DE2038009A1

DE2038009A1 - Zuschlagstoffe fur Konstruktions leichtbeton od dgl und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2038009A1
Application number: DE19702038009
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Perlmooser Zementwerke Ag, Wien
Priority date: 1969-08-05
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1971-02-25
Also published as: CH556804A; FR2056582A5; DE2038009B2; DK128107B; AT291087B; GB1310259A; DE2038009C3

Description

Patentanwälte lftfcmberg, den 28. 7, 1970

DR.M.SCHNEIDER 2Q39Q09

DR.A.K1TEL

E. CZOWALLA

85 Nürnberg, KJWfStT.!

-dieae. Hr. 23 438/Di-

Perlmooser Zementwerke Aktiengesellschaft

in Wien (Österreich), Qperngaaae 11

Zuschlagstoffe für Konstruktionsleichtbeton od.dgl. und Verfahren zu deren Herstellung

In neuerer Zeit bedient sich Hie Bauwirtschaft in zunehmendem MaSe des Konstruktionsleichtbetons. Hierunter versteht man einen Beton, der ein verhältnismäßig niedriges Gewicht mit Festigkeiten verbindet, welche in der Größenordnung des normalen Stahlbetons liegen. Festigkeiten zwischen 200 und 400 kg/cm bei Raumgewichten von

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etwa 1,6 bis 1,8 kg/dm ermöglichen somit die Errichtung normaler Stahlbetonbauwerke fiit einer etwa %(& betragenden Gewichtsersparnis. Diese Eigenschaften erhält der Konstruktionsleiehtbeton im allgemeinen durch Zuschlagstof-

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fe, die einen geschlossenen, b©telchtlichen Porersra« b®i noch ausreichender Festigkeit■besitzen. Soleh® Zuschlagstoffe sind ohn® sonderlich® Schwierigst® itsn herstellbar, beispielsweise ays blälifMhig©« ϊ@η®η₉ Tonschiefer, Flugaschen ludglog s@f@rn di® Keragröi© dieser Zuschlage einen bestimmten Mindestdurehmesser Rieht unterschreitet» Feinere Kdrnungen, etwa wnter 3 ran, besonders aber uot@r 1 msn Korndurchm@ss@r, lassen eich nicht ra@hr oder nur sehr schwach blähen, so da@ der Anteil O bis 3"r»ra im allgemeinen nahe an das spezifisch© Gewicht d©s gebrannten Tones» nämlich 2,5, herankommtο Dengsg©nüb©r liegt die Kornrohdichtp" der qröb@° Fraktionen in-der Näh© von 1,0«, Die Tatsache, daß es . leiehte, hochfest© Grobxuschläg@₉ aber keinen

©^ F©iri©nteil "gibt, hat es mit sich «gebracht. raan diesem !©tste^en meist in Ferre von "@uarzsand d@m Kon-* struktioffiisißichtb@ton ©invGrl©ibt₀ Allenfalls zieht man Feint«iie h©raR, welch© ©ys gebrochenen, gsobeim, porösen .-■ fCorn®nteiX@n b@stehon§ d@E@n ©ff@n© Porosität verursacht indessen ©in@R cp?©§@m Wasserbedarf uaa Hit darüber hinaus an Eig®nf@stigk@it und Rausngswicht zu wünsche« übrig«, - ■.

is© vmtaQ nun gefunden, dai es ist« aus öb©E«»i©g©nä glasigen _EffgySgesteinen mit

WasssEeinschlössen,wie Obsidian, lochstein und vorzugsweise Perlit, einen Leichtsand zu erbrennen, der den Anforderungen für SConstruktionsleichtbeton in idealer Heise ontsprieht. Die ErfinrSung betrifft demnach- Zuschlagstoffe föF Konstruktipnsleichtbeton odLd<3l.,_e di@ dadurch gekennzeichnet sind, daß sie geblähtes, uberwieqend glesi™ ges ErquSqestein mit f@invert@ilten ^assereinschlüssen, wie Obsidian, Pechst^in und vorzugsweise Feinper-lit, ent·= haltenden leichtsand aufweisen, wobei das gebläht® Gestein eine Kornrohdichte zwischen 0,7 bis 1,7 q/efäi³„ vorzugsweise 1 fels 1,S g/cra^, sowie ©in Wass@Eaufnstiffl@v@ffHiög®n unter 5$, bezogen auf das Trockengewicht₉ besitzte

