DE2430417A1

DE2430417A1 - Verfahren zum herstellen von beton mit leichtem gewicht

Info

Publication number: DE2430417A1
Application number: DE2430417A
Authority: DE
Inventors: Sten Olof Broddefalk; Oeystein Kalvenes; Stig Rodebjer
Original assignee: Internationella Siporex AB
Current assignee: Internationella Siporex AB
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-06-25
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2430417B2; FR2235098A1; BE816847A; GB1452818A; SE7309093L; SE430246C; FI197174A; SE430246B; FR2235098B1; JPS5442373B2; JPS5038726A

Description

Dipl.-lng. W.DaUke

DipL-lng. H.-]. Lippert Patentanwälte

506 Refrath bei Köln Frankenforster Straße 137

24. Juni 1974 Hg./kr

INTERNATIONELLA SIPOREX AB Malmö / Schweden

"Verfahren zum Herstellen von Beton mit leichtem Gewicht"

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Herstellen von zellularem dampfbehandelten Beton leichten Gewichtes. Nach einem bekannten Verfahren (DT-PS 1 072 539) wird solcher Beton durch Formen eines wässerigen Rohgemenges, das 20 "bis 60 $ eines an Kieselsäure rechen Materials und 10 bis 70 % eines geringwertigen hydraulischen Bindemittels, gerechnet vom Trockenge-

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wicht des Rohgemenges, enthält sowie einen Stoff, der in der Lage ist, das Abbinden des oder der hydraulischen Bindemittel zu beschleunigen, und ein Gas entwickelndes Mittel, üblicherweise Aluminiumpulver. Das an Kieselsäure reiche Material kann beispielsweise Sand sein, während Portland-Zement, Naturzement, hydraulische Schlacken (z.B. gemahlene basische Hochofenschlakke und Schlackenzement),hydraulischer Kalk oder Abfallprodukte (z.B. Schiefertonasche, Flugasche und Koksasche) als Beispiele für hydraulische Bindemittel gelten, obwohl genau genommen einige dieser Stoffe sowohl ein an Kieselsäure reiches Material als auch ein hydraulisches Bindemittel umfassen. Ein an Kieselsäure reiches Material enthält gewöhnlich SiOg in einer Menge Ton mehr als 60 $.

In Abhängigkeit von der Größe der hydraulischen Eigenschaften wird zwischen hochwertigen hydraulischen Bindemitteln und geringwertigen hydraulischen Bindemitteln unterschieden. Hydraulische Schlacken und Schiefertonasche fallen hauptsächlich in die letzte Kategorie. Jedoch sind die natürlichen, geringwertigen hydraulischen Bindemittel billiger als die hochwertigen hydraulischen Bindemittel. Bei/der Herstellung von zellularem Beton leichten Gewichts bestand der Trend daher immer darin, für hochwertige hydraulische Bindemittel geringwertige hydraulische Bindemittel zu einem so groß wie möglichen Anteil ohne unannehmbare Minderungen.der Qualität zu verwenden, die beim

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abschließenden Dampfbehandeln des Produktes auftreten. Zellularer Beton 'leichten G-ewiehtes wird nach den bekannten Verfahren aus einem. Gemenge aus Sand und gemahlener granulierter Hochofenschlacke hergestellt, wobei basisches Magnesiumkarbonat in einem Prozentsatz zwischen 0,1 und 5 % gerechnet vom hydraulischen Bindemittel als ein Zusatz verwendet wird, der in der lage ist, das Abbinden des hydraulischen Bindemittels zu beschleunigen. Zu einer schnelleren Abbindung wird ein zellularer Beton leichten Gewichtes erhalten, der von verbesserter Festigkeit ist. .

