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Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton aus Zement, Zuschlagsmnaterial und Treibmitteln.
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Die Erfindung zeigt vor allemn einen Weg, Leichtbeton die Eigenschaft
der Raumbeständigkeit zu verleihen, und zwar ohne daß damit irgendwelche Schädigungen
nach anderer Richtung verbunden sind.
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Leichtbeton ist ein Erzeugnis, demn durch künstliche Porenbildung,
insbesondere durch Gasentwicklung infolge von Reaktion geeigneten Metallpulvers
mit Wasser eilte höhere Porosität gegeben ist. Es gelingt auf diese Weise, das Raumgewicht
solcher Betonerzeugnisse herabzusetzen und dadurch die Wärneisolationsfähigkeit
zu steigern. Bekannt ist eine Arbeitsweise. bei der der Beton in üblicher Weise
angemacht und die aus demn aufgetriebenen Gemisch von Zement und Wasser, gegebenenfalls
neben Zuschlagstoffen erzeugte Masse der Erhärtung an der Luft überlassen wird.
Daneben ist der Vorschlag gemacht worden, dem Zement fein gemahlenen Schieferkalk
zuzusetzen und diese Mlasse der Erhärtung zu überlassen. Ein dritter Vorschlag ging
dahin, aus Kalk, Schieferasche und Treibmitteln die Rohmischung anzufertigen, diese
der Porenbildung zu unterwerfen und die endgültig geformten Körper durch Dampf zu
härten.
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Nach allen bekannten Verfahren war es nicht nlöglich, einen raumbeständigen
Leichtbeton herzustellen. Alle älteren Erzeugnisse zeigten eine sehr beträchtliche
Schwindung, die eigenartigerweise auch nach sehr langem Lagern noch nicht zum Stillstand
kam, dazu eine verhältnismäßig geringe Festigkeit. Rißbildung und andere Schäden.
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Die Lösung der Aufgabe, einen raumbet ständigen Leichtbeton zu schaffen,
gelingt, gelingt, wie vorn Erfinder gefunden, überraschenderweise dadurch, dlaß
der aus Zement und Treibmitteln herzustellenden Rohmischung solche Mengen feiest
gemahlener Kieselsäure oder freie Kieselsäure enthaltenden Materials zugefügt werden.
daß der Kalk des Zementes durch Dampfhärtung völlig in Kalksilicat, vorzugsweise
Monosilicat übergeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird also einmal vom Bindestoff Zement (Portlandzenment,
Eisenportlandzenment, hochwertigen Schlackenzemnenten u. dgl.) ausgegangen. Es wird
weiter die Erhärtung der Körper fnit Hilfe von Dampf bewirkt, vorzugsweise Härtung
mit Dampf unter Druck von beispielsweise 5 bis 15 kg/cm² während einer Zeit von
5 bis 2o Stunden. Schließlich wird aber fehlst gemahlene Kieselsäure oder entsprechendes,
freie Kieselsäure enthaltendes Material mitbenutzt. und zwar in solcher Ilenge,
daß der Kalk des Zementes völlig in Kalksilicat, vorzugsweise Monosilicat übergeführt
werden kann. Wird also beispielsweise von einem Zement mit G; % Ca
0 und 2o °/u Si O., ausgegangen, so
sind mindestens etwa
5o Teile Si O2 in Form feinst gemahlenen Sandes o. dgl. zuzusetzen Die Einnhaltung
aller drei vorstehend aufgezählten Bedingugnen ist für die Erzielung nies erstrebten
Erfolges vön ausschlaggebender Bedeutung.
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Insbesondere ist hier zu betonen. daß es beim Verfa ihren nach der
Erfindung auf eine möglichst vollständige Überführung des im Zement en:aaltenen
Kalkes in Monosilicat ankommt; denn diese bei der Dampfhärtung sich bildende Kalk-Kieselsäure-Verbiiidttng
zeichnet sich dadurch aus. daß sie den Körpern die höchste Raumbeständigkeit, verbunden
mit höchster mechanischer Festigkeit und höchster Korrosionsfestigkeit verleiht.
Es ist her anzufügen. daß hei der Erhärtung eines Gemisches aus Zement und femst
gemaffilener Kieselsäure an der Luft bzw. unter Wasser nichnt las Monosilicat, sondern
weniger Kieselsäure enthaltende Kalksilicate entstehen.
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Zur Erreichung des Zieles der möglichst völligen Umwandlung des Kalkes
in dieses Monosilicat kommt der einmahlung der Kieselsäure oder des freie Kieselsäure
enthahenaen Zusatzmaterials besondere Wichtigkeit zu. Dieses soll im allgemeinen
mindestens eine Feinheit des Io ooo-Maschen-Siebes besitzen, damit auch sichergestellt
ist, daß die beabsichtigte Reaktion zwischen Kalk und Kieselsäure vonstatten geht.
Bei der Auswahl der obengenannten Kieselsäurematerialien sind möglichst reine Rohstoffe
zu bevorzugen. Es sind also besonders reine Sande, Quarzfite u. d- l. Geeignet.
