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Zementgebundener Baustoff,der mit
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Fasern bewehrt ist und Verfahren zur Herstellung desselben Die Erfindung
betrifft einen zementgebundenen Baustoff, der mit Fasern bewehrt ist. Zementgebundene
Baustoffe weisen die Eigenschaft auf, dass sie brüchig sind und im nicht-bewehrten
Zustand keine nennenswerte Zugfestigkeit aufweisen. Diese Nachteile können'mittels
einer Bewehrung
aus Fasern behoben werden.
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Kunstfasern, beispielsweise Fasern aus Glas, Stahl, Kohlenstoff oder
organischen Polymeren, die zur Zeit erhältlich sind, können eine zufriedenstellende
Bewehrung von zementgebundenen Baustoffen bilden, jedoch beschränken die hohen Kosten
solcher Fasern, verglichen mit den Kosten von Zement ihre Verwendung auf besondere
Anwendungsbereiche.
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Fasern aus Asbestfaserstoff werden ebenfalls zur Bewehrung von Zement
verwendet, jedoch ist ihre Verwendung auf Grund der damit auftretenden Gefährdung
der Gesundheit nicht wünschenswert. Natürlich vorkommende Zellulosefasern bilden
eine alternative Bewehrung, um zementgebundene Baustoffe zu verbessern. Solche Fasern
können als zwei Klassen zugehörig betrachtet werden: Fasern des Typus I Fasern von
Holzfaserstoffen, die nicht einfach zusammenfallen und nicht selbstbindend sind.
Ueblicherweise werden diese Fasern in grossen Mengen durch eine bei hoher Temperatur
verlaufenden thermomechanische Behandlung von Pflanzen, die Zellulosefasern enthalten,
erzeugt. Fasern dieses Typus, die im Handel erhältlich sind, sind beispielsweise
solche, die durch das "Asplund"-Verfahren,das bei hohen Temperaturen verläuft und
zur Herstellung von Hartfaserplatten
verwendet wird, erzeugt. Diese
sind jedoch im allgemeinen zur Verwendung in Papier herstellenden Anwendungsgebieten
nicht zweckdienlich. Ihre Herstellungskosten sind verhältnismässig tief.
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Fasern des Typus II Dieses sind Fasern, die einfach zusammenfallen
und selbstbindend sind und können als Papier bildende oder zur Papiererzeugung verwendbare
Fasern bezeichnet werden. Diese Fasern können entweder mittels eine kleine Ausbeute
erzeugenden chemischen Verfahren oder mittels eine hohe Ausbeute erzeugenden mechanischen
Verfahren, die bei tiefer Temperatur verlaufen, erzeugt werden. Falls chemische
Verfahren verwendet werden, sind die Kosten dieser Fasern hoch. HandelsÜbliche Verfahren
zur Herstellung dieses Typus von Fasern sind beispielsweise das Kraft "Kraft"-Verfahren
und die bei tiefer Temperatur verlaufenden ScheibenmUhlen-Verfahren.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Bewehrung von zementgebundenen
Baustoffen Papier bildende Fasern des Typus II zu verwenden. Wenn jedoch solche
Fasern verwendet werden, treten beim Mischen des Fasermatrixbreies beträchtliche
Schwierigkeiten auf. Daher müssen die Fasern in eine dUnnflüssige, wässrige Suspension
mittels einem Schlagwerk eingebracht werden, oder darin verteilt werden, bevor sie
in
den Brei der Matrix eingebracht werden. Bei Zementen mit einem kleinen Wasseranteil
ballen sich diese Fasern zusammen und die Folge davon ist, dass die Stärke des zusammengesetzten
Erzeugnisses merkbar verringert ist.
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Fasern die Papier bildend sind und dem Typus II angehören, sind ebenfalls
für eine Verwendung in zementgebundenen Baustoffen vorgeschlagen worden, wie es
in der US-PS 3 753 749 vom 21.August 1973 beschrieben ist. Diese Verwendung bildet
jedoch keine Bewehrung.
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Es ist nun überraschend gefunden worden, dass die oben erwähnten,
den Fasern des Typus II eigenen Nachteile nicht auftreten, wenn Fasern des Typus
I als Bewehrung verwendet werden.
