Granulat, geeignet zur Einbettung in eine Mörtelmischung, und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Granulat mit einer Zellstruktur im Inneren und einer nicht porösen Oberfläche, geeignet zur Einbettung in Mörtelmischungen, die hydraulische Bindemittel enthalten. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Granulats.
Es sind bereits viele Granulate bekannt, die als Beimengungen zu Beton und anderen Mörtelmischungen verwendet werden, um beispielsweise Leichtbeton oder besonders gut wärmeisolierende Baukörper wie Platten oder Blöcke zu schaffen. Solche bekannten Granulate haben meist eine Korngrösse zwischen etwa 1 und 20 mm und runde, ovale oder auch unregelmässige Gestalt; sie bestehen beispielsweise aus Blähton (Handelsbezeichnung LECO), aus Glasschaum, aus Kunststoffschaum oder aus natürlichen Stoffen wie Bims und porösen Mineralien. Um als Zugabe zu den mehr oder weniger plastischen oder teigartigen Mörtelmischungen geeignet zu sein, muss die Oberfläche des Granulats eine möglichst innige Verbindung mit der Mörtelmischung eingehen können.
Eine stark zerklüftete und poröse Oberfläche wäre hierzu eigentlich aus mechanischen Gründen wegen der dann stattfindenden Verzahnung mit den feinkörnigen Bestandteilen der Mörtelmischung am geeignetsten; aber bei solchen porösen Oberflächen besteht die Tendenz des Aufsaugens von Flüssigkeiten, was unerwünscht ist und die thermischen oder mechanischen Eigenschaften des Granulats nachteilig beeinflussen kann. Infolgedessen haben geeignete Granulate eine nicht poröse Oberfläche, die mehr oder weniger glatt ist. Damit muss natürlich eine geringere Haftung zwischen der Granulat-Oberfläche und der Mörtelmischung in Kauf genommen werden, was eine Verminderung der mechanischen Festigkeitswerte der erzeugten Formkörper aus derartigen Mörtelmischungen zur Folge hat.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung dieses Mangels bisheriger granulierter Zuschlagstoffe mit Zellstruktur für Mörtelmischungen, die hydraulische Bindemittel enthalten. Das erfindungsgemässe Granulat besitzt zwar eine nicht poröse Oberfläche, ist aber dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Oberfläche Stoffe befinden, die hydraulische Eigenschaften besitzen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines solchen Granulats ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Granulat-Oberfläche eine möglichst lückenlose Schicht aus Stoffen aufgebracht wird, die hydraulische Eigenschaften besitzen, worauf das Granulat wärmebehandelt wird bei einer Temperatur, die niedriger als jene Temperatur ist, bei der die Oberflächenschicht ihre hydraulischen Eigenschaften vollständig verliert.
Die Erfindung ist nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Fig. 1 bis 4 der Zeichnung erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen im Grundriss bzw. Aufriss die Bruchstellen eines Granulat enthaltenden Formkörpers bisheriger Art. Die Fig. 3 und 4 dagegen das charakteristische Aussehen der Bruchstelle eines Formkörpers, der mit dem vorliegenden Granulat in der Mörtelmischung hergestellt wurde.
Die Schaffung eines Granulats mit einer Oberfläche, die hydraulische Eigenschaften besitzt beruht auf Erkenntnissen und Erfahrungen, die bei der Herstellung von sogenanntem Blähgestein-Granulat entstanden sind.
Ein derartiges Granulat kann in feuchtem Zustande und noch vor der Wärmebehandlung zur Durchführung des Blähprozesses mit einer Oberflächenschicht versehen werden, die beispielsweise aus pulverförmigen hydraulischen Bindemitteln wie Zement oder gebranntem und gemahlenem Klinker bestehen. Die Erhitzung zur Durchführung der Expansion des frischen Granulats übersteigt hierbei niemals 12000C, eine Temperatur, bei welcher die hydraulischen Eigenschaften der auf der Oberfläche befindlichen Stoffe mindestens zum Teil bestehen bleiben, da beispielsweise Zement erst bei einer Temperatur jenseits von 12000C seine hydraulischen Eigenschaften vollständig verliert.
Dementsprechend wurde beobachtet, dass ein derart hergestelltes Blähgestein-Granulat, das in feuchtem Zustande mit einer Oberflächenschicht hydraulischer Bindemittel versehen wurde, nach seiner Fertigstellung mindestens einen Rest der ursprünglichen hydraulischen Eigenschaften der an der Oberfläche befindlichen Stoffe aufweist.
