DE19708779A1

DE19708779A1 - Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum

Info

Publication number: DE19708779A1
Application number: DE1997108779
Authority: DE
Inventors: Manfred Bauer; Manfred Dipl Ing Niedermeyer; Bernhard Dipl Ing Schmidhammer
Original assignee: SCHLAGMANN BAUSTOFFWERKE GmbH
Current assignee: SCHLAGMANN BAUSTOFFWERKE GmbH
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-10-01

Description

Die Erfindung betrifft einen bindemittelgebundenen Ziegelleichtschaum, der Ziegelstaub enthält, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung.

Im Stand der Technik sind Ziegelleichtschäume (ZLS) als thermisch isolierende Füllstoffe bekannt, die erhalten werden aus ungebrannten Rezepturen, die aufgeschäumt, getrocknet und anschließend gebrannt werden. Mit derartigen ZLS lassen sich bei Schaumrohdichten von 0.3 g/cm³ Wärmedämmwerte, in Angaben des Lambda-Rechenwertes, von Lambda R = 0.06-0.07 W/m K erzielen. Derartige ZLS sind jedoch aufgrund der Verwendung eigens zu diesem Zweck hergestellter Rohstoffe und des erforderlichen Brennschrittes kostenintensiv.

Andere bekannte Füllstoffe mit isolierenden Eigenschaften sind Mineralwolle, und organische Materialien wie Styropor- und Urethanschäume oder Papierflocken. Diese Materialien weisen die Nachteile auf, daß sie ökologisch bedenklich sind und/oder geringe Haltbarkeit und Flammbeständigkeit aufweisen, wodurch sie als Baustoffmaterialien nachteilhaft sind.

Auch die oben beschriebenen ZLS sind ökologisch nicht unbedenklich, da sie aus eigens für diesen Zweck hergestellten Rohstoffen hergestellt werden und einen Brennschritt erfordern, wodurch der benötigte Energieaufwand hoch ist.

Bei Verwendung von Scherbendämmstoffen, wie beispielsweise Porolon® , beisteht der Nachteil, daß diese deutlich schlechtere Wärmedämmwerte Lambda R von ca. 0.26-0.34 aufweisen.

Bei der Entwicklung von umweltverträglicheren Dämmstoffmaterialien ist der Tatsache Rechnung zu tragen, daß bestehende bzw. im Entwurf befindliche Wärmeschutzverordnungen zunehmend strengere Grenzwerte für den Wärmeabfluß durch Gebäudeaußenwände vorschreiben. Daher ist eine bessere ökologische Verträglichkeit ohne Verbesserung oder zumindest Beibehaltung der bisher erzielten wärmedämmenden Eigenschaften von Füllmaterialien ungeeignet.

Daher lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hochwärmedämmenden Füllstoff zu entwickeln, der gute isolierende Eigenschaften besitzt, unter ökologischen Gesichtspunkten vorteilhaft ist, und kostengünstig erhalten werden kann. Dieses Füllstoffmaterial soll durch ein geeignetes Verfahren leicht herstellbar sein und geeignet sein zur Herstellung von thermisch isolierenden Einrichtungen und/oder Bauteilen, die bei gleichzeitiger ökologischer Verträglichkeit gute wärmeisolierende Eigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe konnte erfindungsgemäß gelöst werden durch Bereitstellung eines bindemittelgebundenen Ziegelleichtschaums, der als wesentliche Bestandteile Ziegelmehl, ein oder mehrere Bindemittel und ein oder mehrere Schaummittel umfaßt.

Durch diese überraschende Lösung konnte ein neuer hochdämmender Füllstoff bereitgestellt werden, der gegenüber dem bekannten Stand der Technik unerwartete Vorteile aufweist. Diese Vorteile sind hauptsächlich in den folgenden Merkmalen verankert:

- Hohe ökologische Verträglichkeit durch Verwendung von Abfall und/oder Recyclingprodukten bei der Herstellung und leichte Recyclierbarkeit des Produktes,
- baubiologische Unbedenklichkeit des anorganischen Füllstoffes,
- gute Brandbeständigkeit,
- Vermeidung von Feuchtestau und Taupunktproblemen durch kapillaren Feuchtetransport ähnlich wie beim gebrannten Ziegel,
- sehr hohe Lebensdauer,
- hohe Wärmedämmung,
- geringe Herstellungskosten.

