DE2745750C3 - Zementfreies Mörtelmischung und ihre Verwendung - Google Patents
Zementfreies Mörtelmischung und ihre VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft als zementfreies Baumaterial eine leichte zementfreie Mörtelmischung, die Natriumsilikat
als Bindemittel, einen geschäumten siliziumhaltigen anorganischen Zuschlagstoff sowie einen weiteren
Zusatzstoff enthält, sowie deren Verwendung zur Herstellung von Formkörpern.
Es ist bereits eine Vielzahl von Zusammensetzungen von Baumaterialien bekannt, die billig sind, thermisch
gut isolieren und sich insbesondere für Industriebauten und Wohnhäuser eignen. Solche üblicherweise verwendeten
Materialien haben Bindemittel aus Zement, wie Portlandzement, die mit einem leichten anorganischen
Zuschlagstoff, beispielsweise Vermiculit (Magnesiumaluminiumsilikat) oder Perlit (Liparit- oder Quarzporphyrgläser
mit feinen Wassereinschlüssen), vermischt sind. Obwohl aus diesen Materialien zusammengesetzte
Baumaterialien im allgemeinen recht brauchbar sind, haben sie den Nachteil, daß sie porös sind und aus der
Umgebungsatmosphäre leicht Wasser absorbieren. Bei Frost-Tau-Bedingungen verschlechtern sich die physikalischen
Eigenschaften dieser Stoffe enorm, so daß sich die Einsatzmoglichkeiten als Baumaterialien wesentlich
verringern. Versuche, die Wasseranfälligkeit solcher Materialien zu vermeiden, haben schließlich zu leichten
Baumaterialien mit guter thermischer Isolierwirkung geführt, die Bindemittel aufweisen, welche verschiedene
Zemente enthalten können, daneben jedoch auch Silikate von Kalium und Natrium. Mit Ausnahme der
Materialien auf Zementbasis zeigen diese Zusammensetzungen einen akzeptablen Wasserwiderstand und
in absorbieren keine derartigen Wassermengen, die sich
bei den Zusammensetzungen auf Zementbasis als so nachteilig erwiesen haben. Diese Stoffe sind jedoch
nicht vollständig gegenüber einer Wasserabsorption immun. Sie absorbieren sehr kleine Mengen an
Feuchtigkeit aus der Atmosphäre. Obwohl sich dies unter Frost-Tau-Bedingungen nicht wesentlich auswirkt,
tritt die Tatsache der Absorption kleiner Wassermengen in Form von Ausblühungen merklich in
Erscheinung, was insbesondere auf der Auflösung des Silikatbindemittels beruht. Bei derartigen Systemen
erfolgt die Auflösung der Silikatgläser bei Vorhandensein einer kleinen Wassermenge schneller als bei großen
Wassermengen. Der Grund dafür besteht darin, daß das Natriumoxyd in dem Silikatglas ausgewaschen wird,
wodurch man eine Lösung von Nairiumhydroxyd erhält.
Das verbleibende Restglas hat ein höheres SiO2-Na2O-Verhältnis.
Man weiß, daß das Siliziumdioxyd aus diesem Material herausgewaschen wird, wenn der
pH-Wert der Lösung hoch wird. Bei Vorhandensein einer kleinen Wassermenge ergibt eine vorgegebene
Menge an Natriumoxyd, die aus dem siliziumhaltigen Glas ausgewaschen ist, einen höheren pH-Wert als
wenn die gleiche Menge mit einer größeren Wassermenge ausgewaschen würde. Somit werden Silikatglasbindemittel,
die Wasser enthalten, weil die Trocknungsbedingungen nicht genügen, um sie in die wasserfreie
Form umzuwandeln, oder wegen der Absorption von kleinen Wassermengen aus der Umgebungsatmosphäre,
nachteilig beeinflußt. Es treten zwei Hauptnachteile auf.
