NL1011322C1

NL1011322C1 - Zeolite-containing concrete products.

Info

Publication number: NL1011322C1
Application number: NL1011322A
Authority: NL
Inventors: Johannes Franciscus Reijnen
Original assignee: Johannes Franciscus Reijnen
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2000-08-18
Also published as: AU2699500A; WO2000048959A1

Description

Zeoliethoudende betonproduktenZeolite-containing concrete products

De uitvinding heeft betrekking op zeoliethoudende betonprodukten, zoals stenen, wanddelen, vloerdelen, 5 dakdelen en bodemafdichting.The invention relates to zeolite-containing concrete products, such as stones, wall parts, floor parts, roof parts and bottom sealing.

Zeoliethoudende betonprodukten zijn bekend uit het octrooischrift US-A-5,494,513. In genoemd octrooischrift wordt ingegaan op de voordelen van deze betonprodukten en 10 met name op het feit dat ze sterk en licht zijn en bovendien kunnen bijdragen aan de warmteisolatie van een bouwwerk waarin ze zijn^verwerkt. Daarnaast wordt opgemerkt dat zeoliet overvloedig aanwezig is, goedkoop kan worden gewonnen en niet schadelijk is voor het milieu.Zeolite-containing concrete products are known from patent US-A-5,494,513. The said patent discusses the advantages of these concrete products and in particular the fact that they are strong and light and can also contribute to the thermal insulation of a building in which they are incorporated. In addition, it is noted that zeolite is abundant, can be obtained cheaply and is not harmful to the environment.

1515

Het bezwaar van de bekende zeoliethoudende betonprodukten is dat sommige eigenschappen onvermijdelijk verslechteren. Afhankelijk van het gekozen mengsel kan bijvoorbeeld de slijtvastheid, de drukvastheid en de bestendigheid 20 tegenover bijvoorbeeldwater worden aangetast. De zeoliethoudende betonprodukten volgens de uitvinding komen in belangrijke mate aan dit bezwaar tegemoet en hebben volgens een aspect van de uitvinding als kenmerk, dat de betonprodukten een lagenstrucuur met tenminste twee lagen 25 bezitten, waarvan tenminste één laag zeoliet bevat.The drawback of the known zeolite-containing concrete products is that some properties inevitably deteriorate. Depending on the selected mixture, the wear resistance, the compressive strength and the resistance to, for example, water can be affected. The zeolite-containing concrete products according to the invention meet this drawback to a large extent and according to an aspect of the invention have the feature that the concrete products have a layer structure with at least two layers, at least one layer of which contains zeolite.

De uitvinding heeft'tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van zeoliethoudende betonprodukten zoals stenen, wanddelen, vloerdelen, dakdelen en bodemafdichting. 30 De inventieve werkwijze heeft als kenmerk, dat ter verkrijging van een betonprodukt tenminste twee verschillende cementhoudende betonmengsels in een vorm of een bekisting worden gestort, zodanig dat de twee betonmengsels althans vrijwel niet mengen, erPciat aan tenminste één betonmengsel 35 zeoliet is toegevoegd. Een belangrijk voordeel van de 101132?— ·' 2 zeoliethoudende betonprodukten volgens de uitvinding is dat ze eenvoudig en volledig te recyclen zijn tot bijvoorbeeld een toeslag voor nieuw te produceren betonprodukten of voor toepassing in de wegenbouw.The invention also relates to a method for manufacturing zeolite-containing concrete products such as stones, wall parts, floor parts, roof parts and bottom sealing. The inventive method is characterized in that to obtain a concrete product at least two different cement-containing concrete mixtures are poured into a form or formwork, such that the two concrete mixtures at least hardly mix, at least one zeolite has been added to at least one concrete mixture. An important advantage of the zeolite-containing concrete products according to the invention is that they can be easily and completely recycled, for example for a surcharge for new concrete products to be produced or for use in road construction.

