DE2055023A1 - Vorrichtung zum Verteilen eines Verschäumungsmittels für einen zellularen Beton. Ausscheidung aus: 2030351.9 - Google Patents

Vorrichtung zum Verteilen eines Verschäumungsmittels für einen zellularen Beton. Ausscheidung aus: 2030351.9

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DE2055023A1 DE19702055023 DE2055023A DE2055023A1 DE 2055023 A1 DE2055023 A1 DE 2055023A1 DE 19702055023 DE19702055023 DE 19702055023 DE 2055023 A DE2055023 A DE 2055023A DE 2055023 A1 DE2055023 A1 DE 2055023A1
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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Description

James E. Moore, Jr„, Port Lauderdale, Florida / USA
Vorrichtung zum Verteilen eines Verschäumungamittels für einen
zellularen Beton
[Ausscheidung aus Patentanmeldung P 20 30 351«93
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen eines aus Holzharz, Protein, Natriumhydroxyd und Wasser bestehenden Verechäumungsmittels für einen zellularen Beton, die aus einem mit einem Einlaß und einem Auslaß versehenen Metallzylinder besteht und dadurch gekennzeichnet ist, daß das erste Drittel des Innenraumes des Metallzylinders nach dem Verteilereinlaß mit rostfreier Stahlwolle und die beiden rostlichen Drittel des InnenraumeB vor dem Verteilerauslaß mit Aluminiumsieben gefüllt sind.
Das in dieser Vorrichtung verteilte Verschäumungsmittel für einen zellularen Beton, das aus Holzharz, Protein, Natriumhydroxyd und Wasser in ganz bestimmten Mengenverhältnissen besteht, ist in der Patentanmeldung P 20 30 351.9 näher beschrieben.
109849/1594
ORIGINAL
Bin Zij^dj£^^fiiulung ist es, mit Hilfe der beanspruchten Vorrichtung seilularen Beton zu verbe8aern, der gemäß einer Aueführungsfom in Form eines üblichen parallelepipedischen Zementblockes vorliegt,, Die Verwendung solcher Blöcke (Steine) in der Bauindustrie ist bekannt0 Gewöhnlich liegt das spezifische Gewicht eines solchen Blockes in der Größenordnung von 2,54. Wenn solche Blöcke beispielsweise für Hochbauten verwendet werden, muß dieses Gewicht bei der Planung der Stutzpfeiler und Stützstreben einkalkuliert werden. Wenn·das spezifische Gewicht eines Baublockes (Bausteines) auf die Hälfte bis auf 3/3 des üblichen Gewichtes verringert wird, was mit Hilfe der beanspruchten Vorrichtung möglich ist* ohne daß die Festigkeit dadurch beeinträchtigt wird, so ist das bei der Verwendung als Baumaterial ein Vorteil, der ohne weiteres ersichtlich ist.
Das unter Verwendung der beanspruchten Vorrichtung erhältliche Produkt hat die folgenden unerwarteten Eigenschaften:
«) fine Minimale Schrumpfung: das erfindungsgemäße Produkt schrumpft auch über längere Zeiträume hinweg nicht, so daß keine Spielräume zur Kompensation der Schrumpfung mehr erforderlich sind;
b) eine minimale Spannungsrelaxation: Proben des erfindungsgemäßen Produkte wurden Earbstoffpenetrafionstests unterzogen, um das Auftreten von tiefen Hissen (Spalten) zu ermitteln, die von einer Spannungsrelaxation stammen. Wenn Proben des trfindungegemäßen Produkts solchen Tests unterworfen wurden, wurden keine mit dem Farbstoff feststellbaren Kapillarpunkte 4far Spannungsrelaxation innerhalb eines Zentimeters einer Oberfläche gefunden;
·...■·■ . BAD ORIGINAL
109S49/1594
c) ein minimales Absorptionsvermögen: Eine erfindungsgemäß hergestellte dreidimensionale Masse absorbiert innerhalb eines langen Zeitraums nur sehr wenig Feuchtigkeit, Proben mit einem spezifischen Gewicht von weniger als Λ wurden über einen Zeitraum von 6 Monaten in Wasser eingetaucht, ohne daß eine sichtbare Abweichung in der Flotationslinie festgestellt werden konnte;
d) niedriges Verhältnis von Wasser : Zement: Bei der Herstellung von erfindungsgemäß hergestellten Ansätzen und Mischungen können bis zu 65 % weniger Wasser verwendet werden als in üblichen Mischungene Dadurch ist es möglich« daß der Portland-Zement seine optimale Festigkeit entfaltet und zum Verdampfen des freien Wassers wird weniger Zeit benötigt„ Bei der Verwendung zur Herstellung von Dächern kann das Abdecken der Dächer früher erfolgen,wobei die Verzögerung durch feuchtes Wetter minimal gehalten werden kann;
