-
-
Verfahren zur Herstellung eines nicht brennbaren leichten
-
Leichtbetons und danach erhältlicher Formkörper Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines nicht brennbaren leichten Lichtbetons
mit einer Rohdichte von 200 bis 450 g/l und einen danach erhältlichen porösen Formkörper.
-
Beton ist bekanntlich ein künstlicher Stein, der durch Erhärten eines
Gemisches aus Zement, Zuschlagstoffen und Wasser entsteht. Nach der Rohdichte unterscheidet
man Leichtbeton, Normalbeton und Schwerheton; Leichtbeton ist Beton mit einer Rohdichte
von höchstens 2,ort/ m3, Normalbeton ist Beton mit einer Rohdichte von mehr als
2,0 t/m3 und höchstens 2,8 t/m3, und Schwerbeton ist 3 Beton mit einer Rohdichte
von mehr als 2,8 t/m3 (vgl.
-
DIN 1045) Ferner sind leichte Leichtbetone bekannt, die Rohdichte
3 von weniger als 1,0 kg/dm aufweisen und durch ein hohes Wärmedämmvermögen charakterisiert
sind (vgl. Beton 5/1973, Seiten 213 bis 216). Diese leichten Leihtbetone enthalten
Leichtzuschläge wie Naturbims, Blähton oder Blähschiefer sowie spezielle Blahgranulate
auf Tonbasis, Schaumglas, Blähperlit oder Blähglimmer oder auch Hartschaumkugeln
wie Schaumpolystyrol. Sie werden insbesondere für feuerhemmende Putze, Mörtel und
Mauersteine eingesetzt. Mit abnehmender Rohdichte des Materials verringert sich
zwar die Wärmeleitfähigkeit und erhöht sich die Wärmedämmung, aber verschlechtern
sich auch die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Druckfestigkeit.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines leichten Leichtbetons,
der nicht brennbar ist und eine Rohdichte
von weniger als 500 g/l
und sowohl gute Wärmedämmungseigenschaften als auch befriedigende mechanische Eigenschaften
aufweist.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nicht brennbaren
leichten Leichtbetons mit einer Rohdichte von 200 bis 450 g/l, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man 100 Gewichtsteile eines Gemisches aus 30 bis 70 Gewichtsprozent Zement
und 70 bis 30 Gewichtsprozent eines üblichen anorganischen Leichtzuschlagstoffes
mit 0,03 bis 0,3 Gewichtsteilen eines wasserlöslichen Celluloseethers und 80 bis
120 Gewichtsteilen einer wäßrigen Kunststoffdispersion mit einem Feststoffgehalt
von 1 bis 10 Gewichtsprozent unter Schaumerzeugung vermischt, den erhaltenen Schaum
in eine Form füllt und erhärten läßt.
-
Das erfindungsgemäß verwendete Gemisch aus Zement und anorganischeilt
Leichtzuschlagstoff besteht aus 30 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 bis 60
Gewichtsprozent, Zement und 70 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 60 bis 40 Gewichtsprozent,
Leichtzuschlagstoff. 100 Gewichtsteile dieses Gemisches werden mit 0,03 bis 0,3
Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,d4 bis 0,2 Gewichtsteilen, eines wasserlöslochen
Celluloseethers sowie mit 80 bis 120 Gewichtsteilen, vorzugsweise 85 bis 110 Gewichtsteilen,
einer wäßrigen Kunststoffdispersion unter Schaumbildung vermischt.
-
Als Zement eignet sich insbesondere Portlandzement, vorzugsweise Portlandzement
der Festigkeitsklasse PZ 35, PZ 45 oder PZ 55, sowie auch Hüttenzemente, z. B. Eisenportlandzement,
Hochofenzement und Sulfathüttenzement.
-
Ein wesentlicher Bestandteil des Zement-Gemisches ist der anorganische
Leichtzuschlagstoff. Erfindungsgemäß wird insbesondere ein Blähgranulat verwendet,
dessen
Partikel Durchmesser von höchstens 6 mm, vorzugsweise von
höchstens 5 mm, aufweisen. Beispiele hierfür sind Schaumglas, Bims sowie Blähglimmer
(Vermiculit), vorzugsweise mit einer Schüttdichte von 100 bis 200 kg/ , Blähschiefer,
3 vorzugsweise mit einer Schüttdichte von 400 bis 900 kg/m3 und insbesondere Blähperlit,
vorzugsweise mit einer Schüttdichte von 80 bis 110 kg/m3.
-
Die erfindungsgemäß eingesetzte wäßrige Kunststoffdispersion ist insbesondere
eine Dispersion eines Vinylester-Polymers oder eines Acrylsäureester-Polymers, wobei
die Polymeren Homopolymere oder Copolymere sind. Der Feststoffgehalt der Dispersion
liegt im Bereich von 1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 2 bis 5 Gewichtsprozent.