Die vergleichsweise besten Resultate würden bisher bei Benutzung feinst gemahlenen
reinen Sandes erhalten. Hierbei entstehen Körper, die bei verhältnismäßig geringem
Gewicht höchste Raumbeständigkeit and höchste Festigkeit besitzen.
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Die Benutzung fein gemahlenen kieselsäurehaltigen Stoffes als Zusatz
zu Zementen ist wohl schon früher. und zwar für die Herstellung von Asbestzementerzeugnissen
in Vorschlag gebracht worden. Hier findet sich auch die Vorschrift einer Dampfhärtung
der Erzeugnisse. Erstrebt wird bei diesem älteren Verfahren eine Steigerung der
Wasserdichtigkeii und eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe.
Es wird die Menge des kieselsäurehaltigen Zusatz-Materials dabei auf dlas 2½- bis
4fache des Zementes eingestellt. Es erfolgt bei diesem bekannten Verfahren der Zusatz
des kieselsäurehaltigen Stoffes also in anderer Weise, zu anderem Zweck und mit
anderer Wirkung als beim Gegenstande der Erfindung.
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Für den erwähnten kieselsäurehaltigen Zuschlagstoff beim Verfahren
nach der Erfindang ist, wie oben ausgeführt, Feinstmahlun erforderlich. Hier empfiehlt
es sich, die Feinstniahlung auf nassem Wege durchzuführen. Diese Arl)2itsweise liefert
das am besten geeignete Produkt. Anscheinend «wird durch Naßmahlung auch die Reaktionsfähigkeit
des Kieselsä urerohstoffes gesteigert.
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Die Bereitung der Rohmischung kann beispielsweise in folgender Weise
erfolgen: 3 Gewichtsteile Zement «-erden Mit 25 Gz!-wichtsteilen feinst gemahlenen
reinen Sandes und 5o Gewichtsteilen Magerungsstoff, z. B: Steinmehl, bis zu o,5
mm Größe sowie geringen Mengen Aluminiumpulvers vermischt. Die Masse wird dann mit
der erforderlichen Wassermenge versetzt. Im allgemeinen soll diese nicht weniger
als 7o % des Zementgewichtes betragen. Ein höherer Wassergehalt zeitigt ein besseres
Gefüge des Enderzeugnisses und bringt auch eine Ersparnis an Treibmitteln oder schaumbildendem
Stoff mit sich. Ein allzu hoher Wasserzusatz vermnindert wohl nicht die mechanische
Festigkeit, erhöht jedoch die Wasseradsorptionsfähigkeit des Leichtbetons bis zu
einem unerwünschten Grade.
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Die MLasse wird in Formen eingefüllt und dann 4 bis 12 Stunden der
Ruhe überlassen. In dieser Zeit reagiert (las Aluminiumpulver mit dem Wasser unter
Bildung von Wasserstoff; die Masse vergrößert ihr Volumen, füllt die Form vollkommen
aus, steigt sogar .darüber hinaus. Nach Ablauf von 4 bis 12 Stunden wird die die
Form übersteigende Masse abgeschnitten und die Formlinge der Härtung mit Dampf unter
Druck, z. B. von S atü, während etwa io Stunden unterworfen.
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Die Temperatur beim Härten soll langsam -.steigert werden und langsam
absinken, weil dadurch Spannungen in den Erzeugnissen i vermieden werden. So hat
es sich als zweckmüßig gezeigt, während 3 bis 5 Stunden den Temperaturanstieg vorzunehmen,
dann 1 2 Stunden die Härtetemperatur zu halten und den Temperaturrückgang wieder
auf 3 bis i 4 Stunden auszudehnen.
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Die Benutzung von Magerungsstofen ist wohl zweckmäßig, jedoch keine
Notwendigkeit. Werden solche benutzt, z. B. Magerungsmittel von Quarz- und Gesteinsnatur,
wobei von Natur porösen Stoffen allgemein (fier Vorzug zu geben ist, so ist darauf
zu achten, daß die Korngröße o,5 mm nicht übersteigt, damit auch dünnflüssigere
Massen sieh nicht entmischen.
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Als Magerungggut kann auch Mit Vorteil zerkleinerter Leichtbeton,
erfind ungsgemä ß hergestellt, in grob geschroteter Fonn benutzt werden. Hierbei
ist die Einhaltung einer bestimmten oberen Korngröße nicht von ausschlaggebender
Bedeutung. Vorzugsweise wird (las nach Gier Porenbildung der Rohmischung
die
Formen übersteigende und abgeschnittene Gut der Dampfhärtung mit unterworfen und.
dann gekörnt und in diesem Zustande frischer Rohmischung zugesetzt.
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Die Mitverwendung solchen Magerungsstoffes schafft vor allem raube
Außenflächen des Leichtbetons, auf welchem Putz u. dgl. besonders gut haftet.
