NL8101599A - Verbeterd schuimbeton. - Google Patents

Description

« t -1- VO 1599

Titel: Verbeterd schuimbeton-

De uitvinding heeft betrekking op schuimbeton bestaande uit een met behulp van een schuimmiddel opgeschuimde mortel van water, vulstof en cement. Schuimbeton levert na verwerken en drogen een materiaal qp met een tamelijk laag volumegewicht, dat gewoonlijk ongeveer 0,8-1,4 5 kg/dm^ bedraagt. Een dergelijk materiaal bezit goede isolerende eigenschappen en is licht. Het is derhalve bijzonder interessant voor de bouwindustrie. Zou men het volumegewicht nog lager kunnen maken, dan zouden de isolerende eigenschappen nog beter zijn. Men heeft evenwel waargenomen dat bij een volumegewicht van 0,4-0,8 kg/dm^ de sterkte 10 ontoereikend is {de druksterkte na 28 dagen verharden wordt dan kleiner dan de als limiet te beschouwen waarde van 1,5 MPa), terwijl bovendien _ bij drogen scheurvorming optreedt ten gevolge van hygrische krimp. Dit laatste is vooral het geval in de beginfase van de sterkteontwikkeling.

De sterkte kan weliswaar worden verbeterd door het cementaandeei ten 15 opzichte van het vulstofaandeel (zand, vliegas e.d.) te vergroten, maar dit leidt tot een grotere hygrische krimp en dientengevolge tot nog meer scheurvorming.

Er bestaat wel een materiaal op basis van cement met een volumegewicht van 0,4-0,8 kq/daP en dat voldoende sterk is, een relatief 20 lage hygrische krimp heeft en bovendien uitstekende isolerende eigenschappen bezit, nl. gasbeton. Dit wordt vervaardigd door fijn gemalen gedroogd zand of vliegas, slak e.d. te mengen met cement en/of kalk, aluminiumpceder en water. Ten gevolge van de ontwikkeling van waterstof rijst de mortel in de vorm. Wanneer de gerezen mortel aangesteven is 25 wordt ze in blokken, platen e.d. gesneden. Deze nog niet verharde pro-dukten worden in autoclaven onder stoomdruk verhard. Ten gevolge van deze autoclavering krijgt het materiaal t.o.v. een niet aldus behandeld gasbeton een hogere sterkte en vooral een lagere hygrische krimp. Een nadeel van deze methode is, dat dit procédé alleen in een fabriek kan 30 worden uitgevoerd, waarbij de gasbetonprcdukten slechts in een aantal standaardvormen en -maten worden verkregen.

Ook past men wel wapening toe om de vervormingscapaciteit en de treksterkte van schuimbeton te vergroten. De versterking geschiedt bijvoorbeeld met vezels, zoals glasvezels. Dit heeft echter als nadeel 8101599 -2- dat de verwerkbaarheid van het schuimbeton door het "verstrengelen" van de vezels sterk wordt verminderd, waardoor het overbrengen bemoeilijkt wordt. Bovendien wordt de druksterkte niet of nauwelijks verbeterd en blijft het wateropzuigend vermogen zeer groot.

5 Thans is gevonden dat uit schuimbeton een materiaal met een veel grotere sterkte kan worden verkregen, wanneer in het schuimbeton nog een tegen het alkalische milieu van cement, tegen oxydatie en tegen UV-straling bestendige kunststof in latexvorm is opgenomen in een hoeveelheid van 5-25 gew.%, berekend op de vaste stof en betrokken op het 10 cement. Bovendien bezit dat materiaal een hoge vervormingscapaciteit, waardoor de kans op scheurvorming ten gevolge van droog- of temperatuur-krimp praktisch uitgesloten is. Verder heeft dat materiaal een lage waterabsorptiesnelheid, hetgeen de warmte-isolatie-eigenschappen ten goede komt, en is zijn oppervlak taaier en veel-minder stoffig dan het 15 oppervlak van een materiaal vervaardigd uit tot dusver bekend schuimbeton.