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Perlit ist bekanntlich ein natürliches, vulkanisches Glas, dessen feinverteilte Wassereinschlüsse bei rascher Erhitzung entsprechende Aufblähung bewirken. Feinperl it fM11t bei der Gewinnung und Aufbereitung des Rohperl its als ein wenig erwünschtes Material an.Bisher wurde Perlit, einerlei ob In grober oder feiner /»usnangskörnung, in der Weise gebrannt, daS ein ungemein leichtes Korn (geringe Kornrohdichte} von entsprechend senf-geringer Festigkeit und von hohem Wasseraufsaugevermögen entstand. Verfahren zum Blähen sind z.B. in den französischen Patentschriften Nr. 1,506.182 und Nr. 1,359.492 sowie in derwit der französischen Patentschrift Nr. 1,359.49? übereinstimmenden britischen Patentschrift' Nr. 954.615 beschrieben. Die dort zitierten Verfahren stellen Sonderherstellungsmethoden dar. Üblicherweise wird der Pellt derzeit durch einfaches Einstreuen in die helSe Flamme erzeugt. Nach dem Verfahren der französischen Patentschrift

3 Nr. 1,506.182 werden Kornrohdichten von 0,13 bis 0,15 g/cnr und nach der französischen Patentschrift Nr. 1,359.492 bzw. der britischen Patentschrift Nr. 954.615 werden SchÖtt gewlchte zwischen 0,12 und 0,16 g/cm³ erreicht»

Es wurde nun gefunden, dafi man durch langsames Erhitzen eines Oberwiegend glasigen ErguSgesteins mit feinverteilten WssserelnschlOssen, wie Obsidian, Pechstein und vorzugsweise Feinperllt, insbesondere in einem Zeitintervall von 2 bis 20 Minuten, bis zur beginnenden Schmelze ein gebla'htes Gestein mit einem Korn in der Fraktion O bis 3 mm, vorzugsweise 0,06 bis 1 mm, und einer Kornrohdichte von 0,7 bis l_t7.'fl/aA vorzugsweise 1,0 bis 1,5 g/cm³, erhält, der eine hohe Festigkeit aufweist.

Dieses geringe Raumgewicht wird bei absolut geschlossener PorösItSt erzielt, so daS keine nennenswerte Wissetaufnahme stattfinden kann.

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Weitere Möglichkeiten» den Perlit zu expandieren bestehen darin, ihn über das gewünschte Maß hinaus zu expandieren und dann zusammenschrumpfen zu lessen oder durch Beschränkung der maximalen Temperatur den Blähprozeö in einem Stadium zu beenden, wo der Perlitsand gerade eine Kornrohdichte von 1,0 - 1,5 erreicht hat.

Ein zu langsames Erhitzen des Perl its ist jedoch nicht empfehlenswert, da sonst das im Perlit eingeschlossene Wasser entweicht, ohne daß eine Volumsvergrößerung des Perlitkornβ stattgefunden hat.

An sich ist die Verwendung von geblähtem Perlit mit einer Körnung von 0 bis 2 bis 0 bis 4 mm zur Herstellung von Baumaterial beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1,239.608 vorbekannt. Dieser Perlit besitzt jedoch tine wesentlich geringere Kornrohdichte. Es ist eine solche von 0,04 -OA g/cm genannt.

An Hand der folgenden Beispiele sei die Erfindung näher erläutert. Im Anwendungsbeispiel 1 wird u.a. der erfindungsgemäß erzielte Fortschritt dargelegt. Es sind die Ergebnisse bei Betonmischungen unter Verwendung von Sand (Mischung 1), unter Verwendung des erfindungsgemäß geblähten Perlite (Mischung 2) und unter Verwendung eines handelsüblichen Perlite (Mischung 3) ersichtlich.

