-
Verfahren zum Einbetonieren von Leichtmetallen Im Schrifttum ist die
Verwendung verschiedener Metalle, darunter auch von Leichtmetallen, wie Aluminium
und seinen Legierungen, als Armierung für Beton u. dgl. an Stelle von Eisen beschrieben
werden. Es ist bisher jedoch nicht möglich gewesen, Leichtmetalle mit befriedigendem
Erfolg in Beton einzubetten. In allen Fällen hat sich gezeigt, daß der Gleitwiderstand
und die Haftfestigkeit der Leichtmetalle in Zementmörtel für die statischen Beanspruchungen
nicht ausreichend sind. Auch Versuche mit Schutzanstrichen befriedigten nicht.
-
Das gilt sowohl für die Herstellung metallarmierter Betonkörper als
auch für die Einbetonierung von Ankern, Bolzen und anderen Werkstücken durch Vergießen
des Zementes bzw. ganzes oder teilweises Einbetonieren.
-
Es wurde gefunden, daß die Schwierigkeiten, Leichtmetalle haltbar
in Zementmörtel einzubetten, darin zu suchen sind, daß durch die Bestandteile des
Zementes bzw. durch aus diesen während des Abbindens und Erhärtens neu gebildete
Stoffe ein Angriff auf die Leichtmetalle erfolgt, wodurch diese oberflächlich korrodiert
werden unter gleichzeitiger Entwicklung von Gas, was zu einem Lockerwerden der eingebetteten
Metallgegenstände führt.
-
Es wurde weiter gefunden, daß es möglich ist, durch bestimmte Zusätze
zum Zementmörtel bzw. Beton diese Korrosion auf das Leichtmetall zu vermindern bzw.
völlig zu unterbinden. Das gelingt gemäß der Erfindung durch Einarbeitung solcher
Zusätze in den Zementmörtel oder Beton, die den Hydrationsvorgang in positivem Sinne
beeinflussen, d. h. es sind solche Zusatzstoffe zu wählen, die das. Abbinden in
hohem Grade beschleunigen.
-
Vorteilhaft ist es, die Zusätze von solcher Art und in solcher Menge
anzuwenden, daß der Abbindevorgang im ganzen nach etwa 30 bis 4.5 Minuten sein Ende
gefunden hat.
-
Als die Hydratation in positivem Sinne beeinflussende, als solche
bekannte Zusatzstoffe sollen beispielsweise benutzt werden Chloride der Metalle
Calcium, Aluminium, Barium, Zinn, Titan, Eisen und auch anderer, Sesquiverbindungen
bildender Metalle in wäßriger Lösung, welchen auch geringe Mengen freier Säure,
z. B. Salzsäure, zugesetzt werden können.
Es können hierbei die
einzelnen Salze ,vie auch Gemische derselben Verwendung finden. In vielen Fällen
können sogar Wasserglaslösungen, welchen zweckmäßigerweise Verzögerungsmittel, wie
Phospbate, Sulfite o. dgl., zugesetzt wurden, mit Erfolg benutzt werden.
-
Vorzugsweise sind aber solche Zusatzstöff auszuwählen, die schwach
sauer, neutral oderschwach alkalisch sind. Stark alkalische' Stoffe sind auszuschließen.
Bei diesen wird nur mangelnde Haftfestigkeit trotz starker Abbindebeschleunigung
erreicht.
-
Die Verwendung von Schnellbindemitteln für Beton ist allgemein bekannt.
Andererseits ist es aber auch bekannt, bei der Herstellung von Gasbeton durch Gasentwicklung
aus Leichtmetallpulvern Calciumclilorid und ähnliche Salze zuzusetzen, um die Zersetzung
des Metalles und damit die Gasentwicklung rasch durchzuführen, bevor der Beton abbindet.
Es muß infolgedessen sehr überraschen, daß bei der Einbetonierung kompakter Leichtmetallgegenstände
die Verhältnisse ganz anders liegen und daß eine normalerweise die Haftfestigkeit
herabsetzende Korrosion und Gasentwicklung vermieden wird, wenn dein Beton Abbindebeschleunigungsmittel
zugesetzt werden.