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Gemäss einer Hinsicht der vorliegenden Erfindung ist ein zementgebundener
Baustoff, der mit Fasern bewehrt ist, geschaffen, der eine zementgebundene Matrix
aufweist, in welcher nicht Papier bildende Holzfaserstoffasern angeordnet sind,
die annähernd vollständig nicht zusammenfallen und nicht selbstgebunden sind.
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Gemäss einer anderen Hinsicht, betrifft die Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung von mittels Fasern bewehrten zementgebundenem Baustoff, dadurch
gekennzeichnet, dass
(i) ein pflanzlicher Stoff, der Zellulose
enthält, bei einer Temperatur zerfasert wird, die grösser ist, als die Glasumwandlungstemperatur
des Iiolzfaserstoff-Bindestoffes der Zellulosefasern und das die dabei erzeugten
Fasern voneinander getrennt werden; (ii) ein flüssiger Brei eines zementösen Stoffes
hergestellt wird, in welchem das Verhältnis Wasser/Zement weniger als 1:1 beträgt;
(iii) die durch den Schritt (i) erzeugten Fasern, mit den durch den Schritt (ii)
erzeugten flüssigen Brei vermischt werden, im Verhältnis 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%
der Fasern, basiert auf das Gewicht des Zements, und (iv) das Erzeugnis ausgehärtet
wird oder sich selbst aushärtet.
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In einer weiteren Hinsicht betrifft die Erfindung einen zementgebundenen
Baustoff der mit Fasern bewehrt ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine
zementgebundene Matrix aufweist, in welcher Zellulosefasern verteilt angeordnet
sind, die durch eine bei hoher Temperatur verlaufenden thermomechanische Zerfaserung
von Zellulosefasern enthaltende Pflanzen erzeugt sind, wobei die Zerfaserung bei
einer Temperatur verläuft, die mindestens 100C höher ist als die Glasumwandlungstemperatur
des Holzfaserstoff-Bindestoffs; der in
Pflanzen, die Zellulosefasern
aufweisen, vorhanden ist.
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Solche mit Fasern bewehrte Baustoffe können zusätzlich einen Anteil
von Kunstfasern, Asbestfaserstoff-Fasern oder Papier bildenden Fasern enthalten.
Mit Vorteil ist der Anteil nicht Papier bildenden Zellulosefasern mindestens 10
Volumen-% der insgesamten Fasern, die im zementgebundenen Baustoff vorhanden sind.
Mit Vorteil beträgt die Faserlänge der Zellulosefasern weniger als õ mm und ein
Aspektverhältnis (Länge der Fasern geteilt durch den durchschnittlichen Faserdurchmesser)
der grösser ist als 10 und weisen einen rohrförmigen Aufbau auf. In der Matrix verbleiben
solche Fasern annähernd vollständig in einem nicht-zusammengedrückten Zustand. Die
Fasern können in der Form von einzelnen Fasern oder Faserbüscheln vorhanden sein,
jedoch ist mit Vorteil das Aspektverhältnis eines solchen Bündels grösser als 10.
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Es ist gefunden worden, dass ein bei hoher Temperatur verlaufendes
thermomecanisches Verfahren, bei welchem chemisch vorbehandelte Späne verwendet
werden, die zweckdienlichsten Bewehrungsfasern erzeugt. Die während der Zerfaserung
vorhandene Temperatur sollte beträchtlich über derjenigen Temperatur sein, die üblicherweise
bei der Herstellung von Papier bildenden Fasern mittels thermomechanischer
Verfahren
verwendet wird. Es wird angenommen, dass die Wirkung, die bei den Fasern auftritt,
daher entsteht, weil der Wert der Glasumwandlungstemperatur des Holzfaserstoff-Bindestoffes
überschritten wird. Fasern, die in dieser Weise hergestellt werden, fallen nicht
einfach zusammen oder werden nicht einfach zusammengedrUckt, um damit eine Selbstbindung
zu erzeugen die eine Verfilzung bildet, und daher sind solche Fasern zur Herstellung
von Papier nicht zweckdienlich.
