WO2007134349A1 - Leichtbetone bzw. mineralschäume sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Leichtbetone bzw. mineralschäume sowie verfahren zu ihrer herstellung Download PDF

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WO2007134349A1 PCT/AT2007/000235 AT2007000235W WO2007134349A1 WO 2007134349 A1 WO2007134349 A1 WO 2007134349A1 AT 2007000235 W AT2007000235 W AT 2007000235W WO 2007134349 A1 WO2007134349 A1 WO 2007134349A1
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Manfred Sterrer
Petra Sterrer
Maria Theresia Strobl
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    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to lightweight concrete or mineral foams and to processes for their preparation.
  • Lightweight concrete is generally referred to as concrete types whose dry bulk density (density) is less than 2000 kg / m 3 (DIN 1045). A lower limit is not prescribed, it is at the currently commercially available products at about 350 kg / m 3 . This wide range is the result of different production methods, different lightweight concrete aggregates (now called “light aggregates” according to DIN EN 13055) and the microstructure type of lightweight concrete, which basically distinguishes between three types of lightweight concrete:
  • the mix composition of clay-filled lightweight concrete is the same as that of concrete, but expanded clay or intumescent slate is used as the aggregate.
  • the cavities between the aggregate are filled with cement paste, depending on the aggregate a density between 800 and 2000 kg / m 3 is achieved.
  • the strength can also reach that of normal concrete so that lightweight aggregate concrete is even used in bridges and offshore structures.
  • the aggregate aggregate has less strength in the case of lightweighted concrete, possibly even less than that of the cement paste, depending on the grain size.
  • a lightweight, fiber-filled lightweight concrete can only achieve low strengths, for high strengths, bulk densities in the upper range of the bandwidth must be provided.
  • the blowing additives absorb water, furthermore the consistency of the lightweight concrete must be adjusted plastically, because soft lightweight concrete tends to segregate. Stabilizing concrete admixtures are recommended.
  • the aggregate is selected so that as much void as possible is created between the grains.
  • the aggregate grains are only wrapped and The result is that the expert mentions "concrete with aggregate porosity" or single-grained concrete. "Aggregate aggregates and pumice are particularly suitable as aggregate.”
  • the porous lightweight concrete has a stone density of about 500 kg / m 3.
  • Aerated concrete has a closed-cell structure with pores of 0.5 to 1.5 mm in size and consists of up to 80% of its volume in air and about 20% in solids. It is made unreinforced, eg for bricks, or reinforced, eg for wall panels and ceiling tiles. Its main raw materials are finely ground quartz sand, quicklime and / or cement, water and a porosity agent, such as aluminum powder or paste. The reinforcement consists of corrosion-protected welded mesh. For the production of aerated concrete, the raw material mixture is first poured into molds. By reaction of the porosity agent with lime and water is formed in a correspondingly alkaline medium hydrogen, which causes the formation of pores.
  • the ingot can be cut with steel wires. This is followed by a steam hardening of 6 to 12 hours in autoclaves (hardness boilers) at 190 0 C and a pressure of 12 bar. Afterwards, the components are ready for use. They offer the user a good combination of bulk density (350 to 1000 kg / m 3 ), usually in the range of about 400 - 600 kg / m 3 , compressive strength (DF) (2 to 6 N / mm 2 ) and thermal conductivity (from 0 , 11 W / mK).
  • bulk density 350 to 1000 kg / m 3
  • autoclaves hardness boilers
  • DF compressive strength
  • thermal conductivity from 0 , 11 W / mK
  • pore lightweight concrete this is also known as air-hardening foam concrete.
  • This concrete can be produced on site, producing foam in a foaming device of a foaming agent and water, which is then mixed with a mortar or fine-grained concrete.
  • dense or porous aggregates are used.
  • Foamed concrete is produced in a flowable consistency and is used, among other things, for heat-insulating components, for light leveling layers, for filling cavities of all kinds, up to studs and tanks or for load-bearing structures. and cleanliness layers used.
  • Foamed concrete usually has bulk densities in the range of about 400 to 2000 kg / m 3 , but at bulk densities of 400 kg / m 3 foam concrete is extremely unstable.
  • DE 40 40 180 A1 relates inter alia to a molding composition for producing a solid foam product with an inorganic, stone-forming component, a water-containing second component (eg alkali silicate solution) and a foam-forming component, wherein a surface-active, amphiphilic substance, ie emulsifiers or surfactants, is added or be.
  • the inorganic, rock-forming component used is a solid which sets in an exothermic reaction with an alkali metal silicate solution, e.g. amorphous aluminosilicate, as foaming agents peroxides are disclosed.
  • DE 100 11 757 A1 an inorganic molding composition similar to DE 40 40 180 A1 is known, which can be processed to a foamed molding.
  • an inorganic, stone-forming component thermally activated clay is proposed in DE 100 11 757 A1.
  • DE 197 08 779 A1 discloses a binder-bound tufted brick with preferably 20-60% by weight of binder, such as e.g. Cement.
  • binder such as e.g. Cement.
  • foaming agents anionic surfactants are preferred.
  • the finished brick light foam has an air pore content of 25-80 vol .-%.
  • DE 572 259 C discloses porous-bubble masses having a density of between about 800 kg / m 3 and about 250 kg / m 3 .
  • the lowest density of about 250 kg / m 3 is achieved with gypsum as a binder.
  • Hydrogen peroxide is used at a concentration of 6%.
  • JP 49053620 A discloses a light cement product with a bulk density of 700 kg / m 3 .
  • hydrogen peroxide is used with a concentration of 60%, which is a strong oxidizing agent, is fire-promoting and reacts violently with combustible and reducing substances.
  • Object of the present invention is therefore to provide a feasible under normal environmental conditions method for producing a mineral foam with a bulk density of 50 to 200 kg / m 3 available, in which method the blowing agent foams controlled.
  • This object is achieved according to the invention in that an aqueous slip mineral composition comprising a binder, surfactant (s) and hydrogen peroxide as propellant in a concentration of 15 to 35%, by adding suitable accelerators selected from the group comprising oxidizing agents, such as potassium permanganate, catalysts, is caused as manganese dioxide, iron oxide F ⁇ 3 ⁇ 4 or silver, and enzymes such as catalase, and mixtures of one or more of these ingredients for the controlled foaming, thereby expanding the mineral composition to the mineral foam with the desired density.
  • suitable accelerators selected from the group comprising oxidizing agents, such as potassium permanganate, catalysts, is caused as manganese dioxide, iron oxide F ⁇ 3 ⁇ 4 or silver, and enzymes such as catalase, and mixtures of one or more of these ingredients for the
  • the present invention it is also possible for the first time to provide a mineral foam with, for example, inhomogeneous structure by providing the accelerator locally in higher concentration, so that at these points then a stronger foaming (expanding) of the molding compound than at other locations.
  • the addition of the accelerator can thereby be provided for dry molding material, especially when a (dry) propellant (potassium, monopersulfates) based on a peroxide-forming inorganic compound is used.
  • a (dry) propellant potassium, monopersulfates
  • hydrogen peroxide is then formed on addition of water from the peroxide-forming inorganic compound, which is rapidly decomposed by the accelerator into water and oxygen, whereby the foaming takes place.
  • other commercial accelerators and / or retarders may also be added to the aqueous slurry mineral composition
  • slurry generally means a still spreadable slurry of fine solids in a suspending agent.
