WO1995025705A1 - Verfahren zur herstellung eines leichtbaustoffes - Google Patents

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Markus Stracke
Wolfgang Stracke
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Peter Goess
Markus Stracke
Wolfgang Stracke
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a lightweight building material, in which, as an additive, expanded particles with a hardening binder containing cement, e.g. Cement paste to be bound.
  • a hardening binder containing cement e.g. Cement paste to be bound.
  • EPS expanded polystyrene
  • the object of the invention is therefore to provide a method for producing a lightweight building material, in which additives are used which are not produced in industrial production but come from natural cultivation and only require further treatment.
  • Another object of the invention is to carry out the production of the aggregates with the least possible environmental impact and to guarantee the later problem-free disposal of the building material.
  • expanded plant material such as expanded corn, expanded rice, expanded potato chips or the like, is used as the additive.
  • the additives are treated with a protective agent against bacterial and pest infestation before coating with cement paste.
  • a particularly effective treatment for protecting and solidifying the additives is obtained if the additives are soaked with sodium or potassium water glass before coating with cement paste.
  • the aggregates are coated with a mixture of water glass and water, e.g. one part water and two parts water glass.
  • Another feature of a method according to the invention can be that the additives, optionally after a pretreatment with a protective agent, are mixed with water glass or a mixture containing water glass, and powdered cement is added to this mixture in the wet state and mixed with it, after which the dry, with cement coated particles, optionally after storage, are bound with cement paste.
  • a cement stone crust forms after a short time when the treated aggregates come into contact with cement paste, so that the mixed goods can be filled into containers, e.g. Sacks that are made available for transport to the construction site.
  • the lightweight concrete can be produced on site.
  • a further variant of the invention can consist in that the particles are mixed again with water glass or a mixture containing water glass after a first coating with cement and powdered cement is added to this mixture in the wet state and mixed with it, after which the dry, with Cement-coated particles, optionally after storage, are bound with cement paste.
  • This aggregate coated in this way now has a hard cement stone shell, through which the lightweight concrete is very suitable as a filler for cavities which are to be insulated.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing plate-shaped parts for agricultural purposes, such as vole protection plates.
  • the invention which follows describes a process for the production of a lightweight building material, in which, as an additive, expanded particles with a hardening binder containing cement, e.g. Cement paste, bound, relates, explained in detail using exemplary embodiments.
  • a hardening binder containing cement e.g. Cement paste
  • expanded plant material such as expanded corn (popcorn), expanded rice (puffed rice), expanded potato chips or the like
  • expanded corn popcorn
  • expanded rice expanded rice
  • expanded potato chips or the like
  • These expanded particles e.g. in grain sizes up to 20 mm and above, are bonded with glue, creating solid structures.
  • Cement glues, mixtures of cement and water, are preferably used as glues.
  • the bulk density of these structures can range from 0.10 kg per liter to 0.5 kg per liter and above.
  • the additives can be treated with a protective agent against bacterial and pest infestation before coating with cement paste.
  • the impurities can be protected and solidified by impregnating them with cement glue with soda water glass or potassium water glass.
  • a further variant of the process according to the invention for the production of lightweight building materials consists of the individual vegetable additives, optionally after pretreatment with a protective agent, before coating with cement paste, in each case with water glass or a mixture of water glass and water, for example 1 part of water and two parts of water glass or - depending on the moisture content of the grains - other mixing ratios are encased in the mixer trough, whereby powdered cement can be added in the same mixing process.
  • the cement portion that comes into contact with water glass solidifies in a matter of seconds or minutes and forms a cement stone crust on the particle surface of the aggregates.
  • the expanded vegetable particles now coated in this way can now be filled into containers, e.g. sacks, immediately after leaving the mixing trough, with additives such as lime, cement or stone powder and / or dispersion powder or the like or sand etc. being able to form ready-mixed mortar. This has made it possible that these sacks can later be formed into compact lightweight materials by binding with cement paste in any mixer - including free-fall mixers - e.g.
  • precast elements for the greening and consolidation of steep slopes and slope retaining walls, as well as for pillar-like supporting elements can be produced with these lightweight building materials.
  • panels according to the invention made of lightweight building materials, which are formed from bound expanded vegetable materials (EPF fabrics), can be designed such that holes are arranged in the EPF fabric panels, which are filled with humus Humus plant seedlings or seedlings can grow. If the holes in the plates go completely through the plates, fixed grids can be arranged at least in sections on the underside of the plates, which prevent the voles from attacking the plant roots.
  • the vole protection plates designed in this way can be produced, for example, in handy formats, for example with the dimensions 40 cm ⁇ 20 cm or the like, or in lengths from 0.5 m to 3 m.
