DE2302915A1

DE2302915A1 - Verfahren zur herstellung von leichtbeton

Info

Publication number: DE2302915A1
Application number: DE19732302915
Authority: DE
Inventors: Harry Martinus Maria Krikhaar
Original assignee: Neduco Ind Woningbouw N V
Current assignee: Neduco Ind Woningbouw N V
Priority date: 1972-01-26
Filing date: 1973-01-22
Publication date: 1973-08-02
Also published as: BE794544A; GB1399424A; FR2169414B3; NL7201057A; FR2169414A1

Description

NEDUCO IITDUSTRIELE WONINGBOUW N.V.
Meijelseweg 35, Helden-Beringe, Niederlande

Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton, aus dem vorgefertigte Bauelemente durch Mischen von hydraulischem Zement, Wasser, Zuschlagmaterialien und Hilfsstoffen hergestellt werden können. Unter Zuschlagmaterialien werden die im gehärteten Produkt das Skelett bildenden Bestandteile verstanden, wie Sand, Kies, Quarzmehl, latent hydraulische Materialien wie Flugasche und Schlackenmehl, sowie Füllstoffe z.B. Kunststoff schaum. Hilfsstoffe sind diejenigen chemischen Stoffe, wie oberflächenaktive Stoffe, die der Betonmischung z.B. eine bessere Verarbeitungsfähigkeit, Handhabbarkeit usw. erteilen. In einer Betonmischung kann Sand durch ein in betont-technologischer Hinsicht analoges Material mit Korngrossen von etwa 0-5 mm ersetzt werden, dessen Anwendung unter bestimmten Umständen vorteilhalt sein kann, z.B. weniger teuer ist oder spezifisch weniger schwer ist. Wo im Nachstehenden der Ausdruck "Sand" benutzt wird, bezieht sich dieser auch auf die Sand ersetzenden Materialien.

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Er ist bekannt, dass man das Volumengewicht von Beton durch Zusatz von Polystyrolschaumteilchen verringern kann. Bei Volumengewichten von 1000 kg/m und niedriger setzt man dann zumeist auch noch ein Haftmittel zu, um das Polystyrol am Zementstein haften zu lassen (niederländische Patentschrift 129.585).

Obgleich man damit im Gewichtsbereich von 1100-1200 kg/m Druckfestigkeiten

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von etwa 80 kg/m und Biegezugfestigkeiten von etwa 20 kg/m erreichen kann, erweisen sich Mischungen, die auf diese Weise hergestellt werden, als schwer verarbeitungsfähig, während Gegenstände, die aus diesen Mischungen hergestellt sind, nahe ihrer Bruchbelastung plötzlich brechen, wodurch es notwendig wird, wenn daraus montagefertige Bauelemente hergestellt werden, dieselben mit. einer Bewehrung aus Metall oder Holz zu versehen, um zu vermeiden, dass sie z.B. bei einer Stossbelastung während der Montage brechen und teilweise aus dem Kran fallen. "

Die niederländische Patentanmeldung 65·θ63θ6 betrifft eine ähnliche Technik," bei der man ,jedoch, ausser dass man Polystyrolschäumteilchen aufnimmt auch einen hohen iruft-orozentsatz einführt. Diese Technik hat auch den lachteil, dass zu Montage,- zwecken immer eine Holz- oder Stahlbewehrung notwendig ist.

Die Aufnahme von grossen Mengen Luft oder anderes Gas in Beton zur Verringerung des Volumengewichtes ist an sich auch schon allgemein bekannt und das Produkt dieses Verfahrens ist das sog. Gasbeton. Man kann dies dadurch erreichen, dass man in die Mischung z.B. Wasserstoffperoxyd aufnimmt, das mit dem freiwerdenden Kalk unter Abscheidung von Sauerstoff reagiert. Auch kann man Aluminiumpulver in feinverteilter Form in die Mischung aufnehmen, wobei dann aber Gasbeton entsteht, dessen Zellen mit Wasserstoff gefüllt sind. Weiter kann man auch durch einen oberflächenaktiven Stoff die Oberflächenspannung des Mischwassers so verrringern, dass dieses während des Mischvorgangs zum Schäumen kommt und auf diese Weise Luft in Form kleiner Blasen in die Mischung eindringt. Verwendet man dafür einen Polyelektrolyt, dessen aliphatische Kette 10—12 Kohlenstoffatome enthält und dessen ionogenes Ende eine grosse Affinität zu Wasser in einem stark alkalischen Medium aufweist, kann man neben der Lufteinführung auch noch eine sehr feine Luftverteilung herbeiführen. Voraussetzung hierfür ist in der Praxis jedoch,

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dass der Zement schon vorbenetzt ist. Zu diesem Zweck werden häufig Natrium- und Ammoniumsalze von Sulfonsäuren benutzt. Es hat sich aber in der Praxis als unmöglich erwiesen, durch Schäummittel Beton mit einem Volumengewicht von weniger als 1500 bis 16OO kg/m herzustellen.