Ein Nachteil der Verwendung von basischem Magnesiumkarbonat besteht darin, daß seine Zusammensetzungen von einer Probe zur anderen ausgesprochen variieren, so daß die eintretende Wirkung nur schwer vorherzusägen ist. Obwohl basisches Magnesiumka rbonat relativ wirksam zur Beschleunigung des Abbindens des hydraulischen Binders ist, bewirken die Mengen, die erforderlich sind, um eine zufriedenstellende Wirkung bei der Beschleunigung des Abbindehs zu ergeben, häufig unerwünschtes Salzausblühen an dem Endprodukt. Ferner sind die relativ großen erforderlichen Mengen vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen unannehmbar,, weil " basisches Magnesiumkarbonat eine relativ teuere Chemikalie ist.

Es; wird nun überraschenderweise festgestellt, daß die Nachteile der Verwendung von basischem Magnesiumkarbonat teilweise oder

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vollständig vermieden werden können, indem ein Alkalimetallhydroxid in einer relativ großen Menge relativ zum Trockengewicht des Rohgemenges als ein Zusatz verwendet wird, der in der Lage ist, das Abbinden des hydraulischen Binders zu beschleunigen.

Erfindungsgemäß ist daher ein Verfahren vorgesehen, bei dem ein Rohgemenge aus einem verformbaren und aus-dehnbaren wässerigen Schlicker hergestellt wird, der 20 bis 60 Gewichtsprozent eines Materials oder mehrerer Materialien reich an Kieselsäure, 10 bis 70 Gewichtsprozent eines oder mehrerer geringwertiger hydraulischer Bindemittel und 0,1 bis 5 Gewichtsprozent eines Alkalimetallhydroxide s oder mehrerer Alkalimetallhydroxide enthält, wobei die Mengen der Stoffe vom Gesamttrockengewicht des Schlickers gerechnet sind, dann der Schlicker in eine Form eingebracht wird, in der der Schlicker sich setzen und ausdehnen kann, und danach der Formkörper dampfbehandelt wird. Um die Ausdehnung des Schlickers zu ermöglichen, umfaßt dieser ein Gasentwicklungsmittel, das gewöhnlich ein Metall,vorzugsweise Aluminiumpulver ist, das in der Lage ist, mit Alkali zu reagieren, um Wasserstoffgas zu erzeugen. Die Menge an gasentwickelndem Mittel, vorzugsweise Aluminiumpulver, liegt etwa zwischen 0,05 und 0,2 Prozent, gerechnet vom Trockengewicht des Schlickers.

Das erfindungsgemäße -^hgemenge kann auch einen oder mehrere hochwertige hydraulische Bindemittel enthalten. Das Material bzw. die Materialien, die reich an Kieselsäure sind, und die hoch-

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und geringwertigen. Bindemittel, die gemäß der Erfindung verwendet werden, können "beispielsweise der entsprechenden Materialien sein, die in "bezug auf die DT-PS 1 072 539 genannt worden sind.

Die Erfindung macht es möglich, die Mengen an hochwertigen Bindemitteln, beispielsweise Portland-Zement, die erforderlich sind, um ein zufriedenstellendes Produkt zu erlangen, wesentlich herabzusetzen. Es können in maⁿchen Fällen sogar zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, ohne daß ein hochwertiges Bindemittel verwendet wird. Darüber hinaus macht es die Erfindung möglich, das Ausblühen von Salz zu verhindern oder fast zu vermeiden, selbst wenn weniger als 30 % hochwertige Bindemittel verwendet werden.

Das Alkalimetallhydroxid wird gewöhnlich als eine Lösung, beispielsweise eine 40%ige wässerige Lösung den anderen Bestandteilen des Rohgemenges zugefügt. Es kann auch festes Alkalimetallhydroxid zugefügt werden. Das Alkalimetallhydroxid wird in geeigneter Weise aufgelöst in, oder eine konzentrierte Lösung davon wird gemischt mit dem Wasser, dem die festen Ausgangsstoffe zugefügt werden. Die Menge an Alkalimetallhydroxid ist vorzugsweise mindestens 0,2 ^, gerechnet von dem Trockengewicht des Gemenges. Über etwa 5 % erfolgt im allgemeinen kein weiterer merklicher Anstieg der Wirkung mehr, die gemäß

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der Erfindung erreicht werden kann. Eine Menge von 0,2 bis 3 % wird im allgemeinen bevorzugt.