Das gebildete Natriumhydroxyd reagiert mit Kohlendioxyd in der Atmosphäre, wodurch Natriumkarbonat
gebildet wird, das als Ausblühung, beispielsweise als weißes Pulver, auf der Oberfläche in Erscheinung tritt.
Wenn die Natriumhydroxydlösung, die das Glasbindemittel umgibt, ausreichend konzentriert wird, wird als
weiterer Nachteil das restliche Silikatglasbindemittel gelöst, wodurch jede Bindefähigkeit mit irgendeinem
Baumaterial vollständig zerstört wird, was eine völlige Unbrauchbarkeit eines solchen Materials ergibt. Das
so Ausblühproblem kann dadurch gelöst werden, daß anstelle von Natriumsilikatgläsern Kaliumsilikatgläser
verwendet werden, da Kaliumkarbonat nicht ausblüht, wie dies bei Natriumkarbonat der Fall ist. Kaliumgläser
sind jedoch verglichen mit Natriumgläsern wirtschaftlieh nachteilig.
Es war bereits bekannt, einem solchen Wasserglas-Mörtel als Härtungsmittel ein Kondensationsprodukt
aus Borsäure und Phosphorsäure zuzusetzen. So wird in der US-PS 31 78 299 ein selbsthärtender Wasserglaszement
beschrieben, der aus einem inerten Füllstoff, einem Alkalisilikat und einem Kondensationsprodukt aus
borsäure und Phosphorsäure im Molverhältnis von 0,8 bis 1,2 als Härtungsmittel besteht. Diese bekannten
Materialien zeigen zwar gute Härtung, ihre Wasserbe-
hi ständigkeit ist jedoch immer noch verbesserungswürdig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
leichtes zementfreies Baumaterial zur Verfugung zu stellen, welches, wenn es der umgebenden Atmosphäre
ausgesetzt ist, nur geringfügige Beeinträchtigung der
physikalischen Eigenschaften zeigt und nicht zu Ausblühungen neigt
Gegenstand der Erfindung ist eine zementfreie Mörtelmischung, die Natriumsilikat, einen geschäumten
siliziumhaltigen anorganischen Zuschlagstoff und einen weiteren Zusatzstoff enthält, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß als weiterer Zusatzstoff ein Ausblühhemmstoff vorliegt, der ein Borat von Zink, Kalzium oder
Magnesium oder ein Gemisch davon, Kalziumnitrat, Kalziumphosphat, Kalziumorthophosphat oder ein
Gemisch davon darstellt
Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Verwendung der zementfreien Mörtelmischung zur Herstellung
von Formkörpern, die aus dieser Mörtelmischung erhalten werden. So kann die erfindungsgemäße
Mörielmischung in einem kontinuierlichen Bahnbildungsvorgang ausgeformt werden. Das so erhaltene
Bahnmaterial zeigt aufgrund bestimmter Zusatzstoffe eine verbesserte Festigkeit und neigt nicht zu
Ausblühungen.
Das erfindungsgemäße Baumaterial ist ein thermisch isolierendes, keinen Zement enthaltendes plattenartiges
Produkt mit einem Natriumsilikatbindemittel und einem geschäumten siliziumhaltigen anorganischen Zuschlagstoff.
Für bestimmte spezielle Fälle, damit das Material eine gute Handhabbarkeit und dergleichen hat enthält
das Material organische Fasern, beispielsweise Polyesterfasern, Polyamidfasern oder dergleichen. Zu diesen
Komponenten wird ein Ausblühungshemmstoff hinzugegeben.
