DE2164051A1 - Verfahren zur herstellung eines leichtbetons und leichtbetonkoerper - Google Patents

Description

• n Verfahren zur Herstellung eine Leichtbetons und Leiohtbetonkörper" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbetons aus porigen Zuschlägen, insbesondere Blähtonen, wobei die Zuschlagstoffe ilt Zement, Wasser und / oder Zusohlagstoffen na türlichen Vorkommens und / oder mineralischen Feinstmehlen vermischt werden. Leichtbetonbaustoffe werden im zun@hmenden Maße in der Bauindustrie eingesetzt, da sie neben geringem Gewicht eine hohe Wärmedämmfähigkeit aufweisen, ohne daß ihre Festigkeit wesentlich hinter herkömmlichen Betonbaustoffen zurüoksteht.
• Es ist bereits bekannt, Leichtbetone dadurch herzustellen, daß Zuschlagstoffe wie natürliche Leichtzuschlagstoffe, geschäumte Schlacken und Gläser, gesinterte Stoffe und geblähte Stoffe dem Zementwassergemisch, gegebenenfalls unter Zugabe von Sand, zugesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von geblähten Leichtzuschlagstoffen, wobei die Blähtone einen besonders breiten Raum einnehmen. Nachteilig hat sich bei der Verwendung von Blähtonen als Betonzuschlagstoffen aber gezeigt, daß diese unverhältnis@äßig viel Wasser aufnehmen. Durch diese Wasseraufnahme wird das Gesamtgewicht des fertigen Leichtbetons erheblich heraufgesetzt, die Wärmeleitfähigkeit vergrößert und weiterhin zieht der eingesetzte Blähton aus des aus Zement gebildeten Beetandtell des tertigen Baustoffes weiterhin Wasser ab, so daß sich nach einiger Zeit in der Umgebung des Blähtonzuschlages Haarrisse bilden können. Durch die Bildung dieser Haarrisse sinkt die Festigkeit des Betonteiles ab, die Nachteile des erhöhten Gewichtes und der verringerten Wärmedämmfähigkeit sind offenkundig.
• Ee iet weiterhin bekannt, (Zementtasohenbuoh 1968/69, Bauverlag GmbH, Wiesbaden-Berlin, Seite 293,3 Absatz), dem Zement Zusstzmittel zuzugeben, um die geschilderten nachteiligen Wirkungen su vermeiden.
• Es hat sich jedoch gezeigt, daß die erhöhte Wasseraufnahme des Blähtones und die Bildung von Ha@rrissen nach ger@umer Zeit auch durch Zusatzmittel, die in den Rest des Anmachwassers bei der Mischung des Betons eingegeben werden, nicht verhindert werden kann. Gemäß "Betonfibel, Band 1" werden z.b.
• bis zu 30 % des Anmachwassers von den Betonzuschlägen aufgesaugt. Bei Leiohtbetonbaustoffen ist dsher einer außerordentlich ungUnstiger Wasserzementwert w su erwarten, der erfahrungsgemäß eine relativ geringe Druckfestigkeit des Betons nach sich zieht.
• Insbesondere hat es sich gezeigt, daß aufgrund der Wasseraufnahme durch Zuschlagstoffe leichtbetongenische außerordentlich schnell erstarren und oft lediglich Verarbeitungszeiten von weniger als 15 Minuten haben. Ersichtlicherweise ist es aber bei größeren Mischmengen nicht möglich, innerhalb von diesem Zeitraum den Beton in Formen zu füllen. Entgegengesetzt zu der Verringerung der Verarbeitungszeit läuft eine sehr langsame Festigkeit. zunahme bei bekannten Leichtbeton@toffen, so daß bei diesen eine Ausformung erst nach erheblich größeren Zeiträumen möglich ist, als bei Normalbeton.
• Wie aus den genannten Literaturstellen hervorgeht, ist zwar eine Vorwässerung der Zusohlagstoffe bekannt, und deren Notwendigkeit unumstritten, eine Verringerung der vorstehend genannten Probleme hat aber die Vorwässerung nicht erbringen können, da durch die Vorwässerung allenfalls die Verwendbarkeit der Zuschlagstoffe überhaupt gegeben wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von teichtbeton zu finden, bei dem die vorgenannten Nachteile und de des Standes der Technik gesamt nicht mehr auftreten und welches es erlaubt, Leichtbetonkörper mit einem sehr geringen Waseerzementwert herzustellen, bei dem bei gleicher Beschaffenheit wie sonst üblicher Leichtbetone die Verarbeitungszeit 30 Minuten oder mehr beträgt und bei der ein rascher Festiekeitsanstiee und eine hohe Enddruckfestigkeit vorliegt.