  • the mineral composition particularly preferably comprises water in an amount of 15 to 50% by weight, based on the total mass.
  • water / cement ratios (W / C) of about 0.35 are recommended, while in the process according to the invention preferably water / binder ratios of about 0.45 to 0.95 are used. This high water content greatly simplifies and accelerates the mixing of the dry components.
  • water / cement ratios of more than 0.5 are used in conventional concrete mixes, unwanted and uncontrolled pore formation occurs, as a result of which the strength of the concrete suffers.
  • the mineral composition according to the invention comprises the binder in an amount of 20 to 80 wt .-%, based on the total mass, more preferably 40 - 50 wt .-%.
  • the binder in an amount of 20 to 80 wt .-%, based on the total mass, more preferably 40 - 50 wt .-%.
  • the use of a binder in an amount of more than 80 wt .-% is not possible.
  • the mineral composition of the invention comprises a binder selected from the group comprising hydraulic binders such as cement types gem. EN 197, special cements, alumina cements and the like; Non-hydraulic binders such as gypsum, clay and the like; Pozzolans, eg natural pozzolans like trass, puzzles zolaner, kieselguhr, siliceous sediments and the like or artificial pozzolans such as fly ash, granulated slag, glass dust, microsilica, sl substances and the like and / or alkali-activated silicates and combinations of such binders.
  • hydraulic binders such as cement types gem. EN 197, special cements, alumina cements and the like
  • Non-hydraulic binders such as gypsum, clay and the like
  • Pozzolans eg natural pozzolans like trass, puzzles zolaner, kieselguhr, siliceous sediments and the like
  • the accelerator or accelerators are added in an amount of from 0.01 to 5% by weight.
  • the amount of accelerator controls the timing of the onset of decomposition of the blowing agent, the decomposition rate of the blowing agent, and thus the foaming height (expansion) and foaming rate.
  • the resulting from the decomposition of heat development is delayed, resulting in a uniform pore formation. Due to the late time of heat generation, this can then be used entirely for curing and no longer influences pore formation.
  • the propellant is present in the mineral composition in an amount of 0.1 to 20 wt .-%, based on the total mass.
  • the choice of the amount and concentration of the blowing agent and the amount and concentration of the accelerator depends on the desired extent and timing of the foaming, at higher concentrations and amounts of hydrogen peroxide (about 15 to 35% and 10 to 20 wt .-%, based on the total mass) occurs with large amounts of accelerator rapid and vigorous foaming to form large pores, lower concentrations and amounts of hydrogen peroxide (about 2 to 7% and 0.1 to 5 wt .-%, based on the total mass) and small amounts Accelerators result in slow foaming and very fine pores.
  • surface tension control surfactants are selected from the group consisting of anionic surfactants, natural surfactants (saponins), and mixtures thereof. Furthermore, the amount of surfactant addition, preferably between 0.002 and 8 wt .-%, based on the total mass, hydrophobic properties of the mineral foam and its pore size can be adjusted.
  • the mineral composition according to the invention comprises stabilizers selected from the group comprising starch ether derivatives, polysaccharides, dispersion polymers, polymers based on vinyl acetate, acrylic, PVA and theological additives, in particular gelatine, cellulose, water glass and the like. It is beneficial if the stabilizers in an amount from 0.01 to 8 wt .-%, based on the total mass, are present.
  • the mineral composition comprises adjuvants selected from the group consisting of silicates, e.g. Aluminum, magnesium, zirconium and calcium silicate, silica, quartz, slate, silica, as well as synthetic materials, e.g. Oxides or zeolites, and hydroxides, carbonates, carbon, carbon fiber, div. Alkali and sulfate compounds or mixtures thereof.
  • silicates e.g. Aluminum, magnesium, zirconium and calcium silicate
  • silica silica, quartz, slate, silica
  • synthetic materials e.g. Oxides or zeolites, and hydroxides, carbonates, carbon, carbon fiber, div. Alkali and sulfate compounds or mixtures thereof.
  • Oxide colors can also be used as additives (for coloring the mineral foam). These additives can be used individually or in combination, more preferably in an amount of from 0.01 to 50% by weight, based on the total mass or in an amount to compensate for 100% of the total mass.
  • the binder with other dry components (additives) for adjusting chemical and physical properties, as well as with the accelerator (s) is mixed.
  • a (dry) blowing agent based on a peroxide-forming inorganic compound, such as sodium perborate a complete dry mix can be prepared, which foams only after the addition of water.
  • the resulting bulk density which among other things determines the heat conduction value, and the foaming rate, which determines the pore structure and the processing properties of the finished mineral foam in connection with the curing speed, can be varied by varying the type and amount of the blowing agents and the accelerators in a wide range - and material temperatures to be set.
  • the extended temperature independence allows the processing of the mineral composition according to the invention outside of industrial plants.
  • the amount of added surfactants, the amount of blowing agent and accelerator in coordination with the temperatures, as well as the particle size distribution of the solid additives essentially determines the foaming factor and the pore size, which has a significant influence on the heat transfer.
  • pore size and small pore size are desirable for applications in the field of thermal insulation, in particular a pore size of 0.1 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm, with a pore density up to 95%, on the other hand has a supporting elements Pore size of 1 to 3 mm and a pore density of 50-60% proven.
  • the advantages of the mineral foam of the present invention include its superior chemical resistance to more sulphate-containing products (i.e., reduced eluate tendency), as well as its biological resistance and corrosion protection. Due to the possible high cement content as a binder, a high alkaline potential is possible and thus a high biological resistance (for example against fungal attack) is given, furthermore the mineral foam according to the invention allows the use of unprotected steel reinforcements in the foam. Another advantage is the material savings compared to normal concrete. For structural components, a concrete composition is usually used as follows:
  • a mineral foam produced according to the invention achieves a lower compressive strength of about 20 N / mm 2 compared with a concrete compressive strength of at least 70 N / mm 2 , which is composed, for example, as follows:
  • the viscosity of the liquid slurry mineral composition can be adjusted within wide limits.
  • a low viscosity is advantageous, wherein in particular complex shaped cavities can be filled by the expansion of the mineral composition without voids.
  • a high viscosity of the liquid slurry mineral composition is to be preferred.
  • ingredients of the mineral composition according to the invention can also be packaged separately in the form of mixtures and stored for a long time. This allows, among other things, the filling in cartridges for the production of small amounts of foam for a variety of applications.
  • the mineral foam according to the invention has the following advantages over commercially available products:
  • the foaming height is adjustable, the mineral composition according to the invention expands up to 17.5 times the volume,
  • the foaming speed is adjustable via the accelerator addition
  • the hydrophobic properties of the mineral foam according to the invention are adjustable,
  • the mineral foam according to the invention is not flammable
  • the organic range is ⁇ 1% and is biodegradable
  • the mineral foam according to the invention represents normal building rubble, a weighing Recycling is possible, no hazardous waste,
  • the pore size of the mineral foam according to the invention is adjustable and the pore structure can optionally have open (for filters or sound-insulating materials) or closed pores (for insulating materials or molded parts).
  • the inventive method also stable expanded mineral foams with a pore density of up to 95%, based on the total volume, and / or a bulk density of 50 to 200 kg / m 3 are produced for the first time.