Mit den erfindungsgemäßen ZLS lassen sich bei herkömmlicher Bauweise leicht Wärmedämmwerte erreichen, die als Grenzwerte für zukünftige Wärmeschutzverordnung erwartet werden können. Insbesondere im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten ZLS können verbesserte Wärmedämmwerte erzielt werden, da in diesen Materialien die Bindung durch eine während des Brennvorganges gebildete Glasphase erzielt wird, die ungünstige Wärmeleiteigenschaften besitzen und dadurch die Wärmedämmung beeinträchtigen.

Der erfindungsgemäße bindemittelgebundene ZLS umfaßt als wesentliche Bestandteile Ziegelmehl, ein oder mehrere Bindemittel und ein oder mehrere Schaummittel.

Als Ziegelmehl eignet sich ein beliebiges ziegelmehlmaterial, und vorzugsweise finden Materialien, wie beispielsweise Schleifstaub aus der Planziegelfertigung, Verwendung, die Abfallprodukte aus anderen Prozessen darstellen. Ebenso verwendbar ist Ziegelmehl aus Ziegelrecyclinganlagen, wobei geringe Mörtelreste in dem aus der Ziegelrecyclierung erhaltenen ziegelmehlmaterial keinen störenden Einfluß ausüben. Das Ziegelmehl ist vorzugsweise in einer Menge von 40-80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Ziegelmehl und Bindemittel, in dem ZLS enthalten, weiter bevorzugt 45-75 Gew.-%, und am meisten bevorzugt 50-70 Gew.-%.

Die Korngröße des in dem ZLS enthaltenen Ziegelmehls ist nicht sonderlich eingeschränkt, solang eine störungsfreie Aufschäumung bei der Herstellung des ZLS gewährleistet ist. Vorzugsweise beträgt die Teilchengröße nicht mehr als 5 mm, weiter bevorzugt 3 mm oder weniger, und noch weiter bevorzugt 2 mm oder wenigen. Die Teilchengröße ist nach unten nicht sonderlich beschränkt.

Das in dem ZLS enthaltene Bindemittel kann ein beliebiges im Baugewerbe üblicherweise verwendetes Bindemittel sein, und bevorzugte Beispiele dafür sind Zement, Kalkhydrat und andere anorganische Bindemittel. Die Menge des in dem ZLS enthaltenen Bindemittels ist nicht sonderlich eingeschränkt, und beträgt vorzugsweise 20-60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Ziegelmehl und Bindemittel, weiter bevorzugt 25-55 Gew.-%, am meisten bevorzugt 30-50 Gew.-%.

Das in dem ZLS enthaltene Schaummittel kann ein beliebiges Schaummittel sein, wie es üblicherweise im Baugewerbe zur Herstellung aufgeschäumter Materialien verwendet wird. Bevorzugte Schaummittel sind anionische Tenside, und ein Beispiel dafür ist "Heidelberger SB2", das unter dem Handelsnamen Adimend® kommerziell erhältlich ist. Die Menge an in dem erfindungsgemäßen ZLS enthaltenen Schaummittel ist nicht sonderlich eingeschränkt, und ist vorzugsweise 2-30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, weiter bevorzugt 4-25 Gew.-% und am meisten bevorzugt 6-20 Gew.-%. Das Schaummittel kann in fester oder flüssiger Form vorliegen, und kann als wäßrige Lösung verwendet werden.

In speziellen Anwendungsbereichen, in denen eine möglichst rasche Verfestigung des aufgeschäumten Materials unter Bildung des erfindungsgemäßen ZLS erforderlich ist, kann der ZLS ferner einen Erstarrungsbeschleuniger enthalten. Dieser kann ein beliebiger im Baugewerbe üblicherweise verwendeter Erstarrungsbeschleuniger sein,und ein Beispiel für einen bevorzugten Erstarrungsbeschleuniger ist "Heidelberger BE". Die Menge an in dem erfindungsgemäßen ZLS enthaltenen Erstarrungsbeschleuniger ist nicht sonderlich eingeschränkt, und ist vorzugsweise 0.1-5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, weiter bevorzugt 0.3-3 Gew.-% und am meisten bevorzugt 0.5-2 Gew.-%. Der Erstarrungsbeschleuniger kann in fester oder flüssiger Form vorliegen.

