel [auf einer Basis von Natriumstearat mit einer Dichte von 1,15–1,77 g/cm3] – 9,5–10,3;
ein chemisches Zusatzmittel «DEA», welches eine Postverhefungsschlempe und ein Modifizierungsmittel enthält. Das Modifizierungsmittel ist ein geblähtes poröses Produkt mit einem Raumgewicht von 0,5 g/cm3 in einer Menge von (Gew.)% 3,0–0,5. Dieses Produkt enthält Kalzium- und Magnesiumsilikate – 0,4–0,54, Alu-Pulver – 0,5–0,64; Fiberfaser – 1,4–1,8; Wasser – 12,0–14,4.From the patent
Cement - 43.0-46.2;
fine flour slag [with a Fe (II) content of max. 4%] - 12.0-14.4;
Sand - 18,0-15,0;
a foam-forming agent [based on sodium stearate having a density of 1.15-1.77 g / cm 3 ] - 9.5-10.3;
a chemical additive "DEA", which contains a post-mortar and modifier. The modifier is a blown porous product having a density of 0.5 g / cm 3 in an amount of (wt.)% 3.0-0.5. This product contains calcium and magnesium silicates - 0.4-0.54, aluminum powder - 0.5-0.64; Fiber Fiber - 1.4-1.8; Water - 12.0-14.4.
Die Mängel der oben genannten Mischung sind eine ungenügende Kompressionsfestigkeit, eine erhöhte Wärmeleitzahl und eine geringe Dampfdurchlässigkeitszahl.The deficiencies of the above mixture are insufficient compression strength, increased thermal conductivity, and low vapor transmission rate.
Aus dem Patent
Zement – 51,88–56,52;
Kalk – 1,57–2,06;
Sand – 9,84–10,25;
Asche, die von einer Abwasserschlammverbrennung übrig geblieben ist – 6,41–7,36;
Hemihydrat-Gips (CaSO4·0,5H2O) – 1,05–1,54;
Kunststofffasern – 0,15–0,17;
eine 20%-ge Solelösung der Orthokieselsäure mit pH 3,1–4,0 – 0,03–0,04;
ein schaumerzeugendes Mittel – 0,18–0,27;
Wasser – 24,25–26,43.From the patent
Cement - 51.88-56.52;
Lime - 1.57-2.06;
Sand - 9.84-10.25;
Ashes left over from sewage sludge incineration - 6,41-7,36;
Hemihydrate gypsum (CaSO 4 .5H 2 O) - 1.05-1.54;
Plastic fibers - 0.15-0.17;
a 20% brine solution of orthosilicic acid at pH 3.1-4.0 - 0.03-0.04;
a foam-producing agent - 0.18-0.27;
Water - 24.25-26.43.
Die Mängel dieser bekannten Mischung bestehen in einer unzureichenden Kompressionsfestigkeit, einer erhöhten Wärmeleitzahl und einer geringen Dampfdurchlässigkeitszahl.The shortcomings of this known mixture consist in an insufficient compression strength, an increased thermal conductivity and a low vapor transmission rate.
Der der Anmeldung zunächst kommende Stand der Technik als Prototyp der angemeldeten Mischung ist eine Mischung für Autoklaveschaumbeton mit folgender Zusammensetzung (Gew.)%: Zement – 37,8–42,6; Sand – 31,3–37,8; modifiziertes proteinhaltiges schaumerzeugendes Mittel – 9,1–9,3 und Wasser – 15,1–17,0 [
Die Mängel dieser bekannten Prototyp-Zusammensetzung schließen eine ungenügende Kompressionsfestigkeit, eine erhöhte Wärmeleitzahl und eine geringe Dampfdurchlässigkeitszahl ein.The shortcomings of this known prototype composition include insufficient compression strength, increased thermal conductivity, and low vapor transmission rate.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Erhöhung der Kompressionsfestigkeit, eine Abnahme der Wärmeleitfähigkeitszahl und eine Erhöhung der Dampfdurchlässigkeitszahl zu erreichen.It is an object of the invention to achieve an increase in the compression strength, a decrease in the coefficient of thermal conductivity and an increase in the vapor permeability number.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.The stated object is solved by the features of the claim.