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Falls sie mit einer zementgebundenen Matrix zusammen verwendet werden,
verbleiben diese Fasern annähernd in ihrer ursprünglichen Form, d.h. sie werden
nicht zusammengedrückt.
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Die Faserstruktur ist im allgemeinen gleich derjenigen eines hohlen
Rohres, dessen beide Enden geschlossen sind.
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Zellulosefasern nach dem Typus I können in den Zement enthaltenden
Brei eingebracht werden, ohne dass besondere Mischverfahren notwendig sind. Zusätzlich
ist keine besondere Mischfolge notwendig. Die Fasern verteilen sich einfach, sogar
wenn grosse Mengen Zuschlagstoffe vorhanden sind und werden während des Mischens
nicht wesentlich beeinflusst. Es werden auch keine besondere Formgebungsverfahren
oder Nachbearbeitungen notwendig, obwohl eine Vibrationsverdichtung notwendig sein
kann. Falls die Fasern Mörtelgeiischen zugefügt werden, kann ein Stoff zur Forderung
der
Entlüftung notwendig sein. Matrixstoffe, die zur Ausführung dieser Erfindung verwendbar
sind, sind unter anderem folgende: (i) herkömmlicher Portland-Zement (OPC); (ii)
Zement mit hohem Aluminiumoxidanteil (HAC); (iii) ein Mörtel, der folgendes aufweist:
OPC und Sand, oder HAC und Sand.
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Ueblicherweise ist das Sand/Zement-Verhältnis weniger 10: 1 bezogen
auf das Gewicht und mit Vorteil C5:1 bezogen auf das Gewicht; (iv) ein Gemisch bestehend
aus: OPC und Zuschlagstoff, oder HAC und Zuschlagstoff; Das Verhältnis Zuschlagstoff
zu Zement ist üblicherweise weniger als 10:1 bezogen auf das Gewicht und die grösste
Abmessung des Zuschlagstoffes unterhalb 40 mm; (v) ein Matrixstoff gemäss einem
der Stoffe (i)-(iv),jedoch zusätzlich noch ein reaktives Silizium-haltiges Material
enthaltend.
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Mit Vorteil ist für alle Matrixstoffe (i)-(v) das
Verhältnis
Wasser/Zement weniger als 1:1 bezogen auf das Gewicht und mit Vorteil weniger als
0,5 bis 1 bezogen auf das Gewicht.
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Mit Vorteil enthalten die zementgebundenen Baustoffe, die gemäss
der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Holzfaserstoff-Fasern,
bezogen auf das Gewicht von Zement.
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Die Fasern nach dem Typus I können mit den Fasern nach dem Typus
II vermischt werden, um die Eigenschaften des zementgebundenen Gemisches zu verbessern.
Die Verwendung einer Mischung, die Fasern nach dem Typus I enthält, lässt zu, dass
Abfallpapier als Quelle zur Herstellung dieser Fasern verwendet werden kann. Die
Auswahl des Typus der bewehrenden Fasern bestimmt die Fliesseigenschaften des Fasermatrixbreies
und die mechanischen Eigenschaften des erzeugten Baustoffes.
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Die Zugabe von Fasern gemäss des Typus II zum Natrixstoff hat folgende
Auswirkung zur Folge: 1. verbesserte Zähigkeit, 2. Verminderung von Rissen, die
während des Aushärtens auf Grund der Volumenverminderung auftreten (Schwundrisse),
3. Verminderung der Dichte,
4. Verminderung der Rissbildung auf
Grund von gefrieren und tauen, 5. verbesserte, früh eintretende Stärke.
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Dieselben Auswirkungen können in einem grösseren oder kleineren Ausmass
durch die Verwendung von Fasern gemäss des Typus I erzeugt werden. Wenn Fasern nach
dem Typus II verwendet werden, treten beträchtliche Schwierigkeiten beim Mischen
des Faser/Matrixbreies auf. Bei der Verwendung von Fasern nach dem Typus I ist jedoch
gefunden worden, dass das Vermischen des Faser/Matrixbreies sehr verbessert ist,
dass die Dichte des Erzeugnisses merkbar vermindert ist und dass die Verbindung
mit Wasser der Matrix damit unterstützt wird.
