DE2038009C3

DE2038009C3 - Zuschlagstoffe für Konstruktionsleichtbeton und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2038009C3
Application number: DE19702038009
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: PERLMOOSER ZEMENTWERKE AG WIEN
Current assignee: PERLMOOSER ZEMENTWERKE AG WIEN
Priority date: 1969-08-05
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1975-07-03
Also published as: FR2056582A5; GB1310259A; DE2038009B2; DE2038009A1; AT291087B; CH556804A; DK128107B

Description

schlagstoff für Konstruktionsleichtbeton ergeben,

wenn erfindungsgemäß das geblähte Gestein eine 40 Kornrohdichte zwischen 0,7 und 1,7 g pro Kubikzen-

Die Erfindung betrifft Zuschlagstoffe fürKonstruk- timeter, vorzugsweise 1 und 1,5 g pro Kubikzentitionsleichtbeton, die geblähtes glasiges Ergußgestein meter, sowie ein Wasseraufnahmevermögen unter mit feinverteilten Wassereinschlüssen, wie Obsidian, 5°/o, bezogen auf das Trockengewicht, besitzt. Eine Pechstein und vorzugsweise Feinperlit enthaltenden Kornrohdichte von 0,7 bis 1,5 g pro Kubikzentimeter Leichtsand aufweisen, sowie ein Verfahren zu ihrer 45 entspricht dabei Litergewichten von 350 bis 850 g Herstellung. P^ro Kubikdezimeter, d. h., ein erfindungsgemäß ge-

In neuerer Zeit bedient sich die Bauwirtschaft in blähter Perlit hat ein um ein Mehrfaches höheres Lizunehmendem Maße des Konstruktionsleichtbetons. tergewicht als die geblähten Perlite, wie sie in der Hierunter versteht man einen Beton, der ein verhält- Zeitschrift »Silikattechnik« als Zuschlagstoffe empnismäßig niedriges Gewicht mit Festigkeiten verbin- 5° fohlen werden, wobei diese erhebliche Erhöhung des det, welche in der Größenordnung des normalen Litergewichts im völligen Gegensatz zu den dortigen Stahlbetons liegen. Festigkeiten zwischen 200 und Angaben steht, nach denen (man vergleiche hierzu kg/cm² bei Raumgewichten von etwa 1,6 bis beispielsweise S. 454, rechte Spalte unten) bereits Er-1,8 kg/dm³ ermöglichen somit die Errichtung norma- höhungen des Litergewichts auf nur 145 g als nachler Stahlbetonbauwerke mit einer etwa 30⁹/o betra- 55 teilig bezeichnet werden.

genden Gewichtsersparnis. Diese Eigenschaften erhält Perlit ist bekanntlich ein natürliches, vulkanisches

der Konstruktionsleichtbeton im allgemeinen durch Glas, desse-. feinverteilte Wassereinschlüsse bei Zuschlagstoffe, die einen geschlossenen, beträcht- rascher Erhitzung entsprechende Aufblähung bewirlichen Porenraum bei noch ausreichender Festigkeit ken. Feinperlit fällt bei der Gewinnung und Aufbebesitzen. Solche Zuschlagstoffe sind ohne sonderliche 60 reitung des Rohperlits als ein wenig erwünschtes Schwierigkeiten herstellbar, beispielsweise aus bläh- Material an. Bisher wurde Perlit, einerlei ob in grofähigen Tonen, Tonschiefer, Flugaschen u. dgl., so- ber oder feiner Ausgangskörnung, in der Weise gefern die Korngröße dieser Zuschläge einen bestimm- brannt, daß ein ungemein leichtes Korn (geringe ten Mindestdurchmesser nicht unterschreitet. Feinere Kornrohdichte) von entsprechend sehr geringer Fe-Körnungen, etwa unter 3 mm, besonders aber unter 65 stigkeit und von hohem WasseraufsaugeveiTnögen mm Korndurchmesser, lassen sich nicht mehr oder entstand. Verfahren zum Blähen sind z. B. in den nur sehr schwach blähen, so daß der Anteil 0 bis französischen Patentschriften 1 506 182 und 1 359 492 mm im allgemeinen nahe an das spezifische Ge- sowie in der mit der französischen Patentschrift