Anwendungsbtispiel It

Mischung 1 Mischung 2 Mischung

(erfindungs- (mit.handelsgemä'ße Mi- üblichem

_mmmmmmm schunq) Perlit)

Blähton 3-10 mm, mittlere
Kornrohdichte 1,09 g/cm3,
durch Aufschwemmen in
Wasser bzw. in Chlorkalziumlösung mit einer Dichte von
1,35 von den sehr ltichttn * . und sehr schweren Körnern befreit 1,180 kg 1,180 kg 1,180 kg

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Mischung 1

Mischung 2 Mischung 3 (erfindungs- (mit handelsgemäße Mi- üblichem ' schunq) Perlit)

0,600 kg

Blähton 1-3 mm, mittlere

Kornrohdichte 1,10 g/cm3, durch Aufschwemmen in Chlorkalziumlösung mit einer Dichte von 1,35. von ·'.

den sehr schweren Anteilen

(Bruch) befreit 0,600 kg 0,600 kg

Sand 0,2-1 mm, Kornrohdichte etwa 2,68 0,945 kg -

Sand 0-0,2 mm, Kornrohdichte etwa 2,68 0,500 kg

erfindungsgemäß im Gleich- * stromverfahren geblähter '

Perlit (Korngröße des auf- \ . ■

gegebenen Rohperlits 0,2-0,6 mm) -' mittlere Kornrohdichte

1,13 g/cm3 - · 0,400 kg

erfindungsgemäß im Gleichstromverfahren geblähter Perlit · (Korngröße des aufgegebenen Rohperlits 0,06-0,2 mm) mittlere Kornrohdichte 1,08 g/cm3 · - 0,200 kg

handelsüblicher Perlit durch Einstreu'en in die Flamme rasch gebläht, mittlere Kornrohdichte 0,2 g/cm3	1,300 kg	1,300 kg	0,109	kg
PZ 475	650 ml	650 ml	1,300	kg
Wasser		650 ml

Der Zementgehalt betrug 400 kg/m3.

Bei der Betonmischung mit Sand bzw. dem erfindungs_f gemäßen Perlit wurden die trockenen Zuschläge zunächst ohne Wasser miteinander von Hand gemischt. Es wurde dann · die Hälfte des Anmachwassers, d.h. 325 ml zugegeben und eine halbe Minute weiter gemischt. Dann wurde dej: Zement zugegeben, die Mischung während einer'Minute fortgesetzt, die ·

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zweite Hälfte des- Anmachwassers zugegeben und noch weitere 1 1/2 Minuten gemischt. Die Verarbeitbarkeit beider Mischungen war gut, ein besonderes Ansteifen konnte bei keiner der beiden Mischungen festgestellt werden. Bei der Betonmischung mit dem handelsüblichen Perlit wurde der Blähton mit dem Zement und Wasser in der gleichen Weise gemischt, wie bei den Mischungen mit Sand bzw. dem erfindungsgemäßen Perlit. In. diese Mischung wurde dann der handelsübliche Perlit mit größter Vorsicht von Hand aus einge-· arbeitet. Die Mischung war gut verdichtbar. Aus diesen Mischungen wurden nun drei Würfel mit 10 cm Kantenlänge hergestellt. Die Verdichtung erfolgte auf einem Rütteltisch. Die Würfelformen wurden mit einem feuchten Tuch abgedeckt, die Würfel nach 24 Stunden entformt und bis zur Prüfung im Feuchtkasten bei 20⁰C gelagert.