  • a liquid slurry mineral composition was mixed together from the following ingredients and then allowed to foam in molds.
  • the respective foam density can be adjusted depending on the amount of peroxide within the specified H 2 O 2 - upper and lower limits.
  • the resulting foam expanded to about 10.5 times its original volume with a pore volume fraction of about 91%.
  • the resulting foam expanded to about 17.5 times its original volume with a pore volume fraction of about 95%. 1.3) gross density about 840 kg / m 3
  • the resulting foam expanded to about 1, 1 times its initial volume with a pore volume fraction of about 7%.
  • the resulting foam expanded to about 2.3 times its original volume with a pore volume fraction of about 56%.
  • the resulting foam expanded to about 10 times its original volume with a pore volume fraction of about 90%.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines expandierten Mineralschaums mit einer Rohdichte von 50 bis 200 kg/m<SUP>3</SUP>, wobei eine wässrige Schlicker-Mineralzusammensetzung umfassend ein Bindemittel, Tensid(e) und als Treibmittel Wasserstoffperoxid in einer Konzentration von 15 bis 35 %, mittels Zugabe geeigneter Beschleuniger ausgewählt aus der Gruppe umfassend Oxidationsmittel, wie Kaliumpermanganat, Katalysatoren, wie Braunstein, Eisenoxid Fe<SUB>3</SUB>O<SUB>4</SUB> oder Silber und Enzyme, wie Katalase, und Mischungen aus ein oder mehreren dieser Bestandteile, zum kontrollierten Aufschäumen veranlasst wird, wodurch die Mineralzusammensetzung zum Mineralschaum mit der gewünschten Rohdichte expandiert.

Description

Leichtbetone bzw. Mineralschäume sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft Leichtbetone bzw. Mineralschäume sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.
Als Leichtbeton werden allgemein Betonarten bezeichnet, deren Trockenrohdichte (Raumgewicht) weniger als 2000 kg/m3 beträgt (DIN 1045). Eine untere Grenze ist nicht vorgeschrieben, sie liegt bei den derzeit im Handel befindlichen Produkten bei etwa 350 kg/m3. Diese große Spannbreite ergibt sich durch unterschiedliche Herstellung, unterschiedliche Leichtbetonzuschlagstoffe (nach DIN EN 13055 jetzt „Leichte Gesteinskörnungen" genannt) und die Gefügeart des Leichtbetons. Dabei unterscheidet man prinzipiell drei Arten von Leichtbeton:
1. Gefügedichter Leichtbeton mit Kornporosität
Die Mischungszusammensetzung von gefügedichtem Leichtbeton entspricht der von Beton, jedoch werden Blähton oder Blähschiefer als Blähzuschläge verwendet. Die Hohlräume zwischen dem Zuschlag sind mit Zementleim gefüllt, je nach Zuschlag wird eine Rohdichte zwischen 800 und 2000 kg/m3 erreicht. Auch die Festigkeit kann je nach Zuschlagauswahl und Zementleim- bzw. Zementsteinqualität die von normalem Beton erreichen, sodass gefügedichter Leichtbeton sogar bei Brücken und Off-Shore-Bauwer- ken Anwendung findet. Im Vergleich zu den beim Normalbeton üblichen, sehr festen Zuschlägen wie Kies und Sand hat der Blähzuschlag beim gefügedichten Leichtbeton eine geringere Festigkeit, je nach Korngröße möglicherweise sogar geringer als die des Zementsteins. Ein leichter, gefügedichter Leichtbeton kann nur niedrige Festigkeiten erreichen, für hohe Festigkeiten müssen Rohdichten im oberen Bereich der Bandbreite vorgesehen werden. Bei der Verarbeitung ist zu berücksichtigen, dass die Blähzuschläge Wasser aufsaugen, weiters ist die Konsistenz des Leichtbetons plastisch einzustellen, denn zu weicher Leichtbeton neigt zu Entmischungen. Stabilisierende Betonzusatzmittel sind empfehlenswert.
2. Haufwerkporiger Leichtbeton mit porigen Zuschlägen
Bei diesem Leichtbeton wird der Zuschlag so ausgewählt, dass zwischen den Körnern möglichst viel Hohlraum entsteht. Die Zuschlagskörner werden dabei nur umhüllt und punktweise verkittet, das Ergebnis nennt der Fachmann „Beton mit Haufwerkporosität" oder Einkornbeton. Als Zuschläge kommen insbesondere Blähzuschläge und Bims in Frage. Der haufwerkporige Leichtbeton hat eine Steinrohdichte von etwa 500 kg/m3. Zusammen mit neuentwickelten Leichtmörteln und optimierter Kammer- bzw. Schlitzanordnung können mit haufwerkporigem Leichtbeton sogar die Wärmeleitzahlen von Holz erreicht oder sogar unterboten werden, nämlich ca. 0,12 W/mK. Haufwerkporiger Leichtbeton findet Anwendung in Form von Fertigteilen und Mauersteinen, Wandplatten für leichte Trennwände oder Stahlbetondielen für Dach- und Deckenplatten. Die Druck- festikeit (DF) von haufwerkporigem Leichtbeton liegt im Bereich von 2 bis 12 N/mm2 und ist, wie beim gefügedichten Leichtbeton, abhängig von der Rohdichte.
3. Porenbeton
Porenbeton hat eine geschlossenzellige Struktur mit Poren von 0,5 bis 1,5 mm Größe und besteht aus bis zu 80 % seines Volumens aus Luft und zu etwa 20 % aus Feststoffen. Er wird unbewehrt, z.B. für Mauersteine, oder bewehrt, z.B. für Wandtafeln und Deckenplatten, hergestellt. Seine wichtigsten Ausgangsstoffe sind feingemahlener Quarzsand, Branntkalk und/oder Zement, Wasser und ein Porosierungsmittel, z.B. Aluminiumpulver oder -paste. Die Bewehrung besteht aus korrosionsgeschützten Betonstahlmatten. Zur Herstellung von Porenbeton wird das Rohstoffgemisch zuerst in Formen gegossen. Durch Reaktion des Porosierungsmittels mit Kalk und Wasser entsteht in einem entsprechend alkalischen Medium Wasserstoff, der die Porenbildung bewirkt. Nach dem Ansteifen kann der Rohblock mit Stahldrähten geschnitten werden. Es folgt eine Dampfhärtung von 6 bis 12 Stunden in Autoklaven (Härtekesseln) bei 190 0C und einem Druck von 12 bar. Danach sind die Bauteile einsatzbereit. Sie bieten dem Verwender eine gute Kombination von Rohdichte (350 bis 1000 kg/m3), üblicherweise im Bereich von etwa 400 - 600 kg/m3, Druckfestigkeit (DF) (2 bis 6 N/mm2) und Wärmeleitfähigkeit (ab 0,11 W/mK).
Als Porenleichtbeton ist dieser auch lufterhärtender Schaumbeton bekannt. Dieser Beton kann auf der Baustelle hergestellt werden, wobei in einem Schaumgerät aus einem Schaumbildner und Wasser Schaum erzeugt wird, der dann einem Mörtel oder feinkörnigen Beton zugemischt wird. Je nach Verwendungszweck des Porenleichtbetons werden dichte oder porige Zuschläge eingesetzt. Schaumbeton wird in fließfähiger Konsistenz hergestellt und u.a. für wärmedämmende Bauteile, für leichte Ausgleichsschichten, für Verfüllungen von Hohlräumen aller Art bis hin zu Stollen und Tanks oder für Trag- und Sauberkeitsschichten eingesetzt. Schaumbeton weist üblicherweise Rohdichten im Bereich von etwa 400 bis 2000 kg/m3 auf, bei Rohdichten von 400 kg/m3 ist Schaumbeton jedoch extrem instabil.