Ferner kann der erfindungsgemäße ZLS andere, bei der Herstellung von aufgeschäumten Baustoffen verwendete übliche Zusatzstoffe enthalten, die dem Fachmann geläufig sind.

Der erfindungsgemäße ZLS besitzt eine Wärmeleitfähigkeit Lambda R von vorzugsweise 0,14 W/m K oder weniger. Der Wärmeleitfähigkeitswert hängt unter anderem von der Dichte des ZLS ab. Bei Formsteinen und Formteilen relativ hoher Dichte von beispielsweise 0,8 g/cm³ und weniger ist Lambda R vorzugsweise 0,14 W/m K oder weniger, weiter bevorzugt 0,12 W/m K oder weniger, während bei leichteren Schäumen mit einer Trockenrohdichte von beispielsweise 0,5 g/cm³ oder darunter Lambda R-Werte von vorzugsweise 0,10 W/m K oder weniger, weiter bevorzugt 0,07 W/m K, erhalten werden.

Der erfindungsgemäße ZLS weist vorzugsweise eine Schaumtrockenrohdichte von 0,2-0,8 g/cm³ auf. Bei geringeren Dichten sind die wärmedämmenden Eigenschaften gegenüber den höheren Dichten verbessert, wohingegen bei Dichten von 0,5 g/cm³ oder darüber der erfindungsgemäße ZLS eine Druckfestigkeit der Klasse II und damit Tragfähigkeit erreicht, also zur Berechnung statischer Werte mitberücksichtigt werden darf. Daher kann je nach vorgesehenem Anwendungszweck ein ZLS mit höherer Trockenrohdichte verwendet werden, wodurch dieser für statische Berechnungen zugänglich wird, oder ein ZLS mit einer Dichte von weniger 0,5 g/cm³ , der eine vergleichsweise geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Zur Erzielung guter Wärmeleitfähigkeitswerte sind Ziegelleichtschäume mit Trockenrohdichten von 0,25-0,4 g/cm³ weiter bevorzugt. In Abhängigkeit von der Trockenrohdichte des erfindungsgemäßen ZLS weist dieser einen Luftporengehalt von 25-80 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des trockenen ZLS, auf.

Der erfindungsgemäße ZLS kann beispielsweise erhalten werden nach einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) Vermischen von Ziegelmehl, Bindemittel(n), Schaummittel(n) und gegebenenfalls Erstarrungsbeschleuniger(n) und/oder sonstigen zusatzmitteln mit Wasser, wodurch eine Suspension oder Aufschwemmung der festen Bestandteile in dem Wasser erhalten wird, und
b) Aufschäumen der in a) erhaltenen Suspension oder Aufschwemmung mit Druckluft.

Die in Schritt a) zugegebene Menge Wasser richtet sich nach der Art der sonstigen Bestandteile sowie nach den Eigenschaften des angestrebten Produktes. Vorzugsweise beträgt die zugegebene Menge an Wasser 350-1200 l/1000 kg des Gemisches aus Ziegelmehl, Bindemittel, Schaummittel und gegebenenfalls Erstarrungsbeschleuniger und/oder sonstigen Zusatzstoffen, weiter bevorzugt 500-1000 l, und noch weiter bevorzugt 600-800 l. Da das Schaummittel in Form einer wäßrigen Lösung verwendet werden kann, kann bei Verwendung größerer Mengen einer solchen Schaummittellösung die zugegebene Wassermenge entsprechend reduziert werden.

In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der in Schritt a) erhaltenen Suspension oder Aufschlämmung und dem Mischverhältnis von Suspension/Aufschlämmung zu der verwendeten Druckluft lassen sich verschiedene Schaumrohdichten und Schaumfestigkeiten in dem Fachmann bekannter Weise einstellen.

Eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen ZLS ist in Fig. 1 angegeben.

Der erfindungsgemäße bindemittelgebundene ZLS eignet sich zur Verwendung bei der Herstellung von thermisch isolierenden Einrichtungen und/oder Bauteilen, die auch den in Zukunft zu erwartenden strengeren Wärmedämmungs-Richtlinien entsprechen dürften. Beispielsweise können die ZLS verwendet werden zum Ausschäumen von zwei- oder mehrschaligen Wänden, wobei direkt auf der Baustelle die aufgemauerte oder sonstwie erstellte, beispielsweise geschalte, zwei- oder mehrschalige Wand mit dem erfindungsgemäßen ZLS ausgeschäumt wird. Vorzugsweise wird in diesem Fall der ZLS direkt auf der Baustelle hergestellt und verarbeitet.