e) eine gute Beständigkeit des Schaumes· Der Schaum hat eine ausreichende Beständigkeit» um die innerhalb einer Gießmasse enthaltenen Massen mit größerer Dichte vor dem Abbinden gegen die Schwerkraft abzustützen, so daß die Massen in dom Schaum in Suspension verbleiben bis aas Formstück abgebunden, ist. Ein Beispiel für diese Wirkung ist ζ, B, dar Einschluß eines Kieselsteines in das Formstück mit einer Größe in der Größenordnung von O55 cm, der be»im Gießen von Plastiken erwünscht ist, um#beispieleweise die Schrumpfung zu verringern, die sonst an den Punkten mit dem kleinen Durchmesser in einer Stanie auf treten könnte;
f) ein weiterer Hinweis auf die Schaumstabilität ist seine Fähigkeit, beim Zusammendrücken durch Rohre eine konstante Dichte aufrechtzuerhalten, beispielsweise durchläuft ein Schaum mit einer Dichte von 0,048 bis 0,056 g/cm^ (3 bis 3.5 lbs/ft. ) ein 15 m (50 ft*) langes Rohr mit einem Durchmesser ▼on 3,8 cm (1,5 inch), ohne daß die Dichte dabei zunimmt.
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BAD ORIGINAL
_ 4.
Die Herstellung der erfindungBge»äßen dreidimensionalen Haussen beginnt mit der Herstellung eines Verschäumunge-■ittels, dessen Zusammensetzung weiter unten beschrieben wird ο Dieses Mittel wird dann mit anorganischem Zeaentaaterial in den angegebenen Mengenverhältnissen vermischt. Es wird dann «it iAift unter Druck durchlüftet und durch eine Verteilungerorriohtung, wie sie nachfolgend ebenfalls beschrieben wird, in eine Form oder auf eine Oberfläche ausgetragen. Hach dem Abbinden der geformten Masse kann sie in einen Autoklaven erhitzt und unter Driick gesetzt werden, ihre guten Eigenschaften noch zu verbessern«,
Wie aus der folgenden Erläuterung der Erfindung hervorgeht, können bei Verwendung der hier beschriebenen Materialien in den nachfolgend beschriebenen Verfahren dreidimensionale Massen mit überraschend guten Eigenschaften erhalten werden«,
Die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung stellt eine maßstabsgetreue perspektivische Ansicht einer Form der erfindungsgeaäßen dreidimensionalen Kasse dar, die als Baublock (Baustein) verwendbar isto
Die Fig. 2 stellt ein Fließschema für die Herstellung des erfindungsgemäßen Reagens dar.
Die Fig, 3 stellt ein Fließschema für die Durchlüftung des erfindungsgemäßen Reagens dar.
Die Figo 4 stellt ein Fließschema für das Mischen des durchlüfteten Reagens mit dem anorganischen Zementmaterial dar, Die Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vert e i1ervorrichtung.
Reagens
Dae trfindungsgeaafle Reagens besteht aus folgenden Komponenten:
a) 1 Gewichteteil Balaharz: ein geeignetes Hars ist gepulvertes Hare, des but Verhinderung dea Zuaaanaenbackens Bentonit zuge-
BAD ORIGINAL
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setzt wird;
b) 3 Gewichtateile Protein: ein hell gefärbter tierischer Haturleim, der aus chromgegerbtem Spaltleder hergestellt worden ist, ist sehr geeignet;
c) 2ϊ5 Gewichtsteile Natriumhydrcxyd in einer 20 %igen Lösung;
d) 7,5 Gewichtsteile klares Wasser,
Das Protein und das Wasser werden in einem Gefäß 1 bei einer Temperatur zwischen 49 und 6O0G (120 bis 1''-00F) miteinander gemischt bis die Flüssigkeit frei von Klumpen ist und frei fließt, Getrennt davon v/erden in dem Gefäß 2 das Holzharz und das Nabriumhydroxyd gründlich miteinander gemischte Zur Herstellung einer gleichmaßigen Holzharz-Soda-Mischung kann es erforderlich sein» Wärme zuzuführen bis zu einer !Temperatur von 490C (1200P) ο Wenn beide Mischungen von Reaktionskomponenten getrennt vollständig miteinander Vermischt sind5 werden sie in einem Gefäß 3 miteinander gemischt und sind danach gebrauchsfertige
Herstellung der Rea^enslpsun^
1 Volumenteil Verschäumungsmittel, das wie oben beschrieben hergestellt wird, wird mit '+O Volumenteilen Wasser gründlich gemischt» Dann wird es in einen geschlossenen Behälter 4 gebracht und innerhalb dieses Behälters bei einem Druck zwischen 7,03 und 8,44 kg/cm (100 bis 120 psi) nach üblichen Verfahren gehalten. Ein Teil des Wassers wird vorzugsweise zuerst in den Behälter gebracht, danach das Verschäumungsmittel und danach der Best des Wassers, anschließend wird das Gefäß unter Druck gesetzt.