• Insbesondere soll der fertige Leichtbetonkörper auch nach größeren Zeiträumen keine Haarrisse aufweisen und eine hohe Dauerdruckfestigkeit besitzen. Das Verfahren gemaß der Erfindung soll weiterhin auf einfachste Art und wirtschaftlich mit herkömmlichen Maschinen und unter Verwendung herkömmlicher Zementqualitäten sowie Zuschlag stoffe durchführbar sein.
• Dieee Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannter Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton dadurch gelöst, daS die Zuschlagstoffe vor dem Zumischen mit einer wässrigen töung behandelt werden (Vornässen), in die ein oberflächenaktiver Stoff zugesetzt ist.
• Vorteilhaft kann die Vorwässerung in einem Zwangsmischer voroenommen werden und die Zeitdauer des Mischvorganges 30 bis 60 Sekunden betragen, Zur Herstellung eine sehr leichten und gut warmedämmenden Betons knn vorteilhaft zwischen 150 und 200 Kilo Wasser pro Kubikmeter des Fertigproduktes eingesetzt werden, von dem die Hälfte beim Vornaseen zugegeben wird. Zur Beschleunigung der Verfestigung des fertigen Betons kann vorteilhaft der in Formen vergossene Leichtbeton erhöhten Temperaturen bis zu 80 Grad Celsius ausgesetzt und danach ausgeformt werden.
• Der oberflächenaktive Stoff kann ein Netzmittel sein, das mit einer Konzentration von 0,1 bis 1,0 % dem zur Vorwässerung benutzten Wasser zugesetzt wird.
• Der Leichtbetonkörper gemäß der Erfindung wird vorteilhaft ur,ter Verwendung von Blähton (z.b. Liapor oder Leca) hergestellt und weist ein Wasserzementverhältie von 0,5 bis 0,65 auf.
• Vorteilhaft kann ein auf Sulfonaten oder ein auf Äthylenoxydanlagerungsprodukten basierendes Netzmittel verwendet werden.
• Eß ist für den Fachmann vollkommen überraschend, daß durch die Zugabe eines Netzmittels bzw. oberflächenaktiven Stoffes zu dem Vornäßungswasser eine Verringerung der Gesamtwasseraufnahme des Betonbaukörpers möglich ist. Das normale Fachwissen weist genau den gegenteiligen Weg, wie nicht nur aus der Literatur bekannt ist, in dem Zusätze bei dem eigentlichen Betonmischen zugegeben werden.
• Nach dem normalen Fachwissen wäre nämlich zu erzarten, das die Zugabe eines oberilachenaktiven Stoffes zu dem Wasser in der Vorwässerungsphase die Wasseraufnahme der Blähtone erheblich erhöht und so die Wasseraufnahme insoeRamt vergrößert.
• Diese Beurteilung wird noch dadurch gestützt, daß bei einer herkömmlichen Vorbehandlung des Blähtones mit Nasser zur Ver@eidung einee vorzeitigen Ansteifens des Frischbetons ein hoher Wasserzementwert eingestellt werden muß, der wiederum zu einer geringen Druckfestigkeit fijhrt. Um hohe Druckfestigkeiten zu erreichen, müssen auch sehr hohe Zementmengen eingesetzt werden. Der Beton unter Verwendung von vorgewässerten Blshtonen wird also unwirtschaftlich und teue-. Im Gegensatz zu den zu erwartenden Ergebnissen ist es gemäß der Erfindung möglich, ein sehr geringes Wasserzementverhältnis zu erreichen, so dRß auch unter Verwendung von nur relativ geringen Zementmengen und Sandzusatz sowie mineralischen Feinstmehlen hohe Druckfestigkeiten erreicht werden können.
• Erfindungsgemäß wird der gesamte porige Zuschlagstoff, d.h. die gesamte Blähtonmenge mit einer geringen Menge Wasser und einem oberflächenaktiven Stoff (Netzmittel) in einem Zwangsmischer vorbehandelt.
• Die Mischzeit beträgt mindestens 30 Sekunden, danach hat der Blähton das gesamte Wasser aul°venommen und es befindet sich kein freies Wasser mehr innerhalb der Mischtrommel. Wenn dieser Zustand erreicht ist, werden Zement und Restwaseer zugesetzt und während einer Zeitdauer von 90 Sekunden fertig gemischt.
