CH703868B1 - Baustoff und Bausystem-Element sowie Verfahren zur Herstellung derselben. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Baustoff (M2), der hergestellt werden kann durch Zusammenführen von 30 bis 70 Gew.-% eines Zements bzw. hydraulischen Bindemittels, 20 bis 80 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 15 Gew.-% porösem und/oder porenbildendem Material; oder durch Zusammenführen von 10 bis 80 Gew.-% eines Zements bzw. hydraulischen Bindemittels, 10 bis 80 Gew.-% pulverförmigem und/oder körnigem mineralischem Füllstoff, 20 bis 80 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 15 Gew.-% porösem und/oder porenbildendem Material; und jeweils durch anschliessendes Mischen der zusammengeführten Bestandteile während 1 bis 15 min. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Bausystem-Element (1; 2) mit einem ersten Abschnitt (11; 21), der in einer ausgehärteten Zementmatrix (M1) verteilte und durch diese fixierte, insbesondere massive Feststoffpartikel enthält, und mit einem zweiten Abschnitt (12; 22), der in einer ausgehärteten Zementmatrix (M2) verteilte Poren enthält. Dieser zweite Abschnitt (12; 22) kann durch den erfindungsgemässen Baustoff (M2) gebildet werden.

Description

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Baustoff und ein diesen Baustoff enthaltendes Bausystem-Element sowie auf Verfahren zur Herstellung dieses Baustoffs bzw. Bausystem-Elements. Baustoffe und diese enthaltende Bausystem-Elemente finden Verwendung beim Erstellen von Bauwerken oder Bauwerkteilen, insbesondere von Gebäuden, Mauern, Fassaden, Decken, Böden etc.

[0002] Es sind zahlreiche Baustoffe bekannt, deren Grundmaterial ein anorganisches bzw. zementartiges Bindemittel ist, in welches während der Herstellung vor dem Verfestigen der noch weichen Zementmasse Luftblasen eingearbeitet werden, um die Dichte des so hergestellten Baustoffs zu verringern sowie seine Wärme-, Feuchtigkeits- und Schallisolation zu erhöhen.

[0003] Die EP 0 647 603 beschreibt einen feinporigen Baustoff, dessen Poren einen Durchmesser unter 5 µm haben. Die Herstellung erfolgt auf Basis eines Zement-Wasser-Gemisches mit einem Wasser-Zement-Verhältnis von etwa 0,24 bis 0,40 und unter Zugabe eines Tensids. Dieses Gemisch wird mittels eines Hochturbulenzmischers (Flügelmischer) bei 1500 U/min gemischt bzw. «geschlagen», wodurch Luftblasen eingebracht und zu kleineren Luftblasen zerschlagen werden. Die so gewonnene feinporige Zementmasse wird in Formen gegossen, wo sie bei Umgebungstemperatur aushärtet.

[0004] Die US 5 110 084 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines feinporigen Baustoffs auf Basis eines Zement-Wasser-Gemisches mit einem Wasser-Zement-Verhältnis von etwa 0,5 bei einer Temperatur von etwa 60 °C, in das eine Schaumlösung (stabilisierter Schaum) etwa gleicher Temperatur eingemischt wird, um die Luftblasen in der Zementmasse zu erzeugen. Die so gewonnene porige Zementmasse wird in wärmeisolierte Formen gegossen, in denen die Aushärtung bei langsam abfallender Temperatur erfolgt.

[0005] Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Baustoffs gemäss Anspruch 1 und einen entsprechend hergestellten Baustoff nach Anspruch 5 bereit. Gemäss einer ersten Variante weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Zusammenführen von 30 bis 70 Gew.-% eines Zements bzw. hydraulischen Bindemittels, 20 bis 80 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 15 Gew.-% porösem und/oder porenbildendem Material; und Mischen der zusammengeführten Bestandteile während 1 bis 15 min.

[0006] Das Mischen kann in einem Mischer erfolgen, wobei die Reihenfolge des Eindosierens der Bestandteile beliebig ist. Insbesondere können die Bestandteile auch gleichzeitig eindosiert werden.