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Für die Formung benutzt man vorzugsweise Formen beträchtlicher Größenabmessungen.
und zweckmäßig ist es, die Masse, die sich in den Formen befindet, unmittelbar vor
der Dampfhärtung in Formkörper der also auf diese Weise in einer einzigen Form z.
B. 6 bis Io Platten oder eine entsprechende Anzahl großer Blöcke her.
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Die erfindungsgemäß erzeugten Leichtbetonkörper zeigen durchweg mir
eine Schwindung. die o,I mm auf I m Länge nicht übersteigt. Die Schwindung normalen
Gasbetons beträgt vergleichsweise 3,0 nnn auf i in Länge.
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Wird. von reinem Sand in feiest geinahlenemn Zustande als Zuschlagsmaterial
ausgegallgen, so gelingt unschwer die Herstellung von Körpern, die, als Anhaltszahl,
bei einem Raumgewicht von o,8 eine Festigkeit von 15o kg/cm2 besitzen. Es ist zu
erwähnen, daß Raumgewichte voll 0,2 bis 0,3 bei wohl niedrigerer, aber in den meisten
Fällen ausreichender Festigkeit zu erreichen sind.
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Weil das kieselige Material nicht puzzolanartig ist, sondern aus fein
gemahlenem Sand und ähnlichen Stoffen besteht, hat es sich überraschenderweise erwiesen,
daß hydraulische Bindemittel, wie z. B. Portlandzement, ganz andere Resultate ergeben
als nichthydraulische Bindemittel, wie Kalk. Beispielsweise kann angeführt werden,
daß ein Gemisch aus 5o% Kalk und 5o% fein vermahlenem Sande bei einem Raumgewicht
des Erzeugnisses von o,8 eineDruckfestigkeit voll a4 kg/cm2 nach 12stündiger Dampfhärtung
ergab, während ein Gemisch aus 5o °/o Zement und So % fein vermahlenem Sand unter
im übrigen völlig gleichen Verhältnissen eine Druckfestigkeit von nicht weniger
als II2 kg/cm2 ergab. Dieser ungeheure Unterschied bezüglich der Festigkeit hängt
davon ab, daß der Gastjeton oder Leichtbeton schon vor der Dampfhärtung eine gewisse
Festigkeit haben muß, um, ohne rissig zu werden, die mit der Dampfhärtung verbundenen
holten Wä rmespannungen aushalten zu können. Diese Würniespannungen können vermindert,
aber niemals ganz durch Anwendung genügender Vorwärinung aufgehoben werden.
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Unter Umständenl(leil ist es empfehlenswert, der zu verarbeitenden
Mischung Salze, insbesondere Chloride, Calciumsalze, Wasserglas, oder anderseits
organische Stoffe. wie Zuckerarten o. dgl., zuzusetzen. Dadurch wird im allgemeinen
eine Erhöhung der Festigkeiten herbeigeführt, ohne die sonstigen gtilistigen Eigenschaften
der Erzeugnisse gemäß der Erfindung zu beeinträchtigen. Calciumchlorid in Mengen
von a bis 4oo, bezogen auf das Trockengewicht der Zement-Kieselsäure Mischung, führt
im allgemeinen eine 25- bis 3o%ige Steigerung der Druckfestigkeiten herbei. Gleichzeitig
gestatten diese Zusätze auch, die Härtungszeit herabzusetzen.
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Es ist bereits bekannt, Zemnentmassen mit bestimmten Zusätzen zu versetzen.
beispielsweise Calciumchlorid, um dadurch im wesentlichen eine Beschleunigung des
Abbindens herbeizuführen. Erfindungsgemäß erfüllen jedoch diese all sich bekannten
Zusätze den Sonderzweck der Steigerung der Festigkeiten unter Erhaltung der Raumbeständigkeit
voll Leichtbeton, der durch Dampfhärtung in der oben beschriebenen Weise hergestellt
wird.
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Es ist weiter bekannt, Zementmörtelinassen mit zerkleinerten erhärteten
Zementmörtelmassen andersartiger Zusammensetzung zu vermischen. Erfindungsgemäß
findet nach einer Ausführungsform eine ähnliche Maßnahme Anwendung, jedoch mit dein
Unterschiede, daß Rohmischung mit erhärteter zerkleinerter Leiclitbetoninasse gleichartiger
Zusammensetzung vermischt wird, wodurch der besondere Vorteil erreicht wird, daß
Leichtbetonkörper finit rauhen Außenflächen und dementsprechend guter Haftfähigkeit
für Putz u. dgl. erzeugt werden.
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Schließlich ist es auch bekannt, bei Durchführung einer Dampfhärtung
Druck und Temperatur langsam auf die benötigte Hölle zu bringen. Bei einer Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung soll die gleiche, all sich bekannte Maßnahme Anwendung
finden, wociurc:!i, was aus der älteren Literatur nicht zu entnehmen ist, die' Erzeugung
eines ratinibeständigen und spannungsfreien Leichtbetons gewährleistet wird.