Für einen Leichtbeton wird jedoch ein Material mit einem Volumengewicht von. 1100-1200 kg/m erstrebt. In der Art Gasbeton ist ein solches Produkt mit Hilfe von Aluminiumpulver oder Wasserstoffperoxyd zwar herzustellen, aber dafür ist es jedoch notwendig, dass man eine Technik anwendet, die völlig anders ist als bei der normalen Betonherstellung und -verarbeitung. Man muss eine ganz genaue Dosierung von Rohstoffen anwenden und Zeit und Temperatur völlig beherrschen. Man braucht vollkommen geschlossene Schablonen, die einem energischen Druck widerstehen können. Die während des Herstellungsprozesses entstandenen Verformungen machen es oft notwendig, die erhaltenen geformten Gegenstände auf das gewünschte Mass zu sägen.

Aus der niederländischen Patentanmeldung 67.11139 ist es bekannt, Polypropylenfasern in Beton aufzunehmen, um dem Beton eine grössere Bruchdehnung und eine grössere Schlagfestigkeit zu erteilen. Zur Verfestigung der Zenientprodukte wird jedoch die Anwendung von Polypropylenfasern in gezwirnter Form empfohlen.

Schliesslich ist es aus der niederländischen Patentanmeldung 69. bekannt, durch Zugabe von vielen dünnen kurzen Fasern das luftenthaltende Vermögen von Zementmörtel oder Beton und damit die Thixotropie zu erhöhen. Bei diesem Verfahren geht man jedoch von einer Mischung aus, die neben einem oberflächenaktiven Stoff eine sehr grosse Menge an feinen Fasern enthält, wobei man eine Betonart erhält, die sich in nassem Zustand wie "Rasiers'chaum" verhält.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine erste Mischung aus mindestens einem Teil vom Wasser, gegebenenfalls einem Zuschlagmaterial, einem ionogenen oberflächenaktiven Stoff und Zement herstellt, wobei das Mischen fortgesetzt wird, bis die Mischung mindestens 15% Luft, bezogen auf das Volumen des Zementsteines, enthält, danach gegebenenfalls den Rest des Wassers oder des Sandes oder eines Sand ersetzenden Materials unter Mischen

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zugibt, sodann Kunststoffschaumteilchen und danach ungezwirntes Fasermaterial zugibt, während man mischt, bis eine homogene Mischung erhalten •worden ist, worauf die Mischung erwünchtenfalls geformt wird.

Nach einer Ausführungsform des erfindungsmässen Verfahrens kann man den Leichtbeton dadurch herstellen, dass man den oberflächenaktiven Stoff in dein. Mischer zu einer Mischung von hydraulischem Zement, z.B. Portlandzement Sand und einem Teil des insgesamt benötigten Wassers gibt wodurch in die Mischung eine Vielzahl von feinverteilten Luftblasen zur Verringerung des Volumengewichtes aufgenommen wird. Anschliessend wird der Rest der benötigten Wassermenge zugegeben, und danach die Kunststoffschaumteilchen, und gründlich gemischt. Schliesslich werden dieser Mischung die nichtgezwirnten Fasern zugegeben und wird das Ganze wiederum gründlich zu einer homogenen Mischung gemischt.

Der erfindungsgemäss anzuwendende oberflächenaktive Stoff muss ein ionogener oberflächenaktiver' Stoff sein. Es ist zwar nicht unmöglich, einen nichtionogenen oberflächenaktiven Stoff zu verwenden, z.B. einen Nonylphenolglykoläther, aber das führt in der Praxis zu mehreren Nachteilen, wodurch dessen Gebrauch sich nicht empfiehlt. So erweist sich im Medium der Zementmischung der Lufteinschluss als weniger stabil und weiter die Luftverteilung als weniger fein. Ein günstiger Aspekt ist freilich, dass das nichtionogene Material keinen Einfluss auf die Zementreaktion nimmt, wodurch leine oder eine nur geringe Verzögerung der Zementsteinbildung stattfindet.

Vorzugsweise verwendet- man erfindungsgemäss einen anionogenen oberflächenaktiven Stoff.

