DE873673C

DE873673C - Production of lightweight concrete of high strength

Info

Publication number: DE873673C
Application number: DED3347D
Authority: DE
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1942-08-19
Filing date: 1942-08-19
Publication date: 1953-04-16

Description

Herstellung von Leichtbeton hoher Festigkeit Im Beton- und Eisenbetonbau wird Leichtbeton im allgemeinen nicht als tragender Bestandteil, sondern als nicht tragendes oder wenig tragendes Isoliermaterial verwendet.Production of lightweight concrete of high strength in concrete and reinforced concrete construction In general, lightweight concrete is not used as a load-bearing component, but rather as not load-bearing or less load-bearing insulation material is used.

Man -kennt Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton unter Einlagerung von Hohlkörpern in ein Bindemittel, wie Zement, Zementleim, Zementmörtel oder Beton. Von einer solchen Einbettung von Hohlkörpern macht die vorliegende Erfindung Gebrauch.One knows processes for the production of lightweight concrete with storage from hollow bodies into a binding agent such as cement, cement paste, cement mortar or concrete. The present invention makes use of such an embedding of hollow bodies.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, als Hohlkörper für Leichtbeton möglichst unversehrte Muschelschalen zu jerwenden. Abgesehen davon, daß ein solcher Leichtbetonkörper nur eine geringe Druckfestigkeit besitzt, kann dieser Vorschlag der Muschelschalen nur beschränkt Anwendung finden, da Muscheln nur an der See zur Verfügung stehen und nur dort wegen des Einflusses der hohen Transportkosten wirtschaftlich eingesetzt werden können.It has already been proposed as a hollow body for lightweight concrete to use clamshells that are as intact as possible. Apart from that, one of those Lightweight concrete body only has a low compressive strength, this proposal can of the mussel shells are only used to a limited extent, since mussels are only used at the sea Are available and only economical there because of the influence of the high transport costs can be used.

Ein anderer Vorschlag zur Herstellung von Baumaterial mit eingebetteten Hohlkörpern sieht Zellkörper aus Zementmischung unter Zusatz von Kreidematerial vor. Grundmasse und Zellkörper bestehen hiernach aus dem gleichen Stoff. Bei der Herstellung dieses Baustoffes werden verwendet Sand oder sandähnliches Material unter Beiinischung von Zement und Kreidematerial in ungefähr gleichen Mengen als Bindemittel. Die Druckfestigkeit dieses Baumaterials mit eingebetteten Hohlkörpern-wird durch-- das -Mischverhältnis und die Menge der Bindemittel geregelt. Es soll auf diese Art und Weise ein leichtes, isolierendes Baumaterial herstellbar sein. Bekanntlich lassen sich solche Baukörper wegen ihrer vergleichsweise geringen Tragfähigkeit nicht für hochbeanspruchte Konstruktionen verwenden und sind daher auch für diese nicht vorgesehen.Another proposal for the manufacture of building material with embedded Hollow bodies sees cell bodies made of a cement mixture with the addition of chalk material before. According to this, the base mass and the cell body consist of the same substance. In the Manufacture of this building material are used sand or sand-like material with the addition of cement and chalk material in approximately the same amounts as Binder. The compressive strength of this building material with embedded Hollow bodies-will regulated by the mixing ratio and the amount of binding agent. It should open this way a lightweight, insulating building material can be produced. As is well known such structures can be built because of their comparatively low load-bearing capacity do not use for highly stressed constructions and are therefore also for these not provided.