In der Ausführungsform, in der der ZLS zur Ausschäumung einer Wand verwendet wird, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, daß eine 36,5 cm dicken Wand mit einer Außenwand von 11,5 cm, einer Innenwand von 14,5 cm und Normalputzverkleidung mit einer Kernschicht aus dem erfindungsgemäßen ZLS von 10,5 cm Dicke einen Wärmedämmung erzielt, die einem rechnerisch ermittelten K-Wert von 0,35 oder weniger entspricht, wie dies beispielhaft für mit dem erfindungsgemäßen ZLS ausgeschäumte zweischalige Wände sind in Tabelle 1 angegeben ist. Darin sind für die Außen- und Innenschale, den Außen- und Innenputz sowie für den Kern aus dem erfindungsgemäßen ZLS Werte für die Dicke und den Wämeleitfähigkeitswert Lambda R angegeben, sowie die sich daraus für die gesamte Wand errechnete K-Werte. Die Lambda R-Werte für den Kern sind Werte, wie sie für erfindungsgemäße ZLS mit einer Schaumtrockenrohdichte von 0,25-0,5 g/cm³ erhalten werden. Dabei entspricht der Wert von Lambda R = 0,040 einer Trockenrohdichte von ungefähr 0,25 g/cm³ und ein Lambda R von 0,070 einer Trockenrohdichte von ungefähr 0,5 g/cm³.

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, lassen sich für 36,8 cm dicke zweischalige Wände (einschließlich Innen- und Außenputz) mit Kerndicken von 7,5-10,5 cm unter Verwendung des erfindungsgemäßen ZLS K-Werte von deutlich unter 0,30 erzielen.

Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße ZLS zum Ausschäumen von potentiellen Wärmebrücken an verschiedenen Stellen eines Bauwerkes verwendet werden, soweit erforderlich nach Einbringung von formgebenden oder auslaufverhindernden Vorrichtungen wie beispielsweise Styropor-Keilen oder ähnlichem. Beispiele für derartige erfindungsgemäße Verwendungen sind das Ausschäumen von Sanitärschlitzen, Giebelschrägen, Deckenabmauerungen, Fenster- und Türlaibungen und Kaminmantelsteinen.

Ferner kann der erfindungsgemäße ZLS verwendet werden zur Herstellung von Wandelementen und/oder Formteilen, die im Werk hergestellt und zur späteren Montage in vorgefertigter Form auf die Baustelle verbracht werden. Beispielsweise können zwei- oder mehrschichtige Elemente unter Herstellung thermisch isolierender Wandelemente und/oder Formteile mit dem erfindungsgemäßen ZLS ausgeschäumt werden. Beispiele für derartige Einbauteile sind neben den genannten Wandelementen und Formteilen auch Fenster, Türen, Montageschächte, Rolladenkästen, sowie Leichtbauplatten, die beispielsweise als "Thermohaut" auf Außenwänden verwendet werden können.

Ebenso ist der erfindungsgemäße ZLS verwendbar zur Herstellung von thermisch isolierenden Estrichen, wodurch in einer bevorzugten Ausführungsform eine Isolierschicht und der Estrich in einem Arbeitsgang aus einem Material herstellbar sind.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Herstellung des erfindungsgemäßen ZLS, worin die Bestandteile Ziegelmehl, Bindemittel, Schaummittel sowie gegebenenfalls weitere Zusatzmittel mit Wasser in einer nach dem jeweiligen Anwendungszweck zu bestimmenden Rezeptur miteinander vermischt werden, wodurch eine Suspension erhalten wird, die anschließend mit einer für den Anwendungszweck geeigneten Menge Druckluft unter Bildung des erfindungsgemäßen Ziegelleichtschaumes aufgeschäumt wird.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter veranschaulicht. Die jeweiligen Mengenangaben beziehen sich a) auf das Gesamtgewicht von Ziegelmehl und Bindemittel für Ziegelmehl und Bindemittel, b) auf das Gewicht des Bindemittels im Falle des Schaummittels, und c) auf 1000 kg des Gemisches aus Ziegelmehl, Bindemittel, Schaummittel und gegebenenfalls Erstarrungsbeschleuniger und/oder sonstigen Zusatzstoffen für das zugegebene Wasser. Das Schaumvolumen ist in Einheiten von l/1000 kg des Gemisches aus Ziegelmehl, Bindemittel, Schaummittel und gegebenenfalls Erstarrungsbeschleuniger und/oder sonstigen Zusatzstoffen angegeben. Der Luftporengehalt kennzeichnet den Volumenanteil am Schaumvolumen, und die Wärmeleitfähigkeit des ZLS ist als Lambda R-Wert angegeben.