Volgens een bijzonder interessante uitvoering van de uitvinding wordt het schuimbeton in die mate opgeschuimd, dat het na verwerken en drogen verkregen materiaal een volumegewicht heeft van ten hoogste 3 3 0,8 kg/dm en in het bijzonder van 0,4-0,6 kg/dm , waardoor zijn iso- 20 lerende eigenschappen ongeveer gelijk zijn aan die van gasbeton van dezelfde gewichtsklasse. Een. dergelijk materiaal is ondanks zijn laag volumegewicht toch voldoende sterk voor de normale toepassingen van schuimbeton: door een passende keuze van de aard en de hoeveelheid van de toegevoegde kunststof kan nl, gemakkelijk een materiaal worden ver- 25 kregen waarvan de druksterkte na 28 dagen verharden 1,5 MPa of hoger bedraagt. Ten opzichte van gasbeton heeft een materiaal met hetzelfde volumegewicht, maar verkregen uit schuimbeton volgens de uitvinding, het voordeel dat het in mengcentrales op eenvoudige wijze kan worden bereid en op de bouwplaats of in een fabriek in elke gewenste vorm kan 30 worden gebracht. Bij het verharden is een langdurige nazorg bij hoge relatieve vochtigheid, zoals bij niet gemodificeerd schuimbeton is vereist, niet noodzakelijk. Bij het vervaardigen in een fabriek van produkten zoals platen e.d., heeft schuimbeton volgens de uitvinding verder het voordeel dat het verhard kan worden bij hogere temperaturen 35 tot een maximum van 80°c, zonder dat daarbij voor het bereiken van een goede kwaliteit een hoge relatieve vochtigheid noodzakelijk is.

Schuimbeton wordt bij voorkeur vervaardigd door met behulp 8101599 -3- van een schuimmiddel en. water een stabiel schuim te vormen, dat vervolgens wordt gemengd met een tevoren vervaardigde mortel van cement, vulstof en water. Ook kan het schuimmiddel met cement, vulstof en water worden gemengd, waarna de aldus verkregen massa door krachtig te roeren 5 of te slaan tot schuimen wordt gebracht. Als schuimmiddel kunnen allerlei bekende middelen worden gebruikt, zoals eiwitschuimen, saponinop-lossingen, alkyl-arylsulfonaten enz., welke veelal nog nuttige toevoeg-stoffen bevatten, zoals stabilisatoren, bijv. glycerine, gelatine e.d., voor het in stand houden van de celstructuur van het schuimbeton in de 10 nog niet afgebonden fase.

Voor het aanmaken van de mortel kunnen de gebruikelijke vulstoffen, zoals kwartszand, vliegas, puzzolaan, slakken enz. worden toegepast. Vooral vliegas is een bijzonder nuttige vulstof, omdat vliegas naast de belangrijkste functie van vulstoffen, nl. het tegengaan van 15 krimp, tevens een bindende functie vervult in aanvulling op de bindende functie van het cement. Ook verlaagt vliegas ten gevolge van zijn glasachtige structuur de warmtegeleidingscoëfficient van schuimbeton in vergelijking tot schuimbeton met kwartszand. Ook kunnen lichte*vulstoffen, zoals cenospheres, geëxpandeerde polystyreenbolletjes, gesinterde lichte 20 toeslagstoffen e.d. worden gebruikt voor een verdere verlaging van het gewicht, ter verbetering van de isolerende eigenschappen of ter verbetering van de mechanische eigenschappen. Verder kunnen alle bekende cementsoorten worden toegepast, zoals portlandcement, hoogovencement, aluminiumcement, gesulfateerd cement, snelhardende cementsoorten enz.

25 Cement en vulstof worden gewoonlijk toegepast in een gewichtsverhouding van ongeveer 1 gew.dl. cement per 0,5-3 gew.dln. vulstof. Cement en vulstof worden met water en eventuele verdere hulpstoffen, zoals super-plastificeerders, verdichters, versnellers enz. aangemaakt tot een mortel met de geschikte consistentie. Voor wat de daarbij benodigde 30 hoeveelheid water betreft moet uiteraard rekening worden gehouden met het water dat wordt toegevoerd via de latex en eventueel via het schuimmiddel.

