NL8005839A - Mortels voor thermisch geisoleerde verbindingen. - Google Patents

Description

k * 11 - * N.O. 29.502

Mortels voor thermisch, geïsoleerde verbindingen. ♦ -

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het gebied van constructie-elementen en metselwerk en betreft meer in het bijzonder nieuwe preparaten voor de vervaardiging van mortels, die bestemd zijn voor het tot stand 5 brengen van thermisch isolerende verbindingen tussen de constructie-elementen.

Het is in de constructie bekend, bijvoorbeeld van individuele woningen en panden, en in alle metselwerken in het algemeen, dat de verbindingen tussen de constructie-10 elementen, zoals platen, panelen, tegels enz. tot stand worden gebracht met behulp van mortel voor verbindingen, waarbij de dikte van deze laatstgenoemden in het algemeen tussen 1 en 2 cm ligt.

Wanneer deze constructie-elementen bijvoorbeeld zijn 15 samengesteld uit betonsoorten op basis van natuurlijke granulaten, waarvan de nuttige thermische geleidingscoëffi-cienten " λ u" gelegen zijn tussen ^,15 en 1,75 W/m°C (watt per meter en per graad Celsius) is de invloed van de mortelverbindingen op basis van natuurlijk zand niet gevoe-20 lig vanuit het thermische verminderingsgezichtspunt vanwege het feit dat de coëfficiënt Au van de mortel in de orde-grootte van 1,15 W/m°C is.

Wanneer men daarentegen lichte betonblokken gebruikt, waarvan de thermische geleidbaarheid duidelijk geringer is 25 (λ u gelegen tussen 0,2 en 0,5 W/m°C) maken de mortelver bindingen de vloer gewoonlijk heterogeen en vormen aanvankelijk belangrijke thermische bruggen en warmteverliezen.

De ruimte ingenomen door de verbindingen in de constructie is verre van verwaarloosbaar. Wanneer men bijvoor-50 beeld blokken toepast van 50 x 20 x 27,5 cm voor de vervaardiging van afgewerkte vloeren met een dikte van 30 cm zijn de verbindingen van 1 cm of 2 cm respectievelijk 6,4 % of 12,88 % van het totale oppervlak van de vloer. Bovendien zijn de thermische verminderingen toe te schrijven aan de verbin-35 dingen niet evenredig met het oppervlak; zo heeft men be-paald, dat voor een vloer, bestaande uit lichte blokken ge- \monteerd met mortelvoegen, die gewoonlijk ongeveer 10 r? van het totale oppervlak voorstellen, de thermische vermindering fl ft A R O ï ft 2 tengevolge van de verbindingen in de ordegrootte van 40 % van de totale kalorische vermindering is.

Er doet zich dus een technisch probleem voor op het vlak van de afwerking en opjdat van de keuze van mortels, 5 die geschikte zijn voor het vormen van goede thermische iso-latieverbindingen en aangepast aan het toegepaste construc-tie-element.

Om dit verbeteringsprobleem van de thermische bestand-heid op te lossen, bijvoorbeeld in het geval van muren ver-10 vaardigd uit lichte blokken, kan men a priori denken aan de toepassing van mortels, die een thermische geleidbaarheid hebben, die vergelijkbaar is met die van de lichte betonsoorten, die de blokken vormen. Dit zal bijvoorbeeld hebben geleid tot de toepassing als granulaten voor deze mor-15 tels'van fijn zand afkomstig van de fabricage van lichte granulaten.

Er werd nu gevonden, dat men verbindingen kan verkrijgen bestaande uit goede thermische isolatie-produkten onder toepassing als fijn zand in de samenstelling van de mortel 20 van een gegranuleerde hoogovenslak of nog beter een tot kogels verwerkt slakkenzand met een deeltjesgrootte gelegen tussen 0 en 3 mm.

Een dergelijk slakken-zand bevat een grote hoeveelheid holle bolvormige korreltjes met een gesloten poreus-25 heid en maakt het mogelijk, vanwege de verlaging van het evenwichtsvochtgehalte van de mortel een coëfficiënt Au te verkrijgen, die duidelijk lager is dan die van de gebruikelijk mortel op basis van siliciumhoudend zand of een analoog produkt.

30 In feite is de vermindering van de thermische gelei- dingscoëfficiënt niet alleen toe te schrijven aan de verlaging van het evenwichtsvochtgehalte voortvloeiend uit de aanwezigheid van gesloten poriën in de slakkenkorrels volgens de uitvinding. De aard van het materiaal, dat gemaakt 35 is uit het gegranuleerde slakkenzand en de gekorrelde slakken grijpt voor een belangrijk deel in: men kent aan de compacte, gekristalliseerde hoogovenslakken met een volume-a massa van 2900 kg/m^ een thermische geleidingscoëfficiënt MBr A toe gelegen tussen 0,8 en 1,2 W/m°C in vergelijking met \ 40 de thermische geleidingscoëfficiënt van de vuursteen, die \ 8005839 -r ** 3 3,5 W/m°C is.