Beispiele von geeigneten oberflächenaktiven Stoffen nach der Erfindung sind Serdet DDK 31, das ein Alkylarylsulfonat mit 60% Trockenstoffgehalt ist; Teepol G.C. 56, eine durch die Shell in den Handel gebrachte Mischung eines Alkylbenzolsulfonats und eines Alkoholäthersulfats mit einem Trockenstoffgehalt von etwa 33$; Woerman B.E. "airentrainer", das ein Alkylglykoläthersulfat ist; ein a-Alkensulfonat (Hoechst, Nr. STA53; SIA53/I) mit etwa 9-12 Kohlenstoffatomen. Der oberflächenaktive Stoff hat zweierlei Funktion. Einmal hat das Material zum Zweck, durch Verminderung der Oberflächenspan-

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nung des Anmaehwassers Schaumbildung zu ermöglichen, zum andern durch dessen Gebrauch im Uebersehuss eine derart grosse Luftmenge in die Mischung aufzunehnen, dass Thixotropie in der Mischung entsteht, die eiiie homogene Verteilung der zuzusetzenden Kunststoffschaunteilchen und des Fasermaterials ermöglicht, trotz des grossen Unterschiedes des spezifischen Gewichts der unterschiedlichen Komponenten. Zur Erzielung eines Leichtbetons mit optimalen Eigenschaften in bezug auf das Volumengewicht, die Handhab- und Bearbeitungsfähigkeit und die Festigkeit der daraus hergestellten Gegenstände wird bei der Herstellung der ersten Mischung aus Zement, Wasser, Sand und dem oberflächenaktiven Stoff so lange gemischt, dass darin mindestens 15$ feinverteilte Luft aufgenommen ist.

Vorzugsweise verwendet man einen anionogenen oberflächenaktiven Stoff, insbesondere einen trocknen anionogenen oberflächenaktiven Stoff, z.B. ein Ci-Alkensulf onat.

Nach einer besonderen Vorzugsausfuhrungsform verfährt man derart, dass man den trocknen anionogenen oberflächenaktiven stoff und den hydraulischen Zement trocken vormischt, danach das Wasser zugibt, wobei mindestens ein Teil davon mit einer Geschwindigkeit von vorzugsweise 15-25$ der insgesamt zuzugebenden Volumenmenge pro Minute zugesetzt wird. So kann das Wasser in einer Stufe zugegeben werden, was selbstverständlich eine beträchtliche Vereinfachung des eher erwähnten Zweistufenverfahrens bedeutet. Weiter ist es dabei von Vorteil, dass man, wenn man die Kombination Zement/Wasser/-oberflächenaktiven Stoff immer so lange mischt, bis kein freies Wasser mehr vorhanden ist, ein gut nacharbeitbares Resultat erzielt.

Die zuzusetzenden Kunststoffschäumteilchen haben die Eigenschaft, dass sie bei nur geringem Gewicht ein grosses Volumen einnehmen, wodurch das Volumengewicht der Mischung beträchtlich verringert wird.

Vorzugsweise wird zu Flocken verschnitten und völlig expandierter Polystyrolschaum angewendet. Es ist übrigens nicht notwendig, dass das Schaummaterial völlig expandiert ist, aber es bietet im Hinblick auf die Nacharbeitbarkeit der Resultate freilich Vorteile, da von einem Produkt in einem festen Endzustand ausgegangen wird. Der Polystyrolschaum kann mit

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jeder geeigneten Schneidevorrichtung geschnitten werden, z.B. mit einer
Pallmannmessermühle. Beim Schneiden des Polystyrolschaunies ist es wesentlich, darauf zu achten, dass das Schaummaterial nicht an den Grenzen der
darin vorhandenen Polystyrolkugeln "bricht, sondern dass diese Kugeln durchgeschnitten werden. Bei Anwendung von Kugeln neigen diese nämlich dazu, in der Zementmasse zu klumpen, was selbstverständlich nicht gestattet ist.
Für einen Beton mit homogenen Eigenschaften müssen die Teilchen regelmässig durch den Beton verteilt sein.

Das erfindungsgemäss zu verwendende Fasermaterial muss in ungezwirnter Form angewendet werden, weil gefunden wurde, dass nur dann in Kombination mit den anderen Bestandteilen des erfindungsgemässen Betonmaterials eine homogene Betonmischung hergestellt werden kann, so dass daraus Gegenstände mit für die Praxis erforderlichen Eigenschaften hergestellt werden können. Zu der Art der anzuwendenden Fasern lässt sich bemerken, dass jede Faserart
geeignet ist, soweit den nachfolgenden Bedingungen entsprochen wird:

- die Faser muss in dem alkalischen Medium, das durch den Zement gebildet wird, nicht angegriffen .oder gelöst werden;

- die Faser ist vorzugsweise stark hydrob.