De aanwezigheid van de in latexvorm toegevoegde kunststof in het onderhavige schuimbeton vormt de essentie van de uitvinding.

35 Die kunststof kan een thermoplastische, thermohardende of elastomere kunststof zijn en moet voldoende bestendig zijn tegen het alkalische milieu van het cement, tegen oxydatie en tegen UV-straling, omdat anders 8101599 -4- . . de door de toepassing daarvan beoogde effekten tenminste in belangrijke mate verloren gaan. De minimum temperatuur voor filmvorming van de latexen is bij voorkeur lager dan 15°C, zodat ook bij lagere verwerkings-temperaturen van het schuimbeton filmvorming optreedt. Latexen van der-5 gelijke kunststoffen zijn op zichzelf bekend en in de handel verkrijgbaar. Bij wijze van voorbeeld kunnen latexen worden genoemd van homo-, co- en terpolymeren, zoals polyacrylzuurester, polyvinylideen, polystyreen-butadieen, polyvinylpropionaat, polyvinylversataat, enz. Het vaste-stof-gehalte van de latexen is gewoonlijk gelegen tussen 30 en 60 gew.% en 10 bedraagt meestal om en nabij 50 gew.%.

De latex kan op eenvoudige wijze worden -ingébracht bij het aanmaken van de mortel en dan grondig met de overige componenten worden gemengd. De toe te passen hoeveelheid latex hangt af van het vaste-stof-gehalte daarvan, van de aard van de kunststof en van het beoogde volume-15 gewicht alsmede de beoogde sterkte van het uit het schuimbeton te vervaardigen materiaal. Een en ander kan door een deskundige gemakkelijk aan de hand van eenvoudige proefnemingen en berekeningen worden bepaald.

Gewoonlijk wordt het schuim separaat vervaardigd en toegevoegd aan de mortel, waarin de latex is opgenomen. De verhouding schuim/ 20 mortel wordt daarbij gekozen, als funktie van het gewenste volumegewicht.

Het gebruiksklare schuimbeton kan zo nodig naar de bouwplaats worden getransporteerd en -aldaar op eenvoudige en gebruikelijke wijze worden verwerkt tot blokken, platen, muren enz., die een willekeurige, door de bekisting bepaalde vorm kunnen hebben. Het schuimbeton kan ook 25 in fabrieken tot produkten worden gevormd. Het aldus na drogen en verharden verkregen materiaal bezit een aanzienlijke grotere druk-, buigen treksterkte dan overeenkomstig materiaal zonder kunststof, vertoont geen scheurvorming ten gevolge van krimp, en heeft een taai, weinig stoffig en tamelijk hydrofoob oppervlak. Zelfs een materiaal met een 3 30 laag volumegewicht van ongeveer 0,4-0,6 kg/dm , dat dus uitstekende warmte-isolerende eigenschappen heeft, kan door een eenvoudig uit te voeren keuze van de passende componenten, de onderlinge verhoudingen daarvan en de verdere omstandigheden gemakkelijk voldoende sterk, bijv. met een druksterkte na 28 dagen verharden van ten minste 1,5 MPa worden 35 vervaardigd.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

8101599 -5-

Voorbeeld I

Schuimbeton werd vervaardigd door mengen van de volgende bestanddelen: schuim : 771 1 53 kg gemaakt met Addiment Schaumbildner 2 type 576 vai 5 Heidelberger Zementwerk AG. (Leimen, D.B.R.) mortel : 54 1 167 kg portland B-cement gedefinieerd volgens de Neder landse norm NEN 3550.