  • vole protection plates or shading plates also have the advantages that the floor surface cannot dry out so quickly and that the moisture is retained. Likewise, floor cooling is no longer possible as quickly as without the shading plates or vole protection plates.
  • Another method according to the invention for the production of lightweight building materials can consist in moistening particles of the expanded plant additives, such as expanded maize or rice or potato material, in a mixer with water glass or a mixture of water and water glass and then applying powdered cement in the same mixing process , after which water and / or water glass is again brought into the mixing trough with the moist mixture in order to carry out another covering with cement.
  • the EPF grain is particularly heavily coated and solidified.
  • This coated EPF grain now has a hard cement stone shell. As a result, the grain now becomes a filler for cavities which are to be thermally insulated.
  • the cement-coated particles can be bonded with cement paste. It can also be used as a substructure for Screeds are formed - whereby this heavily coated EPF grain does not have to be bound with cement glue or other glues, so that no moisture is incorporated.
  • Such heavily coated grains can also consist of EPS (expanded polystyrene foam) grains.
  • Another method according to the invention is that the EPF substances or EPS concretes mentioned can be cured by subsequently spraying or soaking the surfaces of the bodies, components or coatings or coverings with water glass or mixtures of water with water glass.
  • the partial surface is not only significantly solidified, but also made fireproof, although the mass itself is a non-combustible building material belonging to Brandidasse A.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes, bei dem als Zuschlagstoff expandierte Teilchen mit einem Zement enthaltenden erhärtenden Bindemittel, z.B. Zementleim, gebunden werden, wobei als Zuschlagstoff expandiertes pflanzliches Material, wie expandierter Mais, expandierter Reis, expandierte Kartoffelchips od.dgl. verwendet werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes, bei dem als Zuschlagstoff expandierte Teilchen mit einem Zement enthaltenden erhärtenden Bindemittel, z.B. Zementleim, gebunden werden.
Die Hauptzuschlagstoffe bisher bekannter Leichtbaustoffe sind expandierte Polystyrol-Stoffe (EPS). Der Nachteil dieser Stoffe besteht darin, daß diese in manchen Ländern der Erde nicht in genügender Menge verfügbar oder nicht erschwinglich produzierbar oder erhältlich sind.
Besonders für Agrarländer ist es schwierig, solche Kunststoffe mangels einer eigenen Industrie selbst zu produzieren oder diese relativ kostspielig durch Importe zu erwerben. Zugleich verfugen solche Länder über ein sehr großes Angebot an natürlich angebauten Rohstoffen, die in sehr großen Mengen angebaut werden. Aber auch die Landwirtschaften der Industrienationen produzieren oft über den aktuellen Weltmarktbedarf hinaus, sodaß ein erheblicher Teil solcher Stoffe aufgrund des Überangebots zu einem nicht kostendeckenden Preis verkauft werden muß.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes anzugeben, bei dem Zuschlagstoffe Verwendung finden, die nicht in industrieller Produktion erzeugt werden, sondern aus natürlichem Anbau stammen und lediglich einer weiteren Behandlung bedürfen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Herstellung der Zuschlagstoffe mit geringst möglicher Umweltbelastung durchzuführen und die spätere problemlose Entsorgung des Baustoffes zu garantieren.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß als Zuschlagstoff expandiertes pflanzliches Material, wie expandierter Mais, expandierter Reis, expandierte Kartoffelchips od. dgl. verwendet werden.
Dadurch gelingt es, den Einsatz von Kunststoffen zu vermeiden und landwirtschaftliche Produkte, die in sehr kostengünstiger Weise erhältlich oder anbaubar sind, zu verwenden. Die Abhängigkeit von einem industriell aufwendig herstellbaren Produkt wird dadurch geringer und die vorhandenen Resourcen bestmöglich genutzt. Schließlich sind die umweltschonende Herstellung solcher Zuschlagstoffe und die einfache Entsorgung derselben von weiterem Vorteil. Ein Produktionsüberschuß kann daher sinnvoll für Bauzwecke eingesetzt werden, wodurch z.B. eine Vernichtung von Teilen der Ernte oder Subventionen zum Erzielen eines guten Verkaufspreises nicht mehr notwendig sind.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Zuschlagstoffe vor der Ummantelung mit Zementleim mit Schutzmittel gegen Bakterien- und Schädlingsbefall behandelt werden.
Dadurch wird auf wirkungsvolle Weise der Befall der Zusatzstoffe mit Insekten, Bakterien, Pilzen o.ä vermieden und somit die Beständigkeit des Leichtbaustoffes gesichert.