55

Een verder voordeel van de zeoliethoudende betonprodukten volgens de uitvinding is dat de warmteisolerende eigenschappen belangrijk beter zijn dan van conventioneel beton, waardoor het toepassingsgebied van beton, dat momenteel 10 onder druk staat, weer kan toenemen. Een additioneel voordeel is dat de warmteisolerende eigenschappen worden gerealiseerd zonder dat brandbare of milieuonvriendelijke stoffen worden toegevoegd, waardoor de brandwerende eigenschappen van de produkten uitstekend zijn en het 15 milieu wordt gespaard.A further advantage of the zeolite-containing concrete products according to the invention is that the heat-insulating properties are considerably better than that of conventional concrete, so that the area of application of concrete, which is currently under pressure, can again increase. An additional advantage is that the heat-insulating properties are realized without the addition of flammable or environmentally unfriendly substances, so that the fire-resistant properties of the products are excellent and the environment is spared.

Een gunstige uitvoeringsvorm volgens een aspect van de uitvinding heeft als kenmerk, dat de betonprodukten een lagenstruktuur met twee lagen bezitten, waarbij een eerste 20 laag een druklaag vormt en een tweede laag zeoliet bevat. Betonprodukten van dit type zijn zeer geschikt voor toepassingen waarbij met een spouw wordt gebouwd, zodat de zeoliethoudende zijde van het produkt is beschermd tegen inwerking van buitenaf. Daarbij heeft de druklaag vooral 25 een dragende functie en de zeoliet bevattende laag vooral een warmteisolerende functie.A favorable embodiment according to an aspect of the invention is characterized in that the concrete products have a two-layer layer structure, wherein a first layer forms a pressure layer and a second layer contains zeolite. Concrete products of this type are well suited for cavity building applications, so that the zeolite-containing side of the product is protected from external action. The pressure layer mainly has a load-bearing function and the zeolite-containing layer mainly has a heat-insulating function.

Een gunstige uitvoeringsvorm volgens een verder aspect van de uitvinding heeft als kenmerk, dat de betonprodukten een 30 lagenstructuur met drie lagen bezitten. Het is dan mogelijk de mogelijk minder gunstige eigenschappen van zeoliet-houdend beton, zoals een kleinere slijtvastheid en drukvastheid, volledig te ondervangen. Daarnaast wordt op deze wijze voorkomen dat het zeoliet bij sterke uitdroging i 1011322 3 aan de oppervlakte haarscheurtjes ontwikkelt, omdat het nu niet langer aan de buitenlucht is blootgesteld.A favorable embodiment according to a further aspect of the invention is characterized in that the concrete products have a three-layer structure. It is then possible to completely overcome the possibly less favorable properties of zeolite-containing concrete, such as less wear resistance and compressive strength. In addition, in this way the zeolite is prevented from developing hairline cracks on the surface during severe drying out, because it is now no longer exposed to the outside air.

Een gunstige realisatie van deze uitvoeringsvorm heeft als 5 kenmerk, dat een eerste laag een druklaag vormt en een tweede, middelste laag zeoliet bevat. Een verdere gunstige realisatie van deze uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat de eerste laag een slijtlaag vormt en de tweede, middelste laag zeoliet bevat.A favorable realization of this embodiment is characterized in that a first layer forms a pressure layer and contains a second, middle layer of zeolite. A further favorable realization of this embodiment is characterized in that the first layer forms a wear layer and the second middle layer contains zeolite.

1010

Een verdere gunstige realisatie van deze uitvoeringsvorm, waarmee een neiging van zeoliethoudend beton om water op te nemen wordt ondervangen, heeft als kenmerk, dat een derde laag een waterwerende laag vormt. In de meest eenvoudige 15 vorm komt dit er op neer dat het zeoliethoudende beton op een in het vakgebied bekende wijze wordt vertind.A further favorable realization of this embodiment, which obviates a tendency of zeolite-containing concrete to absorb water, is characterized in that a third layer forms a water-resistant layer. In the simplest form this means that the zeolite-containing concrete is tinned in a manner known in the art.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm, waarmee sterke, lichte en warmteisolerende vloerdelen en dakdelen kunnen 20 worden gerealiseerd heeft als kenmerk, dat de derde laag een treklaag vormt.A further favorable embodiment, with which strong, light and heat-insulating floor parts and roof parts can be realized, is characterized in that the third layer forms a tensile layer.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm volgens een aspect van de uitvinding heeft als kenmerk, dat de middelste laag is 25 voorzien van een warmtewisselaar. Op deze wijze kan een lichte vloerconstruktie worden gerealiseerd, voorzien van vloerverwarming, met een goede warmteisolatie naar de ondergrond. Evenzo kan een lichte dakconstruktie worden gerealiseerd, waarmee zonnewarmte kan worden gewonnen.A further favorable embodiment according to an aspect of the invention is characterized in that the middle layer is provided with a heat exchanger. In this way a light floor construction can be realized, with underfloor heating, with good heat insulation to the substrate. Likewise, a light roof construction can be realized, with which solar heat can be extracted.

