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Brevets et Procedes Industriels Societe Anonyme de Diffusion Commerciale
et Industrielle, Paris Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Betonarten
geringer Dichte bekannt, insbesondere unter Einbringung von Luft in einen Zementmörtel,
dem schaumbildende Stoffe zugesetzt sind, oder unter Gasentwicklung in der Masse
selbst. Man erhält so Betonmassen, die eine Vielzahl kleiner Poren enthalten, die
ihnen isolierende Eigenschaften gegenüber Wärme und Schall verleihen.
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Diese Eigenschaften treten um so stärker hervor, je größer die Zahl
der Poren und je geringer die scheinbare Dichte der Masse ist.
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Es ist möglich, Betonmassen von sehr geringer Dichte herzustellen,
jedoch zeigt es sich, daß man auf diesem Wege stark beengt ist, weil die mechanischen
Eigenschaften des Materials sich rasch verschlechtern, wodurch die Anwendbarkeit
des Materials erheblich eingeschränkt wird. Es ist tatsächlich festzustellen, daß
bei gleicher Dichte ein Beton, dessen Poren sehr fein, also sehr zahlreich sind,
einen geringeren mechanischen Widerstand als ein Beton besitzt, dessen Poren weniger
zahlreich und größer sind.
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Der großporige Beton würde ein geringeres Wärmeschutzvermögen als
der feinporige Beton haben, jedoch wäre der Unterschied unbedeutend, während im
Gegensatz dazu seine mechanischen Eigenschaften erheblich besser sein würden,
Um
ein gleiches Wärmeschutzvermögen zu besitzen, muß ein großporiger Beton eine geringere
scheinbare Dichte als ein feinporiger Beton haben, aber trotzdem werden seine mechanischen
Eigenschaf ten viel besser sein. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß .die
die Poren voneinander trennenden Wände eine größere Dicke haben und so stärkere
Kräfte aufzunehmen vermögen.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung
porösen Betons, dessen Porenabmessungen in weiten Grenzen beliebig verändert werden
können.
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Die Erfindung gestattet beispielsweise, poröse Betonmassen mit einer
scheinbaren Dichte von 0,4 bis 0,3 herzustellen, die ein Wärmeleitvermögen
aufweisen, das 2o- bis 3omal kleiner als dasjenige von gewöhnlichem Beton ist, und
die eine Druckfestigkeit in der Größenordnung von ioo kg/cm2 und mehr besitzen.
Diese Eigenschaften gestatten eine ausgedehnte Anwendung des Materials im Bauwesen
und insbesondere bei der Wärme- und Schallisolierung.
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Dieses Ergebnis wird dadurch erhalten, daß man bei der Bereitung des
Mörtels, der für die Herstellung von porösem Beton bestimmt ist, eine wäßrige Lösung
von Polyvinylalkohol verwendet. Wenn man in den so bereiteten Mörtel durch einen
Rührvorgang oder auf sonstige Weise Luft oder ein anderes Gas einbringt, dann erhält
man nach dem Erhärten einen porösen Beton, dessen Poren verschiedene Abmessungen
je nach der zur Bereitung des Mörtels verwendeten Menge von Polyvinylalkohollösung
haben.
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Man findet, daß sich die Luft oder das Gas in dem Mörtel zunächst
in Form sehr feiner Bläschen verteilt, die sich dann vereinigen, um größere Blasen
zu bilden, deren Abmessungen rasch eine obere Grenze erreichen. Das dem Mörtel einverleibte
Gasvolumen bleibt während der ganzen Dauer des Vorgangs im wesentlichen konstant,
und das scheinbare Volumen der Masse bleibt praktisch unverändert.
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Die Polyvinylalkoholkonzentration der verwendeten Lösung und die Menge
der Lösung, die dem Zement zuzusetzen ist, um den Mörtel zu bereiten, ändern sich
entsprechend der Beschaffenheit des Zements, seiner Feinheit, den zugesetzten Füllstoffen
usw.; die erforderliche Konzentration und Menge können aber von jedem Fachmann im
Hinblick auf das zu erzielende Ergebnis, d. h. die Abmessungen, die den Poren des
Betons gegeben werden sollen, leicht bestimmt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Sie ist jedoch nicht auf die darin angegebenen besonderen Werte beschränkt,
sondern es können diese je nach den Erfordernissen im Rahmen der Erfindung weitgehend
geändert werden.
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Beispiel I Zu 9o Teilen gewöhnlichen Zements und io Teilen schnellbindenden
Zements wurden 45 Teile einer wäßrigen, 3o/oigen Lösung von Polyvinylalkohol von
hohem Polymerisationsgrad zugesetzt. Die Mischung wurde umgerührt, um ihr Luft einzuverleiben,
die sich in der Masse in Form feiner Bläschen verteilt. Man setzte den Rührvorgang
fort, bis die Masse ein Volumen von 20o cm3 erreicht hat, und ließ sie in eine Form
laufen. Nach 48 Stunden ließ sich der Form ein poröser Block entnehmen, dessen Poren
einen mittleren Durchmesser von 45 mm hatten. Nach Erhärten und Trocknen hatte der
poröse Betonblock eine scheinbare Dichte von o,55 und besaß eine Druckfestigkeit
von 7o bis ioo kg/cm2. Seine Wärmeleitfähigkeit war 2o- bis 3omal kleiner als diejenige
eines gewöhnlichen Betons.
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Beispiel 11
Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren; es wurden
jedoch 55 Teile der 3o/oigen Polyvinylalkohollösung verwendet und der Ruhrvorgang
so lange fortgesetzt, bis die Masse ein Volumen von 250 cm3 erreicht hatte.