So wird man: das erfindungsgemässe Betonmaterial mit alkalibeständiger Glasfasern, alkalibeständiger Steinwollfaser und verschiedenen Arten TTylonfaser herstellen können. Obwohl nicht stark hydrophob, könnte man auch kleine
Stücke Metallabfälle z.B. Bohrspäne, und Metalldraht z.B. aus Kupfer oder Stahl anwenden. Für eine gegebene Festigkeit wird das Volumengewicht der
gebildeten Mischung dann aber etwas höher sein.

Vorzugsweise werden erfindungsgemäss jedoch Fasern aus Band erhalten, das selbst erhalten wurde aus vorgekerbter Polypropylenfolie mit einer Lauflänge von 800-1000 m/kg, angewendet in geschnittenen 5-7 cm langen Stücken. Bei Anwendung anderer Fasern als Polypropylenfasern wird für diese anderen Fasern etwa die gleiche spezifische Oberfläche aufrechterhalten.

Die Fasern werden als letzte Komponente innerhalb etwa 20^ des ca. 3 Minuten dauernden Mischzyklus zugegeben. Beim Schneiden des Bandes zu den Fasern
der gewünschten Abmessungen sind an die Schneidegeschwindigkeit also hohe

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Anforderungen zu stellen, denen in der Praxis eine Schneidevorrichtung auf der Basis eines rotierenden Messers entspricht.

Weiter wurde gefunden, dass von dem Zementbestandteil zur Herstellung des erfindungsgemässen Leichtbetons ein Teil durch ein anderes feinverteiltes Material ersetzt werden kann; vorzugsweise soll dieses Material zu Anfang der Mischphase inert bis leicht hydrophob sein. So können mehrere feinverteilte Minerale, z.B. Quarzmehl, benutzt werden. Auch latent hydraulische Materialien, wofern feinverteilt, können eingesetzt werden, z.B. Sehlacken-Kiehl oder Flugasche. Bei Flugasche muss aber darauf geachtet werden, dass das Material von für Beton schädlichen Bestandteilen befreit ist.

Der erfindungsgemäss erhaltene Leichtbeton lässt sich wie jeder andere Leichtbeton verarbeiten und formen, ohne dass dafür spezielle Mischer oder Formen erforderlich sind. Die in eine Form eingebrachte verdichtete Mischung ist nach etwa 8-12 Stunden bei normaler Temperatur aus der Form herausnehmbar und hat nach etwa 7-10 Tagen praktisch die Endstärke erreicht. Eine vorteilhafte Formweise zur Herstellung von z.B. Bauplatten ist die Anordnung des Leichtbetons in eine ringsum völlig abgeschlossene Schablone, der gleich danach Wärme mit einer von den Abmessungen abhängigen Geschwindigkeit zugeführt wird, und zwar derart, dass eine Expansion durch Luftausdehnung auftritt. Wird die Wärme mit zu hoher Geschwindigkeit zugeführt, ist die Aussenflache der Betonmischung bereits hart, wenn der Kern, von dem aus die Bauplatte danach zerdrückt wird, noch nicht hart ist. Erfolgt die Wärmezufuhr zu langsam, eilt die chemische Erhärtungsreaktion dem Druckaufbau durch Luftausdehnung voraus, so dass keine Expansion auftritt.

Eine andere Vorzugsausführungsform zum Formen von dazu geeigneten Gegenständen ist die, bei der wie "eher erwähnt ein Teil des hydraulischen Zements ganz oder teilweise den Sand durch ein feinverteiltes Material ersetzt hat, das eine dem Zement entsprechende spezifische Oberfläche aufweist, wodurch der Leichtbeton sich wie nasser Ton verhält und eine vergleichbare Konsistenz hat und u.a. ausgezeichnet extrudiert werden kann oder auch wie ein Tonmaterial geformt (z.B. geknetet) werden kann. Wenn man die Fraktion des Sandes mit Korngrössen von 0-0,3 mm beibehält, kann dieser feine Sand passend zum Erzielen ästhetischer Effekte benutzt werden. Es ist überraschend, dass im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens durch den .genannten Ersatz eines

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Teiles vom Zement und vom Sand ein geschäumter Beton erhalten wird, der sich unter Druck extrudieren lässt, ohne zu brechen oder anderswie zu Inhomogenitäten zu führen. Selbstverständlich wird der Gehalt an Kunststoffschaumteilchen dabei so geregelt, dass das gewünschte Volumengewicht erreicht wird.