Herstellung des erfindungsgemäßen Produktes
Die ReagenslÖsung wird dann in die Verteilervorrichtung 18 gegeben, wobei das Fließdiagramm in der Fif,. 3 der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist. Sie gelangt durch die Leitung
• 109849/1594 bad original
au einem Reduzierventil 12, in dem der Druck der Wasser-Reagens-Mischung bei geöffneter Leitung auf 4,22 kg/cm (60 pei) herabgesetzt wirdο Gleichzeitig wird durch eine Leitung 13 der ?ig» 3 durch das Reduzierventil 14, in dem der Druck bei offener Leitung auf 4,22 kg/cm (60 psi) herabgesetzt wird, Luft unter einem Diuck von 7,03 bis 8,44 kg/cm (100 bis 120 psi) eingeführt, Zur Überwachung des Druckes enthalten die Leitungen nach den Reduzierventilen 13» 14 die Druckmanometer 15 und 16ο Die Luft und die Wassermischung treffen dann in dem T-Stück 17 aufeinander und durchqueren dann die Leitung 18, die durch ein normalerweise geschlossenes 2454 cm (1 inch)-8olenoidventil unterbrochen ist, dessen Arbeitsweise nachfolgend erläutert wird. Die Bezeichnung "NC" in der Pig= 3 der beiliegenden Zeichnung in Bezug auf das Solenoidventil ist eine Abkürzung für den Ausdruck "normalerweise geschlossen"» Venn das Solenoidventil in geschlossenem Zustand vorliegt, beträgt der Druck an den Reduzierventilen 12-14 4,50 bis 4,64 kg/cm2 (64 bis 66 psi)e
Die Luft und die Wasser-Reagens-Mischung werden nach dem Durchfließen durch das offene Solenoidventil in die allgemein bei 19 der Figo 5 dargestellte Verteilervorrichtung eingesprüht, deren Aufbau nachfolgend beschrieben wirdo
Beschreibung der Verteilervorrichtung
Die Verteilervorrichtung besteht aus einem Metallzylinder 2O1 dessen erstes Drittel mit Stahlwolle 21 aus rostfreiem Stahl (Figo 5) locker gefüllt ist und dessen restliche zwei Drittel mit Aluminiumsieben 22 dicht gepackt sindο Es wurde nun gefunden, daß dafür ein gewebtes Aluminiumsieb geeignet ist« wie es im Handel unter der Bezeichnung ACS bekannt ist« Die Siebe sollten so dicht wie möglich gepackt sein. Die rostfreie Stahlwolle und did Aluminiumsiebe (aluminum screening) stehen an der Grenzfläche statistisch miteinander in Berührung■
Zur Steuerung der Schaummenge, die in die Aufschlämmung aus
109849/1594 ßAD original
Zement, Sand und Wasser eingeführt werden soll, wird ein in den Zeichnungen nicht dargestellter Zeitschalter verwendet, der das der Verteilervorrichtung 19 unmittelbar vorausgehende ßolenoidventil 18 betätigt und wieder schließt„ Die technische Ausführungsfora der erfindungsgemäßen Verteilervorrichtung weist beispielsweise einen inneren Durchmesser von 10 T 2 cm (4 inches) und eine Innenlänge vom Einlaß sum Auslaß von 55,9 cm (22 inches) auf und liefert 0,865a5 (30,5 fto 5) oder 865 Liter (228,75 gallons) Schaum pro Minute oder 0,027.nr (1 ft» ) Schaum pro 2 Sekunden, Zum Einspritzen von Schaum in eine Aufschlämmung, so daß 5$4 w (7 yd«· ) Beton mit einer Haßdichte von 1,6 g/cm* (100 Ibs/ft« ) gebildet werden, sind pro 0,91 a (1 yd) 0,23 a (8*2 Str) Schaum oder insgesamt 1f62 nr (57\^ ft. ) Schaum erforderlich,, Bei einer Austragsgeschwindigkeit durch die Verteilervorrichtung von 0,014- m (0,5 ft**) Schaum pro Sekunde ist zum Austrag ein Zeitraum von 114,8 Sekunden erforderlich. Da eine Zeit'rerschiebung von 5 Sekunden bei der Inbetriebsetzung der Vorrichtung vorliegt, muß dieser Zeitraum zn den 114,8 Sekunden hinzuaddiert werden, so daß der Zeitschalter so eingestellt wird, daß 120 Sekunden lang ausgetragen wird« Wenn dann der Zeitschalter in Betrieb gesetzt wird, öffnet sich das Ventil und bleibt während des Austrage des Schaumes für das gewünschte Zeitintervall offene