Die Ergebnisse waren folgendermaßen:

Mischung 1 Mischung 2 · Mischung 3

Betonrohwichte (feucht) ₃ 3 3 errechnet 1,60 g/cm 1,34 g/cm Ii19 g/cm

Betonrohwichte nach ₃ , _{3 3}

dem Entformen 1,61 g/cm 1,34 g/cm 1,25 g/cm

Betonrohwichte ofen- ₃ . _{3 3}

trocken 1,49 g/cm 1,23 g/cm 1,13 g/cm

Druckfestigkeit nach ο ο ο

7 Tagen im Mittel 343 kp/cnr 342 kp/cnr 153 kp/cnr

Anwendungsbeispiel 2: Es wurde eine Betonmischung aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Blähschiefer 7-15 mm, mittlere Kornrohdichte 1,19 g/cm3 0,885 kg

Blähschiefer 3-7 mm, mittlere Komroh-

dichte 1,22 g/cm3 * 0,660 kg

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Blähton 1-3 rom, mittlere Kornrohdichte 1,10 g/cm3, durch Aufschwem- ' men in Chlorkalziumlösung mit · einer Dichte von 1,35 von den sehr schweren Anteilen (Bruch) befreit 0,460 kg

erfindungsgemäß im Gleichstromverfahren geblähter Perlit (Korngröße des aufgegebenen Rohperlits 0,2-0,6 mm), mittlere Kornrohdichte 1,13 g/em3 0,360 kg

erfindungsgemäe im Gleichstromverfahren geblähter Perlit (Korngröße des aufgegebenen Rohperlitβ 0,06-0,2 mm), mittler« Kornrohdichte 1,08 g/ca3 · 0,180kg

PZ 475 ■ , . 1,300 kg

Wasser . · 650 ml

Der Zementgehalt betrug 400 kg/m .

Die trockenen Zuschläge wurden zunächst ohne Wasser miteinander von Hand vermischt· Es wurde dann die Hälfte des Anmachwassers, d.h. 325 ml zugegeben und eine halbe Minute weittr gemischt· Dann wurde der Zement zugegeben, die Mischung während einer Minute fortgesetzt, die zweite Hälft· des Anmachwassers zugegeben und noch weitere 1 1/2 Minuten gemischt. Die Verarbeitbarkeitder Mischung war gut, ein besonderes Ansteifen konnte nicht festgestellt werden·

Aus dieser Mischung wurden nun drei Würfel mit 10 cm Kantenlänge hergestellt· Die Verdichtung erfolgte auf einem Rütteltisch· Die Würfelformen wurden mit einem feuchten Tuch abgedeckt, die Würfel nach 24 Stunden entformt und bis zur Prüfung im Feuchtkasten bei 2O⁰C gelagert.

Die Betonrohwicht· dieser Würfel betrug natfh dem Ausformen 1,41 g/cm . Die Rohwichte des trockenen Betons betrug 1,28 g/cm · Im Alter von 7 Tagen wiesen die Wurf·! ein· Druckfestigkeit von im Mittel 358 kp/cm² auf.

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Mit Hilfe des hier beschriebenen hochfesten Leichtsandes ist es somit gelungen, bei Festigkeiten von rund 350 kg/cm ein Frischraumgewicht von etwa 1,3 zu erzielen. Eine derart günstige Kombination von Raumgewicht und Festigkeit wurde bisher noch nie verzeichnet.

Herstellungsbeispiele:

Beispiel 1: Dem höher gelegenen Ende eines gasbeheizten Drehofens wurde im Gleichstrom mit den Flammengasen Rohperlit mit der Korngröße 0,06 bis 0,20 mm hinter der Flamme auf die Innenseite des Rohres aufgegeben. Durch die Drehung des Ofens und seine Schräglage rollte der Rohperlit langsam vorwärts in die heiße Zone des Ofens, wo die Blähung stattfand. Der geblähte Perlit wurde teils von den Ofenabgasen mitgerissen, teils rollte er infolge der Drehung und Schräglage aus dem Ofen heraus. Der von den Ofenabgasen mitgerissene geblähte Perlit wurde hinter dem Ofen durch Cyklone abgeschieden und mit dem aus dem Ofen herausrollenden Perlit vereinigt· Der so gewonnene Perlit hatte eine Kornrohdichte von im Mittel 1,1 g/cm und eine Schuttwichte "von etwa 0,4 kg/dm · In gleicher weise wurde die Rohperlitfraktion 0,2 bis 0,6 mm gebläht. Bei etwas niedrigerer Temperatur ergaben sich andere Kornrohdichten, beispielsweise für die erwähnten Fraktionen Werte von etwa

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1,5 g/cm entsprechend Schüttwichten von etwa 0,6 kg/dm .