Erfindungsgemäss hergestellte Gegenstände sammeln in sich einige besondere Eigens chaft en:

- obgleich sie das Äussere von normalem, glatt ausgearbeitetem Beton zeigen, haben sie doch nur ein Volumengewicht von. 1100-1200 kg/m ,

- erfindungsgemässe Platten lassen sich in der normalen Weise mit Spritzmörtel, Stuckwerk, Fliesen usw. ausarbeiten, als wären sie aus Kiesbeton hergestellt.

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Mit einem Ε-Modul von 2-2,5 x 10 kg/cm verhält die Platte sich in mancher Hinsicht wie eine Holzplatte, wobei auch in dem Zugbereich grosse Verformungen auftreten können, ohne dass dies Rissbildung herbeiführt Beispielsweise ist es möglich, eine vertikal angeordnete, 7 cm dicke und 2,60 m hohe Platte um mehr als 5 mm auszubiegen, ohne dass Rissbildungauftritt. Bei • Stossbelastungen auf solche Platten treten Ausbiegungen bis 8 mm auf, wobei nach 5 Minuten die gesamte Deflexion wieder bis unter 0,3 mm zurückgebracht worden ist.

Bei Belastungen auf Wandplatten von 7 cm zeigt es sich, dass eine solche Platte beim Überschreiten des Bruchmomentes, das in manchen Fällen weit über 200 kgm/m Wandbreite liegt, noch ein Moment von βθ-8θ kgm/m aufnehmen kann, ohne zu brechen. Durch diese Eigenschaft wird es möglich, grosse Platten mit einem Baukran zu montieren, ohne dass eine Metall- oder Holzbewehrung aus Sicherheitsgründen erforderlich ist.

Dat Material lässt sich in vielen Hinsichten wie Holz bearbeiten. So lässt es sich mit Holzgeräten bohren, fräsen und sägen, während Befestigungen mit liägeln, Schrauben usw. gemacht werden können. Wenn schwerere Gegenstände, wie Waschbecken;, Spülkasten od.dgl. befestigt werden sollen, kann man einen Kunststoffdübel anwenden. Es zeigte sich, dass Nr. 1U Holzschrauben, die mit einem Fischerdübel S 8 über einen Abstand von 5 cm in das Material gedreht worden waren, gut reproduzierbare Ausziehwerte weit über 100 kg hatten. Auch 6 mm Keildübel zeigten eine besonders gute Befestigungsstärke, die 100 kg leicht übersteigt.

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Gegenstände nach der Erfindung haben weiter gute Kriech-eigenschaften. Aus Versuchen fang hervor, dass bei einer Belastung des etwa 1,7-Fachen des maximal zu erwartenden Oebrauchsmoments die Deflexion nach etwa Q Wochen ein Maximum erreicht, das 1,7 /oo beträgt. Während dieses Versuchs wurde die VerSuchsaufstellung regelnlässig durch einen passierenden Kran in Vibration versetzt. Ilaehdem eine Deflexion von 1 ,6-1,7 /oo erreicht worden war, zeigte es sich, dass beim Passieren des Krans die Deflexion bis etwa 1,7°/oo zunahm, worauf die Wand sich wiederherstellte bis eine Durchbiegung von etwa 1,6 /oo.

Die Erfindung wird an Hand nachstehender Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen wurde immer von einer Bsßismischung mit etwa folgender Zusammensetzung ausgegangen:

760 kg Zement, 270 kg Sand mit einer Teilchengrösse von 0-5 mm und einen Wasser/Zement-Faktor von etwa 0,3^-0,37, alles bezogen auf 1 m Beton. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Zusammensetzung beschränkt. So kann der Zementgehalt pro m Beton, ohne dass die Qualität des Endproduktes beeinträchtigt wird, auf 56O kg, oder sogar weniger, beschränkt werden, sei es, das durch grosse Verringerung des Zementgehaltes, Verzögerung der Härtungsreaktion auftreten kann.

Beispiel I

Pro m Betonmaterial wurde eine Mischung hergestellt aus:

Portlandzement A 760 kg

Sand 0-5 mm 270 kg

oberflächenaktivem Stoff BE "airentrainer" 7,6 kg

Polystyrolschaumflocken 500 1

Polypropylenfasern 88O m/kg ^₉O kg

Wasser 275 1

Die Mischung enthielt 527 1 Zementstein und etwa 215 1» d.h. ungefähr Luft.

Die Polystyrolschaumflocken wurden erhalten aus Polystyrölschaumabfallen, die mit einer Pallmannmessermuhle über ein Sieb von 8 χ 8 mm zu Flocken geschnitten waren.