Bovendien hebben de gekorrelde of gegranuleerde slak-kenzandprodukten een uitgesproken glasachtige microstructuur door een snelle afkoeling. Wel nu, er werd gevonden, dat de 5 glasachtige materialen een thermische geleidbaarheid hebben, die duidelijk geringer is dan de gekristalliseerde materialen van dezelfde oorsprong. Dit is eveneens het geval voor de glasachtige slak; aldus ziet de compacte, gekristalliseerde slak, die een coëfficiënt λ van 1,2 W/m°C heeft, de-10 ze laatste dalen tot 0,65 W/m°C, wanneer deze in glasachtige vorm aanwezig is.

Het slakkenzand volgens de uitvinding bezit een samenstel van gunstige eigenschappen voor het verkrijgen van mortels, die een geringe thermische geleidingscoëfficiënt 15 bezitten. In het bijzonder: - bevatten zij fijne korrels, die grotendeels gesloten poriën van geringe afmeting bevatten, voornamelijk voor gekorrelde slakken.

- heeft de gekorrelde of gegranuleerde hoogovenslak een 20 glasachtige of glasachtig-kristallijne structuur en is de thermische bestandheid beter dan die van compacte natuurlijke gesteenten.

Men zal zich hier herinneren, dat een glasachtige slak, die praktisch 100 % glas bevat, verkregen wordt door harding 25 van een vloeibare gesmolten slak, waarvan de temperatuur duidelijk hoger is dan de temperatuur van de slakkenvloeistof; een glasachtig-kristallijne slak wordt verkregen door afkoeling van de gesmolten slak bij een temperatuur gelijk aan (of in de buurt van) de vloeistoftemperatuur; deze slak 30 bevat een gering percentage kristallen van microscopische afmetingen in de ordegrootte van enkele micrometer.

De slakken, die bruikbaar zijn als fijn zand volgens de uitvinding zijn op zichzelf bekende produkten. De gekorrelde slakken verkregen door toepassing van de werkwijze 35 volgens het Franse octrooischrift 75*07832 zijn bijzonder geschikt. Bij gebrek daaraan is het mogelijk gegranuleerde slakken verkregen volgens de gebruikelijke methoden, te gebruiken.

4^7 Volgens een doelmatige uitvoeringsvorm worden de gepre- 40 cipiteerde slakken vooraf gebroken in een staafmolen zoda- I 8005839 Μ- nig dat een gemiddelde deeltjesgrootte verkregen wordt, die ligt tussen 0 en 2 mm en met name een bepaalde hoeveelheid, bijvoorbeeld iO tot 25 gew.%, fijne bestanddelen kleiner dan 100 micrometer.

5 Volgens een andere uitvoeringsvorm gebruikt men een mengsel van gegranuleerde of gekorrelde slak met een diameter van de korrels van 0 - 3 mm en vooraf gebróken slak (van een van de hiervoor vermelde typen) met een diameter van de korrels van 0-2 mm, waarbij de laatstgenoemde, zo-10 als hiervoor vermeld, 10 tot 25 % korrels (fijne bestanddelen) kan bevatten kleiner dan 100 micrometer of zelfs 80 micrometer.

Volgens een variant kan men nog in bepaalde gevallen de hanteerbaarheid verbeteren en het opstellen van de mor-15 tels volgens de uitvinding vergemakkelijken door in de mengsels, behalve de hiervoor genoemde fijne granulaten, een kleine hoeveelheid, bijvoorbeeld 1 tot 30 c/° van een verglaasd materiaal bestaande uit microkorrels met een gemiddelde diameter tussen 50 micrometer en 1 mm op te nemen, 20 waarvan de vorm het mogelijk maakt de Theologische eigenschappen van de mcrtels te verbeteren. Onder dergelijke materialen kan men als voorbeeld vermelden: het perliet, vliegas of analoge materialen.

In de praktijk kunnen de mortels volgens de uitvinding 25 voor gebruik gereed in de vereiste toestand gebracht worden, waarbij de toepassing wordt uitgevoerd door eenvoudig aanmaken met water volgens een bekende werkwijze. De hoeveelheden van elk van de bestanddelen (cement, granulaten, verschillende toevoegsels) zijn zeker variabel en goed gede-30 finieerd volgens het type te verkrijgen eigenschappen. Ken kan evenwel in het algemeen zeggen, dat de hoeveelheid fijn zand volgens de uitvinding met een schijnbare volume-massa in de ordegrootte van 900 tot 1300 kg/m^ doelmatig ligt tussen 700 en 13ΟΟ kg/m^ droge mortel voor het aanmaken, waar-35 bij de hoeveelheid cement (cement CPA of CPJ bij voorkeur \op basis van slak) gewoonlijk gehandhaafd wordt tussen 250 en 500 kg/m^ droge mortel.