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Es wurde die Formbarkeit der Breie, die Fasern nach dem Typus I und
nach dem Typus II enthalten, miteinander verglichen. Es ist gefunden worden, dass
es bei einem herkömmlichen Brei von Portland-Zement notwendig war, um dieselbe Verformbarkeit
zu erreichen, wenigstens 20% mehr Wasser demjenigen Brei zuzuführen, der die Fasern
nach dem Typus II aufweisen.
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Wie vorher erwähnt wurde, erzeugen Faser nach dem Typus I ein Erzeugnis
kleinerer Dichte und die Fasern unterstützten die Verbindung mit Wasser (Hydration)
der Matrix.
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Es wird angenommen, dass der Grund zu dieser Erscheinung ist, dass
die lichte Weite der Faser nach dem Typus I mit Feuchtigkeit gefüllt ist, währenddem
das Mischen des Fasermatrixbreies durchgeführt wird. Sobald die Matrix einstweilig
ausgehärtet ist, steht das Wasser, das in diesem lichten Volumen der Fasern eingefangen
ist, zur Verfügung um die Hydration der Matrix zu unterstützen. Die Entfernung des
Wassers aus dieser lichten Weite der Faser lässt eine hohle, rohrförmige Bewehrungsfaser
zurück. Sobald das Erzeugnis ausgehärtet und getrocknet ist, unterstützen die hohlen
Fasern eine Verminderung der Dichte des Erzeugnisses. Die Fasern nach dem Typus
II verbleiben während des Mischens des Fasermatrixbreies und des nachfolgenden Aushärtens
der Matrix annähern vollständig unaufgequollen. Obwohl einiges Wasser in den Wänden
der Fasern absorbiert wird und später,währenddem die Matrix aushärtet und austrocknet,
desorbiert wird, ist die Auswirkung auf das Aushärten der Matrix nicht so bemerkenswert
als wenn Fasern nach dem Typus 1 verwendet werden. Die Dichte der Fasern nach dem
Typus II ist höher als diejenige der nicht-zusammengedrückten Fasern des Typus I,
ist jedoch weniger als diejenige der Matrix. Beispielsweise beträgt die Dichte der
Fasern nach dem Typus I der Pinus radiata ungefähr 0,5 g/cc, währenddem die Fasern
nach
dem Typus II eine Dichte von ungefähr 1,5 g/cc aufweisen.
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Daher wird die Zugabe von Fasern nach dem Typus II zur Matrix auch
die Dichte des Baustoffes vermindern.
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Die mechanischen Eigenschaften der Baustoffe, welche mit Fasern nach
dem Typus II bewehrt sind, können besser sein als die Eigenschaften der Baustoffe,
die Fasern nach dem Typus I aufweisen. Weil die Fasern nach dem Typus II zusammengedrückt
sind, sind ihre wirksamen Zugfestigkeiten höher und ihre Poisson'sche Zahl tiefer
als diejenige der nicht zusammengedrückten Fasern des Typus I derselben Holzsorte.
D.h., dass von der Matrix eine grössere Zugspannung auf die Faser übertragen werden
kann und daher sind die mechanischen Eigenschaften des Baustoffes höher für die
Fasern nach dem Typus II als für die Fasern nach dem Typus I. In der Praxis ist
es jedoch nicht immer möglich, bessere Eigenschaften von Baustoffen mit Fasern des
Typus II zu erhalten, weil die Breie, die die Fasern nach dem Typus II aufweisen,
schlecht verarbeitbar sind.
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Es ist offensichtlich, dass Baustoffe, die ausschliesslich entweder
nur Fasern nach dem Typus I oder nur Fasern nach dem Typus 11 aufweisen, die äussersten
zwei Grenzen eines Bereiches bilden. Eine vernünftige Kombination der zwei Typen
der Fasern bewirkt, dass die Eigenschaften
des bewehrten Baustoffes
für irgendeine besondere Anwendung optimalisiert werden können. Dieses ist insbesondere
wichtig beim Mischen des Fasermatrixbreies. Eine Mischung, die 50% von Fasern nach
dem Typus I und 50% von Fasern nach dem Typus II aufweist, welche nass gemischt
und dann getrocknet wurden, können ohne ein vorheriges Einweichen trocken gemischt
werden. Dieses Gemisch würde nicht merkbar mehr Wasser benötigen als ein Gemisch,
das 100% von Fasern nach dem Typus I aufweist, um damit eine gleichförmige Bearbeitbarkeit
zu erreichen.