Schließlich mag noch ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von künstlichem Bimsstein aus natürlichen Gläsern, wie Obsidianen, durch Schmelzen und Aufblähen erwähnt sein, bei welchem z. B. nach dem Abschrecken und Erkalten ein Gemisch mit Bindemitteln, wie Zement oder Kalk; formbar ist und in Stücken zu einheitlichen Körpern verbunden werden kann. Daß. ein solcher Bimsstein nur geringe Druckfestigkeit besitzt und in bezug auf seine Tragfähigkeit mit Beton nicht gleichgesetzt werden kann, liegt auf der Hand. Die Verwendbarkeit derartigen Materials für Tragkonstruktionen schaltet daher aus: Die Anwendung des Leichtbetons als Konstruktionsmaterial für weitgespannte oder höher beanspruchte Konstruktionen ist bisher auf Sonderfälle beschränkt geblieben. Das liegt daran, daß ein Leichtbeton, der hohe Festigkeiten, die denen eines hochwertigen Schwerbetons gleichkommen, geringes Gewicht und erträgliche Kosten in sich vereinigt, bislang noch nicht gefunden war. Die . geringe Festigkeit des bisher verwendeten Leichtbetons hängt mit der geringen Festigkeit der Zuschlagstoffe (Bims, Schlacke u. dgl.) zusammen. Mit anderen Zuschlagstoffen, z. B. Schaumlava, kann zwar eine höhere Festigkeit erzielt werden, die einzelnen Körner haben jedoch porige Oberflächen, wobei die Poren nach außen offen sind und eine beträchtliche Größe aufweisen. Beim Betonieren füllen sich die Poren, wodurch sich das spezifische Gewicht des Endproduktes wesentlich erhöht. Insbesondere tritt diese Erscheinung auf, wenn man versucht, mit den an sich spezifisch leichten und sehr festen gebrochenen Klinkern einen Leichtbeton hoher Festigkeit zu erzielen.Finally, there is another well-known method of making artificial Pumice stone made from natural glasses, such as obsidians, by melting and puffing up be mentioned, in which z. B. after quenching and cooling a mixture with Binders such as cement or lime; is malleable and uniform in pieces Bodies can be connected. That. such a pumice stone only has low compressive strength and cannot be equated with concrete with regard to its load-bearing capacity can is obvious. The usability of such material for supporting structures therefore switches off: The use of lightweight concrete as a construction material for Widely spanned or more highly stressed constructions has so far been limited to special cases remained limited. This is because a lightweight concrete, which has high strength, which are equivalent to those of a high-quality heavy concrete, low weight and bearable Costs combined, had not yet been found. The . low strength of the lightweight concrete used so far depends on the low strength of the aggregates (Pumice, slag, etc.) together. With other additives, e.g. B. foam lava, Although a higher strength can be achieved, the individual grains have porous surfaces, the pores being open to the outside and a considerable Size. When concreting, the pores fill up, creating the specific The weight of the end product increased significantly. In particular, this phenomenon occurs on when one tries to break with the specifically light and very solid ones Clinker to achieve a lightweight concrete of high strength.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Festigkeit eines Betons im wesentlichen von der Festigkeit des Zementleims abhängt und diese bei weitem geringer ist als die Festigkeit des üblichen Zuschlagmaterials für den normalen Beton. Die Verwendung dieser schweren und dichten Zuschlagmaterialien hat weiterhin eine mangelhafte Isolierfähigkeit des Betons zur Folge, was sich im Bauwesen häufig unangenehm auswirkt, z. B. durch Schwitzen, Notwendigkeit der' Anbringung besonderer Isolierungen usw.The invention is based on the knowledge that the strength of a Concrete essentially depends on the strength of the cement paste and this at is far lower than the strength of the usual aggregate material for the normal Concrete. The use of these heavy and dense aggregate materials has continued inadequate insulating properties of the concrete result, which is common in construction has an unpleasant effect, e.g. B. by sweating, need of 'attachment special Insulation etc.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die beiden Nachteile, nämlich zu hohes Gewicht und mangelhafte Isolierfähigkeit, zu beheben, und zwar ohne Einbuße an Festigkeit. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß zur Herstellung von festem, als Konstruktionsbeton anwendbarem Leichtbeton in das Bindemittel; wie Zement, Zementleim, Zementmörtel oder Beton, als Hohlkörper geschlossene Hohlkugeln aus dünnwandigem Glas, gegebenenfalls mit Schmelzspitze, eingebettet werden.The invention has the task of solving the two disadvantages namely to correct excessive weight and insufficient insulation ability, namely without sacrificing strength. This object is achieved by the invention in that for the production of solid lightweight concrete that can be used as structural concrete in the binder; how Cement, cement paste, cement mortar or concrete, as hollow bodies closed hollow spheres made of thin-walled glass, if necessary with a melting tip, are embedded.

Bekanntlich kann im Stahlbetonbau der Leichtbeton wegen seiner ungenügenden Festigkeit nicht als tragender Bestandteil verwendet werden, sondern in der Regel nur als nicht tragendes oder nur wenig tragendes Isoliermaterial.It is well known that lightweight concrete can be used in reinforced concrete construction because of its insufficient Strength cannot be used as a structural component, but as a rule only as non-load-bearing or only slightly load-bearing insulating material.

Wie gefunden wurde, wird nach dein erfindungsgemäßen Verfahren durch Einlagerung von dünnwandigen, geschlossenen Hohlkugeln aus Glas ein Beton erhalten, der seinem Gewicht nach ein Leichtbeton ist, dessen Festigkeit jedoch der von tragendem, hochwertigem Konstruktionsbeton oderSchwerbeton entspricht.As has been found, according to your method according to the invention Storage of thin-walled, closed hollow spheres made of glass to preserve a concrete, which is lightweight concrete according to its weight, but whose strength is that of load-bearing, high-quality structural concrete or heavy concrete.