Das technische Ergebnis wird auf folgende Weise erreicht:
Die Rohstoffmischung für Autoklaveschaumbeton enthält Zement, Sand, proteinhaltiges schaumerzeugendes Mittel und Wasser. Gemäß der Erfindung enthält diese Mischung Addiment Sb-31 als proteinhaltiges schaumerzeugendes Mittel, einen zusätzlichen Zusatzstoff NaF und die mehlfein Aschen- und Schlackenrückstände aus der Festbrennstoffverbrennung mit einer spezifischen Oberfläche Ssp. von mindestens 300 m2/kg. Das Mengenverhältnis ist wie folgt (Gew.-%):
The raw material mixture for autoclave foam concrete contains cement, sand, proteinaceous foaming agent and water. According to the invention, this mixture contains addition Sb-31 as a proteinaceous foam-producing agent, an additional additive NaF and the fine flour ash and slag residues from solid fuel combustion with a specific surface area S sp. of at least 300 m 2 / kg. The quantitative ratio is as follows (% by weight):
Die angemeldete Gesamtheit all dieser Werkstoffe zeigt völlig neue Eigenschaften der Mischung. Sie ermöglicht es, folgende neue technische Ergebnisse zu erzielen, und zwar: verbesserte Wärmeleitfähigkeit und Dampfdurchlässigkeit und eine erhöhte Kompressionsfestigkeit gegenüber dem Stand der Technik und dem Prototyp.The registered totality of all these materials shows completely new properties of the mixture. It makes it possible to achieve the following new technical results, namely: improved thermal conductivity and vapor permeability and increased compression strength over the prior art and the prototype.
Neu ist die Anwendung des Zusatzstoffes NaF und der mehlfeinen Aschen- und Schlackenrückstände (Tabelle 1) der Festbrennstoffverbrennung mit Ssp. von mindestens 300 m2/kg. Das ermöglicht es, ein hohes technisches Ergebnis zu bekommen. Wenn Ssp. unter 300 m2/kg liegt, dann wird die Silikataktivierung der Aschen- und Schlackenrückstände mit dem Zusatzstoff NaF nicht zunehmen. Folglich können auch die technischen Kenndaten nicht erreicht werden. Die Erhöhung der Kompressionsfestigkeit und der Dampfdurchlässigkeitszahl und die Minderung der Wärmeleitzahl fehlen.New is the application of the additive NaF and the flour fine ashes and slag residues (Table 1) of solid fuel combustion with S sp. of at least 300 m 2 / kg. This makes it possible to get a high technical result. If S sp. is less than 300 m 2 / kg, then the silicate activation of the ash and slag residues with the additive NaF will not increase. Consequently, the technical characteristics can not be achieved. The increase of the compression strength and the vapor permeability number and the reduction of the thermal conductivity are missing.
Der chemische Mineralbestand der Asche- und Schlackenrückstände nach der Festbrennstoffverbrennung ist wie folgt (Tabelle 1): Tabelle 1
Als proteinhaltiges Schaum erzeugendes Mittel wird Addiment Sb-31 angewendet. Dieses Mittel hat eine komplizierte Zusammensetzung: Tabelle 2
Addiment Sb-31 ist ein chemisches schaumerzeugendes Mittel. Es wird nach dem Verfahren einer Sonderumwandlung der Makromoleküle von natürlichem Protein mittels einer Hydrolyse in Wasserlösung hergestellt. Das Addiment Sb-31 wurde speziell für die Schaumentwicklung entwickelt. Dieser Schaum ist bei der Herstellung von porigem Leichtbeton erforderlich. Er entspricht
Diese Zusammensetzung der Rohstoffmischung für Autoklaveschaumbeton ist unbekannt und neu.This composition of raw material mixture for autoclave foam concrete is unknown and new.