[0007] Vorzugsweise sieht das Verfahren wie folgt aus: Zusammenführen von 51 bis 71 Gew.-% eines Zements der Klasse CEM I oder der Klasse CEM II, 28 bis 48 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 5 Gew.-% Aluminiumpaste und/oder Aluminiumpulver; und Mischen der zusammengeführten Bestandteile während 1 bis 15 min.

[0008] Gemäss einer zweiten Variante weist das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Zusammenführen von 10 bis 80 Gew.-% eines Zements bzw. hydraulischen Bindemittels, 10 bis 80 Gew.-% pulverförmigem und/oder körnigem mineralischem Füllstoff, 20 bis 80 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 15 Gew.-% porösem und/oder porenbildendem Material; und Mischen der zusammengeführten Bestandteile während 1 bis 15 min.

[0009] Vorzugsweise sieht das Verfahren wie folgt aus: Zusammenführen von 15 bis 35 Gew.-% eines Zements der Klasse CEM I oder der Klasse CEM II, 10 bis 40 Gew.-% pulverförmigem mineralischem Füllstoff, 38 bis 48 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 5 Gew.-% Aluminiumpaste und/oder Aluminiumpulver; und Mischen der zusammengeführten Bestandteile während 1 bis 15 min.

[0010] Der gemäss dieser Verfahren hergestellte Baustoff hat vorzugsweise einen Porenvolumen-Anteil von 20 bis 70%, wobei vorzugsweise ein Grossteil von 70 bis 95%, insbesondere von mehr als 80% des Gesamt-Porenvolumens in Form von Poren vorliegt, deren Durchmesser («Grösse») im Bereich von 0.1 bis 5 mm und insbesondere im Bereich von 0.2 bis 2 mm liegt. Bei diesen Porengrössen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Korngrössen-Verteilung des mineralischen Füllstoffs im Bereich von 0 bis 200 µm und vorzugsweise im Bereich von 0 bis 100 µm liegt.

[0011] Es gibt bekannte Bausystem-Elemente mit einem ersten Abschnitt, der in einer ausgehärteten Zementmatrix verteilte und durch diese fixierte, insbesondere massive Feststoffpartikel enthält, und einem zweiten Abschnitt, der in einer ausgehärteten Zementmatrix verteilte Poren enthält, wobei der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verbunden ist.

[0012] Ein derartiges Bausystem-Element ist z.B. aus der EP 1 988 228 oder aus der EP 0 049 348 bekannt.

[0013] Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Bausystem-Element der beschriebenen Bauart bereit, wobei ein erster Abschnitt, der in einer ausgehärteten Zementmatrix verteilte und durch diese fixierte, insbesondere massive Feststoffpartikel enthält, und ein zweiter Abschnitt, der einen erfindungsgemässen Baustoff in Form einer Zementmatrix und in der ausgehärteten Zementmatrix verteilte Poren enthält, vorgesehen sind.

[0014] Vorteilhaft ist der zweite Abschnitt als poröse Zementmatrix durch aufgeschäumten und/oder mit hohlen Feststoffpartikeln durchmischten und danach verfestigten Zementleim gebildet.

[0015] Die Erfindung stellt andererseits ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bausystem-Elements mit einem Baustoff nach der Erfindung bereit.