Die DE 40 40 180 A1 betrifft unter anderem eine Formmasse zur Herstellung eines festen Schaumprodukts mit einer anorganischen, steinbildenden Komponente, einer wasserhaltigen zweiten Komponente (z.B. Alkalisilikatlösung) sowie einer schaumbildenden Komponente, wobei eine oberflächenaktive, amphiphile Substanz, also Emulgatoren oder Tenside, zugesetzt wird bzw. werden. Als anorganische, steinbildende Komponente wird ein mit einer Alkalisilikatlösung in exothermer Reaktion aushärtender Feststoff eingesetzt, z.B. amorphes Alumosilikat, als Verschäumungsmittel werden Peroxide geoffenbart.
Aus der DE 100 11 757 A1 ist eine anorganische Formmasse ähnlich der DE 40 40 180 A1 bekannt, welche zu einem geschäumten Formkörper verarbeitet werden kann. Als anorganische, steinbildende Komponente wird in der DE 100 11 757 A1 thermisch aktivierter Ton vorgeschlagen.
Die DE 197 08 779 A1 schließlich offenbart einen bindemittelgebundenen Ziegelleichtschaum mit vorzugsweise 20 - 60 Gew.-% Bindemittel, wie z.B. Zement. Als Schaummittel werden anionische Tenside bevorzugt. Der fertige Ziegelleichtschaum weist einen Luftporengehalt von 25 - 80 Vol.-% auf.
Die DE 572 259 C offenbart porös-blasige Massen, welche ein Raumgewicht von zwischen etwa 800 kg/m3 und etwa 250 kg/m3 aufweisen. Das geringste Raumgewicht von etwa 250 kg/m3 wird mit Gips als Bindemittel erreicht. Wasserstoffperoxid wird mit einer Konzentration von 6 % verwendet.
In der DE 197 49 350 A1 weist die Probe mit dem höchsten Gehalt an Wasserstoffper- oxidaddukt eine Rohdichte von 1.510 kg/m3 auf und die JP 49053620 A offenbart ein Leichtzementprodukt mit einer Rohdichte von 700 kg/m3. In der JP 49053620 A wird Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration von 60 % verwendet, welcher ein starkes Oxidationsmittel darstellt, brandfördernd ist und heftig mit brennbaren und reduzierenden Stoffen reagiert. Bei Verwendung von Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration von 60 % besteht erhöhte Feuergefahr sowie Feuer- und Explosionsgefahr bei Kontakt mit Hitze.
Allgemein weisen die oberwähnten Produkte des Standes der Technik die Nachteile auf, dass einerseits die Aushärtung im Autoklaven energieaufwändig bzw. andererseits bei Umgebungsdruck und -temperatur das Ausmaß und der Zeitpunkt des Aufschäumens stark pH-abhängig ist, wobei der pH von der Zusammensetzung (d.h. pH-Wert und Menge der einzelnen Komponenten) der Formmasse abhängt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass es bisher nicht möglich war ein geeignetes System zu finden, welches unabhängig vom pH-Wert der Formmasse ein kontrollierbares Expandieren der Formmasse zu einem geschäumten Formkörper ermöglicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein unter normalen Umgebungsbedingungen durchführbares Verfahren zur Herstellung eines Mineralschaums mit einer Rohdichte von 50 bis 200 kg/m3 zur Verfügung zu stellen, bei welchem Verfahren das Treibmittel kontrolliert aufschäumt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine wässrige Schlicker-Mineralzusammensetzung umfassend ein Bindemittel, Tensid(e) und als Treibmittel Wasserstoffperoxid in einer Konzentration von 15 bis 35 %, mittels Zugabe geeigneter Beschleuniger ausgewählt aus der Gruppe umfassend Oxidationsmittel, wie Kaliumpermanganat, Katalysatoren, wie Braunstein, Eisenoxid Fβ3θ4 oder Silber und Enzyme, wie Katalase, und Mischungen aus ein oder mehreren dieser Bestandteile, zum kontrollierten Aufschäumen veranlasst wird, wodurch die Mineralzusammensetzung zum Mineralschaum mit der gewünschten Rohdichte expandiert. Erst durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich z.B. einen Mineralschaum mit einer Rohdichte von unter 200 kg/m3, nämlich bis 50 kg/m3, herzustellen. Bisher - also ohne Verwendung eines Beschleunigers - war es lediglich möglich einen Mineralschaum mit einer Rohdichte von bis 250 kg/m3 herzustellen. Durch die Verwendung des Beschleunigers kommt es ohne nennenswerte Temperaturveränderung der Formmasse zu einem raschen Aufschäumen und Stabilisieren des Mineralschaums bei gleichmäßiger Porenbildung, während bei Produkten des Standes der Technik die Wärmetönung des Aufschäumens die Porengröße lokal stark beeinflusst und eine gleichmäßige Porenbildung nicht erzielt werden kann. Durch die vorliegende Erfindung ist es auch erstmals möglich einen Mineralschaum mit z.B. inhomogenem Aufbau zur Verfügung zu stellen, indem der Beschleuniger örtlich in höherer Konzentration vorgesehen wird, sodass an diesen Stellen dann ein stärkeres Aufschäumen (Expandieren) der Formmasse erfolgt als an anderen Stellen. Die Zugabe des Beschleunigers kann dabei zur trockenen Formmasse vorgesehen werden, speziell wenn ein (trockenes) Treibmittel (Kalium, Monopersulfate) auf Basis einer peroxidbildenden anorganischen Verbindung verwendet wird. In diesem Fall bildet sich dann bei Zugabe von Wasser aus der peroxidbildenden anorganischen Verbindung Wasserstoffperoxid, welches durch den Beschleuniger rasch in Wasser und Sauerstoff zerlegt wird, wodurch das Aufschäumen erfolgt. Je nach Umgebungsbedingungen und gewünschtem Verfahrensablauf können der wässrigen Schlicker-Mineralzusammensetzung auch noch weitere handelsübliche Beschleuniger und/oder Verzögerer zugegeben werden
Wenn in der vorliegenden Beschreibung und den Patentansprüchen der Ausdruck „Schlicker" verwendet wird, so ist darunter allgemein eine noch gieß- bzw. streichfähige Suspension bzw. Aufschlämmung aus feinen Feststoffen in einem Suspensionsmittel zu verstehen. Der Ausdruck „Schlicker" ist einem Fachmann wohlbekannt.