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Es ist auch offensichtlich, dass Fasern die Eigenschaften aufweisen,
die etwa denen einer Mischung von Fasern nach dem Typus I und Fasern nach dem Typus
II entsprechen (d.h. Fasern, die teilweise zusammengedrückt sind), erzeugt werden
können, indem die Zerfaserungsverfahren verändert werden (z.B. Fasern nach dem Typus
I, welche in verschiedenen Ausmassen geschlagen oder entholzt wurden). Wieder können
die endgültigen Eigenschaften des Baustoffes durch Verwendung solcher Fasern verändert
und optimalisiert werden.
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Dieses ist teilweise wichtig, wenn eine besondere Bearbeitbarkeit
benötigt ist, oder falls ein unter Unterdruck durchgeführtes Entwässern angewendet
wird und das Ausmass der Entwässerung einen wichtigen Parameter bildet.
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Die Eigenschaft der Zellulosefasern und ihre kleine Länge (üblicherweise
weniger als 6mm) bedeutet, dass obwohl die Biegsamkeit der Baustoffe hoch ist, diese
nicht so hoch ist, wie wenn eine Bewehrung mit Kunstfasern verwendet würde. Wo es
für eine besondere Anwendung notwendig ist, kann dieses berichtigt werden, indem
in den herzustellenden Baustoff ein Gemisch aus Zellulosefasern und Kunstfasern
eingebracht wird. Zweckdienliche Kunstfasern sind solche, die aus Glas, Stahl, Kohlenstoff
oder organischen Polymeren hergestellt sind.
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Natürliche lange Fasern (z.B. Asbest) können ebenfalls zusammen mit
den Zellulosefasern verwendet werden.
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Zusammensetzungen dieser Art, welche Fasern nach dem Typus II verwenden,
können mittels des "Hatschek" oder "Mazza"-Verfahrens hergestellt werden und solche
Erzeugnisse sind schon längere Zeit im Handel erhältlich. Der Ersatz eines Teiles
von Fasern nach dem Typus II mit Fasern nach dem Typus I in diesen Stoffen lässt
höhere Herstellungsmengen zu, welches von den verringerten Zeitspannen zur Entwässrung
herrührt. Ebenfalls ist ein Erzeugnis mit kleinerer Dichte und tieferer Herstellungskosten
herstellbar. Die Fasern nach dem Typus II können mit den Verfahren nach "Hatschek"
oder "Mazza" verwendet werden, auf Grund der tiefen (ungefähr
69)
Feststoffanteile im Brei aus Zementfasern und Wasser.
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Es ist nicht möglich, diese Fasern zu verwenden, falls die Verfahren
gemäss "Magnani" oder Manville" verwendet werden, weil in einem solchen Brei ein
hoher Anteil Feststoffe (ungefähr 25-45t) vorhanden ist. Bei solchen Mengen Feststoffanteilen
ballen sich die Fasern nach dem Typus II zusammen.
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Jedoch können die Fasern nach dem Typus I bei diesen Verfahren verwendet
werden, dieses auf Grund der nicht-bindenden Eigenschaften dieser Zellstoffe. D.h.,
dass das Ersetzen von Asbestfasern mit Zellulosefasern kann auf Erzeugnisse ausgedehnt
werden, die mittels dieser Verfahren hergestellt wurden.
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Es ist gefunden worden, dass die wünschenswerten Auswirkungen der
Fasern nach dem Typus I in einen verwertbaren Ausmass erzielt werden können, wenn
nur 108 dieser Fasern, bezogen auf das Volumen der totalen Fasermischung, vorhanden
sind.