Die er findlingsgemäße Verwendung von Alkalimetallhydroxid macht es nicht nur möglich, ein Produkt mit exzellenten Eigenschaften bezüglich des Ausblühens von Salz zu erhalten, sondern macht es auch möglich, einen wässerigen Schlicker zu erhalten, der geformt werden kann, jedoch einen geringeren Anteil an Wasser enthält, wie dies früher erforderlich war. Es wurde auf diese Weise überraschend gefunden, daß ein Rohgemenge, das in einfachster Weise verformbar ist, mit einem Wasseranteil von 35 $>, und weniger erhalten werden kann, gerechnet vom Gewicht des wässerigen Ausgangsgemenges. Die Verwendung von weniger Wasser ergibt ein Endprodukt, das eine größere Festigkeit und ein geringeres Peuchtigkeitsverhältnis besitzt. Ferner führt die Verwendung einer relativ großen Menge von geringwertigem hydraulischem Bindemittel in dem trockenen Rohgemenge dazu, daß ein relativ großer Anteil an Aluminiumoxid erforderlichenfalls im Endprodukt enthalten ist, so daß dieses bessere Eigenschaften bezüglich einer reduzierten Schrumpfung aufweist.

Es ist überraschend, daß ein Alkalimetallhydroxid in der erfindungsgemäßen Weise verwendet werden kann, da unter den mit der Herstellung von zellularem Beton leichten Gewichts befaßten Fachleuten erhebliche Vorurteile gegen die Verwendung

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von Alkalimetallhydroxiden als Zusätze zu dem Rohgemenge für die Herstellung von zellularem Beton leichten Gewichts "bestanden und insbesondere gegen die Verwendung solcher Substanzen in relativ großen Mengen (wobei angenommen wurde, daß diese zu einem unannehmbaren Ausblühen von Salz führen wurden). Aus diesem Grunde wurde, in der den Stand der Technik beschreibenden DT-PS aufgeführt, daß Alkalimetallhydroxide in der lage sind, das Abbinden von. hydraulischen Bindemitteln zu beschleunigen, Jedoch klar gemacht, daß diese und ähnliche Zusätze zu erheblichen Nachteilen führen wurden, da sie wasserlösliche Salze bilden und dadurch die Gefahr des Salzausblühens in den zellularen Beton leichten Gewichts erhöhen würden. Pur eine beträchtliche Zeit glaubte man, daß das Hinzufügen von Substanzen, die leicht lösbare Salze bilden (beispielsweise Alkalimetallhydroxide) in der Herstellung von zellularem Beton leichten Gewichts vermieden werden sollten. Vor einem solchen Hintergrund muß es als sehr überraschend angesehen werden, daß die Verwendung einer relativ großen Menge eines Alkalimetallhydroxides lh einem verminderten Salzausblühen resultieren"kann, während das Abbinden beschleunigt wird.

Nach einen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das erfindungsgemäße Rohgemenge die nachstehend aufgeführte 'Zusammensetzung haben:.

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an Kieselsäure reiches Material 20 bis 60 $ geringwertiges hydraulisches Bindemittel 10 bis 70 io Portland-Zement 0 bis 30 $ Alkalimetallhydroxid 0,1 bis 5 %,

die Prozentzahlen sind vom Gewicht der Feststoffe im Gemenge gerechnet.

Die Wirkung des Alkalimetallhydroxides, das gemäß der Erfindung zum Beschleunigen des Abbindens der hydraulischen Bindemittel benutzt wird, kann so verwendet werden, daß der Anteil an Bindemittel in dem Rohgemenge für zellularen Beton leichten Gewichts reduziert wird. Insbesondere kann der Anteil an hochwertigem hydraulischen Bindemittel verringert werden, wobei es in einigen Fällen möglich ist, ein hochwertiges, zellulares Betonprodukt leichten Gewichtes zu erhalten, wobei als Bindemittel granulierte basische Hochofenschlacke mit nur einem geringen Prozentanteil von Portiand-Zement, beispielsweise 0 bis 10 $, vorzugsweise 6 %, verwendet wird. Entsprechende Ergebnisse können auch erhalten werden, indem andere geringwertige hydraulische Bindemittel, beispielsweise Schiefertonasche, benutzt werden. Die Wirkung des wesentlichen oder vollständigen Verhinderns von Salzausblühen kann auch mit einem Ausgangsgemenge erreicht werden, das keinen Anteil oder nur geringe Anteile von Portland-Zement oder anderen hochwertigen hydraulischen Bindemitteln ent-