3030

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm volgens een aspect van de uitvinding, waarbij de warmteisolerende eigenschappen van zeoliethoudend beton worden benut heeft als kenmerk, dat de betonprodukten een lagenstructuur uit vijf lagen 35 bezitten, waarbij een middelste laag is ingericht voor 1011322 4 warmte- of koudeopslag en waarbij de aangrenzende lagen zeoliet bevatten. Deze uitvoeringsvorm zal in het algemeen als een bodemafdichting worden gebruikt, waarbij een bovenste laag is uitgevoerd als een slijtlaag en een 5 onderste laag als een waterwerende laag.A further favorable embodiment according to an aspect of the invention, in which the heat-insulating properties of zeolite-containing concrete are utilized, is characterized in that the concrete products have a layer structure of five layers, wherein a middle layer is arranged for heat or cold storage and wherein the adjacent layers contain zeolite. This embodiment will generally be used as a bottom seal, with an upper layer constructed as a wear layer and a lower layer as a water-resistant layer.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarbij: 10 Fig. 1 in doorsnede zeoliethoudende metselstenen weergeeft;The invention will now be further elucidated with reference to the following figures, in which: 1 is a cross-section of zeolite-containing masonry stones;

Fig. 2 in doorsnede een zeoliethoudend wandsegment weergeeft;Fig. 2 shows a section of a zeolite-containing wall segment;

Fig. 3A in doorsnede een eerste beton/zeoliet/staalplaat 15 sandwich weergeeft;Fig. 3A shows a first concrete / zeolite / steel sheet sandwich in section;

Fig. 3B in doorsnede een tweede beton/zeoliet/staalplaat sandwich weergeeft;Fig. 3B shows in section a second concrete / zeolite / steel sheet sandwich;

Fig. 4 in doorsnede een beton/zeoliet/gewapend beton sandwich weergeeft; 20 Fig. 5 in doorsnede een beton/zeoliet/gewapend beton sandwich voorzien van een warmtewisselaar weergeeft;Fig. 4 is a sectional view of a concrete / zeolite / reinforced concrete sandwich; FIG. 5 shows in section a concrete / zeolite / reinforced concrete sandwich fitted with a heat exchanger;

Fig. 6 in doorsnede een beton/zeoliet/beton/ zeoliet/beton sandwich weergeeft voor 25 warmteopslag.Fig. 6 shows in section a concrete / zeolite / concrete / zeolite / concrete sandwich for heat storage.

