CH642899A5 - Faserbewehrtes zementerzeugnis sowie verfahren zur herstellung desselben. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein faserbewehrtes Zementerzeugnis. Es ist bekannt, Asbestfasern für die Bewehrung von Zementerzeugnissen zu verwenden. So finden Asbestfasern bei der Herstellung der sogenannten Asbestzementplatten, wie Eternit -Platten weitgehend Verwendung.
Asbestzementerzeugnisse besitzen eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, wie eine grosse Biegungszugfestigkeit, eine gute Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe und gute Alterungseigenschaften.
Ein erheblicher Nachteil der Asbestzementerzeugnisse ist jedoch darin zu sehen, dass die Herstellung und die Bearbeitung derartiger Erzeugnisse eine so wesentliche Gesundheitsgefährdung zur Folge haben, dass ein Verbot gegen die Verwendung von Asbestfasern als Bewehrungsmaterial in Zementerzeugnissen in den nächsten Jahren zu erwarten ist.
Es ist bekannt, als Bewehrungfasern sowohl Asbestfasern als auch Zellstoffasern bei der Herstellung von Asbestzementerzeugnissen zu verwenden.
Versuche, die Asbestfasern durch 0,5-20 Gewichtsprozente Zellstoffasern bei faserbewehrten Zementerzeugnissen zu ersetzen, gaben keine befriedigenden Festigkeitsergebnisse. So hat man (nach einer vierwöchigen Lagerung) nur eine Biegungszugfestigkeit von etwa 16,2 N/mm2 für Fich-tenholz-Zellstoffasern enthaltende faserbewehrte Erzeugnisse erzielt. Eine solche Festigkeit wird durch Verwendung von etwa 4% Fasern erzielt, und die Festigkeit wird nicht wesentlich durch die Verwendung von grösseren Mengen Fasern erhöht. Eine solche Festigkeit ist nicht befriedigend,
weil man eine Biegungszugfestigkeit von mindestens 16,2 N/
mm2 für erforderlich hält, um Asbestzementerzeugnisse durch derartige Zellstoffasererzeugnisse ersetzen zu können.
Es hat sich jetzt überraschenderweise gezeigt, dass eine bestimmte Art von Zellstoffasern, nämlich Eukalyptuszell-5 stoffasern, eine besonders grosse Bewehrungswirkung besitzen, und dass man durch Verwendung dieser Fasern faserbewehrte Zementerzeugnisse erzielen kann, deren Biegezugfe-stigkeitswerte wesentlich höher sind, als der obenerwähnte Minimumwert.
io Das erfindungsgemässe faserbewehrte Zementerzeugnis ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsfasern ganz oder teilweise aus Eukalyptuszellstoffasern bestehen.
Es hat sich in nicht zu erwartender Weise gezeigt, dass durch die Verwendung von Eukalyptuszellstoffasern in fa-15 serbewehrten Zementerzeugnissen eine Biegungszugfestigkeit von über 21,5 N/mm2 (nach vierwöchiger Lagerung), d.h. eine Festigkeitserhöhung von über 30% im Vergleich zu Fichtenzellstoffasern erzielt wird.
20 Als Beispiele von verschiedenen für die Verwendung im erfmdungsgemässen Zementerzeugnis geeigneten Arten von Eukalyptusfasern können die Fasern von Eukalyptus saligna, Eukalyptus globulus und Eukalyptus camaldulensis erwähnt werden. Vorzugsweise wird ein durch das Sulfatver-25 fahren behandeltes und gebleichtes Fasermaterial verwendet.