[0016] Bei einer bevorzugten Ausführung ist bei dem erfindungsgemässen Bausystem-Element der erste Abschnitt ein Verbund aus Gesteinspartikeln bzw. Gesteinskörnungen und Zement, und zwar insbesondere mit Kies, Schotter, Rundsand oder Bruchsand (Brechsand) oder Mischungen davon in einer Zementmatrix verteilt. Dieser betonartige erste Abschnitt enthält vorzugsweise Gesteinspartikel verschiedener Grössen, so dass bei dem Material des ersten Abschnitts der Volumenanteil der Gesteinspartikel bezogen auf das Gesamtvolumen, d.h. das Volumen der Gesteinspartikel plus das Volumen der Zementmatrix, zwischen 70% und 99%, vorzugsweise zwischen 80% und 95% liegt. Dieser erste Abschnitt bzw. «Beton-Abschnitt» ist besonders druckfest und hart. Er sorgt damit für die Stabilität des Bausystem-Elements und somit des aus solchen Elementen errichteten Bauwerks oder Bauwerkteils. Ein Teil oder sämtliche dieser Gesteinspartikel können auch durch Partikel aus gebranntem Ton, d.h. Ziegelpartikel, aus dampfgehärteten Partikeln, wie z.B. Kalksandstein-Partikeln, oder durch Aufschmelzen und Erstarrenlassen von Gesteinsmaterial gewonnenen Partikeln, z.B. Glaspartikel, ersetzt sein. Alternativ oder zusätzlich können dem ersten Material des ersten Abschnitts neben den Gesteinspartikeln auch Metallpartikel oder Polymerpartikel beigemischt sein. Die erwähnten anorganischen Feststoffpartikel und die Zementmatrix sind vorwiegend materialschlüssig (Kristallisationsbrücken) miteinander verbunden. Je nach der Beschaffenheit der Oberfläche dieser Partikel, z.B. je nach Art ihrer Oberflächenrauigkeit, bestehen auch formschlüssige Verbindungen zwischen den Feststoffpartikeln und der Zementmatrix. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung haben die zusätzlich zu den Gesteinspartikeln beigemischten Glasanteile und/oder Polymeranteile und/oder Metallanteile die Form von Fasern, die vorzugsweise aufgeraut sind und somit formschlüssig neben den Gesteinspartikeln in die Zementmatrix eingebettet sind. Diese Zusatzanteile erhöhen die Festigkeit des Materials des ersten Abschnitts.

[0017] Dem durch die poröse Zementmatrix gebildeten Material des zweiten Abschnitts kann Steinmehl beigemischt sein. Unter Steinmehl soll in diesem Zusammenhang ein Gesteinspulver mit einer Korngrössen-Verteilung von 0 bis 500 µm, vorzugsweise mit einer Korngrössen-Verteilung von 0 bis 300 µm, verstanden werden. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführung werden zur Herstellung der porösen Zementmatrix eine insbesondere durch Pressen, Giessen oder Pumpen förderbare und umformbare Masse aus Zement und Wasser sowie ggfs. mit dem genannten Steinmehl hergestellt. Dieser Masse wird vorzugsweise chemisch (durch Reaktion von beigemischten Komponenten entstehendes Gas) und/oder physikalisch (durch beigemischtes Gas und dessen Erhitzen und/oder Absenken des Umgebungsdruckes) wirkendes Treibmittel beigesetzt. Zur Erhöhung der Viskosität des Zementleims können wasserlösliche oder in Wasser zumindest quellende Polymere wie z.B. Stärke beigemischt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zementmasse bzw. dem Zementleim zusätzlich Aluminiumpulver oder eine Aluminiumpaste beigemischt wird, wobei das darin enthaltene Aluminium zusammen mit dem Wasser zu Aluminiumoxid und Wasserstoff reagiert. Das dabei gebildete Aluminiumoxid wirkt als zusätzliches Bindemittel, und der dabei gebildete Wasserstoff wirkt als gasförmiges Treibmittel zur Porenbildung in der Zementmatrix. Man erhält dann einen durch physikalische und/oder chemische Treibmittel aufgeschäumten porösen Zementleim als Material des zweiten Abschnitts. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe des Aluminiumpulvers oder der Aluminiumpaste vor der Zugabe des Wassers. Das Aluminiumpulver bzw. die Aluminiumpaste werden dann zusammen mit den anderen Komponenten in einem Trockenmischgang vermischt.