-
Bevorzugt sind Dispersionen auf der Basis von Polymeren mindestens
eines Vinylesters mit 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen in der Säurekomponente, z. B.
Viylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat, und Dispersionen auf der Basis von
Polymeren mindestens eines Acryisäureesters mit 1 bis 8, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
in der Alkoholkomponente, z.B. Acrylsäuremethylestex, Acrylsäureethylester, Acrylsäurepropylester
und Acrylsäurebutylester. Als Comonomere eignen sich olefinisch ungesättigte Verbindungen
der Formel
in der R1 ein Wasserstoffatom oder ein Methylrest ist und R2 a) ein Wasserstoffatom,
b) einen Phenylrest, c) einen Vinylrest, d) eine Nitrogruppe, e) ein Halogenatom,
vorzugsweise ein Chloratom, f) eine Carboxylgruppe oder Sulfogruppe oder g) einen
Aminocarbonylrest bedeutet.
-
Beispiele für solche Verbindungen sind a) Ethylen und Propylen, b)
Styrol und Methylstyrol, c) Butadien und Isopren, d) Acrylnitril und Methacrylnitril,
e) Vinyl-
halogenide wie Vinylchlorid und Allylchlorid, f) ungesättigte
Monocarbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure und Vinylsulfonsäure und g) Acrylsäureamide
und Methacrylsäureamide wie Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylolacrylamid und N-Methylolmethacrylamid.
Statt eines Comonomers kann auch ein Gemisch verschiedener Comonomerer verwendet
werden. Bevorzugt geeignet sind Dispersionen von Terpolymeren, die aus einem Vinylester
oder Acrylsäureester und zweiComonomeren zusammengesetzt sind, z.B. aus Vinylacetat,
Ethylen und Vinylchlorid oder aus Acrylsäurebutylester, Acrylsäuremethylester und
Styrol.
-
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die
Verwendung eines wasserlöslichen Celluloseethers, der als Schaumstabilisator wirkt.
Die Viskosität einer 2-gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung des Celluloseethers beträgt
50 bis 300 mPa.s, vorzugsweise 100 bis 250 mPa-s (gemessen bei einer Temperatur
von 200C). Der Celluloseether wird bevorzugt in Pulverform eingesetzt. Besonders
geeignet ist Methylcellulose, Carboxymethylcellulose und Methylhydroxyethy lce llulo
s e Die erfindungsgemäße Erzeugung des Zementschaumes wird gegebenenfalls in Gegenwart
von Fasern durchgeführt, dle in Abhängigkeit von ihrer Dichte in einer Menge von
0,1 bis 6 Gewichtsteilen eingesetzt werden (bezogen auf-100 Gewichtsteile des Gemisches
aus Zement und Leichtzuschlag-. . . . .
-
stoff). Hierzu eignen sich insbesondere Mineralfasern wie Asbestfasern,
Glasfasern, Basaltfasern, Gesteinsfasern, Schlackenfasern und Keramikfasern, aber
auch Kunststoff-Fasern, vorzugsweise Polyolefin-Fibride.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise so durchgeführt,
daß zunächst Zement, Leichtzuschlagstoff und Celluloseether innerhalb einer Zeitspanne
von maximal 30 Sekunden miteinander vermischt werden und zu dem erhaltenen Gemisch
dann die Kunststoffdispersion zuge-
mischt wird. Anstatt einer Kunststoffdispersion
mit dem vorgeschriebenen Feststoffgehalt kann auch eine Dispersion mit einem höheren
Feststoffgehalt eingesetzt werden,wobei gleichzeitig die noch erforderliche Menge
Wasser zugefügt wird. Das Mischen wird vorzugsweise in einem Zwangsmischer oder
in einem Trommelmischer durchgeführt. Nach etwa 3 Minuten beginnt die Masse aufzuschäumen,
und nach 5 bis 10 Minuten ist das Aufschäumen beendet. Der Schaum wird dann in Formen
gefüllt und gegebenenfalls darin leicht verdichtet, vorzugsweise durch Rütteln.
Innerhalb von höchstens 15 Stunden ist der Schaum erhärtet, und der Leichtbeton-Formkörper
wird der Form entnommen.
-
Vor der Prüfung der Festigkeits- und Wärmedämmeigenschaften werden
die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper 8 Tage lang über Wasser und anschließend
20 Tage lang im Normklima 22/50 (Temperatur von 220C und relative Feuchte von 50
Prozent) gelagert. Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit werden gemäß DIN 4165
und Wärmeleitfähigkeit wird gemäß DIN 4108 geprüft. Die Formkörper zeigen eine Biegezugfestigkeit
von 0,4 bis 1,2 N/mm2, eine Druck-2 festigkeit von 0,5 bis 1,5 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit
von höchstens 0,12 W/mK, vorzugsweise von 0,07 bis 0,1 W/mK. Die Formkörper sind
durch eine regelmäßige, einheitliche Porosität. ausgezeichnet; der Durchmesser der
Poren liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2 mm.