1359 492 übereinstimmenden britischen Patentschrift 954 615 beschrieben. Die dort Stierten Verfahren stellen Sonderherstellungsmethoden dar. Üblicherweise wird der Perlit derzeit durch einfaches Einstreuen in die heiße Flamme erzeugt. Nach dem Verfahren der französischen Patentschrift 1 506 182 werden Kornrohdichten von 0,13 bis 0,15 g/cm» und nach der französischen Patentschrift 1 359 492 bzw. der britischen Patentschrift 9541515 werden Schüttgewichte zwischen 0,12 und 0,16 g/cm³ erreicht.

Es wurde nun gefunden, daß man durch langsames Erhitzen eines überwiegend glasigen Ergußgesteins mit feinverteilten Wassereinschlüssen, wie Obsidian, Pechstein und vorzugsweise Feinperlit, insbesondere in einem Zeitintervall von 2 bis 20 Minuten, bis zur beginnenden Schmelze ein geblähtes Gestein mit einem Korn in der Fraktion 0 bis 3 mm, vorzugsweise 0,06 bis 1 mm, und einer Kornrohdichte von 0,7 bis 1,7 g/cm³, vorzugsweise 1,0 bis 1,5 g/cm³, erhält, der eine hohe Festigkeit aufweist.

Dieses geringe Raumgewicht wird bei absolut geschlossener Porosität erzielt, so daß keine nennenswerte Wasseraufnahme stattfinden kann.

Weitere Möglichkeiten, den Perlit zu expandieren, bestehen darin, ihn über das gewünschte Maß hinaus zu expandieren und dann zusammenschrumpfen zu lassen oder durch Beschränkung der maximalen Temperatur den Blähprozeß in einem Stadium zu beenden, wo der Perlitsand gerade eine Kornrohdichte S vo<i 1,0 bis 1,5 erreicht hat

Ein zu langsames Erhitzen des Perlits ist jedoch nicht empfehlenswert, da sonst das im Perlit eingeschlossene Wasser entweicht, ohne daß eine Volumsvergrößerung des Perlitkoms stattgefunden hat.
ίο 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 1 239 608 vorbekannt. Dieser Perlit besitzt jedoch eine wesentlich geringere Kornrohdichte. Es ist eine solche von 0,04 bis 0,1 g/cm^s genannt.

An Hand der folgenden Beispiele sei die Erfindung näher erläutert. Im Anwendungsbeispiel 1 wird unter anderem der erfindungsgemäß erzielte Fort-•o schritt dargelegt. Es sind die Ergebnisse bei Betonmischungen unter Verwendung von Sand (Mischung 1). unter Verwendung des erfindungsgemäß geblähten Perlits (Mischung 2) und unter Verwendung eines handelsüblichen Perlits (Mischung 3) eras sichtlich.

Anwendungsbeispiel 1

Mischung 1

Mischung 2

(erfindungsgemäße
Mischung)

Mischung 3

(mit handelsüblichem Perlit)

„ Blähton 3 bis 10 mm, mittlere Korarohdichte 1,09 g/cm³, durch Aufschwemmen in Wasser bzw. in Chlorkalziumlösung mit einer Dichte von 1,35 von den sehr leichten und sehr schweren Körnern befreit..

Blähton 1 bis 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

Sand 0,2 bis 1 mm, Kornrohdichte etwa 2,68

Sand 0 bis 0,2 mm, Kornrohdichte etwa 2,68

Erfindungsgemäß im Gleichstromverfahren geblähter Perlit (Konigröße des aufgegebenen Rohperlits 0,2 bis 0,6 mm), mittlere Kornrohdichte 1,13 g/cm³

Erfindungsgemäß im Gleichstromverfahren geblähter Perlit (Korngröße des aufgegebenen Rohperlits 0,06 bis 0,2 mm), mittlere Komrohdichte l,08g/cm³

Handelsüblicher Perlit durch Einstreuen in die Flamme rasch gebläht, mittlere Kornrohdichte 0,2/cm³

PZ 475

Wasser

Der Zementgehalt betrug 400 kg/m³.