Eine besonders wirksame Behandlung zum Schutz und zur Verfestigung der Zusatzstoffe ergibt sich, wenn die Zuschlagstoffe vor der Ummantelung mit Zementleim mit Natron- oder Kaliumwasserglas getränkt werden.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Zuschlagstoffe vor der Ummantelung mit Zementleim mit einer Mischung aus Wasserglas und Wasser, z.B. ein Teil Wasser und zwei Teile Wasserglas, behandelt werden.
Dadurch werden die Teilchen der Zuschlagstoffe geschützt und verfestigt.
Ein weiteres Merkmal eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, daß die Zuschlagstoffe, gegebenenfalls nach einer Vorbehandlung mit einem Schutzmittel mit Wasserglas oder einer Wasserglas enthaltenden Mischung vermischt und dieser Mischung im feuchten Zustand pulverformiger Zement zugesetzt und mit dieser vermischt wird, wonach die trockenen, mit Zement ummantelten Teilchen, gegebenenfalls nach einer Lagerung, mit Zementleim gebunden werden.
Dadurch bildet sich bei Berührung der behandelten Zuschlagstoffe mit Zementleim nach kurzer Zeit eine Zementsteinkruste, sodaß ein Abfüllen des gemischten Gutes in Gebinde, wie z.B. Säcke, zum Transport auf die Baustelle ermöglicht wird. Durch späteres Hinzusetzen von Zementleim kann vor Ort der Leichtbeton hergestellt werden.
Eine weitere Variante der Erfindung kann darin bestehen, daß die Teilchen nach einer ersten Ummantelung mit Zement ein weiteres Mal mit Wasserglas oder einer Wasserglas enthaltenden Mischung vermischt und dieser Mischung im feuchten Zustand abermals pulverformiger Zement zugesetzt und mit dieser vermischt wird, wonach die trockenen, mit Zement ummantelten Teilchen, gegebenenfalls nach einer Lagerung, mit Zementleim gebunden werden.
Dabei werden die Teilchen des Zuschlagstoffes besonders stark ummantelt und verfestigt. Dieser solcherart ummantelte Zuschlagstoff weist nun eine harte Zementsteinschale auf, durch welche der Leichtbeton als Füllstoff für Hohlräume, welche wärmegedämmt werden sollen, sehr gut geeignet ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen Teilen für landwirtschaftliche Zwecke, wie Wühlmausschutzplatten anzugeben.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei Platten aus einem erfindungsgemäß hergestellten Leichtbeton an einer Seite der Platte zumindest abschnittweise Gitter und an der anderen Seite der Platte offene Bohrungen zur Aufnahme von Humus und Setzlingen angeordnet sind.
Dadurch wird ein Benagen der Pflanzenwurzeln der Setzlinge durch Wühlmäuse verhindert.
Nachfolgend wird die Erfindung, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes, bei dem als Zuschlagstoff expandierte Teilchen mit einem Zement enthaltenden erhärtenden Bindemittel, z.B. Zementleim, gebunden werden, betrifft, anhand von Ausführungsbeispielen eingehend erläutert.
Erfindungsgemäß wird als Zuschlagstoff expandiertes pflanzliches Material, wie expandierter Mais (Popcorn), expandierter Reis (Puffreis), expandierte Kartoffelchips od. dgl. verwendet. Diese expandierten Teilchen, z.B. in Korngrößen bis zu 20 mm und darüber, werden mit Leimen gebunden, wobei feste Baukörper entstehen. Als Leime sind vorzugsweise Zementleime, Mischungen aus Zement und Wasser, einzusetzen. Die Rohdichte dieser Baukörper kann zwischen 0,10 kg je Liter bis zu 0,5 kg je Liter und darüber betragen.