Besonders bevorzugt weist die Mineralzusammensetzung Wasser in einer Menge von 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, auf. Für herkömmliche Betonmischungen werden Wasser/Zement-Verhältnisse (W/Z) von etwa 0,35 empfohlen, während beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Wasser/Bindemittel-Verhältnisse von etwa 0,45 bis 0,95 zum Einsatz kommen. Durch diesen hohen Wasseranteil wird das Mischen der trockenen Komponenten stark vereinfacht und beschleunigt. Wenn bei herkömmlichen Betonmischungen Wasser/Zement-Verhältnisse von mehr als 0,5 verwendet werden, kommt es zu ungewollter und unkontrollierter Porenbildung, wodurch die Festigkeit des Betons leidet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung das Bindemittel in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, auf, besonders bevorzugt 40 - 50 Gew.-%. Bei Verwendung eines Bindemittels in einer Menge von unter 20 Gew.-% kann keine tragfähige Struktur mehr gebildet werden, die Verwendung eines Bindemittels in einer Menge von mehr als 80 Gew.-% ist nicht möglich.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung ein Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend hydraulische Bindemittel wie Zementarten gem. EN 197, Sonderzemente, Tonerdezemente und dgl.; Nicht-Hydraulische Bindemittel, wie Gips, Lehm und dgl.; Puzzolane, z.B. natürliche Puzzolane wie Trass, Puz- zolanerde, Kieselgur, kieselsäurehaltige Sedimente und dgl. oder künstliche Puzzolane, wie Flugasche, Hüttensand, Glasstaub, Mikrosilika, Sl Stoffe und dgl. und/oder Alkaliaktivierte Silikate sowie Kombinationen derartiger Bindemittel.
Günstig ist, wenn der bzw. die Beschleuniger in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-% zugegeben werden. Die Menge an Beschleuniger steuert den Zeitpunkt des Einsetzens der Zersetzung des Treibmittels, die Zersetzungsgeschwindigkeit des Treibmittels und damit die Schäumungshöhe (Expansion) und Schäumungsgeschwindigkeit. Die aus der Zersetzung resultierende Wärmeentwicklung erfolgt erst zeitverzögert, wodurch es zu einer gleichmäßigen Porenbildung kommt. Durch den späten Zeitpunkt der Wärmeentwicklung kann diese dann zur Gänze für die Härtung herangezogen werden und beein- flusst die Porenbildung nicht mehr.
Weiter ist günstig, wenn das Treibmittel in der Mineralzusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, vorhanden ist. Die Auswahl von Menge und Konzentration des Treibmittels sowie Menge und Konzentration des Beschleunigers hängt dabei von dem gewünschten Ausmaß und Zeitpunkt des Aufschäumens ab, bei höheren Konzentrationen und Mengen an Wasserstoffperoxid (etwa 15 bis 35 % und 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse) erfolgt bei großen Mengen an Beschleuniger ein rasches und heftiges Aufschäumen unter Bildung großer Poren, geringere Konzentrationen und Mengen an Wasserstoffperoxid (etwa 2 bis 7 % und 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse) und kleine Mengen an Beschleuniger resultieren in langsamen Aufschäumen und sehr feinen Poren.
Besonders bevorzugt sind die Tenside zur Steuerung der Oberflächenspannung ausgewählt aus der Gruppe umfassend anionische Tenside, natürliche Tenside (Saponine) und Mischungen hievon. Weiters können über die Menge der Tensidzugabe, vorzugsweise zwischen 0,002 und 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, hydrophobe Eigenschaften des Mineralschaums sowie auch seine Porengröße eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung Stabilisatoren auf, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Stärkeetherderivate, Polysaccharide, Dispersionspolymere, Polymere auf der Basis von Vinylacetat, Acryl, PVA und Theologische Additive, insbesondere Gelatine, Cellulose, Wasserglas und dergleichen. Dabei ist günstig, wenn die Stabilisatoren in einer Menge von 0,01 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, vorliegen.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Mineralzusammensetzung Zuschlagstoffe, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Silikate, wie z.B. Aluminium-, Magnesium-, Zirkon- und Kalziumsilikat, Siliziumdioxid, Quarz, Schiefermehl, Kieselsäure, sowie synthetische Stoffe, wie z.B. Oxide oder Zeolithe, sowie Hydroxide, Carbonate, Carbon, Carbonfaser, div. Alkali- und Sulfatverbindungen bzw. Mischungen hievon. Mit diesen Stoffen können die Eigenschaften des Mineralschaums, wie z.B. Zug-, Druck-, Biege-, Abscherfestigkeiten, weiters Abriebfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Dampfdiffusion, Wasserbeständigkeit, Hydrophobierung, sowie Reflexion und Absorption von thermischer, optischer und elektromagnetischer Strahlung beeinflusst werden. Auch Oxidfarben können als Zuschlagstoffe (zum Färben des Mineralschaums) verwendet werden. Diese Zuschlagstoffe können einzeln oder als Kombination eingesetzt werden, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse bzw. in eine Menge als Ausgleich auf 100% der Gesamtmasse.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mineralzusammensetzung wird beispielsweise das Bindemittel mit weiteren Trockenstoffkomponenten (Zuschlagstoffe) zur Einstellung von chemischen und physikalischen Eigenschaften, sowie mit dem bzw. den Beschleunigern), vermengt. Die Trockenstoffe, Wasser, Tenside und Stabilisatoren werden zu einem dünnflüssigen Schlicker (= flüssige und feste Stoffe vermengt) verrührt und nach Zugabe des bzw. der Treibmittel und der Beschleuniger in Formen gefüllt. Nach der Vermengung mit dem Treibmittel setzt dann der Schäumungsprozess ein. Alternativ kann bei Verwendung eines (trockenes) Treibmittel auf Basis einer peroxidbildenden anorganischen Verbindung, wie z.B. Natriumperborat, auch eine komplette Trockenmischung hergestellt werden, welche erst nach Zugabe von Wasser aufschäumt. Die resultierende Rohdichte, welche unter anderen den Wärmeleitwert bestimmt, und die Schäumungsgeschwindigkeit, welche im Zusammenhang mit der Härtegeschwindigkeit die Porenstruktur und die Verarbeitungseigenschaften des fertigen Mineralschaums bestimmt, kann durch Variation von Art und Menge der Treibmittel und der Beschleuniger in einem weiten Bereich unabhängig von Umgebungs- und Stofftemperaturen, eingestellt werden. Die erweiterte Temperaturunabhängigkeit ermöglicht die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Mineralzusammensetzung außerhalb industrieller Anlagen. Die Menge an zugesetzten Tensiden, die Treibmittel- und Beschleunigermenge in Abstimmung mit den Temperaturen, sowie die Korngrößenverteilung der festen Zuschlagstoffe, bestimmt im Wesentlichen den Schäumungsfaktor und die Porengröße, welche einen wesentlichen Einfluss auf den Wärmedurchgang hat. Über die Einstellung der Parameter Tensidmenge und -Zusammensetzung, Härtegeschwindigkeit sowie Beschleuniger- und Treibmittelmenge können wahlweise offenporige oder geschlossenporige Strukturen hergestellt werden. Große Porendichte und kleine Porengröße sind dabei für Applikationen im Bereich der Wärmedämmung wünschenswert, insbesondere eine Porengröße von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm, mit einer Porendichte bis 95 %, für tragende Elemente hat sich andererseits eine Porengröße von 1 bis 3 mm und eine Porendichte von 50-60 % bewährt.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Mineralschaums liegen unter anderem in seiner besseren chemischen Beständigkeit gegenüber sulfathältigeren Produkten (d.h. einer verringerten Eluatneigung) sowie seiner biologischen Beständigkeit und seinem Korrosionsschutz. Aufgrund des möglichen hohen Zementanteils als Bindemittel ist ein hohes alkalisches Potential möglich und somit eine hohe biologische Beständigkeit (z.B. gegen Pilzbefall) gegeben, außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Mineralschaum die Verwendung von ungeschützten Stahlbewehrungen im Schaum. Ein weiterer Vorteil liegt in der Materialersparnis gegenüber normalem Beton. Für tragende Bauteile wird üblicherweise eine Betonzusammensetzung wie folgt eingesetzt:
300 kg Zement
150 kg Wasser
550 kg Zuschlagsstoffe (Schotter, Sand)
Bei einer angenommenen Dichte des Betons von zwischen etwa 2,2 und 2,5 ergeben diese 1000 kg etwa 450 I Beton. Ein erfindungsgemäß hergestellter Mineralschaum erzielt eine geringere Druckfestigkeit von ca. 20 N/mm2 gegenüber einer Betondruckfestigkeit von mind. 70 N/mm2, dieser setzt sich beispielsweise wie folgt zusammen:
450 kg Zement
220 kg Wasser
3,5 kg H2O2 (35 %ig)
14 kg MnO2 (Braunstein)
30 kg Tenside Bei einer angenommenen Dichte (feucht 1,4 kg/dm3, trocken 1 ,15 kg/dm3) dieses Mineralschaums von etwa 1 ,3 und einer Schäumung von 50 % ergeben diese ca. 720 kg etwa 830 I Mineralschaum, also mehr als das zweieinhalbfache Volumen als normaler Beton. Umgerechnet auf das nötige Transportvolumen kann ein LKW mit etwa 12 Tonnen Ladekapazität normalen Beton mit einem Volumen von 5,4 m3 transportieren, während aus den gleichen 12 Tonnen Ladekapazität durch das erfindungsgemäße Verfahren Mineralschaum mit einem Volumen von über 13 m3 hergestellt werden kann.