Wenn man davon ausgeht, daß, bei Zugrundelegung von Wandstärken von etwa 1/lo des jeweiligen Durchmessers der Glaskugeln, also etwa 2 mm Wandstärke bei 2o mm Kugeldurchmesser, die Druckfestigkeiten von Glas von vornherein sehr hoch angesetzt werden können, zumindest aber weit höher liegen als diejenigen des Zements, nämlich in der Größenordnung von rund 36oo kgjcms und mehr, so kann ohne weiteres mit Eigenschaften des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Betons gerechnet werden, die ihn zu dem bevorzugten Anwendungsgebiet des Schiffbaues u. dgl. befähigen.Assuming that, based on wall thicknesses of about 1 / lo of the respective diameter of the glass spheres, i.e. about 2 mm wall thickness With a sphere diameter of 20 mm, the compressive strengths of glass are very high from the start can be set, but at least are much higher than those of cement, namely in the order of about 36oo kgjcms and more, so can easily with properties of the concrete produced by the method according to the invention be expected, which makes him the preferred area of application of shipbuilding u. like. enable.

Die Anwendung von hohlen Glaskugeln im vorliegenden Zusammenhang hat den besonderen Vorteil, daß; die Kugeln ohne besondere Behandlung absolut wasserdicht sind, daß. sie eine gleichmäßige Form und auch eine gleichmäßige Wandstärke besitzen und daß sie neben einer außerordentlich hohen Druckfestigkeit eine beträchtliche Zugfestigkeit aufweisen, die mit ungefähr 2.5o bis 350 kg angegeben werden kann. Da in der Regel die Zahl der in i cbm Beton einzubettenden Kugeln schon aus wirtschaftlichen Gründen möglichst gering gehalten wird, so empfiehlt es sich, den Durchmesser der Glaskugeln einheitlich und möglichst groß zu wählen. Bei der Anwendung des neuen Baustoffes für die Herstellung von Betonschiffen wird im Hinblick auf die enge Schiffbaubewehrung ein Außendurchmesser von z. B 16 mm gewählt. Wenn ein Raum mit Kugeln satt ausgefüllt wird, verbleiben 3o % Hohlräume und 70 0/0 werden durch die Kugeln ausgefüllt. In der Schicht von Kugeln, die an einer Außenfläche liegt, sind 4.0 0/ö Hohlräume und 6o % Kugeln enthalten; im Mittel kann man deshalb mit 35 % Hohlräumen und 65 % Kugeln rechnen.The use of hollow glass spheres in the present context has the particular advantage that; the balls are absolutely watertight without any special treatment. they have a uniform shape and a uniform wall thickness and that they have, in addition to an extremely high compressive strength, a considerable tensile strength, which can be specified with about 2.5o to 350 kg. Since the number of spheres to be embedded in 1 cubic meter of concrete is usually kept as low as possible for economic reasons, it is advisable to choose the diameter of the glass spheres to be uniform and as large as possible. When using the new building material for the production of concrete ships, an outer diameter of z. B 16 mm selected. When a space is filled with balls, 30% voids remain and 70% are filled by the balls. The layer of spheres lying on an outer surface contains 4.0% voids and 60% spheres; on average one can therefore count on 35% cavities and 65% spheres.

Wie schon angegeben, hat die Verwendung von hohlen Glaskugeln im vorliegenden Zusammenhang den besonderen Vorteil, daß die Kugeln eine vollkommen geschlossene Oberfläche besitzen. Unter Umständen kann es wünschenswert sein, derAußenfläche der Kugeln vor der Einbettung die für Glas kennzeichnende Glätte zu nehmen. Das kann in verschiedener Art und Weise geschehen. So läßt sich z. B. bei der Herstellung der Glaskugeln eine Rauheit der Oberfläche dadurch erreichen, daß man die noch weichen Kugeln in- Steinmehl fallen läßt. Weiterhin können die Kugeln, um ihnen eine räuhe Oberfläche zu geben, mit mechanischen Mitteln bearbeitet oder chemischen Einwirkungen, z. B. einem mit Fluor oder seinen Verbindungen durchzuführenden Ätzvorgang, unterworfen werden. Die Herstellung der hohlen Glaskugeln kann auf verschiedenem Weg erfolgen, u. a. auch mit Hilfe ähnlicher Arbeitsvorgänge, wie sie bei der Herstellung des Kolbens von Glühlampen, z. B. Taschenlampen, üblich sind, und zwar sowohl mit als auch ohne Spitze.As previously stated, the use of hollow glass spheres in the present Connection has the particular advantage that the balls are completely closed Own surface. In some circumstances it may be desirable to use the external surface to take away the smoothness characteristic of glass before embedding the spheres. That can be done in a number of ways. So z. B. in manufacture of the glass spheres achieve a roughness of the surface by softening them Drops balls in rock powder. You can also use the balls to give them a rest surface to give, processed with mechanical means or chemical effects, z. B. an etching process to be carried out with fluorine or its compounds will. The production of the hollow glass spheres can be done in different ways, i.a. also with the help of operations similar to those used in the manufacture of the Bulbs of incandescent lamps, e.g. B. flashlights, are common, both with as even without a tip.