Dieser Hemmstoff verringert nicht nur die Tendenz des Natriumsilikats, auszublühen, sondern
verbessert auch die physikalischen Langzeiteigenschaften der Zusammensetzung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die gute Isoliereigenschaften und einen hob λ Flammenwiderstand
haben soll, wird geschäumtes Perlit verwendet. Erfindungsgemäß bevorzugtes Perlit hat eine Schüttdichte
zwischen 0,03 und 0,16 g/cm3 (2 bis 10 lg/ft3) und
eine Teilchengröße zwischen 5 und 100 gemessen nach der Tyler-Siebtabelle. Das Perlit ist in den Zusammensetzungen
in Anteilen von 80% bis etwa 39% basierend auf der gesamten Zusammensetzung, vorzugsweise
zwischen 60% und 45 Gewichtsprozent vorhanden.
Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform geschäumtes Perlit mit den vorstehenden Eigenschaften
verwendet wird, können bei anderen Ausführungsformen auch verschiedene geschäumte siliziumhaltige
anorganische Zuschlagstoffe verwendet werden. So kann auch geschäumtes Perlit mit Dichten und
Teilchengrößen außerhalb des genannten Bereichs verwendet werden, wenn Dichte, Festigkeit oder
Isolierwerte des siel? ergebenden Baumaterials nicht
von primärer Bedeutung sind. Aus dem gleichen Grund können auch andere hitzeresistente siliziumhaltige
anorganische Zuschlagstoffe, wie Blähton, Schaumglas, geschäumter Vermiculit und Kieselgurschaum verwendet
werden, die das geschäumte Perlit teilweise oder vollständig ersetzen. .
Als anorganisches Bindemittel wird Natriumsilikat verwendet. Obwohl Kaliumsilikat günstig wäre, hat es
den Nachteil, daB es verglichen mit Nätriümsiükät sehr
teuer ist. Es hat sich gezeigt, daß ein höherer Natriumsilikatgehalt eine nachteilige Auswirkung hinsichtlich
des Ausblühens und der Festigkeit der Baumaterialien, die die genannten Stoffe enthalten,
aufweist. Deshalb wird vorzugsweise Natriumsilikat mit einem Natriumoxyd-Siliziumdioxyd-Mengenvsrhältnis
von etwa I : 4 bis 1 : 2 verwendet, in einem Trockengewicht von etwa 15% bis etwa 60%, bezogen auf die
Trockengewichte der Feststoffe des Produkts. Obwohl innerhalb dieser genannten Bereiche ein zufriedenstellendes
Produkt erhalten wird, werden die nachstehenden Bereiche bevorzugt, bei denen das Verhältnis von
Natriumoxyd zu Siliziumdioxyd von 1 :4 bis etwa 1 :3 und von etwa 25% bis etwa 40% von trockenem Silikat
in der Zusammensetzung des Produkts reicht.
ίο Wenn die lösbaren Silikate ein Alkali: Silizi-imdioxyd-Verhältnis
haben, das höher als 1:4 ist wird die Lösbarkeit der erhaltenen Alkalisilikate bis zu einem
Ausmaß vermindert daß Lösungen schwierig daraus herzustellen sind. Wenn Mengen von weniger als 15%
an trockenem Silikat verwendet werden, ist das fertige Produkt geschwächt während mehr als 60% an
trockenem Silikat eine Platte ergeben, deren Dichte unerwünscht hoch ist und die schlechte physikalische
Eigenschaften hat, beispielsweise eine schlechte Isolierung und einen niedrigen NRC-Wert. Gleicherweise
ergeben sich nachteilige Effekte mit Alkalisilikatverhältnissen, die größer als die angegebenen sind. Zusammensetzungen,
die geschäumten Perlit oder ein anderes siliziumhaltiges anorganisches Material und Natriumsilikat
enthalten, neigen, wie erwähnt, zu einem Ausblühen und zu einer Verschlechterung der physikalischen
Eigenschaften im Laufe der Zeit, während der sie den Umgebungsbedingun,;en ausgesetzt shid. Das erfindungsgemäß
verbesserte Baumaterial hat zusätzlich einen Ausblühhemmstoff. Dieser Hemmstoff umfaßt
eine Borverbindung, die aus Kalziumboraten, Magnesiumboraten und däigleichen auswählbar ist. Andere
Ausblühhemmstoffe sind Kalziumsalze, die aus der Gruppe Kalziumnitrat, Kalziumphosphat und Kalziumorthophosphat
auswählbar sind. Dabei können auch Mischungen dieser Ausblühhemmstoffe verwendet
werden.