Das genannte technische Ergebnis wird dank der Anwendung von mehlfeinen Aschen- und Schlackenrückständen der Festbrennstoffverbrennung mit dem Zusatzstoff NaF erreicht. Dieser Zusatzstoff trägt zur Erhöhung der Hydratationsaktivität des erhärtenden Systems bei. Die Bildung einer erhöhten Menge der wasserreichen Kalziumhydrosilikate vom Typ Tobermorit (5CaO·6SiO2·9H2O) erfolgt nicht nur durch eine chemische Zusammenwirkung mit dem Zement, sondern auch durch eine Miteinbeziehung der Silikate in den Hydratationsvorgang. Diese Silikate sind Bestandteil der mehlfeinen Asche- und Schlackenrückstände. Dank des vorhandenen Zusatzstoffs NaF kommt eine Wasserstrukturierung zustande. Es werden Wasserstoffbindungen des F–-Anions gebildet. Folglich entsteht ein vereinfachter Vorgang der Energieübertragung vom Wasserstoffproton über das System der Wasserstoffbindungen. Der Hydratisierungsgrad der Silikatkomponente nicht nur des Portlandzements sondern auch der Silikate, die den mehlfeinen Asche- und Schlackenrückständen angehören, nimmt zu. Diese Verstärkung des Hydratisierungsgrads erfolgt durch eine Verschiebung des Säure-Basen-Gleichgewichts des erhärtenden Systems. Dies trägt dementsprechend zu einer Festigkeitserhöhung des erzeugten Materials bei.The above-mentioned technical result is achieved thanks to the use of very fine ash and slag residues of solid fuel combustion with the additive NaF. This additive contributes to increasing the hydration activity of the hardening system. The formation of an increased amount of tobermorite (5CaO · 6SiO 2 · 9H 2 O) water-rich calcium hydrosilicates occurs not only through chemical interaction with the cement, but also through the incorporation of the silicates into the hydration process. These silicates are part of the fine flour ash and slag residues. Thanks to the existing additive NaF a water structuring comes about. Hydrogen bonds of the F - anion are formed. Consequently, a simplified process of energy transfer arises from Hydrogen proton via the hydrogen bonding system. The degree of hydration of the silicate component of not only the Portland cement but also of the silicates belonging to the very fine ash and slag residues increases. This enhancement of the degree of hydration is achieved by a shift in the acid-base balance of the hardening system. This contributes accordingly to an increase in strength of the material produced.
Die angemeldete Erfindung ist gewerblich anwendbar und kann bei der Herstellung von autoklavebehandeltem Wärmedämm-, Konstruktions- und Wärmedämmkonstruktions-Schaumbeton eingesetzt werden. Dieser Beton weist verbesserte Eigenschaften in Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit und die Dampfdurchlässigkeit und die erhöhte Kompressionsfestigkeit auf.The claimed invention is industrially applicable and can be used in the manufacture of autoclave-treated thermal insulation, construction and thermal insulation foam concrete. This concrete has improved properties in terms of thermal conductivity and vapor permeability and increased compression strength.
Die Ausführbarkeit der Erfindung wird anhand von Beispielen bestätigt, die die tatsächliche Verwendung nachweisen.The feasibility of the invention will be confirmed by way of examples that demonstrate actual use.
Beispiel 1:Example 1:
- 1. Zubereitung der Rohstoffmörtelmischung für Autoklaveschaumbeton: 1.1. Es werden dosiert: Zement – PCM 400; Sand Ssp. = 200 m2/kg; mehlfeine Asche- und Schlackenrückstände mit Ssp. = 300 m2/kg; NaF Zusatzstoff und Wasser. 1.2. Die dosierten Werkstoffe werden in einen Schaumbetonmischer gefördert. Hier werden die Komponenten vermischt, um eine homogene Mörtelmischung herzustellen.1. Preparation of the raw material mortar mix for autoclave foam concrete: 1.1. The following are metered: Cement - PCM 400; Sand S sp. = 200 m 2 / kg; fine-grained ash and slag residues with S sp. = 300 m 2 / kg; NaF additive and water. 1.2. The dosed materials are conveyed into a foam concrete mixer. Here, the components are mixed to produce a homogeneous mortar mix.
- 2. Zubereitung von Bauschaum 2.1. Es werden dosiert: eine konzentrierte Lösung von proteinhaltigem schaumerzeugendem Mittel Addiment Sb-31 und Wasser. 2.2. Die dosierten Zutaten werden in einem PE-Behälter vermengt, bis eine homogene Lösung erreicht ist. Der Bauschaum wird aus dieser Lösung mit Hilfe eines Schaumgenerators hergestellt.2. Preparation of construction foam 2.1. It will be dosed: a concentrated solution of proteinaceous foam-forming agent Sb-31 and Add Water. 2.2. The dosed ingredients are mixed in a PE container until a homogeneous solution is achieved. The construction foam is made from this solution by means of a foam generator.
- 3. Der hergestellte Bauschaum wird mittels einer Pumpe des Schaumgenerators in den Betonmischer gefördert. In diesem Betonmischer kommt eine kombinierte Vermengung mit der zubereiteten Mörtelmischung zustande, bis eine homogene Schaumbetonmasse entstanden ist.3. The prepared construction foam is conveyed by means of a pump of the foam generator in the concrete mixer. In this concrete mixer, a combined mixing with the prepared mortar mixture is achieved until a homogeneous foam concrete mass is formed.