Fig. 1 geeft in doorsnede een deel van een spouwmuur weer, opgebouwd uit stenen la,lb,lc,ld die op traditionele wijze met behulp van specie of lijm 2 op elkaar kunnen worden 30 bevestigd. Bijzonder aan de stenen is dat ze deels uit een traditioneel materiaal 3 zoals beton zijn vervaardigd en deels uit een beton 4, waaraan 30-80% zeoliet is toegevoegd in de vorm van korrels, die in grootte kunnen variëren van bijvoorbeeld 0,1-5 mm. Daarbij draagt deel 3 zorg voor een 35 voldoende belastbaarheid van de spouwmuur en het 1011322 5 zeoliethoudend beton 4 voor een verbeterde isolatie. Door de delen 3 steeds naar buiten te laten wijzen verkrijgt men een muur die aan de beide buitenzijden traditionele eigenschappen heeft. De verbeterde isolatie wordt op een 5 milieuvriendelijke wijze verkregen en als het bouwwerk moet worden gesloopt is er alleen sprake van herbruikbaar, niet vervuilend afval. Daarnaast heeft de getoonde geïsoleerde spouwmuur uitstekende brandwerende eigenschappen en geeft hij geen schadelijke dampen af.Fig. 1 shows in section a part of a cavity wall, built up of bricks 1a, 1b, 1c, 1d, which can be fixed to each other in the traditional manner using mortar or glue 2. Special about the stones is that they are partly made of a traditional material 3 such as concrete and partly of a concrete 4, to which 30-80% zeolite has been added in the form of granules, which can vary in size from, for example, 0.1-5 mm. Part 3 ensures sufficient load-bearing capacity of the cavity wall and the 1011322 5 zeolite-containing concrete 4 for improved insulation. By always having the parts 3 point outwards, a wall is obtained which has traditional properties on both outer sides. The improved insulation is obtained in an environmentally friendly manner and if the building has to be demolished, it only concerns reusable, non-polluting waste. In addition, the insulated cavity wall shown has excellent fire-resistant properties and does not emit harmful vapors.

1010

De stenen kunnen in een vrijwel ongewijzigd produktieproces worden vervaardigd. Op een eerste wijze wordt een steenvorm deels met een traditioneel betonmengsel gevuld en gecom-pactificeerd, bijvoorbeeld door trillen. Daarna wordt de 15 vorm verder gevuld met een zeoliethoudend betonmengsel, dat in de vorm spontaan luchtcellen genereert, waardoor een betonmengsel met een relatief geringe dichtheid wordt verkregen. Op een tweede wijze wordt in een steenvorm een scheidingswand aangebracht, waarna één deel wordt gevuld 20 met traditioneel betonmengsel en het andere deel met zeoliethoudend betonmengsel, waarna wordt gecompactificeerd en waarbij op een geschikt moment de scheidingswand wordt verwijderd.The stones can be manufactured in a virtually unchanged production process. In a first way, a brick form is partly filled and compacted with a traditional concrete mixture, for example by vibration. The mold is then further filled with a zeolite-containing concrete mixture, which spontaneously generates air cells in the mold, whereby a concrete mixture with a relatively low density is obtained. In a second way, a partition wall is placed in a stone form, after which one part is filled with traditional concrete mixture and the other part with zeolite-containing concrete mixture, after which it is compacted and the partition wall is removed at a suitable moment.

25 Zoals op zich bekend in het vakgebied kan het zeoliet, voordat het tot een betonmengsel wordt verwerkt, worden gecalcificeerd, waarna er in de vorm in een versterkte belvorming plaatsvindt, wat de dichtheid verder vermindert en de isolerende werking vergroot.As known per se in the art, the zeolite can be calcified before being processed into a concrete mixture, after which the molding takes place in an enhanced bubble formation, which further reduces the density and increases the insulating effect.

3030

Fig. 2 geeft in doorsnede een zeoliethoudend wandsegment weer, dat is opgebouwd uit een laag traditioneel beton 5, een laag zeoliethoudend beton 6 en een waterwerende laag 7, die eveneens uit een cementproduct is vervaardigd, zodat 35 het wandsegment in zijn geheel kan worden gerecycled tot 101f322 6 een toeslag voor een betonmengsel of tot een produkt dat kan worden toegepast in de wegenbouw, zonder dat bij deze recycling schadelijke stoffen ontstaan. Het hier getoonde wandsegment kan met voordeel worden toegepast in 5 bijvoorbeeld de staalskeletbouw, waarbij een acceptabele warmteisolatie kan worden gerealiseerd met één enkele wand.Fig. 2 shows in section a zeolite-containing wall segment, which is built up from a layer of traditional concrete 5, a layer of zeolite-containing concrete 6 and a water-resistant layer 7, which is also manufactured from a cement product, so that the wall segment can be recycled in its entirety to 101f322 6 a surcharge for a concrete mixture or for a product that can be used in road construction without causing harmful substances during this recycling. The wall segment shown here can advantageously be used in, for instance, the steel frame construction, whereby an acceptable heat insulation can be realized with a single wall.

