CH689594A5 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus faserarmiertem, hydraulisch abbindendem Material. - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus mit Fasern armiertem, hydraulisch abbindendem Material auf Entwässerungsmaschinen, wobei hydraulisches Bindemittel, ein Gemisch aus relativ groben organischen Fasern (Armierungsfasern) und relativ feinen organischen Fasern (Prozessfasern) sowie ggf. Füllstoffe mit 250-500% Wasser, bezogen auf das Trockengewicht der Bestandteile, vermischt werden. 



  Formteile, insbesondere Bauteile, wie z.B. Platten, aus einer Zementmatrix mit integrierten Verstärkungs- bzw. Armierungsfasern, z.B. aus Holz oder Zellulose, sind weitverbreitet bekannt. 



  Die entsprechenden Produkte werden üblicherweise auf der Basis von Holz und Zement hergestellt und enthalten einen hohen Holzanteil, nämlich 25-40% (Gew.). Die verwendeten Holzfasern sind dabei relativ grob (Späne). Bei mehrschichtigen Produkten werden bei den innenliegenden Schichten gröbere Fasern als bei den aussenliegenden Schichten verwendet. Das erforderliche Verpressen der Produkte ist dabei relativ zeitaufwendig. Dünne Platten haben dabei den Nachteil einer geringen Festigkeit. 



  Es sind Bauplatten aus einer Mischung aus Holzspänen und Zement sowie chemischen Zusatzstoffen bekannt. Zur Erhöhung der Biege festigkeit werden neben Holzfasern noch Glasfasern, Cellulosefasern, synthetische Fasern und Mineralwolle-Fasern eingesetzt. Bei der Herstellung ist dabei auf die richtige Ausrichtung der Fasern zu achten. 



  Es hat sich jedoch gezeigt, dass es bis heute praktisch unmöglich war, Platten mit lediglich Holzfaserarmierung mit einer ausreichenden Biegefestigkeit herzustellen. 



  Konventionelle Formteile mit Verstärkungsfasern aus Holz oder anderen organischen Materialien eignen sich nicht dazu, Wettereinflüssen ausgesetzt zu werden, falls die Fasern nicht mineralisiert werden. 



  Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit ein möglichst einfaches Herstellungsverfahren für Formteile, deren organische Fasern auf einfachste Weise mineralisiert werden können, um damit dem Produkt die gewünschte Festigkeit auch unter besonderen Witterungsbedingungen zu verleihen. 



  Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. 



  Besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2-9 definiert. 



  Die Beigabe des Aluminiumsulfates führt zur Änderung des elektrokinetischen Potentials (Zeta-Potential) der Fasern, was durch Zugabe der vorzugsweise amorphen Kieselsäure (geringe Mengen genügen) die anschliessende Mineralisierung der organischen Fasern ermöglicht. Zum Erhalt eines Formteils hoher  Festigkeit genügen somit Zement, ggf. Füllstoffe, grobe mineralisierte Verstärkungsfasern und feine Prozessfasern. 



  Durch die Zufuhr (Einspritzung, Einblasen) von CO2 wird die Matrix modifiziert bzw. das Produkt carbonatisiert, was insbesondere einen positiven Einfluss auf das Langzeitverhalten unter widrigen Witterungseinflüssen hat. Die Festigkeit, insbesondere die Biegefestigkeit, wird durch die Mineralisierung der organischen Verstärkungsfasern erreicht. 



  Die Länge der Fasern beträgt 0,2-6 mm, vorzugsweise 0,3-4 mm. 



  Für die erfindungsgemässe Herstellung eines Formteils wird z.B. folgende Mischung (Gemisch) verwendet: 
<tb><TABLE> Columns=2 
<tb><SEP>Bindemittel (Zement)<SEP>60-85%
<tb><SEP>Füllstoffe<SEP>5-30%
<tb><SEP>Organische und mineralisierte Prozessfasern<SEP>1-5%
<tb><SEP>Organische und mineralisierte Verstärkungsfasern<SEP>4-10% 
<tb></TABLE> 



  Jedes Formteil (Platte) kann dank der Verarbeitung des Gemisches auf Entwässerungsmaschinen zwischen 5 und 50 Schichten verschiedener Dicke aufweisen. 



  Die Formteile, insbesondere Bauteile, können als Verkleidungen, Trennwände, Dachabdeckungen und Wände Verwendung finden. 