Man erhielt einen porösen Betonblock, der eine scheinbare Dichte von 0,45 besaß
und dessen Poren einen mittleren Durchmesser von 4 mm aufwiesen.
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Beispiel 111
Es wurde wie im Beispiel I verfahren; es wurden
jedoch 65 Teile der 3o/oigen Polyvinylalkohollösung verwendet und der Rührvorgang
so lange fortgesetzt, bis die Masse ein Volumen von 300 cm 3 erreicht hatte.
Man erhielt einen porösen Betonblock, der eine scheinbare Dichte von 0,4o besaß
und dessen Poren einen mittleren Durchmesser von ' 6 mm hatten.
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Beispiel IV Es wurde wie im Beispiel I verfahren; es wurden jedoch
75 Teile einer 4,5o/oigen Polyvinylalkohollösung verwendet und der Rührvorgang so
lange fortgesetzt, bis die Masse ein Volumen von 350 cm 3 erreicht hatte.
Man erhielt einen porösen Betonblock, der eine scheinbare Dichte von 0,33
besaß und dessen Poren einen mittleren Durchmesser von io mm hatten. Seine Druckfestigkeit
lag in der Größenordnung von ioo kg/cm2.
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Die in bezug auf den Zement anzuwendenden Mengen an Polyvinylalkohol
sind wichtig, und aus diesem Grunde sind die Herstellungskosten des Materials verhältnismäßig
hoch.
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Es ist jedoch gefunden worden, daß es möglich ist, bei Erzielung gleich
guter Ergebnisse die zur Herstellung des Materials benötigte Menge an Polyvinylalkohol
beträchtlich herabzusetzen, wenn man zunächst eine Luftemulsion mittels einer Lösung
von Polyvinylalkohol, -der eine kleine Menge eines die Oberflächenspannung herabsetzenden
Mittels zugesetzt ist, herstellt und anschließend zu der Emulsion einen in üblicher
Weise bereiteten Zementmörtel zumischt.
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Das die Oberflächenspannung herabsetzende Mittel ist unter denjenigen
auszuwählen, die gegen die Bestandteile des Zements (Kalksalze o. dgl.) unempfindlich
sind. Zu ihnen gehören insbesondere
die stark sulfonierten Fettalkohole
von hohem Molekulargewicht und gewisse sulfonierte Abkömmlinge des alkylierten Naphthalins,
wie z. B. die im Handel unter den Bezeichnungen Sandopane und Nekal BX bekannten
Produkte.
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Unter diesen Bedingungen sind die für die Herstellung es Materials
benötigten Mengen an Polyvinylalkoli01 2- bis 3mal geringer als bei dem eingangs
beschriebenen Verfahren.
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Der Mörtel, der mit der Emulsion vermischt werden soll, kann mit Hilfe
verschiedener Zemente bereitet werden, die rein oder im Gemisch mit Füllstoffen,
wie z. B. feinem Sand, Infusorienerde o. dgl., verwendet werden können. Vorausgesetzt,
daß diese Füllstoffe zu feinem Pulver zerkleinert worden sind, kann die Abmessung
der Poren des Materials dadurch geregelt werden, daß man die Konzentration der zur
Herstellung der Emulsion bestimmten Lösung an Polyvinylalkohol und an schaumbildendem
Mittel entsprechend einstellt. Die Dichte des schließlich erhaltenen Materials wird
durch die Menge des in die Emulsion eingebrachtew Mörtels bestimmt.
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Beispiel V Es wurde eine wäßrige Lösung hergestellt, die 1,5 °/o Polyvinylalkoliol
von hohem Polymerisationsgrad und 0,1250/0 Sandopane N enthielt. In 2o Teile dieser
Lösung brachte man Luft durch Umrühren oder irgendeine andere Maßnahme ein, bis
ein Schaum von etwa dem zehnfachen Volumen der Lösung erhalten wurde.
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Diesem Schaum setzte man einen Mörtel, der aus roo Teilen Zement und
27 Teilen Wasser bereitet worden war, zu. Das ganze wurde so lange umgerührt, bis
man ein homogenes Gemisch erhielt, das in eine Form fließen gelassen wurde.
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Nach 48 Stunden wurde der Form ein poröser Block entnommen, dessen
Poren einen mittleren Durchmesser von 1,5 mm hatten. Nach Erhärten und Trocknen
hatte der poröse Betonblock eine scheinbare Dichte von o,55 und besaß eine Druckfestigkeit
voll 70 bis ioo kg/cm22. Sein Wärmeleitvermögen war 2o- bis 30mal kleiner als dasjenige
von gewöhnlichem Beton.
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Um bei dem oben angeführten Beispiel I das gleiche Ergebnis zu erzielen,
wurde es erforderlich gewesen sein, eine zweimal größere Menge an Polyvinvlalkohol
zu verwenden.
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Beispiel VI Es wurde wie im Beispiel V verfahren, wobei jedoch in
der zur Herstellung der Emulsion bestimmten Lösung die 0,125% Sandopane N durch
0,8% Nekal BX ersetzt wurden. Man erhielt das gleiche Ergebnis.
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Beispiel VII Es wurde wie im Beispiel V verfahren; es wurden jedoch
zur Herstellung der Emulsion 65 Teile einer ro/oigen Lösung von Polyvinylalkohol
von hohem Polymerisationsgrad, die außerdem 0,150/0 Sandopane N enthielt, verwendet.
Man erhielt einen porösen Betonblock, der eine scheinbare Dichte von 0,4o besaß
und dessen Poren einen mittleren Durchmesser von 6 mm hatten.
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Um dasselbe Ergebnis bei dem obengenannten Beispiel III zu erzielen,
würde es erforderlich sein, eine dreimal größere Menge an Polyvinylalkohol zu verwenden.