-
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
Prozentangaben beziehen sich jeweils auf das Gewicht.
-
Beispiel 1 In einem handelsüblichen Zwangsmischer werden 900 g Portlandzement
PZ 55, 900 g Blähperlit mit einer Maximal-Korngröße von 3 mm und einer Schüttdichte
von 90 kg/m3 und 1,5 g Methylhydroxyethylcellulose, deren 2-%ige wäßrige Lösung
bei 200C eine Viskosität von 200 mPa s aufweist, innerhalb von 30 s intensiv miteinander
vermischt. Dann werden 150 g einer handelsüblichen wäßrigen Dispersion eines Terpolymers
aus Vinylacetat, Ethylen und Vinylchlorid, die einen Feststoffgehalt von 50 % aufweist,
und 1,5 kg Wasser zugemischt. Nach einer Gesamtmischzeit von 8 min wird der erhaltene
Schaum in Formen mit den Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen und durch Rütteln
leicht verdichtet. Der Schaum ist nach 15 h völlig erhärtet. Die erhaltenen Formkörper
werden 8 d lang über Wasser und anschließend 20 d lang im Normklima 22/50 gelagert.
Sie zeigen eine Rohdichte 2 von 380 g/l, eine Biegezugfestigkeit von 0,62 N/mm ,
eine 2 Druckfestigkeit von 1,07 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,079 W/mK.
-
w z Beispiel 2 In einem handelsüblichen Zwangsmischer werden 250
g Portlandzement PZ 55, 300 g Blähglimmer mit einer Maximal-3 Korngröße von 3 mm
und einer Schüttdichte von 150 kg/m3 und 0,5 g Methylhydroxyethylcellulose, deren
2%ige -wäßrige Lösung bei 200C eine Viskosität von 200 mPa-s aufweist, innerhalb
von 30 s intensiv miteinander vermischt. Dann werden 50 g einer handelsüblichen
wäßrigen Dispersion eines Terpolymers aus Vinylacetat, Ethylen und Vinylchlorid,
die einen Feststoffgehalt von 50-* aufweist, und 550 g Wasser zugemischt. Nach einer
Gesamtmischzeit von 6 min wird der erhaltene Schaum in Formen mit den Abmessungen
4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen und durch Rütteln leicht verdichtet. Der Schaum ist
nach 15 h völlig erhärtet. Die erhaltenen Formkörper werden 8 d lang
über
Wasser und anschließend 20 d lang im Normklima 22/50 gelagert. Sie zeigen eine Rohdichte
von 420 g/l und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,089 W/mK.
-
Beispiel 3 In einem handelsbülichen Trommelmischer werden 350 g Portlandzement
PZ 35, 300 g Blähperlit mit einer Maximal-Korngröße von 5 mm und einer Schüttdichte
von 90 g/l miteinander vermischt. Dieses Gemisch wird dann innerhalb von 7 min mit
530 g Wasser, 30 g einer handelsüblichen wäßrigen Dispersion eines Terpolymers aus
Acrylsäurebutylester, Acrylsäuremethylester und Styrol, die einen Feststoffgehalt
von 48 % aufweist, und 0,3 g Methylhydroxyethylcellulose, deren 2%ige wäßrige Lösung
bei 20"C eine Viskosität von 200 mPa s aufweist, gemischt, wobei sich eine schaumige
Masse bildet. Diese wird in Formen mit den Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen
und durch Rütteln leicht verdichtet. Der Schaum ist nach 15 h völlig erhärtet. Die
erhaltenen Fcrmkörper werden 8 d lang über Wasser und anschließend 20 d lang im
Normklima 22/50 gelagert. Sie zeigen eine Rohdichte 2 von 400 g/l, eine Biegezugfestigkeitvon
0,7S N/mm2, eine 2 Druckfestigkeit von 1,1 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von
0,086 W/mK.
-
Vergleichsbeispiel In einem handelsüblichen Zwangsmischer werden
300 g Portlandzement PZ 55, 300 g Blähperlit mit einer Maximal-Korngröße von 3 mm
und 500 g Wasser intensiv miteinander vermischt. Die erhaltene Masse schäumt nicht
auf. Sie wird nach 8 min in Formen mit den Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen
und durch Rütteln leicht verdichtet. Die Masse ist nach 15 h völlig erhärtet.
-
Die erhaltenen Formkörper werden 8 d lang über Wasser und anschließend
20 d lang im Normklima 22/50 gelagert.
-
Sie zeigen eine Rohdichte von 640 g/l, eine Biegezug-
2
festigkeit von 0,58 N/mm , eine Druckfestigkeit von 0,85 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit
von 0,15 W/mK.