- 4. Die hergestellte Rohstoffmischung für Autoklaveschaumbeton wird aus dem Schaumbetonmischer mit Hilfe einer Gerotor-Pumpe in die Betonformen gegossen, um die erforderlichen Erzeugnisse und die Probeerzeugnisse für eine Kontrolle herzustellen. Die Erhärtung der Erzeugnisse erfolgt im Autoklave in Übereinstimmung mit dem verfahrenstechnischen Ablauf.4. The autoclave foam concrete mix produced is poured from the foam concrete mixer into the concrete molds using a gerotor pump to produce the required products and the test samples for inspection. The hardening of the products takes place in the autoclave in accordance with the procedural process.
Beispiel 2:Example 2:
- 1. Zubereitung von Rohstoffmörtelmischung für Autoklaveschaumbeton: 1.1. Es werden dosiert: Zement – 400; Sand Ssp. = 200 m2/kg; mehlfeine Asche- und Schlackenrückstände mit Ssp. > 300 m2/kg; NaF Zusatzstoff und Wasser. 1.2. Die dosierten Werkstoffe werden in den Schaumbetonmischer gefördert. Hier werden die Komponenten vermischt, um eine homogene Mörtelmischung herzustellen.1. Preparation of raw material mortar mix for autoclave foam concrete: 1.1. The following are metered: Cement - 400; Sand S sp. = 200 m 2 / kg; fine-grained ash and slag residues with S sp. > 300 m 2 / kg; NaF additive and water. 1.2. The dosed materials are conveyed into the foam concrete mixer. Here, the components are mixed to produce a homogeneous mortar mix.
- 2. Zubereitung von Bauschaum 2.1. Es werden dosiert: eine konzentrierte Lösung von proteinhaltigem schaumerzeugendem Mittel Addiment Sb-31 und Wasser. 2.2. Die dosierten Zutaten werden in einem PE-Behälter vermengt, bis eine homogene Lösung erreicht ist. Der Bauschaum wird aus dieser Lösung mit Hilfe eines Schaumgenerators hergestellt.2. Preparation of construction foam 2.1. It will be dosed: a concentrated solution of proteinaceous foam-forming agent Sb-31 and Add Water. 2.2. The dosed ingredients are mixed in a PE container until a homogeneous solution is achieved. The construction foam is made from this solution by means of a foam generator.
- 3. Der hergestellte Bauschaum wird mit der zubereiteten Mörtelmischung vermengt.3. The prepared construction foam is mixed with the prepared mortar mixture.
- 4. Die hergestellte Rohstoffmischung wird in Formen gegossen. Die Erhärtung der Erzeugnisse erfolgt im Autoklav in Übereinstimmung mit dem verfahrenstechnischen Ablauf.4. The manufactured raw material mixture is poured into molds. The hardening of the products takes place in an autoclave in accordance with the procedural process.
Die Forschungen der physikalisch-chemischen Kenndaten wurden gemäß den Forderungen von GOST 12852-87 „Wabenartiger Beton. Allgemeine Anforderungen an Prüfungsverfahren” durchgeführt. Diese Kenndaten sind in Tabelle 3 enthalten. The researches of physico-chemical characteristics were carried out according to the requirements of GOST 12852-87 "Honeycomb concrete. General requirements for examination procedures ". These characteristics are included in Table 3.
Die Analyse der Versuchsdaten zeigt, daß die angemeldete Rohstoffmischung für Autoklaveschaumbeton im Vergleich zum Prototyp die Herstellung von Autoklaveschaumbeton mit erhöhten technischen Kenndaten sicherstellt, und zwar: eine Erhöhung der Kompressionsfestigkeit um 12%; eine Verminderung der Wärmeleitzahl um 10% und eine Erhöhung der Dampfdurchlässigkeitszahl um 10%. Tabelle 3
** – schaumerzeugender Zusatzstoff Addiment Sb-31;
*** – chemischer NaF-Zusatzstoff;
**** – mehlfeine Aschen- und Schlackenrückstände mit Ssp. von ≥ 300 m2/kgThe analysis of the experimental data shows that the notified raw material mixture for autoclave foam concrete, compared to the prototype, ensures the production of autoclave foam concrete with increased technical characteristics, namely: an increase of the compression strength by 12%; a reduction of the thermal conductivity by 10% and an increase of the vapor permeability by 10%. Table 3
** - Foaming additive Addiment Sb-31;
*** - chemical NaF additive;
**** - fine-grained ash and slag residues with S sp. of ≥ 300 m 2 / kg
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