[0018] Bei einer ersten Variante des erfindungsgemässen Bausystem-Elements liegt der erste Abschnitt in Form eines Hohlblockgebildes mit einem oder mehreren Hohlräumen vor, und der zweite Abschnitt ist durch den einen oder die mehreren Hohlräume gebildet, der bzw. die mit dem aufgeschäumten und/oder mit hohlen Feststoffpartikeln durchmischten und verfestigten Zementleim ausgefüllt ist bzw. sind. Diese erste Variante ist somit ein Beton-Hohlblockstein mit Zementleim-Ausschäumung.

[0019] Bei einer zweiten Variante des erfindungsgemässen Bausystem-Elements liegt der erste Abschnitt in Form eines ersten Plattengebildes vor, und der zweite Abschnitt liegt in Form eines zweiten Plattengebildes vor, wobei diese beiden Plattengebilde jeweils mit einer ihrer Grossflächen aneinander befestigt sind. Diese zweite Variante ist somit eine Betonplatte mit Zementleim-Anschäumung. Besonders bevorzugt liegt diese zweite Variante als mehrschichtiges Gebilde vor (Sandwich), und zwar mit mindestens zwei Schichten vom Typ des ersten Plattengebildes (hohe Druckfestigkeit, betonartig) mit einer dazwischen angeordneten Schicht vom Typ des zweiten Plattengebildes (zementleimartig) oder umgekehrt mit mindestens zwei Schichten vom Typ des zweiten Plattengebildes (zementleimartig) mit einer dazwischen angeordneten Schicht vom Typ des ersten Plattengebildes (hohe Druckfestigkeit, betonartig). Es können auch mehrere solcher Plattengebilde vom ersten Typ und zweiten Typ abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet werden, also abwechselnd miteinander mindestens zwei vom ersten Typ und mindestens zwei vom zweiten Typ, wie z.B. nach dem Schema Typ1-Typ2-Typ1-Typ2-Typ1. Diese mehrschichtige Bauweise bzw. Sandwich-Bauweise ermöglicht neue Freiheitsgrade bzw. Gestaltungsmöglichkeiten, indem die Anzahl der Schichten vom ersten Typ und zweiten Typ sowie deren jeweilige Dicke an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können. Vor allem im Hinblick auf die Optimierung der Barriere-Eigenschaften für Wärme, Schall und Feuchtigkeit bei gleichzeitiger Optimierung seiner Masse, eröffnet diese spezielle Ausführung des erfindungsgemässen Bausystem-Elements neue Möglichkeiten.

[0020] Die Zementleim-Ausschäumung und die Zementleim-Anschäumung bei der ersten Variante bzw. bei der zweiten Variante bilden eine sehr wirksame Barriere gegen Wärmeleitung, gegen Schallausbreitung und gegen Feuchtigkeitsausbreitung in dem erfindungsgemässen Bausystem-Element.

[0021] Zur Erzielung einer guten mechanischen Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt (betonartig) und dem zweiten Abschnitt (zementschaumartig) ist es vorteilhaft, wenn das Material des ersten Abschnitts und das Material des zweiten Abschnitts aneinander flächig anliegen. Vorzugsweise ist das Material des ersten Abschnitts mit dem Material des zweiten Abschnitts formschlüssig und/oder materialschlüssig miteinander verbunden.

[0022] Der Formschluss entsteht durch zueinander komplementäre Formationen an den einander zugewandten und einander kontaktierenden Grenzflächen des ersten und des zweiten Abschnitts. Zweckmässigerweise hat die dem zweiten Abschnitt zugewandte Fläche des ersten Abschnitts Erhöhungen, welche in das Material des zweiten Abschnitts ragen und von diesem umgeben sind, und/oder Vertiefungen, in welche das Material des zweiten Abschnitts ragt und diese ausfüllt.

[0023] Der Materialschluss entsteht vorwiegend durch das Ausbilden von Kristallisationsbrücken zwischen der Zementmatrix des ersten Abschnitts und dem Zementschaum des zweiten Abschnitts. Einen besonders stabilen Matarialschluss und somit eine insgesamt hohe Festigkeit des erfindungsgemässen Bausystem-Elements erreicht man, wenn das Ausschäumen (erste Variante) bzw. das Anschäumen (zweite Variante) des zweiten Abschnitts erfolgt, solange das betonartige Material des ersten Abschnitts noch nicht vollständig kristallisiert bzw. ausgehärtet ist.