Um die expandierten pflanzlichen Stoffe vor Befall von Bakterien und Insekten zu schützen, können die Zuschlagstoffe vor der Ummantelung mit Zementleim mit Schutzmittel gegen Bakterien- und Schädlingsbefall behandelt werden. Darüberhinaus können die Zuschlagstoffe durch Tränkung derselben vor der Ummantelung mit Zementleim mit Natronwasserglas oder Kaliumwasserglas geschützt und verfestigt werden. Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Leichtbaustoffen besteht darin, die einzelnen pflanzlichen Zuschlagstoffe, gegebenenfalls nach einer Vorbehandlung mit einem Schutzmittel, vor der Ummantelung mit Zementleim jeweils mit Wasserglas oder einer Mischung aus Wasserglas und Wasser, z.B. 1 Teil Wasser und zwei Teile Wasserglas oder - je nach Feuchtigkeitsgehalt der Körner - andere Mischungsverhältnisse, im Mischertrog ummantelt werden, wobei im selben Mischprozeß pulverformiger Zement beigefügt werden kann. Dabei erstarrt der mit Wasserglas in Berührung gekommene Zementanteil in Sekunden- oder Minutenschnelle und bildet dabei eine Zementsteinkruste auf der Teilchenoberfläche der Zuschlagstoffe. Die nun so beschichteten expandierten pflanzlichen Teilchen können nun sofort nach Verlassen des Mischtroges in Gebinde, z.B. Säcke, abgefüllt werden, wobei auch Zusätze wie Kalk, Zement oder Steinmehl und/oder Dispersionspulver oder dergleichen oder Sand usw. zur Bildung von Fertigmörtel beigegeben werden können. Damit ist es möglich geworden, daß diese Sackware später durch Binden mit Zementleim in beliebigen Mischern - auch Freifallmischern - zu kompakten Leichtbaustoffen gebildet werden können, z.B als Wärmedämm-Material auf Geschoßdecken, als Niveau-Ausgleichsmaterial, als trittschallvermindernde Wärmedämmung, als Füllmaterial von Wänden und Dachausbau, als plattenförmiger Grobputzersatz, als Vollwärmeschutzplatten, als Fassadenelemente wie Quaderplatten, Gesimse, Fensterumrahmungen, Sohlbänke, als Kaminverkleidungen, Kaminköpfe, als brandfeste, löschwasserfeste, schallgedämmte, vollwärmegeschützte und atmungsaktive Leichtbaufertigteile wie Brandschutzsysteme für den Stahlbau, Klemm- und Stecksysteme für Kalt- und Warmdach - und Dachinnenausbausysteme zwischen Sparren oder oberhalb der Sparren aufzulegende profilierte Fertigdachplattenelemente. Als Zwischenwandplatten und als Wandbausteine für Trocken- und Naßbauweisen. Auch zur Bildung von Schallschύtzwänden können solche erfindungsgemäße Leichtbaustoffverfahren herangezogen werden.
Weiters können mit diesen Leichtbaustoffen Fertigteilelemente zur Begrünung und Verfestigung von steilen Hängen und Hangstützmauern, wie auch für pfeilerartige Stützelemente hergestellt werden.
Es können damit auch leichte plattenförmige Teile zum Schutz von Setzlingen im Forst-, Landwirtschafts- oder Gartenbereich erfolgreich gebildet werden. Speziell im Gartenbereich sind beispielsweise erfindungsgemäß herstellbare Platten aus Leichtbaustoffen, die aus gebundenen expandierten pflanzlichen Stoffen (EPF-Stoffen) gebildet sind, so gestaltbar, daß im EPF-Stoff-Platten Löcher angeordnet sind, welche mit Humus gefüllt sind, wobei im Humus Pflanzensetzlinge oder Sämlinge wachsen können. Falls die Löcher der Platten ganz durch die Platten gehen, können an der Plattenunterseite zumindest abschnittweise feste Gitter angeordnet sein, welche verhindern, daß die Wühlmäuse die Pflanzenwurzeln angreifen können. Die solcherart ausgeführten Wühlmausschutzplatten können beispielsweise in handlichen Formaten, z.B. mit den Abmessungen 40 cm x 20 cm o.a., oder in Längen von 0,5 m bis zu 3m hergestellt sein.
Dabei wird obendrein bewirkt, daß auf der Plattenoberfläche kein Unkraut wächst - wie auch bei Beschattungsplatten für Baumsetzlinge (z.B. Durchmesser von 60 cm oder 20 bis 90 cm und in Stärken von 3 bis 10 cm) aus erfindungsgemäßen EPF-Stoff oder EPS-Leichtbeton. Die Wühlmausschutzplatten oder Beschattungsplatten weisen auch die Vorteile auf, daß die Bodenoberfläche nicht so rasch austrocknen kann und daß sich die Feuchtigkeit hält. Ebenso ist die Bodenauskühlung nicht mehr so rasch möglich, als ohne die Beschattungsplatten oder Wühlmausschutzplatten.
Selbstverständlich sind alle vorhergenannten Systeme oder Beispiele auch aus Leichtbetonen, deren Hauptzuschlagstoffe expandierte Polystyrolschaumstoffteilchen beinhalten, herstellbar.