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GEGENSEITIGE EINWIRKUNG VON MATRIX-FASERN Es ist wohl bekannt, dass
wenn ein Holzbrei und Zementbrei miteinander in BerUhrung kommen, das Aushärten
des Zementes unterbunden wird. Es wird angenommen, dass dieses daher rührt, dass
Alkali-lösliche Extraktivstoffe aus dem Holz ausgelaugt und in den Zement eingebracht
werden. Es ist zu erwarten, dass diese Schwierigkeit auch auftritt, wenn
Holzfasern
und Zementbrei miteinander vermischt werden, wenn diese Extraktivstoffe vorhanden
sind.
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Bei der Verwendung von Fasern nach dem Typus II tritt diese Schwierigkeit
nicht auf, falls diese Fasern mittels chemischen Verfahren gewonnen wurden, bei
welchen alle Extraktivstoffe entfernt worden sind.
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Es ist gefunden worden, dass bei der Verwendung von Fasern nach dem
Typus I, falls die Holzspäne chemisch behandelt werden, bevor die Zerfaserung durchgeführt
wird, diese Fasern das Aushärten des Zementes nicht verzögern.
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Eine Vorbehandlung der Späne ist eine Behandlung der Fasern vorzuziehen,
weil die Beigabe von chemischen Stoffen das Zerfaserungsverfahren unterstützt. Zweckdienliche
chemische Stoffe sind unter anderem Natriumsulfit (schwefligsaures Natron) und Aetznatron
(Natronhydrat). Bei einigen Holzarten ist die Zugabe von chemischen Stoffen nicht
unbedingt notwendig, weil ein gründliches Waschen des Breies genügt, um die gegenseitige
Einwirkung von Zement und Fasern auf einem annehmbaren Niveau zu halten.
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Nachfolgend wird nun der Erfindungsgegenstand unter Bezugnahme auf
die nachfolgenden Beispiele näher erläutert:
BEISPIEL 1: OPC Normmischung
Ein Brei der 600 g OPC und 240 ml Wasser enthält, wurde mittels eines Labor-Doppelpaddel-Rührers
vorbereitet.
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Prüfstücke wurden hergestellt, indem der Brei in Gussformen mit den
Abmessungen 50mm x 120mm x 60mm hineingeleert wurde. Nach einer Zeitspanne von 24
Stunden wurden die Prüfstücke aus den Formen entnommen, benezt und in einem Polyethylenfilm
eingeschlossen und versiegelt. Nach einer Woche wurden die Prüfstücke aus dem Polyethylenfilm
entfernt und im Labor gestapelt. Die Prüfstücke wurden dann nach 14 und 28 Tagen,
vom Tag der Herstellung an gerechnet, geprüft. Es wurde ein Biegeversuch durchgeführt,
bei welchem an zwei Punkten unterstützt und bei einem Punkt belastet wurde. Der
Abstand der zwei Stützen war 100 mm und die Zunahme der Belastung 5 mm/min. Die
Werte vom Zerreiss-Modul, die erhalten wurden, waren 4,7 MPa bei 14 Tagen und 5,5
MPa bei 28 Tagen.
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Die Prüflinge wiesen die Anzeigen des Sprödbruches auf.
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BEISPIEL 2: OPC Norsmischung mit Fasern nach Typus I Die Prüfstücke
wurden hergestellt und geprüft, wie es in Beispiel 1 durchgeführt wurde, jedoch
wurde dem Brei eine Zugabe von 15 g Holzfasern nach dem Typus I gegeben.
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Die ilolzfasern wurden von Spänen der Pinus radiata hergestellt.
300 g der Späne wurden in 1500 ml Wasser, das 25 g Natriumsulfit enthielt,Vakuum
imprägniert. Diese Späne wurden dann in einen "Asplund" Ausführung D Laborzerfaserer
eingeführt und während 4 Minuten bei einem Druck von 0,69 MPa (1700C) vorgedampft.
Dann wurde der Zerfaserer in Betrieb gesetzt und während 30 Sekunden betrieben.
Die damit erzeugte Masse wurde dann gewaschen und Luft getrocknet. 15 g dieser Masse
wurde dem Zement/Wasserbrei zugegeben.
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Der Zerreissmodul der Proben war 8,5 MPa nach 14 Tagen, 9,5 MPa nach
28 Tagen und 10,1 MPa bei 150 Tagen.
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Die Prüflinge wiesen die Anzeigen eines Formungsbruches auf.