Ein Granulat mit einer derartigen, hydraulische Eigenschaften aufweisenden Oberfläche ist natürlich als Zuschlag zu Mörtelmischungen, die selbst hydraulische Bindemittel enthalten, besonders gut geeignet, da eine echte hydraulische Bindung zwischen der Oberfläche des Granulats und der umgebenden Mörtelmischung stattfindet. Dementsprechend ist die Haftung zwischen der Granulatoberfläche und der ausgehärteten Betonmasse wesentlich stärker als bei einem Granulat, dessen Oberfläche keine derartigen hydraulischen Eigenschaften besitzt, wie dies bisher, beispielsweise bei Blähtongranulat oder Glasschaumgranulat der Fall ist.
Diese stärkere Bindung zwischen Granulatoberfläche und umgebender Mörtelmischung wurde bei der Durchführung von Versuchen über die Biegedruckfestigkeit von Probekörpern aus Leichtbeton mit derartigem Granulat festgestellt. Wird beispielsweise ein rechteckiger Probekörper, wie er in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt ist, auf einer Biegedruek-Maschine abgebrochen, so zeigen sich an der Bruchfläche charakteristische Unterschiede bei einem Leichtbeton mit dem vorliegenden Granulat und einem entsprechenden Leichtbeton mit Granulat der bisher üblichen Art.
Beim Abbrechen eines Probekörpers 10 aus Leichtbeton, der beispielsweise Blähtongranulat enthält, zeigt die Bruchfläche meist einige, zufällig in der Bruchebene gelegene Blähtonkörper 11, 12 und 13, die zum Teil aus der Bruehebene herausragen; an andern Stellen können auch flache Mulden 14 beobachtet werden, die von einem Blähtonkörper herrühren, der sich grösstenteils im abgebrochenen Teil des Formkörpers befindet. Eine derartige Bruchfiäche lässt demnach erkennen, dass die Haftung der Oberfläche, beispielsweise des Blähtonkörpers 11, in der ihn umgebenden Betonmasse geringer ist als der Zusammenhalt innerhalb der Betonmasse selbst und als die Bruchfestigkeit des Blähtonmaterials.
Ein Granulat mit besonders guten mechanischen Eigenschaften kann dieselben aber nur dann voll zur Wirkung bringen, wenn die Haftung seiner Oberfläche an der sie umgebenden Betonmasse grösser ist als der innere Zusammenhalt im Granulat selbst.
Wird dagegen ein Formkörper 15 aus einer gleichen Mertelmischung hergestellt mit eingebettetem Granulat, das an seiner Oberfläche hydraulische Eigenschaften besitzt, dann zeigt, wie in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt ist, beim Abbrechen dieses Formkörpers die Bruchfläche keine herausragenden Teile von Granulatkörpern. Vielmehr ist das eingebettete Granulat 16, 17, 18 und 19 ebenso durchgebrochen wie die umgebende Betonmasse. Es ist einzusehen, dass durch die viel stärkere hydraulische Bindung der Granulatoberfläche mit der umgebenden Betonmasse die eigene Bruchfestigkeit des Granulats zu den mechanischen Eigenschaften des hiermit hergestellten Leichtbetons wesentlich mehr beitragen kann als bei der Verwendung eines gleichen Granulats. aber ohne hydraulische Eigenschaften an der Oberfläche.
Für ein Granulat, das beispielsweise zur Schaffung eines Leichtbetons dient, der selbst Zement als hydraulisches Bindemittel enthält, ist es vorteilhaft, wenn sich auf der Granulatoberfläche ebenfalls Zement befindet in solchem Zustande, dass der Zement noch mindestens einen Rest seiner ursprünglichen hydraulischen Eigenschaften aufweist. Falls erwünscht kann aber auch gebrannter und gemahlener Klinker auf der Oberfläche des Granulats vorhanden sein, wenn der Klinker noch die erwünschten hydraulischen Eigenschaften besitzt. Es muss natürlich gewährleistet sein, dass die auf der Oberfläche des Granulats vorhandenen, hydraulisch noch aktiven Stoffe in der Mörtelmischung, der das Granulat beigefügt wird, keine nachteilige Wirkung ergeben können.