1,180 kg

0,600 kg
0,945 kg
0,500 kg

1,300 kg
650 ml

1,180 kg
0,600 kg

0,400 kg
0,200 kg

1,300 kg
650 ml

1,180 kg

0,600 kg

0,109 kg
1,300 kg
650 ml

Bei der Betonmischung mit Sand bzw. dem erfindungsgemäßeu 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 der Zement zugegeben, die Mischung während einer Minute fortgesetzt, die zweite Hälfte des Anmachwassers zugegeben und noch weitere IV* 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.

So dem erfindungsgemäßen Perlit. In diese Mischung wurde dann der handelsübliche Perlit mit größter Vorsicht von Hand aus eingearbeitet. 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 20° C gelagert.

Die Ergebnisse waren folgendermaßen:

<r

Betonrohwichte (feucht) errechnet

Betonrohwichte nach dem Entformen .

Betonrohwichte ofentrocken

Druckfestigkeit nach 7 Tagen im Mittel

Mischung 1

1.60 g/cm³

1.61 g/cm» 1,49 g/cm»

343 kg/cm²

Mischung 2

1,34 g/an⁹
1,34 g/cm»
1,23 g/cm»
342 kp/cm*

Mischung 3

1,19 g/cm»
1,25 g/cm»
1,13 g/cm»
153 kg/cm⁸

Anwendungsbeispiel 2

Es wurde eine Betonmischung aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

Blähschiefer 7 bis 15 mm, mittlere

Kornrohdichte 1,19 g/cm» 0,885 kg

Blähschiefer 3 bis 7 mm, mittlere

Kornrohdichte 1,22 g/cm» 0,660 kg

Blähton 1 bis 3 mm, mittlere Kornrohdichte 1,10 g/cm», durch Aufschwemmen 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 bis 0,6 mm), mittlere Kornrohdichte 1,13 g/cm» 0,360 kg

Erfindungsgemäß im Gleichstromverfahren geblähter Perlit (Korngröße des aufgegebenen Rohperlits 0,06 bis 0,2 mm), mittlere Korarohdichte 1,08 g/cm» 0,180 kg

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. E» wurde dann die Hälfte des Anmachwassers, d. h. 325 ml, Zugegeben und eine halbe Minute weiter gemischt. Dann wurde der Zement zugegeben, die Mischung Während einer Minute fortgesetzt, die zweite Hälfte des Anmachwassers zugegeben und noch weitere 1 Vt Minuten gemischt. Die Verarbeitba.keit der 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 20° C gelagert.

Die Betonrohwichte dieser Würfel betrug nach dem Ausformen 1,41 g/cm». Die Rohwichte des trockenen Betons betrug 1,28 g/cm». Im Alter von 7 Tagen wiesen die Würfel eine Druckfestigkeit von im Mittel 358 kp/cm* auf.

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

_xs 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.

a₅ 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 Schüttwichte 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 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 bis 0,6 mm wurde im Drehofen im Gegenstromverfahren gebläht. Somit also wurde der Ofen vom tiefer gelegenen Ende her befeuert und vom höher gelegener Ende aus mit dem Rohperlit beschickt. Der geblähte Perlit verließ bei diesem Produktionsverfahren den Ofen auf der Feuerungsseite, während die zu leicht geratenen Anteile mit den Ofenabgasen ausgetregen 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 l,3g/cm^s.

_6c B e i s ρ i e 1 3

Rohperlit mit einer Korngröße von 1 bis 3 mm wurde in einem Versuchsmuffelofen für 5 Minuten bei 115O⁰C belassen. Die Komrohdichte des auf diese Weise geblähten Perlits lag im Mittel bei 1,2 g/cm⁸. Ein zweiter Versuch bei einer Erhitzungste:tiperatur von 1200⁰C ergab im Mittel eine Kornrohdichte von 1,05 g/cm». Anschließend gelang es, auch aus Rohperlit mit einer Korngröße unter 1 mm

bis etwa 0_;l 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 Zer-

reiben 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.