• Anschließend an den Mischvorgang wird der Frischbeton in die gewünschten Formen eingegeben, wobei Verarbeitungszeiten von mehr als 30 Minuten ohne weiteres möglich sind. Nach geraumer Zeit, z.b.
• 24 Stunden ist der Beton genügend erhärtet, um ausgeformt zu werden. Um die Zeit bis zlir Erreichung einer genügenden Erhärtung des Frischbetones zu verkürzen, kann dieser erhöhten Temperaturen (bis 80 Grad) ausgesetzt werden. Für den Fachmann überraschend eigiht sich auch bei dieser Nachbehandlung, daU der erfindungsgemäß hergestellte Beton keine feinen Risse aufgrund der nachfolgenden Hydratation des Zementes aus den Zuschlagstoffen erbält.
• Es hat sich als günstig gezeigt, wenn ungefähr 0,2 % des oberflächenaktiven flüssigen Zusatzes in das Vornäßwasser zugegeben wird, diese Konzentration ist voll Netzmittel zu Netzmittel verschieden anzusetzen. Für den Fachmann überraschend ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, auf Wasserzement werte 7u kommen, die denen des Schwerb@tons entsprechen. Die folgende Tafel gibt Meßwerte von Leichtbetonen, die gemaß der Erfindung hergestellt wurden.
• Tafel I Leichtbeton-Versuche 1. 0-Versuch Sand: 0 - - 3 mm = 27 i Liapor: O - 4 mm = 27 % Liapor: 4 - 8 mm = 21 % Liapor: 8 - 16 mm = 25 % Zement: PZ - 450 F in Gesamtmischung - 19 % Wasser: = 6,4 kg W/Z - Wert = 0,78 Rohdichte: 1,39 V = = 1,25 Druckfestigkeit: = 46 Kp/cm2 nach 24 Stunden 2. Versuch mit 0,2 % Netzmittel auf Liapor bezogen Sand: 0 - 3 mm = 30 % Liapor: 0 - 4 mm = 30 % Liapor: 8 -16 mm - 40 % Zement: PZ - 450 ? in Gesamtmischung = 19% Wasser: 5,2 kg W/Z =Wert = = 0,63 Rohdichte: = 1,40 V = M = 1,24 Druckfestigkeit nach 24 Stunden = 138 KP/cm2 3. Versuch mit 0,4 % Netzmittel auf Liapor bezogen Sand: 0 - 3 mm = 28 % Liapor: 0 - 4 mm = 32 % Liapor: 8 - 16 mm = 40 % Zement: PZ 450 F in Gesamtmischung 19 % Wasser: 5,1 kg W Wert = Z Rohdichte: 1,39 V = M - 1,30 Druckfestigkeit nach 24 Stunden = 125 Kg/cm2 Leichtbeton-Versuche Erwärmung im Trockenschrank bei 700 c 1. Versuch mit 0,4 % Netzmittel auf Liapor bezogen Sand: O - 3 mm = 28 7t Liapor: O - 4 mm = 32 qf Liapor: 8 - 16 mm = 40 % Zement: PZ - 450 F in Gesamtmischung @ 19 % Wasser: = 5,1 kg W/Z - Wert = 0,@0 Rohdichte: = 1,40 Druckfestigkeit: nach 24 Stunden = 250 Kr/crn2 Leichtbeton-Versuche 1. 0-Versuch Sand: 0 - 7 mm = 22 % Lecat O - 4 mm - 33 SÇ Leck: 16 -O mm - 45 % Zement:Pz - 350 F in Gesamtmischung = 19 % W/Z - Wert bei Mischumgsbeginn = 0,60 V = M = 1,23 nach 15 Min. V=M = 1,33 Wasser: 5,1 kp, Rohdichte: = 1,38 Lagerung: 4 Std. bei 70°C erhitzt 20 St@. Normal-Lagerung Druckfestigkeit: nach 24 Stunden = 100 Kp/cm2 Druckfestigkeit: ohne Warmbehandlung = 86 Kp/cm2 2. Gleich mischung:unter Einsatz von 0,2 % Netzmittel V = M = 1,23 nach 15 Min. V-M = 1,26 Rohdichte: = 1,38 Lagerung wie Versuch 1.) Druckfestigkeit: nach 24 Stunden / 176 Kp/ cm2 Druckfestigkeit: ohne Warmbehandlung = 144 Kp/cm2 Leichtbeton-Versuche Warmbehandlung bei 500 C 24 Stunden, dann Normallegerung 1. 