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Fußboden aus Leichtbeton Für die Herstellung eines warmhaltenden Fußbodens
ist die Verwendung von Leichtbeton in Vorschlag gebracht worden, der organische,
versteinerte Zuschläge enthält. Solche Leichtbetonböden hat man insbesondere für
Estriche und Unterböden zu verwenden versucht, wofür sie wegen ihrer Warmhaltungsfähigkeit
besonders geeignet erscheinen. Als organische Zuschläge wurde vornehmlich zerkleinertes
Holz, insbesondere in Form von Spänen, Holzwolle oder auch Holzmehl, verwendet;
man bezeichnet daher solche Art Leichtbeton als Zementholz oder Holzbeton. Der Betonmasse
werden nach den bekannten Vorschlägen in der Regel mineralische Stoffe verschiedener
Art beigegeben.
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Es ist bekannt, daß die organischen Zuschläge, insbesondere Holzklein,
als Betonbestandteil nur dann verwendbar sind, wenn sie vor ihrer Zugabe mineralisiert
oder versteinert sind, damit sie in der erhärteten Masse nicht mehr zu arbeiten
und zerstörend zu wirken vermögen.
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Die besondere Art der Zusammensetzung des Leichtbetons bedingt eine
Verarbeitung, die in vieler Hinsicht wesentlich von derjenigen des gewöhnlichen
Betons abweicht. Daraus ergeben sich zugleich vielfache Schwierigkeiten, die es
bisher verhindert haben, daß die besondere Art des Leichtbetons in der Praxis und
insbesondere in der Bauwirtschaft noch nicht diejenige Rolle spielt, die ihm nach
allgemeinen Erwägungen zukommen sollte. Als besonderer Nachteil hat sich bei systematischen
Untersuchungen und Prüfungen ergeben, daß nach den bisher bekanntgewordenen Vorschlägen
eine monolithische Verarbeitung des Leichtbetons, beispielsweise zu einem fugenlosen
Estrich, grundsätzlich nicht möglich ist, weil eine nicht ohne weiteres vermeidbare
Schwindrißbildung besteht. Die nur begrenzte mechanische Festigkeit der bekannten
Leichtbetone
reicht nicht aus, um die Schwindrißbildung zu verhüten. Auf die geringe mechanische
Festigkeit ist darüber hinaus auch die als sehr nachteilig festgestellte geringe
Widerstandsfähigkeit der bekannten Leichtbetone gegen Verschleiß zurückzuführen.
Als weiterer grundsätzlicher Nachteil wurde die sehr beschränkte Widerstandsfähigkeit
der bekannten Leichtbetone gegenüber Atmosphärihen festgestellt.
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Auf Grund dieser Beobachtungen, die als wesentlichste Ursache die
geringe mechanische Festigkeit der bekannten Leichtbetonarten erkennen ließen, wurde
mit der Erfindung das Ziel verfolgt, geeignete Wege zur Festigkeitssteigerung ausfindig
zu machen.
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Erfindungsgemäß ist eine solche Festigkeitssteigerung des Leichtbetons
dadurch zu erzielen, daß zur Versteinerung der organischen Zuschläge solche chemischen
Stoffe zugegeben werden, die in spontaner Reaktion zur Bildung von die Zellenhohlräume
der organischen Zuschläge ausfüllenden Skeletten führen. Dieser Versteinerungsvorgang
wird naturgemäß gleichzeitig aqch an der Oberfläche der organischen Zuschlagstoffe
ausgelöst. Die solcherart erreichte gleichzeitige Verdichtung der Gesamtmasse erhöht
die Widerstandsfähigkeit des Werkstoffes in vielerlei Hinsicht, u. a. gegenüber
den Einwirkungen der Atmosphärilien.
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Im Gegensatz zu den bisherigen Vorschlägen zur Versteinerung der organischen
Zuschläge, die man vornehmlich mittels Wasserglas versucht hat und die in einer
sehr langsamen Reaktion vor sich geht., handelt es sich bei der Erfindung um eine
spontane Reaktion der Mineralisierung.