Fig. 3A geeft een eerste sandwich uit een betonnen druklaag of deklaag 8, een zeoliethoudende betonlaag 9 en een 10 verzinkte staalplaat 10 weer, die met voordeel kan worden toegepast als dakdelen, maar ook als vloerdeel voor niet te zwaar belaste vloeren. De sandwich is lichter dan een massief betonnen vloer of een beton/staalplaat sandwich, hij heeft goede isolatie eigenschappen, hij is brandwerend 15 en hij is volledig te recyclen.Fig. 3A shows a first sandwich of a concrete compression layer or covering layer 8, a zeolite-containing concrete layer 9 and a galvanized steel plate 10, which can advantageously be used as roof parts, but also as a floor part for floors that are not too heavily loaded. The sandwich is lighter than a solid concrete floor or a concrete / steel sandwich, it has good insulation properties, it is fire resistant 15 and it is fully recyclable.

Fig. 3B geeft een tweede sandwich uit een betonnen druklaag of deklaag 8, een zeoliethoudende betonlaag 9 en een verzinkte staalplaat 10 met een ingeperst profiel weer, die 20 als vloerdeel voor zwaarder belaste vloeren kan worden toegepast.Fig. 3B shows a second sandwich of a concrete compression layer or covering layer 8, a zeolite-containing concrete layer 9 and a galvanized steel plate 10 with a pressed-in profile, which can be used as a floor part for more heavily loaded floors.

Fig. 4 geeft een sandwich uit een betonnen druklaag 11, een zeoliethoudende betonlaag 12 en een van een bewapening 13 25 voorziene betonnen treklaag 14 weer. Deze sandwich is zeer geschikt als dakdelen en als vloerdeel, en weer geldt dat hij licht is, goede isolatie eigenschappen heeft, brandwerend is en volledig te recyclen is. Druklaag 11 kan eventueel, afhankelijk van de toepassing van een lichte 30 krimpbewapening zijn voorzien.Fig. 4 shows a sandwich of a concrete compression layer 11, a zeolite-containing concrete layer 12 and a concrete tensile layer 14 provided with an reinforcement 13. This sandwich is very suitable as roof parts and as a floor part, and again it is light, has good insulation properties, is fire-resistant and can be fully recycled. Pressure layer 11 can optionally be provided with a light shrinkage reinforcement, depending on the application.

Fig. 5 geeft in wezen dezelfde sandwich weer als Fig. 4, maar in de hier getoonde uitvoeringsvorm is de zeoliethoudende betonlaag 12 voorzien van een warmtewisselaar 15, 35 die in de vorm van een buizenstelsel is aangebracht nabij 1011322 7 druklaag 11. Aangebracht in een vloer kan de warmtewisselaar worden gebruikt voor het verwarmen van de vloer. Aangebracht in een dakbedekking kan op deze wijze zonnewarmte worden verzameld in water dat door het 5 buizenstelsel stroomt en dat na verwarming wordt opgeslagen in een reservoir voor toekomstig gebruik. De belangrijkste reden om warmtewisselaar 15 in de zeoliethoudende betonlaag 12 op te nemen is de warmteisolatie naar de van de druklaag afgewende zijde. Een belangrijk bijkomstig voordeel is het 10 feit dat bij het slopen van de sandwich het materiaal van warmtewisselaar 15 eenvoudig kan worden teruggewonnen, doordat zeoliethoudende^betonlaag 12, vooral als hij luchtcellen bevat, relatief bros is.Fig. 5 shows essentially the same sandwich as FIG. 4, but in the embodiment shown here, the zeolite-containing concrete layer 12 is provided with a heat exchanger 15, 35 which is arranged in the form of a pipe system near 1011322 7 compression layer 11. Installed in a floor, the heat exchanger can be used for heating the floor . Applied in a roof covering, solar heat can in this way be collected in water that flows through the tubing and which after heating is stored in a reservoir for future use. The main reason for including heat exchanger 15 in the zeolite-containing concrete layer 12 is the heat insulation to the side facing away from the pressure layer. An important additional advantage is the fact that when demolishing the sandwich, the material of heat exchanger 15 can be easily recovered, because zeolite-containing concrete layer 12, especially if it contains air cells, is relatively brittle.