0-Versuch Sand: O -- 3 mm = 28 % Leca: O - 4 mm = 32 % Leca: 8 - 16 mm = 20 % Leca: 16 - 30 mm = 20 % Zement; PZ - 450 F = 19 % auf Gesamtmischung Wasser: = 6,0 kg W/Z - Wert = 0,60 Rohdichte = 1,45 Druckfestigkeit: nach 7 Stunden = 83 KP/cm2 Druckfestigkeit: nach 24 Stunden = 150 Kp/cm2 Druckfestigkeit: nach 3 Tagen: 198 Kp/cm2 Verarbeitungszeit: 10 Minuten bei leicher Konsistenz V-M = 1,20 2. Versuch unter Einsatz von 0,3 % Netzmittel Gleiche Rezeptur wie bei 1.) Rohdichte: = 1,46 V=M = 1,20 Verarbeitung@zeit bei gleicher Kensistenz: 40 Minuten Druckfestigkeit: nach 7 Stunden = 110 Kp/cm2 Druckfestigkeit: nach 24 Stunden = 198 Kp/cm2 Druckfestigkeit: nach 3 Tagen: = 224 Kp/cm2 Der erfindungsgemäße Leichtbeton weist im fertigen Zustsnd trotz hoher Verdichtungsverhäl tnisse geringe Rohdichten und außerordentlich hohe Druckfestigkeiten auf. Das Wasserzementverhältnis beträgt 0,6 oder nur wenig darüber und als Druckfestigkeiten wurden nach 48 Stunden im Dur@hschnitt Werte von 7irka 120 bis 150 kg pro cm2 ermittelt. Als Blähtone wurden bandelsübliche B@htone verwendet (bekannt unter den Handelenamen Liapor und Leca). Die Konzentration des oberflachenaktiven Mittels in den Vorwässerungswasser betrug 0,2 bis maximal 0,4 %, Ersichtlicherwei@e sind die Kosten für so geringe Mengen Zuaatzmittel verschwendend gering gegenüber den Vorteilen, die allein durch die größeren Verarbeitungszeiten, durch die Möglichkeit, relativ wenig Zement ZU verwenden und durch das geringere Gewicht des Fartigbetons aufgrund des kleinen Wasserzementverhältnisses (geringere Transportkosten), erzielbar Bind. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann aufgrund der hohen Druckfestigkeit auf einen Zement geringerer Qualität, namlich der Qualität P7 350 F übergegangen werden.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, das aufgrund des geringeren Wasserzementverhältnisses die Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Leichtbetons erniedrigt wird.
• Ale Netzmittel kommen insbesondere auf Sulfonaten basierende sowie auf Äthylenoxydanlagerungsprodukte basierende In frage.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbetons aus porigen Zuschlägen, insbasondere Blähtonen, wobei die Zuschlagstoffe mit Zement, Wesser und/ oder Zuschlagstoffen natürlichen Vorkommens und/ oder mineralischen Feinstmehlen vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe vor dem Zumischen mit einer wässrigen Lösung behandelt werden (Vornässen), in die ein oberflächenaktiver Stoff zugesetzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit der wässrigen Lösung in einem Zwangsmischer vorgenommen wird und die Zeitdauer des Mischvorganges zirka 30 bis 60 Sekunden beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herst@llung eines Kubikmeters Leichtbeton zwischen 150 und 200 kg Wasser eingesetzt wird, von dem die Hälfte oder weniger zum Vornässen zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der in Formen vergossene Teiehtbeton erhöhten Temperaturen bis zu 80 Grad Celsius ausgesetzt und danach ausgeformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daF der oberflächenaktive Stoff ein Netzmittel ist, das in wässriger Lösung mit einer Konzentration von 0,1 bis 1 % dem zur Vornässung verwendeten Wasser zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf Sulfonaten basierendes Netzmittel verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch eekennzeichnet. daß ein auf Äthylenoxydanlagerungsprodukten basierendes Netzmittel verwendet wird.

8. Lefehtbetonkörper, hergestellt nach den Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, unter Verwendung von Blähton, gekennzeichnet durch ein Wasser/ Zementverbältnis von 0, bin 0,65.