Die Ausblühhemmstoffe werden besonders günstig in einem Baumaterial in einer Menge verwendet, die nicht
weniger als 6 Gewichtsprozent Ausblühhemmstoff basierend auf der Menge an trockenem Silikat aufweist.
Als obere Grenze für die Menge des Ausblühhemmstoffs hat sich gezeigt, daß Mengen von mehr als 45
Gewichtsprozent Ausblühhemmstoff basierend auf trockenem Silikatgewicht nicht überschritten werden
sollen. Hemmstoffkonzentrationen, die größer als dieser Prozentsatz sind, ergeben schlechtere physikalische
Eigenschaften des Baumaterials, während Mengen von weniger als 6% keinen wirksamen Schutz mehr gegen
das Ausblühen geben und zu verschlechterten physikalischen Eigenschaften führen, wenn das Material den
Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird. Vorzugsweise werden 10% bis 37% Ausblühhemmstoff basierend
auf dem Gewichtsprozentsatz von trockenem Silikat verwendet, vorzugsweise 25% bis 30%.
Wahlweise können bis zu 30 Gewichtsprozent des geschäumten siliziumhaltigen anorganischen Zuschlagsstoffes durch andere Materialien ersetzt werden,
beispielsweise durch organische Fasern. Obwohl eine Zusammensetzung auch mit Mengen hergestellt werden
kann, die größer als die angeführten sind, genügt das erhaltene Material nicht mehr bestimmten Feueranfor^
derungen an die Bauprodukte, weil es beispielsweise leicht brennt. Vorzugsweise werden 5% des geschäum-
h"> ten siliziumhaltigen anorganischen Zuschlagstoffs durch
organische Fasern, im besonders günstigen Fall I Gewichtsprozent, ersetzt. Die organischen Fasern
können Polyester-, Polyamid- oder Polypropylenfasern
oder Mischungen aus diesen Fasern sein. Es können auch Glasfasern verwendet werden, die organische
Fasern ersetzen, vorausgesetzt, daß sie alkaliresistent
sind, so daß sie durch das Natriumsilikatbindemittel nicht aufgelöst werden. Ein solcher Alkaliwiderstand
läßt sich aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Fasern oder durch auf die Fasern aufgebrachte
Schutzüberzüge erreichen. Die alkaliresistenten Fasern können als vollständiger oder teilweiser Ersatz der
anorganischen Fasern dienen. Vorzugsweise werden 30 bis 60% der organischen Fasern durch Glasfasern
ersetzt.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Baumaterials wird der geschäumte siiiziumhaltige anorganische
Zuschlagstoff mit der Natriumsilikatlösung vermischt. Wenn organische oder anorganische Fasern
ebenfalls verwendet werden sollen, wird der geschäumte Zuschlagstoff zunächst mit den aufgelockerten
Fasern in trockener Form gemischt. Die Mischung wird dann mit Natriumsilikatlösung naßgemacht. In jedem
Faii hat die sich ergebende Zusammensetzung die Form eines leicht nassen Gemisches, das in etwi feuchtem
Sand ähnlich ist. Dieser Zusammensetzung wird der Ausblühhemmstoff oder werden die Ausblühhemmstoffe,
wie sie oben genannt sind, zugesetzt. Durch ein weiteres Mischen wird eine gute Verteilung des
Hemmstoffs in der Masse erreicht. Das leicht nasse Gemisch wird dann gepreßt und getrocknet. Pressen
und Trocknen erfolgen dadurch, daß die Mischung auf eine gewünschte Stärke bei etwa 2 bis 20 bar (30 bis
200 psi) gepreßt wird. Die gepreßte plattenförmige Masse wird dann im Ofen etwa 3 Stunden lang,
vorzugsweise bei 900C (200° F) getrocknet. Ein schnelleres
Trocknen wird bei Temperaturen über 900C erreicht. Die Temperaturen sollen jedoch 2000C nicht
überschreiten. Vorzugsweise wird die plattenförmige Masse zunächst 30 Minuten bei 900C getrocknet. Dann
wird die Ofentemperatur während etwa 2 bis 1 Stunde auf 120 bis 180° C angehoben.
Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert, wobei die angegebenen
Prozentwerte auf das Trockengewicht der Bestandteile bezogen sind.
Geschäumtes Perlit 57%
Natriumsilikatlösung mit 104 g
Natriumsilikatlösung mit 104 g
in 22 Ig Wasser 30%
Polyesterfaser 1 %
Kalziummetaborat · Hexahydrat 12%
Die eingetragenen Bestandteile werden in einem herkömmlichen mechanischen Mischer dadurch gemischt,
daß zuerst eine Trockenmischung aus Kalziummetaborat, Polyesterfaser und geschäumtem Perlit
hergestellt wird, der eine Schüttdichte von 0,05 g/cm3 und eine Korngröße entsprechend einer lichten
Maschenweite von 0,15 bis 4 mm hat. Diesem Gemisch wird die Natriumsilikatlösung zugegeben, wobei mit
dem Mischen fortgefahren wird bis die Mischmasse gleichförmig naß ist. Die erhaltenen nassen Feststoffe
werden zu einer Platte geformt und bei einem Druck von 4 bar und einer Temperatur von 90cC 3 Stunden
gepreßt. Die erhaltene trockene Plane hat eine Stärke von 16 mm, eine Dichte von 0.2 kg/dm3 und einen
Bruchmodul von 8,4 kg/cm2.
Die im Beispiel 1 angegebenen Maßnahmen werden mit folgender Zusammensetzung wiederholt:
Perlit 58%
Natriumsilikatlösung 30%
Kalziummetaborat ■ Hexahydrat 12%
Die erhaltene trockene Platte hat eine Stärke von 16 mm und einen Bruchmodul von 7 kg/cm:.
Die Maßnahmen von Beispie!! werden mit folgender
Zusammensetzung wiederholt:
Perlit 63%
Natriumsilikatlösung 33%
Kalziu.vimetaborat ■ Hexahydrat 3%
Polyesterfaser 1 %
Die erhaltene trockene Platte hat eine Stärke von 16 mm und einen Bruchmodul von 9,8 kg/cm2.
Die Maßnahmen von Beispiel 1 werden mit folgender Zusammensetzung wiederholt:
Perlit 51%
Natriumsilikatlösung 26%
Kalziummetaborat · Hexahydrat 22%
Polyesterfaser 1%
Die erhaltene trockene Platte hat eine Stärke von If mm und einen Bruchmodul von 63 kg/cm2.