-
Versuche haben die allgemeine Anwendbarkeit des Gegenstandes der Erfindung
bestätigt-Für die Einbetonierung kommen insbeson-5dere Aluminium und Aluminiumlegierungen
@üit einem überwiegenden, vorzugsweise über 8o °fo liegenden Gehalt an Aluminium
in Betracht. Unter diesen Legierungen haben sich mangan-, Silicium- und magnesiumhaltige
Aluminiumlegierungen als besonders geeignet erwiesen. Auch Reinaluminium kann sehr
gut verarbeitet werden.
-
Nachstehend seien verschiedene Beispiele mitgeteilt: Zur Untersuchung
der Haftfestigkeit wurde ein Verfahren benutzt, bei welchem Bleche aus dem betreffenden
Metall bis zu einer bestimmten Länge in Zement bzw. Zementmörtel eingebettet wurden.
Hierbei wurden folgende Anmacheflüssigkeiten für die Mörtelmischungen benutzt, die
innerhalb der angegebenen Zeiten abbinden:
| Tabelle I |
| Abbindebeginn Abbindeende |
| Wasser......................................... 3 Stunden 4
Stunden |
| A1 C13 + Ca Cl, Mischung in wäßriger Lösung von |
| 22° Be....................................... 8 Minuten 15
Minuten |
| desgl. 12° ne .................................. 20 - 45 - |
| Ca C1. Lösung von 3o° B6 ....................... io - 18 - |
| desgl.23° B6 ................................... io - 20 - |
| desg1.12° B6 ................................... 25 - i Stunde |
| Natriumphosphathaltige Wasserglaslösung von 32° Be 5 io Minuten |
ach dem Abbinden bei entsprechender Lagerung wurden die Bleche aus den Mörteln herausgezogen.
Die hierfür erforderliche Kraft wurde auf die Einbettungsfläche von i cm 2 umgerechnet
und ergab so den Gleitwiderstand. So wurde z. B. reiner Zement mit den aus nachstehender
Tabelle ersichtlichen Anmachflüssigkeiten angerührt und darin die Bleche der angegebenen
Metalle von etwa i mm Stärke und 16 mm Breite ungefähr 35 mm tief eingebettet. Nach
5 Tagen erfolgte dann die Bestimmung des Gleitwiderstandes.
| Tabelle 1I |
| Gleitwiderstand in kg/cmE |
| Anmachflüssigkeit |
| Reinaluminium Legierung A Legierung B Legierung C |
| i |
| Wasser ....... .... .... . ....... . . io,A 9,3 [ 10,0 10,3 |
| Al C13 -i- Ca Cl Mischung in wäß- |
| riger Lösung von 22° B6....... 24,1 26,o 20,0 20,5 |
| Ca CL Lösung von 30' B6 ....... 20,3
22,2 21,5 22,9 |
| Natriumphosphathaltige Wasser- |
| glaslösung von 32' ne . . . . . . . . . nicht 25,5 nicht
17,8 |
| - bestimmt # bestimmt |
Die erwähnten Legierungen haben ungefähr folgende Zusammensetzung:
Legierung A 99 bis 98 "/o Aluminium, I - a "/" Mangan, Legierung B 97,7 bis 95 "/o
Aluminium, 0,5 - 2% Magnesium, 0,3 - 1,5 "/o Silicium, etwa I,5 "/" Mangan. Legierung
C 89 bis 86,5 "/" Aluminium, I I - 13,5% Silicium. Für die Einbettung in ein Zement-Sand-Gemisch
vom Gewichtsverhältnis I:3 wurden ferner Bleche von I mm Stärke und 25 mm Breite
benutzt, die etwa 70 mm tief eingesetzt wurden. Die Bestimmung des Gleitwiderstandes
erfolgte nach vier Tagen. Folgende Ergebnisse wurden hierbei erhalten:
| Tabelle III |
| Gleitwiderstand in kg/cm2 pro einbetonierter Fläche. |
| Aluminiumehlorid- Natrium- |
| Calciumchlorid- Calciumchlorid- phosphat- |
| mit Mischung in wäB- Lösung haltige |
| Wasser riger Lösung Wasserglas- |
| Lösung |
| 22° B6 12° B6 23° B6 12° B6 32° B6 |
| Legierung A ...... . . . 6,o 16,o =I,1 =I,1 7,5 18,3 |
| Legierung B . . . . . . . . . 10,5 30,2 15,0 I4,8 11,3 13,3 |
Zum Vergleich wurde der Gleitwiderstand von Eisen in dem gleichen Zementmörtel,
der mit Wasser angerührt war, festgestellt und zu i 5,9 kg/Cm° einbetonierter Fläche
ermittelt.