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Das schaumbildende Mittel war der sog. ."B.E. airentrainer". Mit diesem schaumbildenden Mittel in der angegebenen Menge wurde ein stabiler Schaum mit Blasen mit einem Querschnitt zwischen einigen u und einem mm erhalten.

Die als Bewehrung angewendeten Polypropylenfasern wurden aus Barid hergestellt, erhalten aus vorgekerbter Polypropylenfolie mit einer Lauflänge von 900 m pro kg, wobei die Fasern eine Länge von 7 cm hatten.

Die Betonmischung wurde dadurch hergestellt, dass der Zement und der Sand mit einem Teil des Wassers, der gerade zu ihrer Benetzung reichte, vermischt werden. Sodann wurde der oberflächenaktive Stoff zugegeben und das Ganze wiederum gemischt, bis die Mischung die gewünschte Menge Luft aufgenommen" hatte, worauf der Rest des Wassers zugegeben und vermischt wurde. Schliesslieh wurden innerhalb der letzten 20 Sekunden des ungefähr 3 Minuten dauernden Mischzyklus die Polystyrolschaumflocken und sodann die Polypropylenfasern zugegeben und vermischt.

3 Erhalten wurde ein Betonprodukt mit einem Volumengewicht von 1175 kg/m mit für die Praxis geeigneten Festigkeitswerten.

Beispiel II · " "

3 Es wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung pro m hergestellt:

Portlandzement Klasse A 760 kg

Sand 0-5 mm 270 kg

Zu Flocken geschnittener Polystyrolschaum 500 1 (lose ge

schüttet gemessen)

Wasserzementfaktor 0,3*4-

oberflächenaktiver Stoff (anionogen;

Hoechst S1A53/1, 100$ Feststoff) 76O g

Der Zement und der oberflächenaktive Stoff wurden beide im Trockenzustand in einen Zwangsmischer gegeben, worauf alles Wasser mit einer Geschwindigkeit von 16$ pro Minute zugegeben wurde. Es wurde weitergemischt, bis die gebildete Paste kein Wasser mehr abgab. Sodann wurde aller Sand und wurden die Polystyrolflocken zugegeben. Nachdem die Polystyrolflocken völlig eingemischt worden waren, wurde aus dieser Mischung ein 50 cm langer, 10 cm hoher und 10 cm breiter Balken gebildet. Nach 2h Stunden wurde dieser Balken aus der Schablone

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genommen und noch 6 Tage "bei etwa 20 C und einer relativen Feuchtigkeit über Q0£ aufbewahrt.

Trieben Tage nach den Anmachen wurden einige Eigenschaften des Materials festgestellt:

mittlere Druckfestigkeit 55 kg/cm ~

Biegezugfestigkeit (ermittelt durch den

Driepunkts-Biegeversuch) 13,5 kg/cm~

Es zeigte sich, dass der Balken bei dem Driepunkts-Biegeversuch bei einem angebrachten Moment von 22,5 kgm und einer Deflexion von 0,2 /oo in der Mitte plötzlich brach.

Beispiel III

'-Tit einer Mischung nach Beispiel II wurde ein zweiter Versuch durchgeführt. Dabei wurde jedoch, nachdem man die Polystyrolflocken eingemischt hatte, 1 kg Band aus vorgekerbter Polypropylenfolie mit einer Lauflänge von 880 m pro kg in T cm langen Abschnitten zugegeben. Ilachden diese Fasermasse eingemischt und verteilt worden war, wurden zwei Balken von 50 χ 10 χ 10 cm hergestellt, die in der im Beispiel I beschriebenen Weise aufbewahrt wurden.

Sieben Tage nach dem Anmachen wurden nachstehende mittlere Eigenschaften festgestellt:

das mittlere Gewicht betrug 12.80 kg/m

ρ die mittlere Druckfestigkeit betrug 50 kg/cm

2 die mittlere Biegezugfestigkeit betrug 13 kg/cm

Beim Versuch zeigte es sich, dass die Balken bei einer mittleren Deflexion von 0,35 /oo rissen und dass bei einer mittleren Deflexion von 12 /oo jeder Zusammenhang zwischen den zwei Hälften der Probestücke verlorenging. Die ersten Eisse zeigten sich, nachdem ein mittleres biegendes Moment von 21 kgni auf die Balken angebracht worden war.

Beispiel IY

In analoger Weise wurde eine Mischung hergestellt, die jedoch 20 kg Polypropylenfasern pro m enthielt.