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BEISPIEL 3: Teilweiser Ersatz der Fasern nach dem Typus II mittels
Fasern des Typus I Es wurden zwei Gemische vom OPC hergestellt, wobei das Verhältnis
Wasser:Zement 0,4 gewählt wurde und 2,58 Zellulosefasern vorhanden waren. In einem
Fall waren diese Fasern aus 2 Gewichtsteilen der Fasern nach Typus I, wie im Beispiel
2 beschrieben ist und einem Teil von Fasern nach dem Typus II, die von der Pinus
radiata mittels des "Kraft"-Verfahrens hergestellt wurden, zusammengesetzt. Im anderen
Fall waren die Fasern ausschliesslich Fasern nach
dem Typus II.
In beiden Fällen ergaben Biegeprüfungen einen Zerreissmodul von 10,3 nach 28 Tagen,
welches andeutet, dass kein Verlust an Biegefestigkeit auftritt, wenn einige der
Fasern nach dem Typus II durch Fasern nach dem Typus I ersetzt werden. Jedoch gab
es einen merkbaren Unterschied bezüglich der Einfachheit, mit welcher sich die gemischten
Fasern im Zement verteilten. Es war auch möglich, die Mischwung, welche die zusammengemischten
Fasern enthält, herzustellen, ohne dass zuerst ein Brei von Fasern in zusätzlichem
Wasser gebildet wurde.
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BEISPIEL 4: HAC Normmischung fin Brei,der 600 g HAC und 150 ml Wasser
enthielt, wurde mittels eines Labor-Doppelpaddel-Rührers vorbereitet.
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Prüflinge wurden hergestellt und geprüft, wie es in Beispiel 1 beschrieben
ist. Der Zerreissmodul, der nach 14 Tagen getestet wurde, war 9,4 MPa.
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Zusätzlich wurden Prüfstücke mit Abmessungen von lSOmm x 150mm x
6mm hergestellt, um damit eine Kerbschlagprüfung durchzuführen. Die während des
Brechens im Kerbschlagprüfer (mit Pendelhammer) aufgenommene Energie wurde auf der
Maschinenskala nach 14 Tagen als 72 Einheiten abgelesen.
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BEISPIEL 5: HAC Normmischung mit Fasern nach dem Typus I Ein Brei,
der 600 g HAC, 180 ml Wasser und 15 g der Faser nach dem Typus I, die in Beispiel
2 beschrieben sind, enthielt, wurde mittels eines Labor-Zwillingspaddel-Rührers
hergestellt. Es wurden Prüflinge zur Durchführung von Biege- und Kerbschlag-Zähigkeitversuchen
hergestellt, wie es in Beispiel 4 beschrieben ist. Der Zerreissmodul nach 14 Tagen
9,4 MPa und die Kerbschlagzähigkeit war 376 Einheiten auf der Maschinenskala, welches
ein beträchliches Anwachsen der Zähigkeit offenbart.
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BEISPIEL 6: Mörtel-Normmischung Ein Brei, der 3 kg OPC, 9 kg gewaschenen
Sand und 1,65 1 Wasser enthält, wurde in einen Labormischer vorbereitet. Prüflinge
wurden hergestellt, indem der Brei in Gussformen mit der Abmessung 50 x 250 x 13mm
eingeführt wurde. Nach 24 Stunden wurden die Prüfstücke aus'dem Formen entnommen,
benetzt und in einem Polyethylenfilm eingeschlossen und versiegelt. Nach einer Woche
wurden die Prüfstücke aus dem Polyethylenfilm entnommen und im Labor gestapelt.
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Die Prüflinge wurden wieder einer Biegebelastung mit drei Auflagepunkten
ausgesetzt. Der Abstand der zwei Stützen war 200 mm und die Zunahme der Belastung
500mm/min. Der Zerreissmodul
wurde bei 28 Tagen mit 5,5 MPa gemessen.
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Zusätzlich wurden Prüfstücke mit einer Abmessung von 150 x 150 x
6 mm hergestellt, um damit einen Kerbschlagversuch durchzuführen. Die bei dieser
Prüfung aufgenommene Energie ist in den Fig. 1 gezeigt, in Funktion der Zeit nach
der Herstellung.