Zur Anpassung an unterschiedliche Anwendungen kann auch die Viskosität der flüssigen Schlicker-Mineralzusammensetzung in weiten Grenzen eingestellt werden. So ist beispielsweise für frei verlaufende Massen und das Ausschäumen komplex geformter Hohlräume eine niedrige Viskosität von Vorteil, wobei insbesondere komplex geformte Hohlräume durch die Expansion der Mineralzusammensetzung ohne Lunker gefüllt werden können. Andererseits ist für das Einbringen in nicht vollständig abgedichtete Hohlräume eine hohe Viskosität der flüssigen Schlicker-Mineralzusammensetzung zu bevorzugen.
Die Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen Mineralzusammensetzung können auch in Form von Stoffmischungen getrennt verpackt und über längere Zeit gelagert werden. Dies ermöglicht unter anderem die Abfüllung in Kartuschen für die Herstellung von kleinen Schaummengen für die unterschiedlichsten Anwendungen.
Allgemein weist der erfindungsgemäße Mineralschaum folgende Vorteile gegenüber handelsüblichen Produkten auf:
• Die Schäumungshöhe ist einstellbar, die erfindungsgemäße Mineralzusammensetzung expandiert bis zum 17,5-fachen Volumen,
• die Schäumungsgeschwindigkeit ist über die Beschleunigerzugabe einstellbar,
• die Härtungszeiten sind einstellbar,
• die hydrophoben Eigenschaften des erfindungsgemäßen Mineralschaums sind einstellbar,
• der erfindungsgemäße Mineralschaum ist nicht brennbar,
• der Organikbereich liegt < 1% und ist biologisch abbaubar,
• der erfindungsgemäße Mineralschaum stellt normalen Bauschutt dar, eine Wie- derverwertung ist möglich, kein Sondermüll,
• die Porengröße des erfindungsgemäßen Mineralschaums ist einstellbar und die Porenstruktur kann wahlweise offene (für Filter oder schalldämmende Werkstoffe) oder geschlossene Poren (für Isolierstoffe oder Formteile) aufweisen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind auch erstmalig stabile expandierte Mineralschäume mit einer Porendichte von bis zu 95 %, bezogen auf das Gesamtvolumen, und/oder einer Rohdichte von 50 bis 200 kg/m3 herstellbar.
Die vorliegende Erfindung wird nun durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert. Die nachstehenden Rezepturen sind nur als Beispiel angeführt, d.h. die Füll- bzw. Zuschlagstoffe sind je nach Bedarf austauschbar und können auch mengenmäßig variieren.
Eine flüssigen Schlicker-Mineralzusammensetzung wurde aus den folgenden Inhaltsstoffen zusammengemischt und anschließend in Formen aufschäumen gelassen. Die jeweilige Schaumdichte kann je nach Peroxidmenge innerhalb der angegebenen H2O2- Ober- und Untergrenzen eingestellt werden.
I) Mineralschaum mit Zement als Bindemittel:
II) Rohdichte ca. 80 kg/m3
Zement CEM I 48 %
CaCO3 (Marmormehl) 6 %
SFA (Steinkohlenflugasche) 3 %
Braunstein 1 ,2 %
Wasser 33 %
Tylose-Lösung 0,4 %
Wasserglas 1 ,8 % Tensid-Lösung 0,6 %
H2O2 (35%ig) 6 %
100 %
Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 10,5-fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 91%.
1.2) Rohdichte ca. 50 kα/m3
Zement CEM I 44 %
Hüttensand HS 10 %
CaCO3 (Marmormehl) 2,2 %
Schiefermehl 3 %
Braunstein 0,8 %
Wasser 29,45 %
Gelatine 0,8 %
Wasserglas 1 ,75 %
Tensid-Lösung 1 %
7
H2O2 (35%ig) %
100 %
Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 17,5-fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 95%. 1.3) Rohdichte ca. 840 kg/m3
Zement CEM I 48%
CaCO3 (Marmormehl) 6%
SFA (Steinkohlenflugasche) 3%
Braunstein 1 ,2%
Wasser 38,5%
Tylose-Lösung 0,4%
Wasserglas 1 ,8%
Tensid-Lösung 0,6 %
H2O2 (35%ig) 0,5%
100%
Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 1 ,1 -fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 7%.
2) Mineralschaum mit Tonerdezement als Bindemittel:
2.1) Rohdichte ca. 380 kα/m3:
Zement Calcium
Aluminate 46,3 %
Wollastonit 6 %
Schamotte 3 % Metakaolin 2 %
Ca(OH)2 2 %
Braunstein 0,9 %
TiO2 0,5 %
Wasser 33,5 %
Tylose-Lösung 0,4 %
Wasserglas 1 ,8 %
Tensid-Lösung 0,6 %
H2O2 (35%ig) 3 %
100 %
Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 2,3-fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 56%.