Aanbevolen wordt cementsoorten te gebruiken, die zoveel ^ mogelijk slak bevatten, teneinde een goede binding te heb-\ 40 ben tussen de gehydrateerde cementmatrix en de slakkorrels, *y8 0 u o 8 ö 9 r λ 5 wat een gunstige invloed heeft op de krimp. Bovendien is de thermische geleidbaarheid van de matrix geringer, wat het mogelijk maakt de thermische bestandheid van de mortel nog te verbeteren.

5 Voorbeeld I

Men heeft een mortel vervaardigd voor thermische isola- 7 tieverbindingen met de volgende samenstelling per mr mortel: - gekorrelde slak met een deeltjesgrootte van 0-3 mm en een schijnbare volumemassa van Ί0 1040 kg/m^ op droog produkt 1000 kg - vooraf gebroken gekorrelde slak met een deeltjesgrootte van 0-2 mm, met een schijnbare volumemassa van 1330 kg/m^ als droog produkt, dat 10 % fijne bestanddelen bevat 15 kleiner dan 80 micrometer 395 kg - cement CPA of CPJ 45 op basis van slak 425 kg - water in het granulaat (bovengenoemd mengsel van slakken) 64 liter - aanmaakwater 203 liter 20 Be droge schijnbare volumemassa, gemeten bij monsters, die 90 dagen zijn verouderd en zijn gedroogd in een oven bij 120°C, was 1830 kg/m"'. ïer vergelijking; deze volumemassa was 2130 kg/m^ voor een bekende mortel vervaardigd uit 1646 kg rivierzand, 455 kg cement CPA 45» 209 liter 25 aanmaakwater en 69 liter water in het zand,

De druksterkte (Ec) en de buigsterkte (Et) van een dergelijke mortel volgens de uitvinding waren als volgt als functie van de tijd uitgedrukt in MPa (megapascal): 1 dag 7 dagen 28 dagen 30 Ec 3,5 14,7 17,9

Et 0,94 2,67 3,44

Dergelijke eigenschappen kunnen nog verbeterd worden door toevoeging van toevoegsels. Aldus wordt door toevoeging van een luchtmeesleepmiddel in een hoeveelheid van 35 0,04 °/o van de cementmassa, de Ec verhoogd tot 34,8 MPa na ^jjgl 7 dagen, terwijl de Et 4,53 ^0?a wordt na dezelfde tijd, \ Daartegenover evenwel wordt de volumemassa verhoogd van 1830 kg/rn^ tot I960 kg/m"".

Het voornaamste kenmerk van de mortels voor verbindin-40 gen volgens de uitvinding is natuurlijk een goede thermi- sche bestandheid.

De metingen van de thermische verliezen uitgevoerd op de mortelverbindingen tot stand gebracht uitgaande van het hiervoor genoemde preparaat hebben aangetoond dat voor het 5 droge materiaal met de volumemassa 1830 kg/m^ de thermische geleidingscoëfficiënt λ 0,50 W/m°C is, hetgeen overeenkomt met een Au van 0,60 W/m°C voor een gehalte evenwichtswater van 4· %.

Ter vergelijking kent men volgens de voorschriften 10 Th.K 77 (november 1977) van het DTÏÏ (Documents Techniques Unifiés) uitgegeven door le Centre Scientifique et Technique du Batiment volgens de instructie CSTB no. 14-78 van november 1977 aan gebruikelijke mortels voor verbindingen, met volumemassa's gelegen tussen 1800 en 2100 kg/m^, 15 een coëfficiënt Au toe van 1,15 W/m°C.

Voorbeeld II

Men vervaardigt een mortel voor verbindingen van hetzelfde type, zoals die van voorbeeld I, evenwel met de volgende samenstelling: 20 - gekorrelde slak met een deeltjesgrootte van 0-5 mm en een schijnbare volumemassa van 900 kg/m^ 858 kg - vooraf gebroken gekorrelde slak van 0-2 mm met een schijnbare volumemassa van 25 1100 kg/m5 286 kg - cement CFA 4-5 of CPJ 45 op basis van slak 350 kg - aanmaakwater 180 liter

Yoor deze mortel met een schij'nbare droge volumemassa in de ordegrootte van 14-80 kg/m^ was de coëfficiënt A 30 0,30 W/m°C, overeenkomend met een )| u van 0,35 W/m°C (in vergelijking met 1,15 «7/m°C volgens de bovengenoemde norm voor een gebruikelijke mortel).