Die wirtschaftliche Bedeutung des erfindungsgemäß hergestellten Leichtbaustoffes liegt auf der Hand: Es können bei gleichen zulässigen Spannungen wegen des geringeren Gewichtes viel größere Spannweiten bewältigt werden; es können bei gleichen Spannweiten wegen des geringeren Gewichtes große Eisenmengen gespart werden; es können in vielen Fällen, z. B. im Dachbau, besondere Isolierungen erspart werden. Beim Bau von Schiffen kann das Eigengewicht ganz erheblich vermindert und dadurch die Wirtschaftlichkeit gesteigert werden. Eine weitere Eigenschaft des beschriebenen Leichtbetons ist sein gegenüber Schwerbeton geringerer Elastizitätsmodul. Hieraus ergibt sich eine bessere Arbeitsfähigkeit. Da bei gleicher Last die Durchbiegung bei kleinerem Elastizitätsrnodul größer wird, ist die aus Last - Weg ermittelte Arbeitsfähigkeit größer als beim Schwerbeton. Diese Eigenschaft macht sich z. B. beim Schiffbau durch Vergrößerung des Stoßwiderstandes wohltuend bemerkbar. Sie ist aber auch für andere Verwendungszwecke, z. B. im Straßenbau, äußerst wertvoll.The economic importance of the lightweight construction material produced according to the invention is obvious: it can be given the same permissible tensions because of the lower Much larger spans of weight can be mastered; it can with the same spans large amounts of iron are saved because of the lower weight; it can in many Cases, e.g. B. in roof construction, special insulation can be saved. When building ships can reduce the dead weight quite considerably and thereby the profitability can be increased. Another property of the lightweight concrete described is its lower modulus of elasticity compared to heavy concrete. This results in a better one Ability to work. Since with the same load the deflection with a smaller modulus of elasticity becomes greater, the work ability determined from the load - path is greater than with Heavy concrete. This property makes z. B. in shipbuilding through enlargement the impact resistance is pleasantly noticeable. But it can also be used for other purposes, z. B. in road construction, extremely valuable.

Ein weiteres wichtiges Verwendungsgebiet des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Leichtbetons hoher Festigkeit ist der Häuserbau. Die Kriegserfahrungen haben gezeigt, daß der Eisenbeton vom Standpunkt des Luftschutzes aus allen anderen Konstruktionsarten weit überlegen ist. Besonders vorteilhaft ist es, Wände und Decken von Häusern monolithisch aus Eisenbeton herzustellen. Bei Verwendung von Schwerbeton entstehen jedoch hellhörige und wegen der mangelnden Isolierfähigkeit ungewöhnlich kalte Räume, zu deren Verbesserung hohe Aufwendungen für Schalldichtung, Wärmeisolierung und Lüftung gemacht werden müssen. Durch die Verwendung des Leichtbetons hoher Festigkeit lassen sich diese Mängel einschließlich der Hellhörigkeit beseitigen, wodurch es möglich sein wird, die monolithische Eisenbetonbauweise für Wohnungsbauten anzuwenden.Another important area of use of the according to the invention The high-strength lightweight concrete process is used to build houses. The war experiences have shown that reinforced concrete from the standpoint of air defense from all others Types of construction is far superior. It is particularly advantageous to have walls and ceilings of houses monolithically made of reinforced concrete. When using heavy concrete however, they are clairaudient and unusual because of the lack of insulation cold rooms, to improve them, high expenditures for soundproofing, thermal insulation and ventilation must be done. Through the use of high-strength lightweight concrete can eliminate these deficiencies including clairaudience, thereby reducing it it will be possible to use monolithic reinforced concrete construction for residential buildings.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of lightweight concrete with storage from hollow bodies into a binding agent such as cement, cement paste, cement mortar or concrete, characterized in that for the production of solid, applicable as structural concrete Lightweight concrete in the binder hollow spheres made of thin-walled glass are embedded.