Zusammensetzung der Chargen
Das Produkt wird aus der Verteilervorrichtung in eine Portland-■ement-llischung ait anderen ausgewählten Zusätzen ausgetragen, deren Mengenverhältnisse in der folgenden Tabelle I für einen Leiohtbaubeton, in der folgenden Tabelle II für einen Zementbreibeton mit niedriger Dichte und in der folgenden Tabelle III für einen Zeuent-Sand-Beton mit niedriger Dichte angegeben sind
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Tabelle I
Leichtbaubeton
Trockengewichtaeinhalt in
Schal», in
2ement
Sand
Wasser
Agens in
kg(lbs)
Gesamtgewicht in
kg(lba)
Druckfestigkeit in kg/cm nach 23 gen(psi)
(D
1*42(90)
1,60(100) 1,76(110)
(2) (3) W (5) (6) (7) (S)
321(541) 1010(1704)170(287) 0,26(9,2) 0,36(0,80) 1162(2561) 70,3(1000)
356(600) 1120(1804)189(318) 0,206(7,3) 0,29(0,64) 1282(2825) 141(2000)
392(658) 1230(2067)208(349) 0,153(5,*) 0,21(0,47) 1405(3091) 211(3000)
Trockengewicht s-
A*i τιΉ Ä*i ^ *i Tt 		Zementbrei- Tabelle II Schaum in Agens in eeeaatge- Druckfeetig-
s/cm3(lba/fto3) kg/i -Beton mit niedriger Dichte m3(ft.5) kg(lbs) wicht in
kg(lbs)		 keit ^n
Zement nach 28 Tapien
(D Wasser (5) (6) (7)
0,40(25) (2) 0,57(20,2) 0,82(1,8) 358(839) 10^5(150)
0,48(30) 308(5^7) (3) 0,5^(19,0) 0,77(1,7) 443(976) 16,2(230)
0,64(40) 365(6'ii) ^5^(259) 0,47(16?5) 0,68(1,5) 569('125O) 32,3(460) ^
0,75(47) 475(799) 182C306) 0,41(14,7) 0,59(1,3) 662(1456) 56,2(800) O
559(940) 238(400) • cn
280(470) O
CO
*»'
CO
O
S
D
>
einhext in
PY CTfI C lbS/it ο 		Tabelle III Wasser Schaum in
m3(fto3)		 Agens in Gesamtge-
^c1X1nN wicht in
kg(lbs) kgdbe)		 Druck ι
(1)
0s48(30)
0,80(50)		 Zement-Sand-Beton mit niedriKer Dichte 163(274)
179(301)		 (5)
O5 53(18,6)
0,44(15,6)		 (6) (7)
0,75(1,6) 473(1038)
0,64(1,4) 689(1516)		 in kg/cm
nach 28 Ta-
Ken(psi)		 t
ts- kg/m3(lbs/yd,3) (8)
12,0(170)
49,2(700)
*) Zement Sand
* (2) (3)
205(345) 214(361)
358(570) 354(597)
I 098i
♦~·
co
159
O cn cn
Das Vermischen der in den Tabellen I bis III angegebenen Chargen kann in einen üblichen Beton-, Mörtel- oder Durchlaufmischer 25 erfolgen· Bei den Sand enthaltenden Chargen sollte zuerst der Sandv dann der Zement und dann dae Wasser zugegeben werden» Bei den nur Zement und Wasser enthaltenden Chargen sollte zuerst das Wasser und dann der Zement zugegeben werden.
Der Schaum sollte in die Charge erst dann eingeführt werden,, wenn diese gründlich gemischt worden ist und nicht bevor die Mischung gebrauchsfertig zum Vergießen ist»
Nach der Zugabe des Schaumes zu der Aufschlämmung sollte die Mischung entsprechend den Empfehlungen der Herateller dea verwendeten Misohere gründlich gemischt werden. Nach der gründlichen Misohung des. Schaumes mit der Aufschlämmung kann dann das Produkt in Forjn einer Decke für Dächer oder Fußböden aufgebracht oder je nachdem zu einem Balken oder Block geformt werden.