In het geval van mortels met grotere volumemassa's heeft men kunnen bepalen, dat de coëfficiënten Au variëren 35 tussen 0,4-5 en 0,60 TC/m°C en dus twee- tot driemaal lager liggen dan de coëfficiënt λ u van de gebruikelijke mortel m voor verbindingen.

Voorbeeld III

I Men heeft eveneens goede mortels, evenwel enigszins 40 minder hanteerbaar, verkregen voor de tot stand brenging 80 C 5 8 3 9 7 van thermische verbindingen bestemd om de binding tussen constructie-elementen en metselwerk te waarborgen, door mengsels samen te stellen van het type (per m^ mortel): - gegranuleerde slak met een deeltjesgrootte 5 van 0-3 mm en een schijnbare volumemassa van 1100 kg/m^ 975 kg - vooraf gebroken gegranuleerde slak van 0-2 mm met een schijnbare volumemassa van 1400 kg/m^ 370 kg 10 - cement CPA 45 of GPJ 45 300 kg - aanmaakwater 230 liter - water aanwezig in de slakken 85 liter

De nieuwe mortels volgens de uitvinding zijn bijzonder belangrijk tijdens de montage van vloeren uit massieve 15 of holle blokken tot stand gebracht uit betonprodukten, die granulaten of fijn zand bevatten zoals bijvoorbeeld uitgezette gekorrelde slakken met een deeltjesgrootte van meer dan 3 mm, uitgezette leisteen, uitgezette klei, enz..

In alle gevallen zijn de oppervlakte thermische gelei-20 dingscoëfficiënten K duidelijk verminderd voor de tot stand gebrachte constructies. Deze vermindering bereikt gemiddeld 10 tot 20 /3, wat het mogelijk maakt verkregen vloeren en/of schotten te plaatsen of te zetten onder de door het hiervoor genoemde DÏU aanbevolen omstandigheden voor de op be-25 kende wijze als C en B ingeschreven klimaatzones, in bepaalde gevallen, voor de zone A, zonder dat . voor enig iso-latiemiddel is gezorgd.

Deze spectaculaire verbetering van de thermische isolatie is eveneens vastgesteld voor vloeren, die gemonteerd 30 zijn met bakstenen uit gebakken aarde (steen "G") en celvormige betonblokken van het type SIPOREX, DUEOX of analoge produkten (gedeponeerde handelsmerken).

Zoals hiervoor vermeld kunnen de thermische isolatie-mortels voor gebruik gereed afgewerkt worden, hetzij los in 35 het geval van belangrijke werken in de open lucht hetzij in zakken voor eenvoudig gebruik zoals bij de constructie van afzonderlijke huizen.

'Φ 8 0 0 5 8 3 9

Claims (7)

1. Mortel voor thermische isolatieverbindingen van constructie-elementen en metselwerk in het algemeen op basis van bindmiddel (cement of analoog produkt) en fijne 5 granulaten of fijn zand, met het kenmerk, dat de mortel als fijn zand een hoogovenslak bevat zoals gegranuleerde slakken of gekorrelde slakken, met een deeltjesgrootte tussen 0 en 3 mm.

2. Mortel volgens conclusie 1, met het ken- 10 merk, dat de gegranuleerde of gekorrelde slak een glasachtige of glasachtig kristallijne microstructuur heeft.

3. Mortel volgens conclusie 1, met het ken merk, dat de gekorrelde slak korrels bevat met een bolvorm, waarvan de poriën grotendeels gesloten zijn.

4. Mortel volgens conclusies 1 tot 3» met het kenmerk, dat de slak is samengesteld uit een mengsel van gegranuleerde of gekorrelde slak met een deeltjesgrootte van 0-3 mm en een gegranuleerde of gekorrelde slak met een deeltjesgrootte van 0-2 mm, die ten dele gebroken is 20 en 10 tot 25 % fijne bestanddelen bevat met een diameter kleiner dan 100 micrometer.

5. Mortel volgens conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de schijnbare volumemassa in droge toestand ligt tussen 1300 en 2000 kg/m^ en de thermische ge- 25 leidbaarheid ervan ligt tussen 0,20 en 0,60 watt/meter °C.

6. Mortel volgens conclusies 1 tot 5» met het kenmerk, dat de verhouding van fijn zand ligt tussen 700 en 1400 kg/m^ droge mortel en dat het bindmiddel bestaat uit een cement van het type CPA of CPJ op basis van 30 slak in verhoudingen van 250 tot 500 kg/rn^ droge mortel.

7. Mortel volgens conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de mortel bovendien als toevoegsel een lucht meesleepmiddel en een materiaal in de vorm van korrels bevat voor het verbeteren van de rheologische eigen- 35 schappen. ******* f 8005839