509 627/150

Claims

1 2 wicht des gebrannten Tones, nämlich 2,5, heran- Patentaasprüche: kommt Demgegenüber liegt die Kornrohdichte der gröberen Fraktionen in der Nähe von 1,0. Die Tat-

1. Zuschlagstoffe for Konstruktionsleicht- sache, daß es zwar leichte, hochfeste Grobzuschläge, beton, die geblähtes glasiges Ergußgestein mit 5 aber keinen dementsprechenden Feinanteil gibt, hat. feinverteilten Wassereinschlüssen, wie Obsidian, es mit sich gebracht, daß man diesen letzteren meist Pechstein und vorzugsweise Feinperlit enthalten- in Form von Quarzsand dem KonstruktionsleichtdenLeichtsand aufweisendadurch gekenn- beton einverleibt. Allenfalls zieht man Feinfüe herzeichnet, daß das geblähte Gestein eine Korn- an, welche aus gebrochenen, groben, porö^a Kornrohdichte zwischen 0,7 und 1,7 g/cm^s, Vorzugs- io anteilen bestehen; deren offene Porosität verursacht weise 1 und 1,5 g/cm³, sowie ein Wasserauf- indessen einen großen Wasserbedarf und läßt darüber nahmevermögen unter 5%, bezogen auf das hinaus an Eigenfestigkeit und Raumgewicht zu Trockengewicht, besitzt. wünschen übrig.

2. Zuschlagstoffe nach Anspruch 1, dadurch In der Zeitschrift »Silikattechnik«, 1958, S. 453 bis gekennzeichnet, daß der Leichtsand eine Korn- 15 457, ist auch bereits vorgeschlagen worden, geblähgröße von 0 bis 3 mm, vorzugsweise 0,06 bis ten Perlit als Zuschlagstoff für Leichtbetone zu ver-

1 mm, besitzt. wenden. Dabei soll sehr stark geblähter Perlit ver-

3. Verfahren zur Herstellung eines Zuschlag- wendet werden, dessen Litergewicht unterhalb 125 stoffes für Konstruktionsleichtbeton nach An- bis 130 g liegen soll, was den Kornrohdichten hanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß »0 delsüblichen Perlits von etwa 0,2 g pro Kubikzentizur Herstellung des geblähten Gesteins überwie- meter in etwa entspricht.

gend glasiges Ergußgestein mit feinverteilten Üie Verwendung dieses üblichen geblähten Perlits

Wassereinschlüssen, wie Obsidian, Pechstein und als Zuschlagstoff für Leichtbetone hat den Nachteil, vorzugsweise Feinperlit in einem Zeitintervall von daß eine Festigkeitseinbuße gegenüber normalen Be-

2 bis 20 Minuten bis zur beginnenden Schmelze »5 tonen mit Natursand als Zuschlagstoff hingenommen erhitzt und damit zu einem Korn in der Fraktion werden muß und daß wegen des großen Wasserauf-0 bis 3 mm, vorzugsweise 0,06 bis lmm, und nahmevermögens des Perlits sehr viel Wasser verweneiner Kornrohdichte von 0,7 bis 1,7 g/cm³, vor- det werden muß, welches zu Verarbeitungsschwierigzugsweise 1,0 bis 1,5 g/cm^s, gebläht wird. keiten insbesondere mit der Aushärtung des Betons

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- 30 führt. Die Einhaltung des Wasseranteils ist dabei bekennzeichnet, daß der Feinperlit im Gleichstrom- sonders kritisch, und Abweichungen führen — worverfahren gebläht wird. ^{auf m} dem Aufsatz aus der Zeitung »Silikattechnik«

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- hingewiesen ist — zu Festigkeitseinbußen,
kennzeichnet, daß der Feinperlit im Gegenstrorr. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß verfahren gebläht wird. 35 geblähtes glasiges Ergußgestein mit feinverteilten

Wassereinschlüssen, wie Obsidian, Pechstein und vorzugsweise Perlit, einen idealen Leichtsand als Zu-