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BEISPIEL 7: Normmörtelmischung mit Fasern nach dem Typus 1 Ein Brei,
der 3 kg OCP, 9 kg gewaschenen Sand, 1,8 1 Wasser und 76 g der Faser nach dem Typus
I, wie es in Beispiel 2 beschrieben ist, enthält, wurde in einem Labormischer hergestellt.
Prüflinge, die den Biegeversuch und Kerbschlagversuch entsprechen wurden hergestellt,
wie es in Beispiel 6 beschrieben ist. Der Zerreissmodul nach 28 Tagen war 5,4 MPa.
Die Kerbschlagzähigkeit-Prüfergebnisse sind ebenfalls in der Fig. 1 gezeigt. Diese
zeigt, dass die Kerbschlagarbeit ungefähr doppelt so gross ist, als diejenige eines
herkömmlichen Mörtelgemisches ohne zusätzliche Fasern.
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BEISPIEL 8: Auswirkung des Wasser/Zementverhältnisses auf die mechanischen
Eigenschaften der Fasern nach dem Typus I und Typus II Prüflinge der OPC-Mischung,
die Fasern nach dem Typus I enthalten, wurden gemäss dem Beispiel 2 hergestellt,
indem
die Verhältnisse der Anteile Wasser:Zement geändert wurden. Zum Vergleich wurden
OPC-Prüflinge hergestellt, die Fasern nach dem Typus II enthalten, aber in diesem
Fall war es notwendig, die Fasern in (ungefähr) 2 1 Wasser aufzulösen.
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Dieser Brei wurde dann entwässert, bis der Anteil an verbleibendem
Wasser gleich demjenigen war, der notwendig ist ein zweckdienliches Wasser:Zementverhältnis
zu erhalten.
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Der Brei wurde dann mit dem Zementpulver gemischt und Prüflinge hergestellt,
wie es für die Faser nach dem Typus I gemacht wurde. Der Zerreissmodul wurde nach
28 Tagen gemessen und die Ergebnisse in Abhängigkeit des Wasser:Zementverhältnisses
aufgezeichnet, wie es in Beispiel 2 gezeigt ist. Dieses beweist, dass die Faser
nach dem Typus I bei kleinen Wasser:Zementverhältnissen besser sind, als diejenigen
des Typus II.
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BEISPIEL 9: Vergleich der Dichte und dem Ausmass des Aushärtens von
Prüflinge die Fasern nach dem Typus I und Fasern nach dem Typus II enthalten Ein
Brei von 600 g OPC, 260 ml und 30 g der Fasern nach dem Typus I, die in Beispiel
2 beschrieben sind, wurde in eine Gussform gegeben, die eine Länge von 100 mm und
einen Druchmesser von 50mm aufweist. Ein Brei, der 600 g OPC, 260 ml Wasser und
30 g Fasern nach dem Typus II aufweist,
wurde mittels des "Kraft"-Verfahrens
vom Holz der Pinus radiata hergestellt und in eine Gussform gegeben, die 100 mm
lang war und einen Durchmesser von 50mm aufweist. Das Gewicht dieser Zylinder wurde
während einer Zeitspanne von 28 Tagen aufgezeichnet und der Gewichtsverlust als
Funktion der Zeit berechnet. Der Gewichtsverlust wurde folgendermassen definiert
Gewicht des Prüfstückes bei einem Tag - Gewicht des Prüfstückes 100 (Gewichts des
Prüfstückes am Tag 1 - Gewicht des Prüfstückes am Tag 28) Ergebnisse: (i) PrUfstücke,
die Fasern nach dem Typus I enthalten, wiesen eine Dichte auf, die 90% der Dichte
der Prüfstücke war, die Fasern nach dem Typus II enthielten.
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(ii) Prüfstücke, die Fasern nach dem Typus II aufweisen, hatten einen
Wasserverlust, der grösser war als die Prüfstücke, die Fasern nach dem Typus II
enthielten und daher ist das Aushärten des Prüfer, das Fasern nach dem Typus I enthält
besser, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist.
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L e e r s e i t e