Die Ausblühung der Baumaterialien gemäß den vorstehenden Beispielen und anderer Ausführungsbeispiele
wird nach folgendem Verfahren ermittelt. Eine Probe von etwa 7,5 cm χ 23 cm wird in einem Trocknungsgefäß
angeordnet, das 2,5 bis 5 cm Wasser enthält. Dann wird in das Gefäß 3 Minuten lang Kohlendioxydgas
eingeführt, daß das Volumen des Gefäßes mit Gas geflutet ist Anschließend wird ein Deckel aufgesetzt
Nach 24 Stunden wird die Probe entfernt und in Luft getrocknet Die Ausblühung wird durch visuelle
Untersuchung der Ausblühmaterialmenge festgestellt die sich an der Probe, an der der Versuch durchgeführt
wurde, gezeigt hat Die Werte werden einer Skala von 0 bis 10 zugeordnet, wobei beim Wert 0 keine AusblChung
vorliegt In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse für erfindungsgemäße Zusammensetzungen
aufgeführt
Beispiel (a) ÄiisblühhcmmstülT
Konzentralion | Ausblühungsgrad |
in % (b) | |
28 | 0 |
28 | 0 |
10 | 4 |
45 | 0 |
Kalziummetaborat
Kalziummetaborat
Kalziummetaborat
Kalmimmctiinoral
Kalziummetaborat
Kalziummetaborat
Kalmimmctiinoral
I C | rl μ. | 1/llllL1 | ,!Ί,ιΙιΙκίιιγ.νΙ.Ί! | agiiesiumbor.il |
It. I | 1 I.I I | /inkhoi.il | al/iuniletrahoral | |
S | M | al/iiiinplnisphai | ||
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11 ulcnliscii /u dc ι
s :ici .iul;jcluhncii \ush^ihhcninistcillc
ilci MciU'.c Mm M'lh.imlciicm IruckciK'in N.ilrmm
\nhand der /dehnung, in der schein.itiseli und
perspekti\ iscli ein formkörper ge/eigl ist. wird die
f j findung naher erlaiiteri.
Der erlindiingsgemalie I ormkorper bestell! aus
einem Qnacler. jt.r ;)|ls hinein /ementfreien Baumaterial
hergestellt ist. ilas ,\us N;ilriumsilik.il. einem geschauinten
sili/iumh.i'tigen anorganischen Zuschlagstoff und
aus einem Ausblühhemmstoff besteht. Der Ausbluhhemnistoll
besieht aus einer Bor\ erbiiuluii!». einem
K.il/mmsiii/ oder einem Alk.ilimet.illlluorsilikal oder
,.us einer Misclr.ing dieser Stoffe.
Die Borverbindung iimfaBt Borate son /ink. Kal/iiini.
Magnesium.
Das Kal/inmsal/ umfaßt Kal/iumnitral. Kal/iumphosphat
und/oder Kal/iiiniorthophosphat.
in dem ge/eigtin lormkörper ist ein "IlM des
anorganischen sili/iumhaltigen Zuschlagstoffs dureli ein
organisches f iiserniateria! ersetzt.
Claims (8)
1. Zementfreie Mörtelmischung, die Natriumsilikat, einen geschäumten siliziumhaltigen anorganischen
Zuschlagstoff und einen weiteren Zusatzstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als
weiterer Zusatzstoff ein Ausblühhemmstoff vorliegt, der ein Borat von Zink, Kalzium oder Magnesium
oder ein Gemisch davon, Kalziumnitrat, Kalziumphosphat,
Kalziumorthophosphat oder ein Gemisch davon darstellt.
2. Mörtelmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte siliziumhaltige
anorganische Zuschlagstoff Perlit ist und das Natriumsilikat ein Verhältnis Na2OrSiO2 von 1 :4
bis etwa 1 :2 aufweisL
3. Mörtelmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Perlit bei einer
einer lichten Maschenweite von 0,15 bis 4 mm entsprechenden Korngröße eine Schüttdichte zwischen
0,03 und 0,16 g/cm3 hat.
4. Mörtelmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Perlitgehalt etwa 39% bis etwa 80% des Gesamtmaterials ausmacht.
5. Mörtelmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Menge des Ausblühhemmstoffes 6 bis 45 Gewichtsprozent des Natriumsilikatanteils beträgt.
6. Mörtelmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich ein organisches Fasermaterial enthalten ist, das 5 bis 30% des Perlitgehalts ersetzt.
7. Mörtelmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie das
geschäumte Perlit in einer Menge von 39 bis 80 Gewichtsprozent und das Borat in einer Menge von
10 bis 37 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht
des Natriumsilikats, enthält
8. Verwendung der zementfreien Mörtelmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung
von Formkörpern.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=24943900
Family Applications (1)
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Also Published As
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