73 1 167 kg vliegas afkomstig van een met poederkool gestookte ketel met droge vuurhaard welke voldoet 10 aan de eisen zoals gesteld in de Richtlinie för die Erleitung von Prüfzeichen für Steinkohlen-flugaschen als Betonzusatzstoff nach DIN 1045 (Prüfzeichen Richtlinie)? Fassung September 1979 49 1 49 kg van een 47%(vaste stof)dispersie van een copoly- 15 meer van methylmethacrylaat en 2-ethylhexacrylaat

met een minimum temperatuur voor filmvonning van 10°C

49 1 49 kg water 4 1 - lucht (in mortel) 20 _ 1000 1 485 kg

Na vormen van het schuimbeton en 28 dagen verharden bij 20°C en 65% R.V. werden de volgende waarden gemeten; 25 volumegewicht druksterkte buigsterkte waterabsorptie- warmtegeleidings- coëfficiënt coëfficiënt 3 2 1

kg/dm MPa MPa kg/m . s2 W/mK

0,45 2,4 1,3 l,8xl0~3 0,08 30 Ter vergelijking werd schuimbeton vervaardigd als hierboven beschreven, maar met water i.p.v. latex. Wanneer na vormen werd verhard bij 20°C en 65% R.V., was door krimp het materiaal zodanig gescheurd dat beproeven verder niet mogelijk was. Wanneer anderzijds na vormen 28 dagen o werd verhard bij 20 C en 99% R.V. en vervolgens 1 week werd gedroogd bij 35 20°C en 65% R.V., werden de volgende waarden gemeten: 8101599 -6- volumegewicht druksterkte buigsterkte waterabsorptie- warmtegeleidings- coëfficiënt coëfficiënt 3 2 1

kg/dxn MPa MPa kg/m . s5 W/mK

0,43 0,9 0,4 120χ1θ”3 0,11 5

Voorbeeld II

Schuimbeton volgens de uitvinding werd vervaardigd als in voorbeeld I, maar het daaruit gevormde materiaal werd direct in een oven geplaatst en versneld verhard bij 65°C. Na 8 uren werd het materiaal 10 uit de bekisting genomen en vervolgens bij 20°C en 65% R. V. geconditioneerd. De volgende waarden werden gemeten: volumegewicht druksterkte buigsterkte waterabsorptie- warmtegeleidings- coëfficiënt coëfficiënt

^ kg/dm3 MPa MPa kg/m2. s8 W/mK

8 uur 28 d. 8 uur 28 d 8 uur 28 d 28 d. 28 d.

0,42 0,43 1,0 2,3 0,5 1,3 1,4χ1θ“3 0,07

Voorbeeld III

20 Schuimbeton werd vervaardigd door mengen van de "volgende bestanddelen:

schuim: 650 1 45 kg als in voorbeeld I

mortel: 67 1 207 kg portland B-cement als in voorbeeld I

180 1 413 kg vliegas als in voorbeeld I

25 65 1 65 kg latex als in voorbeeld I

38 1 38 kg water 1000 1 768 kg

Na vormen van het schuimbeton en 28 dagen verharden bij 20°C 30 en 65% R.V. werden de volgende waarden gemeten: volumegewicht druksterkte buigsterkte waterabsorptie- warmtegeleidings- coëfficiënt coëfficiënt

kg/dm MPa MPa kg/m . s2 W/mK

35 0,76 4,9 2,2 l.SxlO'3 0,22 8101599

Claims (4)

1. Schuimbeton bestaéinde uit een met behulp van een schuimmiddel opgeschuimde mortel van water, vulstof en cement, met het kenmerk, dat in het schuimbeton nog een tegen het alkalische milieu van cement, tegen oxydatie en tegen UV-straling bestendige kunststof in latexvora is opge- 5 nomen in een hoeveelheid van 5-25 gew.%, berekend op de vaste stof en betrokken op het cement.

2. Schuimbeton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het schuimbeton in die mate is opgeschuimd, dat na verwerken en drogen een materiaal wordt verkregen met een volumegewicht van ten hoogste 0,8 3 3 10 kg/dm en in het bijzonder van 0,4-0,6 kg/dm .

3. Schuimbeton volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de aard en.de hoeveelheid van de toegepaste kunststof zodanig worden gekozen, dat na verwerken, drogen en verharden een materiaal wordt verkregen met een druksterkte van ten minste 1,5 MPa. 15

4. Schuimbeton volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de minimum temperatuur voor filmvorming van de latex lager is dan 15°c. 8101599