-
Diese Ergebnisse zeigen, daß die genannten Mittel eine erhebliche
Erhöhung des Gleitwiderstandes lieferten.
-
Besonders überraschen muß, daß der bei Einbetonierung von Eisen in
Zementmörtel erhaltene Wert erreicht, zum Teil sogar erheblich überschritten werden
konnte. Eine Prüfung der Versuchsstücke zeigte, daß bei dem nur mit Wasser angemachten
Zementmörtel und Beton an den eingesetzten aluminiumhaltigen Blechen Verfärbungen
auftraten, während bei den Mörteln mit Zusätzen Angriffe der Fläche nicht festzustellen
waren.
-
Weitere Versuche wurden durchgeführt, um zu klären, inwiefern etwa
die verschiedene Abbindegeschwindigkeit die Ursache für ', den Unterschied' in dem
ermittelten Gleitwiderstand sein könnte. Hierbei kamen Legierungen folgender Zusammensetzung
zur Verwendung: Legierung D 2 bis 2,5 % Magnesium, I - 2 "/" Mangan, o - 0,2 °1"
Antimon, 97 - 95,3 °/" Aluminium. Legierung E 3 bis 1o "/o Magnesium, 97 - go "/"
Aluminium. Der Zementmörtel wurde aus i Gewichtsteil hochwertigem Portlandzement
und 3 Gewichtsteilen Kiessand mit einem Flüssigkeitszusatz von 15 % hergestellt.
Die in die Probekörper eingebetteten Bleche wurden im einen Fall nach 7 Tagen, im
anderen Fall nach 28 Tagen aus dem Körper herausgezogen. Dabei wurde die Gleitspannung
bestimmt. Es wurden die in der folgenden Zusammenstellung angegebenen Werte gefunden
| Tabelle IV |
| Gleitwiderstand in kg/cma |
| Anmachflüssigkeit Lagerungszeit Aluminium- Aluminium- |
| Legierung D Legierung E |
| Wasser ...................... 7 Tage 10,2 12,1 |
| 28 - 10,0 18,O |
| A1 Cl3 + Ca C12 Mischung in wäß- |
| riger Lösung von 22' - B6..... 7 - 21,6 16,4 |
| 28 - 22,0 28,O |
Diese Tabelle beweist, daß selbst hei ugiger Lagerung bei den ohne
Zusatz her-: estellten Proben keine Gleitspannungserhöhung mehr eingetreten ist
bzw. cler Wert gegenüber dem Versuch nach ;Tagen weit weniger angestiegen ist als
bei dem Versuch finit zugesetzter Salzmischung.
-
Da die Erhöhung des Gleitwiderstandes bzw. der Haftfestigkeit durch
die verschiedenett Zusätze hei den einzelnen Blechen nicht übereinstimmt, empfiehlt
es sich, iin Iin7elfall durch einen Versuch zunächst festzustellen, welchen Gleitwiderstand
man mit dein jeweiligen -Mittel erreichen kann und für die praktische Ausführung
die Auswahl entsprechend zu treffen. Grundsätzlich sind jedoch, wie die Versuche
gezeigt haben, die angegebenen Zusätze stets in der Richtung wirksam, daß sie die
Haftfestigkeit usw. beträchtlich erhöhen. Bemerkt sei noch, daß das Verfahren gemäß
der Erfindung nicht auf die vorstehend genannten Metallegierungen beschränkt ist.
Die Angaben sind vielmehr nur als Beispiele zu verstehen. auch andere Leichtmetallegierungen
lassen sich unter Beachtung der vorstehenden Angaben unter Erzielung eines hohen
Gleitwiderstandes in Zeinent und Bet«ti einbetten. Beispielsweise seien bekannte
Aluntinitun.legierungen finit 0,5 °/o Magnesium, 3,5 bis ;.ä °J" Kupfer
und °o,5 bis o,N 1,) Mangan erwähnt.