Beispiel 1

Rezeptur für einen erfindungsgemäßen ZLS mit einer Schaumtrockenrohdichte von 0,5 g/cm³. Diese Rezeptur stellt ein Beispiel für einen ZLS dar, der bevorzugt zur Herstellung von Wandelementen und/oder Formteilen verwendet werden kann.

Beispiel 2

Rezeptur für einen ZLS mit einer Schaumtrockenrohdichte von 0,4 g/cm³.

Beispiel 3

Rezeptur für einen Ziegelleichtschaum mit einer Schaumtrockenrohdichte von 0,3 g/cm³. Ein nach dieser Rezeptur erhaltener ZLS kann vorzugsweise verwendet werden zur Ausschäumung von Wänden oder Wandelementen.

Claims

1. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum, dadurch gekennzeichnet, daß er als wesentliche Bestandteile Ziegelmehl, ein oder mehrere Bindemittel und ein oder mehrere Schaummittel umfaßt.

2. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner einen oder mehrere Erstarrungsbeschleuniger und/oder sonstige Zusatzmittel umfaßt.

3. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziegelmehl Schleifstaub aus der Planziegelherstellung und/oder Ziegelrecyclinganlagen ist, und Teilchengrößen von 5 mm oder weniger aufweist.

4. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Ziegelmehl 40-80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Ziegelmehl und Bindemittel, beträgt.

5. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er 40-80 Gew.-% Ziegelmehl und 60-20 Gew.-% Bindemittel, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht von Ziegelmehl und Bindemittel, sowie 2-30 Gew.-% Schaummittel, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, umfaßt.

6. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner 0.1-5 Gew.-% Erstarrungsbeschleuniger, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels, umfaßt.

7. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Zement, Kalkhydrat oder ein sonstiges anorganisches Bindemittel ist.

8. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummittel ein anionisches Tensid ist.

9. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erstarrungsmittel "Heidelberger BE" ist.

10. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Wärmeleitfähigkeit von lambda R = 0.14 W/m K oder weniger aufweist.

11. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schaumtrockenrohdichte von 0,2-0,8 g/cm³ aufweist.

12. Bindemittelgebundener Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Luftporengehalt von 25-80 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des trockenen Ziegelleichtschaums, aufweist.

13. Verfahren zur Herstellung von bindemittelgebundenem Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) Vermischen von Ziegelmehl, Bindemittel(n), Schaummittel(n) und gegebenenfalls Erstarrungsbeschleuniger(n) und/oder sonstigen Zusatzmitteln mit Wasser, wodurch eine Suspension oder Aufschlämmung der festen Bestandteile in dem Wasser erhalten wird, und
b) Aufschäumen der in a) erhaltenen Suspension oder Aufschlämmung mit Druckluft.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schritt a) zugegebene Menge Wasser 350-1200 l pro 1000 kg des Ziegelmehl, Bindemittel, Schaummittel und gegebenenfalls Erstarrungsbeschleuniger und/oder sonstige Zusatzmittel umfassenden Gemisches beträgt.

15. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschäumen so durchgeführt wird, daß der gebildete Ziegelleichtschaum eine Schaumtrockenrohdichte von 0.2-0.8 g/cm³ aufweist.

16. Verwendung von bindemittelgebundenem Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von thermisch isolierenden Einrichtungen und/oder Bauteilen.

17. Verwendung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch isolierenden Bauteile mit dem Ziegelleichtschaum ausgeschäumte zwei- oder mehrschalige Wände oder Formziegel sind.

18. Verwendung von bindemittelgebundenem Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Ausschäumen von Sanitärschlitzen, Giebel schrägen, Deckenabmauerungen, Kaminmantelsteinen und/oder Fenster- und Türlaibungen.

19. Verwendung von bindemittelgebundenem Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von Wandelementen und/oder Formteilen.

20. Verwendung von bindemittelgebundenem Ziegelleichtschaum gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von thermisch isolierendem Estrich.