3) Mineralschaum mit Gips als Bindemittel:
3.1) Rohdichte ca. 80 kα/m3:
Gips 50 %
Ca(OH)2 1 ,25 %
CaCO3 7,5 %
Braunstein 0,85 %
Wasser 35,5 %
Kasein/Boraxlösung 1 % Tensid-Lösung 0,45 %
H2O2 (35%ig) 3,45 %
100 %
Der resultierende Schaum expandierte auf das ca. 10-fache seines Ausgangsvolumens mit einem Porenvolumenanteil von ca. 90%.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e:
1. Verfahren zur Herstellung eines expandierten Mineralschaums mit einer Rohdichte von 50 bis 200 kg/m3, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Schlicker-Mineralzusammensetzung umfassend ein Bindemittel, Tensid(e) und als Treibmittel Wasserstoffperoxid in einer Konzentration von 15 bis 35 %, mittels Zugabe geeigneter Beschleuniger ausgewählt aus der Gruppe umfassend Oxidationsmittel, wie Kaliumpermanganat, Katalysatoren, wie Braunstein, Eisenoxid Fe3O4 oder Silber und Enzyme, wie Katalase, und Mischungen aus ein oder mehreren dieser Bestandteile, zum kontrollierten Aufschäumen veranlasst wird, wodurch die Mineralzusammensetzung zum Mineralschaum mit der gewünschten Rohdichte expandiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralzusammensetzung Wasser in einer Menge von 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralzusammensetzung das Bindemittel in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, besonders bevorzugt 40 - 50 Gew.-%, aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralzusammensetzung ein Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend hydraulische Bindemittel, wie Zementarten gem. EN 197, Sonderzemente und Tonerdezemente; Nicht- Hydraulische Bindemittel, wie Gips und Lehm, Sorelzemente, Puzzolane, wie natürliche Puzzolane, wie Trass, Puzzolanerde, Kieselgur und kieselsäurehaltige Sedimente oder künstliche Puzzolane, wie Flugasche, Hüttensand, Glasstaub, Mikrosilika und Sl Stoffe und/oder Alkali-aktivierte Silikate sowie Kombinationen derartiger Bindemittel aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Zementarten gem. EN 197, Sonderzemente, Tonerdezemente, Alkali-aktivierte Silikate und Mischungen aus ein oder mehreren dieser Bestandteile.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mineralzusammensetzung der bzw. die Beschleuniger in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, zugegeben werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, zugegeben werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tenside ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend anionische Tenside, natürliche Tenside (Sa- ponine) und Mischungen hievon.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Tenside in einer Menge von 0,002 und 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, vorliegen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralzusammensetzung Stabilisatoren, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Stärkeetherderivate, Polysaccharide, Dispersionspolymere, PVA und Theologische Additive, insbesondere Gelatine, Cellulose und Wasserglas, Soda, aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Stabilisatoren in einer Menge von 0,01 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, vorliegen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralzusammensetzung Zuschlagstoffe umfasst ausgewählt aus der Gruppe umfassend Silikate, wie Aluminium-, Magnesium-, Zirkon- und Kalziumsilikat, Siliziumdioxid, Quarz, Kieselsäure, sowie synthetische Stoffe, wie Oxide oder Zeolithe, sowie Hydroxide, Carbonate, div. Alkali- und Sulfatverbindungen, Oxidfarben bzw. Mischungen aus ein oder mehreren dieser Bestandteile.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Zuschlagstoffe in einer Menge von 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, vorliegen.
14. Expandierter Mineralschaum, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einer Porendichte von bis zu 95 %.
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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062762A1 (de) 2010-12-09 2012-06-14 Dr. Lucà & Partner Ingenieurkontor GmbH Verfahren zur Herstellung von Schaumbeton
DE102011109520A1 (de) 2011-08-05 2013-02-07 K-Utec Ag Salt Technologies Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Mineralschäumen
EP2602237A2 (de) * 2011-12-05 2013-06-12 Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co. Mineralschaum, Verfahren zur Herstellung desselben sowie Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens
FR2986790A1 (fr) * 2012-02-15 2013-08-16 Saint Gobain Weber Procede continu de fabrication d'un materiau a base de liant hydraulique allege par expansion
DE202012103968U1 (de) * 2012-10-16 2014-02-05 Promat Gmbh Rohrleitungsanordnung, insbesondere zur Anwendung im Bereich der Lufttechnik
CN104250069A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 辽宁集佳节能墙体装备有限公司 一种常温发泡混凝土激发剂及其应用
CN104250071A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 辽宁集佳节能墙体装备有限公司 一种化学发泡混凝土及其制备方法
FR3030504A1 (fr) * 2014-12-23 2016-06-24 Lafarge Sa Procede de fabrication en continu d'une mousse minerale a faible densite
CN108249811A (zh) * 2018-02-02 2018-07-06 日照弗尔曼新材料科技有限公司 一种混凝土抗裂膨胀剂及其制备方法
CN108290797A (zh) * 2015-09-07 2018-07-17 卡威斯公司 催化活性泡沫形成粉末
CN108439899A (zh) * 2018-04-09 2018-08-24 中交第二航务工程局有限公司 一种高强度超轻质水泥基复合材料及其制备方法
CN109652218A (zh) * 2019-02-03 2019-04-19 南京林业大学 一种具有降解功能的蛋白类泡沫发生剂及其制备方法
WO2020037123A1 (en) * 2018-08-16 2020-02-20 Saudi Arabian Oil Company Cement slurry responsive to hydrocarbon gas
WO2021037989A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Holcim Technology Ltd Method of production of a mineral foam for filling cavities
CN113336570A (zh) * 2021-07-02 2021-09-03 重庆大学 一种新型复合发泡石膏吸声材料及其制备方法
CN116143544A (zh) * 2021-11-22 2023-05-23 陕西铁路工程职业技术学院 一种尾矿集料泡沫混凝土及其制备方法
CN117069452A (zh) * 2023-08-21 2023-11-17 广西中玻新材料科技集团有限公司 一种水泥-飞灰发泡保温材料的制备方法
CN118125856A (zh) * 2024-02-27 2024-06-04 河北工业大学 一种二次发泡泡沫混凝土及其制备方法
CN120289131A (zh) * 2025-04-30 2025-07-11 河北雄安寨里混凝土有限公司 一种环保型轻骨料混凝土及其制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013101840A1 (de) * 2013-02-25 2014-08-28 Knauf Aquapanel Gmbh Körper mit einem Dämmmaterial, Bindmittelmischung zur Erstellung des Dämmmaterials, Verwendung einer Bindemittelmischung zur Erstellung des Dämmmaterials sowie Verfahren zur Herstellung des Körpers
DE202015100064U1 (de) * 2015-01-08 2015-02-02 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Den Bundesminister Für Wirtschaft Und Energie, Dieser Vertreten Durch Den Präsidenten Der Bundesanstalt Für Materialforschung Und -Prüfung (Bam) Betonmischung zur Herstellung eines Betonerzeugnisses zur Energiedissipation bei Stoßbeanspruchung
DE102016012746A1 (de) * 2016-10-25 2018-04-26 WindplusSonne GmbH Vorprodukte zur Herstellung von porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien, Verfahren zur Herstellung von porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien und ihre Verwendung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH226877A (de) * 1940-03-23 1943-05-15 Degussa Verfahren zur Herstellung von geformten, porösem Material.