Es sind Versuche durchgeführt worden, um die Bewehrungswirkung von Eukalyptuszellstoffasern bzw. Fichten-holzzellstoffasern in faserbewehrten Zementerzeugnissen zu bestimmen. Bei diesen vergleichenden Versuchen wurden die 30 Zellstoffasern zunächst in 11 Wasser dispergiert, und es wurde 51 Wasser und gegebenenfalls Steinwollfasern zugegeben, wonach die Mischung vor der Zugabe von Zement 5 Minuten umgerührt wurde. Nach weiteren 5 Minuten Umrühren wurde Polyelektrolyt (Reten - 123 x ) in einer Menge von 4,2 ppm beigegeben. Dann wurde noch 1 Minute weitergerührt, worauf die hergestellte Mischung auf ein Blattbildungselement überführt wurde, dessen Netz mit Filtrierpapier bedeckt war. Nach Entwässerung der Mischung durch Absaugung wurde die auf dem Filtrierpapier gebildete Schicht unter ansteigendem Druck (1 Minute bei ca. 0,5 N/ mm2,1 Minute bei ca. 1 N/mm2 und 1 Minute bei ca. 1,5 N/ mm2 gepresst. Dann wurden fünf Blatt Filtrierpapier an jeder Seite der hergestellten Faserzementplatte angeordnet,
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und diese wurde 2 Minuten unter einem Druck von ca. 59 N/ 45 mm2 gepresst.
Die in dieser Weise hergestellten Platten wurden darauf bei Raumtemperatur und 100% relativer Feuchtigkeit gelagert, bis ihre Biegungszugfestigkeit und Massendichte in so bekannter Weise festgestellt wurden.
Die Zusammensetzung der hergestellten Faserzementproben und deren Eigenschaften können der untenstehenden Tabelle entnommen werden.
55 Die aus der Tabelle zu entnehmenden Ergebnisse zeigen, dass bis Erreichung einer Faserkonzentration von etwa 5% die bewehrende Wirkung der Eukalyptusfasern entsprechend einem wachsendem Fasergehalt ansteigt, und dass danach durch wachsenden Fasergehalt keine wesentliche Festigkeits-60 Verbesserung erzielt wird. Es ist deshalb besonders vorteilhaft, die Eukalyptuszellstoffasern in einer Menge von 3-10 Gewichtsprozenten des Zementerzeugnisses zu verwenden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfin-65 dungsgemässen faserbewehrten Zementerzeugnisses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsfasern sowohl durch Eukalyptuszellstoffasern als auch durch synthetische Mineralfasern gebildet werden.
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Bewehrungsfasern
Gemessene Biegungszugfestigkeit N/mm2
Art
Menge,
Anzahl
Nach 1 wöchiger Nach2wöchiger Nach4wöchiger Dichtenach
Korrigierte
%
Messungen
Lagerung
Lagerung
Lagerung
24stündiger Trocknung bei 110° Dichte (der Trockenmasse) kg/dm3
Biegungszugfestigkeit nach 4wöchiger Lagerung auf 1,7 kg/dm3
Eukalyptuszellstoff
fasern
1
8
10,9+1,3
23,7+1,2
13,5 ± 1,5
1,88 ±0,03
11,1 ± 1,4
Eukalyptuszellstoff
fasern
2
8
11,6 + 0,9
14,0+1,6
15,2 ±2,0
1,88 ±0,03
12,5 ±1,5
Eukalyptuszellstoff
fasern
3
8
15,0 ±0,8
15,0 + 0,4
16,9± 1,1
1,81 ±0,01
14,7 ±0,9
Eukalyptuszellstoff
fasern
4
8
17,4±0,5
19,5± 1,2
20,4 ±1,4
1,78 ±0,02
18,7± 1,4
Eukalyptuszellstoff
fasern
5
8
18,9+1,0
19,4± 1,0
22,2 ±0,8
1,73 ±0,03
21,5± 1,2
Eukalyptuszellstoff
fasern
10
2
14,4+0,7
—
—
1,58 ±0,02
16,6±0,6*
Eukalyptuszellstoff
fasern
20
10
12,3 + 1,0
14,5+1,0
18,0± 1,2
1,35 ±0,02
28,4+1,2
Eukalyptuszellstoff
fasern
30
10
8,9+1,1
99,0 ±0,9
11,5+1,0
1,08 + 0,03
28,5 + 1,2
Keine
0
10
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12,0 + 2,2
Fichtenholzfasern
1
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Fichtenholzfasern
2
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13,6+2,3
Fichtenholzfasern
3
8
17,6 + 1,7
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1,77+0,02
15,3 + 1,1
Fichtenholzfasern
4
8
17,4+1,6
16,0+0,5
16,6+1,3
1,72+0,08
15,9+1,7
Fichtenholzfasern
5
8
21,9+1,8
17,2 + 2,1
16,8 + 2,7
1,72+0,02
16,2+2,3
* jedoch nur nach 1 wöchiger Lagerung
Durch die Verwendung einer Kombination von Eukalyptusfasern und synthetischen Fasern, wie Steinwollfasern,
wird ein bewehrtes Zementerzeugnis mit ausgezeichneten ge-brauchsmässigen Eigenschaften erzielt. Ein solches Erzeugnis besitzt nämlich eine hohe Zähigkeit, die die Handhabung des Zementerzeugnisses gestattet, ohne dass dieses zerbricht. Ausgehend von einem solchen Erzeugnis können z.B. Dacheindeckungsplatten hergestellt werden, die beträchtliche Stoss- bzw. Schlagbeanspruchungen vertragen, ohne zu zerbrechen.