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Die Mineralisierung der organischen Zuschläge kann erfindungsgemäß
unter Verwendung von Wasserglas erfolgen, wobei aber die Umsetzung des Wasserglases
nicht in langsamer, selbsttätiger Reaktion, sondern in einer spontanen Reaktion
erfolgt, und zwar durch Zugabe einer Säure oder eines sauren Salzes. Das geschieht
beispielsweise in folgender Weise: Die Holzspäne o. dgl. werden in verdünnter Wasserglaslösung
bei normaler Temperatur getränkt, wobei sich die Zellenhohlräume mehr oder weniger
mit Lösung füllen. Hieran schließt sich die Zwischenbehandlung mittels einer Säure
oder eines sauren Salzes an, wobei in spontaner Reaktion eine Verkieselung des von
den Holzteilchen aufgenommenen Wasserglases bewirkt wird. Dabei entstehen Skelette
aus Kieselsäure, die die Zellenhohlräume des Holzes ausfüllen, gleichzeitig aber
auch die Außenwände der Holzteilchen dicht umschließen. Die verkieselte Holzmasse
wird danach mit Zement und mineralischen Zuschlagstoffen vermengt. Die dabei gewonnene
Betonmasse wird anschließend verlegt.
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Eine andere Möglichkeit zur Mineralisierung der organischen Zuschläge
besteht darin, daß man der organischen Masse Calciumchlorid zugibt und dasselbe
mit einem Hydroxyd umsetzt.
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Die angegebenen Möglichkeiten der Mineralisierung bieten im übrigen
den großen praktischen Vorteil, daß die Skelettbildner, d. h. in dem einen Fall
das Kieselsäure-Gel und im anderen Fall das Calciumhydrat, in kolloider Form selbst
plastisch und daher in der Lage sind, die Einzelteilchen der organischen Zuschläge
vollständig zu umschließen und zugleich die Plastizität zu erhöhen und die Verarbeitung
wesentlich zu erleichtern, weil die Pastenform der Betonmischung mehrere Stunden
erhalten bleibt. Während dieser Zeit kann die Betonmasse bequem verarbeitet und
das Verlegen des Fußbodens durchgeführt werden. Dieser praktisch sehr günstige Umstand
ermöglicht neben einer sehr rationellen Ausnutzung der Betonmischanlage die Herstellung
des Betons an einer zentralen Stelle, von welcher aus verhältnismäßig weit entfernte
Arbeitsstätten versorgt werden können.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, bei Verwendung
eines Bindemittels, welches während der Abbindung und Erhärtung des Leichtbetons
freies Kalkhydrat ausscheidet, der Masse wasserlösliches Fluorid zuzugeben. Das
Fluorid bildet mit dem frei werdenden Kalkhydrat wasserunlösliche Stoffe, die eine
erhebliche Steigerung der Festigkeit des Leichtbetons bewirken. Diese Festigkeitserhöhung
bezieht sich sowohl auf die Anfangs- als auch auf die Endfestigkeit; sie beruht
vermutlich darauf, daß der Porenraum der die Holzteilchen umschließenden Betonzellenhaut
verringert wird.
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Die Steigerung der Endfestigkeit ist gleichbedeutend mit der Möglichkeit,
auf eine Erhöhung des Raumgewichts zwecks Festigkeitssteigerung zu verzichten und
die Dämmfähigkeit gegenüber Einwirkungen von Temperatur und Schall zu erhalten.
Die Zugabe fester mineralischer Zuschläge kann also dank der Festigkeitssteigerung
verringert werden. Unter Zugrundelegung gleichen Raumgewichts bietet das erfindungsgemäße
Verfahren die Möglichkeit, die Endfestigkeit bis zu ioo°/o und mehr zu erhöhen.
Im übrigen hat es sich gezeigt, daß bei der Verdichtung der lamellaren Betonzellenhaut
die Dämmfähigkeit dank der Einkapselung der Einzelteilchen der organischen Zuschläge
im Vergleich zu einem Leichtbaustoff gleichen Raumgewichts nicht nur erhalten, sondern
wesentlich erhöht wird.
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Neben der überraschend großen mechanischen Festigkeit bilden hohe
Elastizität und außerordentlich gutes Haftvermögen auf dem Untergrund die charakteristischen
und praktisch sehr wertvollen Eigenschaften des erfindungsgemäß gewonnenen Leichtbetons.
Auf diese drei Eigenschaften ist es wohl zurückzuführen, daß die unvermeidlichen
starken Schwundkräfte von dem Beton selbst aufgenommen werden, den Beton gegen Rißbildung
schützen und es ermöglichen, fugenlos verlegte Böden herzustellen.