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Sieben Tage nach dem Anmachen wurden nachstehende Eigenschaften festgestellt:

das mittlere Volumengewicht betrug 1260 kg/m

die mittlere Druckfestigkeit betrug 50 kg/cm

2 die mittlere Biegezugfestigkeit betrug' 15 kg/cm

Nachdem durch den Dreipunkts-Biegeversuch ein Moment von 25 kgm angebracht worden war, zeigte es sich, dass die Balken bei einer mittleren Deflexion von 0,5 /00 rissen, und dass bei einer mittleren Deflexion von 17 /00 der Zusammenhang zwischen den beiden Hälften der verschiedenen Probestücke völlig verlorengegangen war.

Beispiel V

In analoger Weise wurde eine Mischung hergestellt und aufbewahrt, die k kg Polypropylenfilm enthielt.

Bein Versuch wurden nach sieben Tagen nachstehende Eigenschaften festgestellt :

mittleres Volumengewicht . 1158 kg/m

mittlere Druckfestigkeit ho kg/cm

mittlere Biegezugfestigkeit 16,5 kg/cm

Nachdem durch den Dreipunkts-Biegeversuch ein Moment von 27,5 kgm angebracht war, traten bei einer mittleren Deflexion von 1,6 /00 die ersten Haarrisse auf. Bei einer mittleren Deflexion von 23 /00 war der Zusammenhang zwischen den Hälften der Probestücke völlig verlorengegangen.

Beispiel VI

In analoger Weise wurde eine Mischung hergestellt, der 5 kg Poly-' propylenfilm zugegeben wurde. Bei dem angewendeten Wasser-Zement-Faktor von 0,3^+ zeigte es sich, dass die Mischung den angemessenen Verarbeitungsfähigkeitsforderungen nicht langer entsprach. Der Wasser-Zement-Faktor wurde dann auf 0,35 erhöht. Nach Lagerung während 7 Tagen wurden nachstehende Eigenschaften festgestellt:

mittleres Volumengewicht 11^5 kg/cm

mittlere Druckfestigkeit 31 kg/cm

mittlere Biegezugfestigkeit 12 kg/cm

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Bei Dreipunkts-Biegebelastung traten die ersten Haarrisse bei einem mittleren biegenden Moment von 18 kgm. und einer mittleren Deflexion von 0,5 /oo auf, während eine mittlere Deflexion von 22 /oo erforderlich war, bevor der Zusammenhang zwischen den Hälften der Probestücke verloren ging.

Aus diesem und ähnlichen Versuchen ging hervor, dass bei steigendem Fasergehalt das Volumengewicht und die Druckfestigkeit geringer wurden, wobei jedoch die Biegezugfestigkeit und die Länge des Bruchbereichs zunahmen. Im allgemeinen wurde auch gefunden, dass bei einem Fasergehalt über 1*0 kg/m die Verarbeitungsfähigkeit der nassen Mischung wegen der durch die Faser eingeführten Thixotropie viel geringer wurde.

Beispiel VII

Es wurde eine Mischung der im Beispiel V angegebenen Zusammensetzung hergestellt, jedoch ohne Polystyrolflocken, wobei der Gehalt des oberflächenaktiven Stoffes bis 3°/oo erhöht wurde, um ein möglichst niedriges Volumengewicht zu erreichen. Nach T Tagen wurden nachstehende Eigenschaften festgestellt :

mittleres Volumengewicht 1525 kg/m

ο mittlere Druckfestigkeit 75 kg/cm

mittlere Biegezugfestigkeit 16 kg/cm

Rissbildung trat erst auf bei einem Moment von 27,5 kgn und einer Deflexion von 1°/oo. Bei einer Deflexion von 2k /oo war der Zusammenhang zwischen beiden Hälften des Probestückes völlig verlorengegangen.

Beispiel VIII

Es zeigte sich, dass bei einem gewählten Polypropylenfasergehalt von ko kg/m die Festigkeit des Endproduktes mit dem erhaltenen Volumengevicht eng zusammenhing. Das Volumengewicht konnte dabei dadurch beeinflusst werden, dass man die zuzugebende Polystyrolmenge oder die zuzugebende Menge an oberflächenaktivem Stoff variierte. So wurde u.a. nachstehende Mischung hergestellt:

Portlandzement A 7U0 kg

Sand 0-5 mm 270 kg

Polystyrolflocken, lose geschüttet 527 1

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Polypropylenfasern k kg'

anionogener oberflächenaktiver

Stoff in Trockenform 735 g

Wasser-Zement-Faktor ' 0,35

Bei diesem Versuch war der oberflächenaktive Stoff weit grober gemahlen worden, wodurch erwartet werden konnte, dass die Menge aufgenommener Luft reduziert werden würde. Diese Mischung lieferte tatsächlich ein.-mittleres Volumengewicht von 1290 kg/m , wobei eine mittlere Druckfestigkeit von 75 kg/cm erhalten wurde, mit einer mittleren Biegezugfestigkeit von

2
27 kg/cm . Je nach den an das Produkt zu stellenden Forderungen konnte man also die Festigkeitseigenschaften des Betons nach der Erfindung beeinflussen, ohne .dass der Vorteil des verhältnismässig langen Bruchbereichs verloren ging.