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Wie vorstehend bereits angegeben wurde, macht es die Erfindung auch möglich, den Anteil an Wasser im wässerigen Gemenge wesentlieh herabzusetzen, mit dem Ergebnis, daß insbesondere erhöhte Festigkeitseigenschaften erreicht werden können. Ferner kann die Erfindung auch in günstigeren Schrumpfeigenschaften des Betons leichten Gewichts resultieren.

Ton den Beispielen, die nachstehend aufgeführt sind, ist Beispiel 1 ein Vergleichsbeispiel und die Beispiele 2 und 3 illustrieren die Erfindung.

Beispiel 1

Zur Herstellung Ton zellularem Beton leichten Gewichts werden Quarz enthaltender Sand und granulierte basische Hochofenschlacke verwendet. Der Sand und die Schlacke werden naß zu einer sehr feinen, vergleichsweise leicht fließendenDispersion gemahlen (der Maximalrückstand auf einem 0,086 mm Sieb sind 20 fo).

Die durch den Mahlvorgang erhaltene Dispersion wird dann sorgfältig gemischt mit genau gewogenen Mengen von Aluminiumpulver, einem Regulator, Wasser und Zement als ein hochwertiges hydraulisches Bindemittel, um eine Masse mit einer zum Formen geeigneten Konsistenz zu erhalten. Das Gemenge hat die folgende

■■""■...- - 10 -

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50	kg
20	kg
28	kg
0	,1 kg
1	,9 kg
60	kg

- 10 -

Zusammensetzung:

Sand

granulierte basische Hochofenschlacke

Portland-Z ement

Aluminiumpulver Regulator (CaSO₄. ·| H₂O) Wasser

160 kg

Der Quarz enthaltende Sand hat einen SiO₂ Prozentanteil von 75 bis 85 %, während die Schlacke 40 bis 45 % von Kalziumoxid und 35 bis 40 ^ von Kieselsäure enthält. Der Zement war Portland-Zement normaler Qualität. Das Aluminiumpulver bestand aus dünnen Blättchen, die einen Prozentanteil von elementalem Aluminium in der Größenordnung von 90 bis 95 % hatten. Das Pulver wurde durch Wärme entfettet.

Fach der Dampfbehandlung in einem Autoklaven für 12 Stunden bei 10 Atmosphärenüberdruck wurde ein Produkt erhalten, das die folgenden Eigenschaften hatte:

ο
Druckfestigkeit kp/cm 32

Schrumpfung °/oo 0,45

Salzausblühen stark

Dichte kg/dm⁵ 0,5

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Beispiel 2

In der gleichen Weise, die im Beispiel 1 beschrieben war, wurde ein zellularer Beton leichten Gewichts hergestellt unter Verwendung einer4O$igen Natriumhydroxid-Lösung als ein Zusatz zu der Dispersion, die zum Formen verwendet wurde. Auf diese Weise entstand ein Gemenge, das die folgende Zusammensetzung hatte:

Sand ------	Hochofenschlacke	50	1	kg
granulierte basische		40	9	kg
Portland-Zement	. -.·■	8		kg
Aluminiumpulver	2°)	0,	8	kg
Regulator (OaSO. -A H		1,	kg
Wasser ..-_■-		52	kg
NaOH, 40 .$	o,	k£

: , ■ 152,8 kg

Per Anteil an reinem Natriumhydroxid in dem trockenen Ausgangsgemenge war somit -Q-, 3 %· Der Sand und die Schlacke waren von der .gleichen Art wie beim Beispiel 1.