 Erfindungsgemäss hergestellte Produkte weisen folgende Eigenschaften auf: 
 
<tb><TABLE> Columns=2 
<tb><SEP>Festigkeit nach 28 Tagen<SEP>9-15 N/mm<2>
<tb><SEP>Festigkeit nach 1 Jahr<SEP>11-17 N/mm<2>
<tb><CEL AL=L>Bruchenergie nach 28 Tagen<SEP>1-4 KJ/m<2>
<tb><SEP>Bruchenergie nach 1 Jahr<SEP>2-5 KJ/m<2> 
<tb></TABLE> 


 Geprüftes Beispiel (nach 28 Tagen): 
 
<tb><TABLE> Columns=2 
<tb><SEP>Festigkeit<SEP>10,8 N/mm<2>
<tb><SEP>Dichte<SEP>1,09 kg/dm<3>
<tb><SEP>Bruchenergie<SEP>1,14 KJ/m<2>
<tb><SEP>E-Modul<SEP>3,54 kN/mm<2>
<tb><SEP>Carbonatisierungsgrad<SEP>45% 
<tb></TABLE> 


 Typische Ausführungsbeispiele: 
 
<tb><TABLE> Columns=2 1. Gemischzusammensetzung
<tb><SEP>Bindemittel (Zement)<SEP>70-80%
<tb><SEP>Füllstoffe (z.B.

   Kalkstein)<CEL AL=L>8-25%
<tb><SEP>mineralisierte Prozessfasern<SEP>1-4%
<tb><SEP>mineralisierte Verstärkungsfasern<SEP>6-10% 
<tb></TABLE> 
<tb><TABLE> Columns=2 2. Mineralisierung von organischen Fasern
<tb><SEP>Vorbehandlung mit Aluminiumsulfat<SEP>3-25%
<tb><CEL AL=L>Anschliessende Mineralisierung mittels amorpher Kieselsäure (beides bezogen auf das Trockengewicht der Fasern)<SEP>4-30% 
<tb></TABLE> 


 3. Vorhärtung 
 
 



  9-18 Stunden bei Temperaturen von 45-105 DEG C und einer relativen Feuchtigkeit zwischen 75-95%. 


 4. Eigentliche Trocknung (Wärmebehandlung) 
 
 



  t = 50-110 DEG C 
 CO2 = 5-12% (führt zu einer Carbonatisierung von 30-80%). 

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus mit Fasern armiertem, hydraulisch abbindendem Material auf Entwässerungsmaschinen, wobei hydraulisches Bindemittel, organische Armierungsfasern und Prozessfasern sowie ggf. Füllstoffe mit 250-500% Wasser, bezogen auf das Trockengewicht der Bestandteile, vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Mineralisierung der organischen Fasern Aluminiumsulfat und Kieselsäure beigemischt wird, dann das Gemisch auf einer Entwässerungsmaschine zu mehrschichtigen Teilen verarbeitet wird, wonach die feuchten Laminate in Formen in einer Umgebung mit hoher relativer Feuchtigkeit und Wärme einer Vorhärtung unterzogen werden, danach den Formen entnommen und anschliessend einer eigentlichen Aushärtung während mehrerer Tage unterzogen werden,

wonach die Formteile bei Temperaturen zwischen 45 und 125 DEG C und feuchter Umgebung einer Behandlung mit CO2 ausgesetzt werden, um die Matrix erneut zu modifizieren und das Produkt zu carbonatisieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Aluminiumsulfat in einer Menge von 3-25% und Kieselsäure in einer Menge von 4-30%, jeweils bezogen auf das Trockengewicht der Fasern, beigefügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhärtung während mind. 6 bis max. 20 Stunden bei mind. 40 bis max. 110 DEG C und einer relativen Feuchtigkeit im Bereich von 60-97% erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die eigentliche Aushärtung bei Temperaturen zwischen 45 und 125 DEG C erfolgt.

5.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass CO2 in einer Menge von 4-15% Vol. zugegeben wird, was zu einer Carbonatisierung von 25-85% führt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Verstärkungsfasern aus Cellulose bestehen und eine Länge von 0,2-6 mm, vorzugsweise 0,3-4 mm, aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe Kalksteinmehl, Asche oder Hochofenschlacke verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Mischungsbestandteile verwendet werden: <tb><TABLE> Columns=2 <tb><SEP>Bindemittel (Zement)<SEP>60-85% <tb><SEP>Füllstoffe<SEP>5-30% <tb><SEP>Organische und mineralisierte Prozessfasern<SEP>1-5% <tb><SEP>Organische und mineralisierte Verstärkungsfasern<SEP>4-10% <tb></TABLE>

9.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass Formteile mit 5 bis 50 Schichten, ggf. unterschiedlicher Dicke, hergestellt werden.

10. Formteil, hergestellt nach einem der Ansprüche 1-9.