US2371928A (en) * 1940-01-04 1945-03-20 Schneider Josef Process for the production of porous bodies
US4040850A (en) * 1974-09-03 1977-08-09 Bayer Aktiengesellschaft Production of porous gypsum moldings
US4043825A (en) * 1974-09-03 1977-08-23 Bayer Aktiengesellschaft Production of foamed gypsum moldings
JPS55116650A (en) * 1979-02-28 1980-09-08 Nippon Asbestos Co Ltd Refractory coating composition and method of forming refractory coating layer therewith
JPS5899157A (ja) * 1981-12-08 1983-06-13 大日本インキ化学工業株式会社 無機質発泡体の製造方法
DE3617129A1 (de) * 1986-05-22 1987-11-26 Woellner Werke Feste schaeume auf silikatbasis und verfahren zur herstellung derselben

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE572259C (de) * 1929-10-29 1933-03-13 Leichtbaustoff Ges M B H Verfahren zur Herstellung von poroes-blasigen Massen und Gegenstaenden
JPS4953620A (de) * 1972-09-23 1974-05-24
DE19749350A1 (de) * 1997-11-07 1999-05-20 Maxit Holding Gmbh Verfahren zum Herstellen und Anmachen einer Baustoffmischung sowie Baustoffmischung mit porenbildendem Zusatzstoff

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2371928A (en) * 1940-01-04 1945-03-20 Schneider Josef Process for the production of porous bodies
CH226877A (de) * 1940-03-23 1943-05-15 Degussa Verfahren zur Herstellung von geformten, porösem Material.
US4040850A (en) * 1974-09-03 1977-08-09 Bayer Aktiengesellschaft Production of porous gypsum moldings
US4043825A (en) * 1974-09-03 1977-08-23 Bayer Aktiengesellschaft Production of foamed gypsum moldings
JPS55116650A (en) * 1979-02-28 1980-09-08 Nippon Asbestos Co Ltd Refractory coating composition and method of forming refractory coating layer therewith
JPS5899157A (ja) * 1981-12-08 1983-06-13 大日本インキ化学工業株式会社 無機質発泡体の製造方法
DE3617129A1 (de) * 1986-05-22 1987-11-26 Woellner Werke Feste schaeume auf silikatbasis und verfahren zur herstellung derselben

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 94, no. 18, 4 May 1981, Columbus, Ohio, US; abstract no. 144442j, NIPPON ASBESTOS CO. LTD.: "Fire-resistant coating" page 310; XP000060488 *
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 99, no. 20, 14 November 1983, Columbus, Ohio, US; abstract no. 163146k, DAINIPPON INK AND CHEMICALS: "Inorganic foamed products" page 286; XP000064620 *

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062762B4 (de) * 2010-12-09 2012-09-27 Dr. Lucà & Partner Ingenieurkontor GmbH Verfahren zur Herstellung von Schaumbeton und Verwendung des Verfahrens
DE102010062762A1 (de) 2010-12-09 2012-06-14 Dr. Lucà & Partner Ingenieurkontor GmbH Verfahren zur Herstellung von Schaumbeton
DE102011109520A1 (de) 2011-08-05 2013-02-07 K-Utec Ag Salt Technologies Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Mineralschäumen
EP2602237A2 (de) * 2011-12-05 2013-06-12 Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co. Mineralschaum, Verfahren zur Herstellung desselben sowie Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens
EP2602237B1 (de) * 2011-12-05 2025-06-11 Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co. Vorrichtung zur herstellung eines mineralischen schaums
FR2986790A1 (fr) * 2012-02-15 2013-08-16 Saint Gobain Weber Procede continu de fabrication d'un materiau a base de liant hydraulique allege par expansion
WO2013121143A1 (fr) 2012-02-15 2013-08-22 Saint-Gobain Weber Procédé continu de fabrication d'un materiau à base de liant hydraulique allegé par expansion
CN104105676A (zh) * 2012-02-15 2014-10-15 圣戈班韦伯公司 基于水硬性粘合剂并通过膨胀轻量化的材料的连续制造方法
DE202012103968U1 (de) * 2012-10-16 2014-02-05 Promat Gmbh Rohrleitungsanordnung, insbesondere zur Anwendung im Bereich der Lufttechnik
CN104250069B (zh) * 2013-06-25 2016-08-10 集佳绿色建筑科技有限公司 一种常温发泡混凝土激发剂及其应用
CN104250069A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 辽宁集佳节能墙体装备有限公司 一种常温发泡混凝土激发剂及其应用
CN104250071A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 辽宁集佳节能墙体装备有限公司 一种化学发泡混凝土及其制备方法
FR3030504A1 (fr) * 2014-12-23 2016-06-24 Lafarge Sa Procede de fabrication en continu d'une mousse minerale a faible densite
CN107207350A (zh) * 2014-12-23 2017-09-26 拉法基公司 用于连续制备低密度矿物泡沫的方法
WO2016102838A1 (fr) * 2014-12-23 2016-06-30 Lafarge Procédé de fabrication en continu d'une mousse minérale à faible densité
US10538462B2 (en) 2014-12-23 2020-01-21 Holcim Technology Ltd Method for the continuous production of a low-density mineral foam
EP3237353B1 (de) 2014-12-23 2022-04-20 Holcim Technology Ltd Verfahren zur kontinuierlichen herstellung eines mineralschaums mit niedriger dichte
RU2731119C2 (ru) * 2014-12-23 2020-08-31 Хольцим Текнолоджи Лтд Способ непрерывного производства минерального пеноматериала низкой плотности
CN108290797A (zh) * 2015-09-07 2018-07-17 卡威斯公司 催化活性泡沫形成粉末
CN108290797B (zh) * 2015-09-07 2021-08-24 卡威斯公司 催化活性泡沫形成粉末
CN108249811A (zh) * 2018-02-02 2018-07-06 日照弗尔曼新材料科技有限公司 一种混凝土抗裂膨胀剂及其制备方法
CN108249811B (zh) * 2018-02-02 2020-09-15 日照弗尔曼新材料科技有限公司 一种混凝土抗裂膨胀剂及其制备方法
CN108439899A (zh) * 2018-04-09 2018-08-24 中交第二航务工程局有限公司 一种高强度超轻质水泥基复合材料及其制备方法
CN108439899B (zh) * 2018-04-09 2020-11-03 中交第二航务工程局有限公司 一种高强度超轻质水泥基复合材料及其制备方法
US11008498B2 (en) 2018-08-16 2021-05-18 Saudi Arabian Oil Company Cement slurry responsive to hydrocarbon gas
WO2020037123A1 (en) * 2018-08-16 2020-02-20 Saudi Arabian Oil Company Cement slurry responsive to hydrocarbon gas
CN109652218A (zh) * 2019-02-03 2019-04-19 南京林业大学 一种具有降解功能的蛋白类泡沫发生剂及其制备方法
WO2021037989A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Holcim Technology Ltd Method of production of a mineral foam for filling cavities
CN113336570A (zh) * 2021-07-02 2021-09-03 重庆大学 一种新型复合发泡石膏吸声材料及其制备方法
CN116143544A (zh) * 2021-11-22 2023-05-23 陕西铁路工程职业技术学院 一种尾矿集料泡沫混凝土及其制备方法
CN116143544B (zh) * 2021-11-22 2024-04-26 陕西铁路工程职业技术学院 一种尾矿集料泡沫混凝土及其制备方法
CN117069452A (zh) * 2023-08-21 2023-11-17 广西中玻新材料科技集团有限公司 一种水泥-飞灰发泡保温材料的制备方法
CN118125856A (zh) * 2024-02-27 2024-06-04 河北工业大学 一种二次发泡泡沫混凝土及其制备方法
CN120289131A (zh) * 2025-04-30 2025-07-11 河北雄安寨里混凝土有限公司 一种环保型轻骨料混凝土及其制备方法

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