Als weiteren Vorteil kann genannt werden, daß bei Begrünungselementen oder ähnlichen Leichtbaustoffen aus "EPF-Stoffen" die expandierten pflanzlichen Stoffe wie "Popcorn" oder dergleichen absichtlich nicht mit Schutzstoffen zur Vermeidung von Bakterienbefall versehen sein können, damit im Laufe der Zeit die mit Zementstein umhüllten pflanzlichen expandierten Stoffe sich in Humus verwandeln und als Nahrung für die Bepflanzung dienen können.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Leichtbaustoffen, kann darin bestehen, daß Teilchen der expandierten pflanzlichen Zuschlagstoffe, wie expandierter Mais oder Reis oder Kartoffelmaterial, im Mischer mit Wasserglas oder einer Mischung aus Wasser und Wasserglas befeuchtet und anschließend im gleichen Mischvorgang mit pulverförmigem Zement beaufschlagt werden, wobei anschließend ein weiteres Mal Wasser und/oder Wasserglas in den Mischtrog mit der feuchten Mischung gebracht wird, um eine nochmalige Ummantelung mit Zement vorzunehmen. Dabei wird das EPF-Korn besonders stark ummantelt und verfestigt. Dieses solcherart ummantelte EPF-Korn besitzt nun eine harte Zementsteinschale. Dadurch wird das Korn nun zu einem Füllstoff für Hohlräume, welche wärmegedämmt werden sollen. Nach einer Lagerung können die mit Zement ummantelten Teilchen mit Zementleim gebunden werden. Auch kann damit ein Unterbau für Estriche gebildet werden - wobei dieses stark ummmantelte EPF-Korn nicht mit Zementleim oder anderen Leimen gebunden sein muß, damit keine Feuchtigkeit mit eingebaut wird.
Somit sind bei Fußbodenunterkonstruktionen, welche mit stark ummmantelten EPF-Körneren hergestellt sind, keine Rücktrockungszeiten vorzusehen.
Auch können solche stark ummantelten Körner aus EPS (expandierter Polystyrol-Schaum) - Körnern bestehen.
Auch ist es möglich, daß die aufgezählten Anwendungsbeispiele nicht nur aus solchen ummantelten EPF- oder EPS-Körnern bestehen, sondern diese können auch alle aus frischem Mischgut, welches mischerfallend hergestellt ist, bestehen.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren besteht darin, daß die genannten EPF-Stoffe oder EPS-Betone nachgehärtet werden können, indem die Oberflächen der Körper, Bauteile oder Beschichtungen bzw. Beläge nachträglich mit Wasserglas oder Mischungen aus Wasser mit Wasserglas besprüht oder getränkt werden. Dadurch wird die Teiloberfläche nicht nur deutlich verfestigt, sondern auch zusätzlich feuerfester gemacht, obwohl die Masse an sich schon als nicht brennbarer Baustoff der Brandidasse A zugehörig ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes, bei dem als Zuschlagstoff ex¬ pandierte Teilchen mit einem Zement enthaltenden erhärtenden Bindemittel, z.B. Zementleim, gebunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff expan¬ diertes pflanzliches Material, wie expandierter Mais, expandierter Reis, expandierte Kar¬ toff elchips od. dgl. verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe vor der Ummantelung mit Zementleim mit Schutzmittel gegen Bakterien- und Schädlingsbefall behandelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe vor der Ummantelung mit Zementleim mit Natron- oder Kaliumwasserglas getränkt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe vor der Ummantelung mit Zementleim mit einer Mischung aus Wasserglas und Wasser, z.B. ein Teil Wasser und zwei Teile Wasserglas, behandelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe, gegebenenfalls nach einer Vorbehandlung mit einem Schutzmittel mit Wasserglas oder einer Wasserglas enthaltenden Mischung vermischt und dieser Mischung im feuchten Zustand pulverformiger Zement zugesetzt und mit dieser vermischt wird, wonach die trockenen, mit Zement ummantelten Teilchen, gegebenenfalls nach einer Lagerung, mit Zementleim gebunden werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen nach einer ersten Ummantelung mit Zement ein weiteres Mal mit Wasserglas oder einer Wasserglas enthaltenden Mischung vermischt und dieser Mischung im feuchten Zustand abermals pulverformiger Zement zugesetzt und mit dieser vermischt wird, wonach die trockenen, mit Zement ummantelten Teilchen, gegebenenfalls nach einer Lagerung, mit Zementleim gebunden werden.
7. Verfahren zur Herstellung von plattenförmigen Teilen für landwirtschaftliche Zwecke, wie Wühlmausschutzplatten, dadurch gekennzeichnet, daß Platten aus einem Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wird, wobei an einer Seite der Platte zumindest abschnittweise Gitter angeordnet sind und an der anderen Seite der Platte offene Bohrungen zur Aufnahme von Humus und Setzlingen angeordnet sind.
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