Beispiel IX

Es wurde gemäss nachstehender Zusammensetzung eine Mischung hergestellt, wobei ein Teil des Zements, und aller Sand durch gesinterte Flugasche ersetzt worden waren. '

Portlandzement C

gesinterte Flugasche mit einem Korndurchmesser zwischen 10 - 6o u

geschnittene Polystyrolflocken, lose geschüttet

Wasser
Polypropylenfas ern

oberflächenaktiver Stoff (Teepol G.C. 56,

in einer Verdünnung von 83 g Feststoff

pro Liter ■ 7,9 1

Man arbeitete, wie im Beispiel I angegeben, gemäss dem Zweistufenmischverfahren, d.h. dass das Mischwasser in zwei Stufen zugegeben wurde. Diese sehr gut zu extrudierende Mischung erreichte nach sieben Tagen eine mitt-

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lere Druckfestigkeit von 86 kg/cm bei einer Biegezugfestigkeit von 22 kg/cm Das Volumengewicht betrug 1250 kg/cm . Nach 28 Tagen betrug das Gewicht noch etwa II60 kg/m .

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600	kg
260	kg
810	1
260	1
2,6	kg

Im Rahmen obiger Zusammensetzung wurde der oberflächenaktive Stoff Teepol G.C. 56 durch 360 g trockenen anionogenen oberflächenaktiven Stoff ersetzt, der genäss den Einstufenmischverfahren nach Beispiel II verarbeitet wurde. Erhalten wurde ein Leichtbetonmaterial mit Eigenschaften die gleich gut sind wie die bei Anwendung von Teepol G.C. 5β.

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Claims

— 1 tr— AKSPH Ü CHS

1. Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton, aus dein vorgefertigte Bauelemente durch Mischen von hydraulischem Zement, Wasser, Zuschlagmaterialien und Hilfsstoffen hergestellt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass nan eine erste Mischung aus mindestens einem Teil vom Wasser, gegebenenfalls einem. Zuschlagmaterial, einem ionogenen oberflächenaktiven Stoff und Zement herstellt, wobei das Mischen fortgesetzt wird, bis die Mischung mindestens 15% Luft, bezogen auf das Volumen des Zementsteines, enthält, danach gegebenenfalls den Rest des Wassers oder des Sandes oder eines Sand ersetzenden Materials unter Tuschen zugibt, sodann Kunststoffschaumteilchen und danach ungezwirntes Faserraaterial zugibt, während man mischt, bis eine homogene Mischung erhalten worden ist, worauf die Mischung erwünsentenfalls geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen anionogenen oberflächenaktiven Stoff anwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man einen trockenen anionogenen oberflächenaktiven Stoff anwendet.

k. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man die erste Mischung dadurch herstellt, dass man den trockenen oberflächenaktiven Stoff und den hydraulischen Zement trocken vormischt, worauf man das Wasser zugibt, wobei man wenigstens einen Teil,davon mit einer Geschwindigkeit von 15-25$ der insgesamt zuzugebenden Menge pro Minute anschliessend den Sand zugibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu Flocken geschnittener, völlig expandierter Polystyrolschaum, angewendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nan aus, vorgekerbter Polypropylenfolie erhaltenes Band' mit einer "Lauflänge" von 800-1000 m/kg mit Längen von 5-7 cm anwendet.

T. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Teil des hydraulischen Zementes bis 50f' durch ein feinverteiltes Material,

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das inert bis leicht hydrophob ist, ersetzt.

S. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als feinverteiltes Material ein Material mit latenten hydraulischen Eigenschaften anwendet.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man Gegenstände dadurch formt, dass man eine Schablone im wesentlichen völlig mit der Betonmischung füllt, sodann verdichtet, worauf man die Schablone völlig abschliesst und anschliessend Wärme zuführt.

10.Verfahren nach Anspruch 1 und den Ansprüchen 7-3, dadurch gekennzeichnet, dass nan einen Teil des hydraulischen Zements und veiter den Sand durch ein feinverteiltes Material, das eine dem "ement entsprechende spezifische Oberfläche hat, ersetzt und die auf dieser Basis erhaltene Betonmischunf; durch Extrudieren formt.

11. Gegenstände, erhalten durch Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-9.

3 0 9 6 3 ι / U 9 4