Der geformte und dampfbehandelte Beton leichten Gewichts hatte die folgenden Eigenschaften: .

2
Druckfestigkeit kp/cm 48

Schrumpfung °/oo 0,32

Salzausblühen keines

Dichte kg/dm⁵ 0,5

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Beispiel 5

Ein Rohgemenge für zellularen Beton leichten Gewichts mit folgender Zusammensetzung wurde hergestellt:

Sand 50 kg

granulierte "basische Hochofenschlacke 48 kg

Portland-Zement 0 kg

Aluminiumpulver 0,1 kg

Regulator (CaSO₄-^H₂O) ■ 1,9 kg

Wasser 50 kg

ITaOh, 40 % 2 kg

152 kg

Der Anteil an reinem Natriumhydroxid betrug somit 0,8 $, gerechnet vom Trockengewicht des Gemenges. Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde benutzt. Der Sand und die Schlacke, waren die gleichen wie in Beispiel 1.

Der geformte und dampfbehandelte Beton leichten Gewichts hatte die folgenden Eigenschaften:

Druckfestigkeit kp/cm 51
Schrumpfung °/oo 0,30

Salzausblühen keines Volumengewicht kg/dm 0,5

Aus den Beispielen ist zu ersehen, daß der zellulare Beton

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leichten Gewichts, der gemäß der Erfindung hergestellt wurde, Eigenschaften hat, die oberhalb derjenigen des Betons liegen, der nach dem Vergleichsbeispiel gefertigt wurde, während wesentlich verringerte Anteile -an hochwertigem hydraulischen Bindemittel .-"verwendet wurden.

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Claims

Patentansprüche

1). Verfahren zur Herstellung von dampf "behandelt em, zellularen Beton leichten Gewichts, dadurch gekennzeichnet , daß ein Rohgemenge hergestellt wird, das aus einem formbaren und ausdehnbaren wässerigen Schlicker besteht, der

20 bis 60 Gewichtsprozent von einem an Kieselsäure reichen Material oder mehreren dieser Materialien,

10 bis 20 Gewichtsprozent von einem geringwertigen hydraulischen Bindemittel oder mehreren dieser Bindemittel und

0,1 bis 5 Gewichtsprozent von einem oder-mehreren Alkal!metallhydroxiden,

wobei die Mengen dieser Stoffe vom Gesamttrockengewicht des wässerigen Schlickers berechnet sind, daß dieser Schlicker ferner ein gasentwickelndes Mittel enthält, das unter Alkalireaktion Gas bildet und eine Ausdehnung des Schlickers bewirkt, daß dann der wässerige Schlicker in eine Form eingebracht, in dieser zum Setzen und Entspannen unter Bildung eines Körpers belassen wird und dieser schließlich dampfbehandelt wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

z e ic h η e t , daß die Menge an Alkalimetal!hydroxiden mindestens 0,2 Gewichtsprozent beträgt.

3. ■■ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

z e ichnet, daß die Menge an Alkalimetallhydroxiden von 0,2 bis 3 Gewichtsprozent beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e -

k e η η ζ e i c h η e t , daß der Anteil an Alkalimetallhydroxid Natriumoxid enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an dem an Kieselsäure reichen Material Sand enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn ζ ei c h η e t , daß der Anteil an geringwertigem hydraulischen Bindemittel eine basische Hochofenschlacke oder Schiefertonasche enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge-

k en η ζ e i c h η e t , daß das Rohgemenge ferner ein oder mehrere hochwertige hydraulische Bindemittel umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die Menge an hochwertigem Bindemittel nicht mehr als 30 Gewichtsprozent des Gesamttrockengewichts des Rohgemenges "beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge nicht mehr als 10 % beträgt .

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge annähernd 6 # beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 "bis 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das hochwertige Bindemittel Portland-Zement enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge an Wasser nicht mehr als 35 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes des Rohgemenges beträgt.

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