Dies geht aus der sogenannten Zerbrechungsarbeit hervor, die das Integral von der Fläche unter der Arbeitslinie in einem Diagramm ist, in dem die Abszisse die Durchbiegung und die Ordinate die Belastung eines an den Enden abgestützten Probekörpers bezeichnen.
Durch Versuche wurde festgestellt, dass die Zerbrechungsarbeit für ein durch 5 Gewichtsprozent Eukalyptusfasern bewehrtes Zementerzeugnis 5,5 ist, und für ein durch Eukalyptusfasern und 5 Gewichtsprozent Steinwollfasern bewehrtes Zementerzeugnis 7,7 ist, wobei die Zerbrechungsarbeit für ein ausschliesslich aus Zement bestehendes Ze- 55 menterzeugnis auf 1 festgesetzt ist.
Durch die Verwendung einer solchen Kombination von Bewehrungsfasern wird ausserdem eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Schrumpfrissbildung erzielt, die bei der ausschliesslichen Verwendung von Eukalyptusfasern als Bewehrungsfasern vorkommen kann. Dadurch wird die Beständigkeit der Zementerzeugnisse gegen die Einwirkung der Witterung und insbesondere die Frostbeständigkeit erhöht.
Bei der Verwendung von sowohl Eukalyptuszellstofffasern als auch synthetischen Mineralfasern als Bewehrungsfasern werden die letzteren z. B. in Mengen von 5-10 Gewichtsprozenten, bezogen auf das Gesamtgewicht des faserbewehrten Zementerzeugnisses, verwendet.
Unter «Mineralfasern» sind aus Mineralien hergestellte Fasern und insbesondere Steinwollfasern, Glasfasern und Schlackenfasern zu verstehen.
Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zur Herstellung eines faserbewehrten Zementerzeugnisses. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Bewehrungsfasern, die mindestens teilweise aus Eukalyptusfasern bestehen, vorzugsweise in einer Menge von 3—10 Gewichtsprozenten, bezogen auf das gesamte Erzeugnis sowie gegebenenfalls zusätzlich synthetische Mineralfasern unter Umrühren in Wasser dispergiert werden, worauf unter fortgesetztem Umrühren Zement und gegebenenfalls ein Polyelektrolyt zugegeben werden, und dass die sodann hergestellte Mischung dann zur Bildung des gewünschten Erzeugnisses vergossen und gelagert wird.
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Claims (7)
- 642899PATENTANSPRÜCHE1. Zementerzeugnis, das mit Fasern bewehrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsfasern mindestens teilweise aus Eukalyptuszellstoffasern bestehen.
- 2. Zementerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eukalyptuszellstoffasern 3-10 Gewichtsprozente des Zementerzeugnisses betragen.
- 3. Zementerzeugnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich zu den Eukalyptuszellstofffasern synthetische Mineralfasern als Bewehrungsfasern enthält.
- 4. Verfahren zur Herstellung eines faserbewehrten Zementerzeugnisses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bewehrungsfasern, die mindestens teilweise aus Eukalyptuszellstoffasern bestehen, unter Umrühren in Wasser dispergiert werden, worauf unter fortgesetztem Umrühren Zement zugegeben wird, und dass die so hergestellte Mischung dann zur Bildung des gewünschten Erzeugnisses vergossen und gelagert wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Eukalyptuszellstoffasern in einer Menge von 3-10 Gewichtsprozenten des Zementerzeugnisses verwendet werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich synthetische Mineralfasern verwendet werden.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4—6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Polyelektrolyt zugegeben wird.
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