Beispiele für die Zusammensetzung und die Eigenschaften eines erfindungsgemäß hergestellten Blockes und Balkens sind nachfolgend angegeben.
Beispiel 1
Ein Block der in Pig. 1 angegebenen Gestalt wurde nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren aus den folgenden Materialien hergestellt!
Komponente Menge in dem Ansatz
Zement 44,2 kg (97,1^ lbs)
Sand* 122.5 kg (270,0 lbe)
Wasser 25,7 kg (56,6 lbs)
erfindungsgemäßes , -.
Verschäuamngsmittel 0.034 m? (1,20 ft.^)
Bilikaaehl 13,2 kg (29,16 lbs)
*B*i de» Sand handelte es sich um einen Zuckersand mit eine»
FeinheitModul von etwa 1,1.
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Der Block wurd· dann 9 3/4 Stunden lang in einem Autoklaven bei einer Bpitaentemperatur τοη 1880C (37O0E) und 6 Stunden lang bei einen Druck τοη etwa 13,3 kg/ca2 (188 psi) gehalten. Tor dem Einbringen in den Autoklaven hatte der Block eine Haßdichte von 1,62 g/cm? (101 lbs/ft..*) und nach dem Herauenehmen aus des Autoklaven eine Trockendichte von etwa 1*53 g/cir* (95 lbs/fto*). Zwei Proben wurden untersucht. Die Probe 1 wog 12,1 kg (26,8 lba) und widerstand einem Druck von 87,1 kg/car (1 238 psi), die Probe 2 wog 12,5 kg (2?.,1 und widerstand einem Druck von 86,9 kg/cm (1I 264 psi).
Beispiel 2
Es wurde ein 2,40 a (8 ft,) langer.. 39,4 cm (15»5 inches) breiter und 18,8 cm (7,4 inches) dicker Balken aus den folgenden Materialien hergestellt:
Komponente Menge in der Charge Zement 44,0 kg (97,48 lbe)
Sand* 122,5 kg (2?0,0 lbe) Wasser 25,7 kg (56,6 lbe)
erfindungsgemäßes Ver- , *
echäumungßmittel 0,034 w> (1,26 ft. ^)
Silikamehl 15,2 kg (29,16 lbs)
♦Dabei handelte es sich um einen Sand mit einem Feinheits-Bodul von etwa 2,50.
Der Balken wurde dann mit drei Vorspanngliedern mit je 3 630 kg (8000 lbs) an jedem Vorspannglied vorbelastet und dann bei einer Temperatur von 1880C (37O0F) 4 1/2 Stunden lang unter einem Druck von etwa 11,2 kg/cm (160 psi) in •inen Autoklaven gebracht. Der Balken hatte eine Naßdichte von 1,59 «/ca5 (99 lbs/ftc5) und eine geschätzte Trockendichte von 1,49 g/cm5.(93 lbs/ft*5) und etwa die Hälfte des Gewichtes eines bekannten vorgespannten Balkens. Wenn die Vorspannung der Vorspannglieder auf den Balken übertragen wurde, traten keine Anseieben für eine Rißbildung in dem
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Beton an den Endpunkten der Vorepannglleder auf. Außerdem wurde keine Schrumpfung des Balkens über einen Zeitraum von 43 Tagen festgestellt.
Aus den vorstehenden Aueführungen geht hervor, daß das nacn dem erfindungBgeaeLßen Verfahren unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung erhaltene Produkt neu ist und eine außergewöhnlich hohe Verwendbarkeit aufweist. Eine schwimmfähige Parallelepipedische Masse des Produktes wurde 6 Monate lang in Wasser eingetaucht,ohno daß eine merkliche Veränderung in seiner Flotationslinie auftrat *
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Claims (1)

  1. zum Tertedlea eines aus Holzharz, Protein, Hatritsahydroxyd und Wasser bestehenden YerechäumungsHiitteis für zellularen Beton, bestellend aus einem mit einem Einlaß waä einem Auslaß versenenen Metallzylinder, dadurch gekennzeichnet,, daß da© erste Drittel des Innenraumes des Metallzylinders (20) nach dem Verteiler-einlaß mit rostfreier Stahlwolle (21) und die beiden restlichen Drittel des Innenrauses vor dem Terteileraualaß mit Arumiiiiumsieben (22) gefüllt sind*
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    Leersetfe
DE19702055023 1969-06-23 1970-06-19 Vorrichtung zum Verteilen eines Verschäumungsmittels für einen zellularen Beton. Ausscheidung aus: 2030351.9 Pending DE2055023A1 (de)

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