Die vorteilhafte Wirkung einer Oberfläche, die Stoffe mit hydraulischen Eigenschaften aufweist, tritt bei jedem Granulat auf, unabhängig davon, aus welchem Material der Zellkörper selbst besteht. Beispielsweise kann ein Blähtongranulat, das natürlich normalerweise eine völlig inaktive Oberfläche besitzt, mit einer Oberflächenschicht versehen werden, die ihrerseits fest mit dem Zellkörper verankert ist, andererseits aber noch merkliche hydraulische Eigenschaften besitzt. Ebenso kann ein Schaumglasgranulat oder ein Kunststoffgranulat mit derartigen, hydraulisch aktiven Oberflächen versehen werden.
Wie bereits oben erwähnt, wird zur Herstellung eines derartigen Granulats mit hydraulisch aktiver Oberfläche zunächst auf dieser Oberfläche eine möglichst lückenlose Schicht aus Stoffen aufgebracht, die entsprechende hydraulische Eigenschaften besitzen, also etwa eine Schicht aus Zement, aus gebranntem und gemahlenem Klinker, oder aus anderen hydraulischen Bindemitteln. Dann wird dieses so vorbereitete Granulat einer Wärmebehandlung unterzogen, aber dabei jene Temperatur nicht überschritten, bei welcher die auf die Oberfläche aufgebrachten hydraulischen Stoffe ihre hydraulischen Eigenschaften vollständig verlieren würden.
Wird als höchste Behandlungstemperatur 12000C nicht überschritten, so behält beispielsweise Zement oder gebrannter und gemahlener Klinker einen merklichen Anteil seiner ursprünglichen hydraulischen Eigenschaften und verleiht damit der Granulatoberfläche selbst diese hydraulischen Eigenschaften.
Falls bei der Herstellung des Granulats selbst, also bei der Durchführung des Blähvorganges, eine Temperatur von etwa 1200 C nicht überschritten wird, wie dies beispielsweise bei dem obengenannten Blähgesteingranulat der Fall ist, kann das noch feuchte Granulat vor der Durchführung des Blähvorgangs auf seiner Oberfläche mit trockenen, pulverförmigen, hydraulischen Stoffen derart behandelt werden, dass die Oberfläche möglichst vollständig bedeckt und eine am Granulat haftende Oberflächenschicht aus diesen Stoffen geschaffen wird.
Der Blähvorgang kann dann die hydraulischen Eigenschaften dieser Oberflächenschicht höchstens zum Teil beseitigen, so dass das fertige Granulat die gewünschte, hydraulische Eigenschaften besitzende Oberfläche aufweist.
Falls erwünscht kann aber natürlich auch ein derartiges Blähgesteingranulat nach seiner Fertigstellung in einem getrennten Prozess mit einer solchen Oberflächenschicht versehen und diese durch eine getrennte Wärmebehandlung verfestigt werden unter wenigstens teilweiser Beibehaltung der hydraulischen Eigenschaften dieser Oberflächenschicht. Bei der nachträglichen Aufbringung einer solchen hydraulisch aktiven Oberflächenschicht auf fertiges Granulat ist es zweckmässig, eine Emulsion mit einem Gehalt an Stoffen zu verwenden, die nach dem Trocknen hydraulische Eigenschaften besitzen.
Mit dieser Emulsion, die flüssig oder breiartig sein kann, wird die Oberfläche des Granulats möglichst lückenlos bedeckt und die Emulsion dort angetrocknet, vorteilhafterweise mittels einer Wärmebehandlung, die aber natürlich die oben bereits angegebene Temperaturgrenze von etwa 1200 oC nicht überschreiten darf.
Auf die zuletzt genannte Weise kann auch nachträglich durch einen getrennten Prozess jedes beliebige Granulat mit einer Oberflächenschicht versehen werden, die der Granulatoberfläche hydraulische Eigenschaften verleiht. Sowohl Blähtongranulat als auch Glasschaumgranulat und Granulat aus Kunststoffschäumen können mit derartigen Oberflächenschichten versehen werden.
PATENTANSPRUCH I
Granulat mit einer nicht porösen Oberfläche, geeignet zur Einbettung in eine hydraulische Bindemittel enthaltende Mörtelmischung, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der Oberfläche des Granulats Stoffe befinden, die hydraulische Eigenschaften besitzen.