15 Fig. 6 geeft een sandwich uit lagen beton 16, zeoliethoudend beton met luchtcellen 17, beton of zeoliethoudend beton zonder luchtcellen 18, zeoliethoudend beton met luchtcellen.19 en beton 20 weer. Deze sandwich, die uitstekend dienst kan doen als bodemafsluiting, is zeer 20 geschikt voor warmteopslag, waarbij de van luchtcellen voorziene zeolietlagen 17,19 als isolatielagen fungeren. Voor toevoer en afvoer van de warmte kan in beton of zeoliethoudend beton 18 een warmtewisselaar worden aangebracht, waarmee overdag bijvoorbeeld de warmte uit een 25 dakbedekking volgens Fig. 5 kan worden opgenomen, terwijl de warmte 's nachts in een vloerverwarming volgens Fig. 5 weer kan worden afgegeven. Het is ook mogelijk een wegdek op deze wijze uit te voeren, waarbij het wegdek, en meer in het bijzonder het beton of zeoliethoudend beton 18 overdag 30 door de zon opwarmt en 's nachts deze warmte weer afgeeft door middel van een in het beton of zeoliethoudend beton 18 opgenomen warmtewisselaar.FIG. 6 shows a sandwich of layers of concrete 16, zeolite-containing concrete with air cells 17, concrete or zeolite-containing concrete without air cells 18, zeolite-containing concrete with air cells 19 and concrete 20. This sandwich, which can serve as an excellent bottom barrier, is very suitable for heat storage, the air cells provided with zeolite layers 17,19 acting as insulating layers. For the supply and removal of heat, a heat exchanger can be arranged in concrete or zeolite-containing concrete 18, with which, during the day, for example, the heat from a roof covering according to FIG. 5 can be absorbed, while the heat at night in a floor heating according to FIG. 5 can be issued again. It is also possible to design a road surface in this manner, wherein the road surface, and more in particular the concrete or zeolite-containing concrete 18, heats up during the day 30 by the sun and at night gives off this heat again by means of an in the concrete or zeolite concrete 18 heat exchanger incorporated.

10113221011322

Claims

1. Zeolite-containing concrete products, such as stones, wall parts, floor parts, roof parts and bottom sealing, characterized in that the concrete products have a layer structure with at least two layers, of which at least one layer contains zeolite.

2. Zeolite-containing concrete products according to claim 1, 10, characterized in that the concrete products have a two-layer layer structure, wherein a first layer forms a pressure layer and a second layer contains zeolite.

Zeolite-containing concrete products according to claim 1, characterized in that the concrete products have a three-layer layer structure.

4. Zeolite-containing concrete products according to claim 3, characterized in that a first layer forms a pressure layer and contains a second, middle layer of zeolite.

Zeolite-containing concrete products according to claim 3, characterized in that a first layer forms a wear layer and contains a second, middle layer of zeolite. 25

Zeolite-containing concrete products according to claim 4 or 5, characterized in that a third layer forms a water-resistant layer.

Zeolite-containing concrete products according to claim 4 or 5, characterized in that a third layer forms a tensile layer.

8. Zeolite-containing concrete products according to claim 6 or 7, characterized in that the middle layer is provided with a heat exchanger, 1011322

Zeolite-containing concrete products according to claim 1, characterized in that the concrete products have a layer structure of five layers, wherein a middle layer is arranged for heat or cold storage and wherein the 5 adjacent layers contain zeolite.

10. Method for manufacturing zeolite-containing concrete products such as stones, wall parts, floor parts, roof parts and bottom sealing, characterized in that to obtain a concrete product at least two different cement-containing concrete mixtures are poured in one form or formwork, such that the two concrete mixtures at least virtually no mixing, and that zeolite has been added to at least one concrete mixture. 15 1011322