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Die beiden die Festigkeit steigernden Maßnahmen durch spontane Mineralisierung
der organischen Zuschläge und durch Umsetzung des aus dem Bindemittel ausgeschiedenen
freien Kalkhydrats während der Abbindung und Erhärtung des Betons lassen sich gemäß
weiterer Ausbildung der Erfindung in einer sehr zweckdienlichen Weise miteinander
verbinden, indem Wasserglas für die Mineralisierung verwendet und mit einem wasserlöslichen
sauren Salz der Kieselfluorwasserstoffsäure umgesetzt wird. Die Reaktionen verlaufen
dabei quantitativ im Sinne folgender Gleichungen: a) Verkieselung: 3 K2 Si 03 -1-
Mg Si F" -f- H,0 = q Si 02 + Mg (OH), + 6 KF
b) Zusätzliche Verfestigung:
6KF+3Ca(OH)2=3CaF2+6KOH Im Gegensatz zu der spontan verlaufenden Reaktion nach der
Gleichung a) setzt die chemische Umwandlung nach Gleichung b) in dem Maße ein, wie
bei dem Abbinde- und Erhärtungsprozeß freies Kalkhydrat gebildet wird.
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Die zweite Reaktion erstreckt sich also über einen längeren Zeitraum
und bewirkt demgemäß eine ständig zunehmende Festigkeit des Werkstoffes, bis schließlich
die Endfestigkeit erreicht ist.
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Für den Leichtbeton im Sinne der Erfindung gilt erfahrungsgemäß die
Erkenntnis, das zwecks Erreichung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit, entsprechend
dem geringen Raumgewicht und dem großen Volumen der organischen Zuschläge, der Bindemittelanteil
genügend hoch bemessen werden muß, da er gleichzeitig das verbindende und tragende
Glied bildet.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, der Betonmasse zwecks Erhöhung
ihrer Plastizität mineralische Zuschläge zuzugeben, die neben ungebrannter Tonsubstanz
freien Kalk enthalten. Als besonders zweckmäßiger Zuschlag dieser Art kommt Drehofenstaub
in Frage.
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Eine noch weitergehende Steigerung der Festigkeit des Leichtbetons
läßt sich erfindungsgemäß dadurch verwirklichen, daß man beim Verlegen von Böden
in die Masse Drahtgeflecht einbettet.
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Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mag folgendes
Beispiel dienen: 2o kg abgesiebte, lufttrockene Leichtholzspäne werden mit 5o 1
Wasser, dem 5 bis 8 1 Wasserglas (38 ° 8e) beigegeben sind, innigst vermengt und
für 48 Stunden der Quellung überlassen. Hierauf werden die Späne in einem Zwangsmischer
mit einer Lösung von 0,5 bis 1,5 kg Magnesiumsilicofluorid in 501 Wasser
bis zur Erreichung einer schaumig-sämigen Beschaffenheit behandelt. Die Behandlungsdauer
hängt von der Intensität des Mischvorganges ab. Anschließend werden 70 bis 9o kg
Normalzement, io bis 2o kg Drehofenstaub und 2o bis 4o kg Sand (o bis i mm) zugefügt
und gegebenenfalls unter Zugabe weiteren Wassers bis zur pastösen Konsistenz gemischt.
Wie bereits gesagt, bleibt der pastenartige Charakter der Mischung bei normaler
Temperatur etwa 5 bis 6 Stunden erhalten.
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Nach der Verlegung erreicht der Leichtbeton sehr rasch eine hohe Eigenfestigkeit,
so daß der daraus hergestellte Fußboden bereits nach 24 Stunden begehbar ist. Nach
einer Abbindezeit von etwa 3 Wochen können sehr gute Werte für die mechanischen
Eigenschaften beobachtet werden. Bei einem Raumgewicht von nur o,9o beträgt die
Druckfestigkeit rund 15o kg/cm2, die Biegezugfestigkeit rund 5o kg/cm2. Durch an
sich bekannte Behandlung der Oberfläche des Bodens mit Fluaten kann man die Verschleißfestigkeit
ganz erheblich erhöhen. Diese Erscheinung macht den Leichtbeton auch für die Herstellung
von Fußböden in gewerblichen Räumen aller Art verwendbar, wo mit stärkerem Verschleiß
gerechnet werden muß, als es in Wohnräumen der Fall ist.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, den verlegten Boden oberflächlich
mit 01 oder Wachs zu behandeln, wodurch man erreicht, daß der Boden völlig
wasserabweisend wird.