Wurde· hingegen der Rohperlit durch ein wassergekühltes Rohr unmittelbar in die Flamme eingebracht, wie dies bei der normalen Herstellung von geblähtem Perlit im allgemeinen geschieht, so wurde das bekannte, sehr leichte, weiche Material mit dem Schüttgewicht von etwa 0,1 erhalten.

Beispiel 2: Eine Rohperlitfraktion 0,2 - 0,6 mm wurde im Drehofen im Gegenstromverfahren gebläht. Somit also wurde der Ofen vom tiefer gelegenen Ende her befeuert und vom höher gelegenen Ende aus mit dem Rohperlit beschickt. Der geblähte Perlit verließ bei diesem Produktionsverfahren

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den Ofen auf der Feuerungsseite, während die zu leicht geratenen Anteile mit den Ofenabgasen ausgetragen wurden. "Im Gegenstromverfahren konnte so Perlit der Fraktion 0,2 bis 0,6 mm als auch der Fraktion 0,06 bis 0,2 mm gebläht werden. Die erzielte Kornrohdichte lag im Mittel bei 1,3 g/cm .

Beispiel 3: Rohperlit mi einer Korngröße von 1 bis 3 mm wurde in einem Versuchsmuffelofen für 5 Minuten bei 115O⁰C belassen. Die Kornrohdichte des auf diese Weise geblähten Perlits lag im Mittel bei 1,2 g/cm . Ein zweiter Versuch bei einer Erhitzungstemperatur von 1200⁰C ergab im Mittel eine Kornrohdichte von 1,05 g/cnT. Anschließend gelang es, auch aus Rohperlit mit"einer Korngröße unter 1 mm bis etwa 0,1 mm in der beschriebenen Weise geblähten Perlit von ausreichender Dichte und Festigkeit herzustellen. Die einzelnen Körner kleben dabei allerdings zu einem erheblichen Teil aneinander und müssen getrennt werden, was beispielsweise durch Zerreiben in einem leichten Kollergang erfolgen kann. Auf diese Weise gelang es, feinkörnigen Perlit mit einer Korngröße unter 1 mm herzustellen, dessen Kornrohdichte zum überwiegenden Teil zwischen 1,0 und 1,5 lag. '

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Claims

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-Patentanspruches

fly Zuschlagstoffe für Konstruktionsleichtbeton od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daS sie geblähtes, Oberwieqend glasiges Ergußgestein mit feinvprteilten Wassereinschlüssen, wie Obsidian, Pechstein und vorzugsweise Feinperlit, enthaltenden Leichtsand aufweisen, wobei das geblähte Gestein eine Kornrohdichte zwischen 0,7 bis 1,7 g/cm^. vorzugsweise 1 bis 1,5 q/cm³, sowie ein Wasseraufnahmevermnqen unter b%, bezoqen auf das Trockengewicht, besitzt.

2« Zuschlagstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtsand eine Korngröße von 0 bis 3 mm, vorzugsweise 0,06 bis 1 mm, besitzt.

3« Verfahren zur Herstellung ©inss Zuschlagstoffes für Konstruktionsleichtbeton nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeicbnat. daS zur Herstellung des geblähten Gesteins überwiegend glasiges ErguSgestein R¹It feinverteilten Wassereinschlüssen, wie Obsidian, Pechstein und vorzugsweise Feinperlit, insbesondere in einem Zeitintervall von 2 bis 20 .Minuten, bis zur beginnenden Schmelze erhitzt und danit zu einem Korn in der Fraktion 0 bis 3 net, vorzugsweise 0,06 bis 1 mm, und einer fCornrohdichte von 0,7 bis 1,7 g/cm^, vorzugsweise 1,0 bis 1,5 g/cm³, gebläht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dafl der Feinperlit im Gleichstromverfahren gebläht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dafi der Feinperlit im Gegenstromverfahren gebläht wird.