[0024] Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen des weiter oben beschriebenen Bausystem-Elements enthält folgende Verfahrensabschnitte: <tb>a)<SEP>Verteilen von Feststoffpartikeln, insbesondere massiven Feststoffpartikeln, in einem ersten Zementleim; <tb>b)<SEP>Formen des Feststoffpartikel enthaltenden ersten Zementleims zu einem ersten Abschnitt; <tb>c)<SEP>zumindest teilweises Aushärtenlassen des geformten ersten Zementleims zu einer ausgehärteten ersten Zementmatrix mit den darin verteilten und dadurch fixierten Feststoffpartikeln; <tb>d)<SEP>Aufschäumen eines zweiten Zementleims und/oder Durchmischen eines zweiten Zementleims mit hohlen Feststoffpartikeln; <tb>e)<SEP>Kontaktieren des ersten Abschnitts mit dem zweiten Zementleim; und <tb>f)<SEP>Aushärtenlassen des zweiten Zementleims zu einer aufgeschäumten und/oder mit den hohlen Feststoffpartikeln durchmischten porösen zweiten Zementmatrix.

[0025] Vorzugsweise verwendet man als massive Feststoffpartikel in dem ersten Zementleim Sand und/oder Kies, wobei der Sand vorzugsweise Korngrössen im Bereich von 0 bis 4 mm hat (feine Gesteinskörnung) und der Kies vorzugsweise Korngrössen im Bereich von 4 bis 32 mm hat (grobe Gesteinskörnung).

[0026] Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt der Verfahrensabschnitt d) unter Verwendung des weiter oben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemässen Baustoffs gemäss der ersten oder der zweiten Variante.

[0027] Vorzugsweise lässt man in Schritt c) die dem zweiten Abschnitt zugewandte Oberfläche nur teilweise aushärten, bevor diese Oberfläche in Schritt e) durch Ausschäumen (erste Variante) bzw. Anschäumen (zweite Variante) mit dem Zementleim-Schaum kontaktiert wird.

[0028] Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in seinem niedrigen Energieverbrauch, da man z.B. weder ein Brennen noch Dampfhärten benötigt.

[0029] Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, wobei <tb>Fig. 1<SEP>einen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Baustoff zeigt; <tb>Fig. 2<SEP>eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführung eines erfindungsgemässen Bausystem-Elements ist; und <tb>Fig. 3<SEP>eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemässen Bausystem-Elements ist.

[0030] Zur Herstellung des weiter oben erwähnten aufgeschäumten zweiten Zementleims (Zementleim-Schaum) können die folgenden, nicht einschränkend aufzufassenden Mischungen und Vorgehensweisen verwendet werden.

[0031] Beispiel 1: Es werden als Bindemittel 56 Gew.-% eines Zements (Portlandzement) der Klasse CEM I 42,5 N (gemäss Norm SN EN 197-1: 2000), als Treibmittel 0.12 Gew.-% Aluminiumpaste sowie 43 Gew.-% Wasser verwendet. Zum Zeitpunkt 0 («Sekunde 0») werden der Zement und die Aluminiumpaste oder das Aluminiumpulver dosiert und trocken gemischt. Die Trockenmischzeit beträgt etwa 120 Sekunden. Nun wird das zuvor abgewogene Wasser während weiteren 60 Sekunden unter ständigem Mischen beigegeben und danach weiter nass gemischt. Die Nassmischzeit beträgt etwa 120 Sekunden. Das Schäumen beginnt merklich nach etwa 0.5 bis 3 Stunden. Nach etwa 4 bis 12 Stunden ist der Schäumungsprozess abgeschlossen. Der so hergestellte Zementleim-Schaum als Baustoff bzw. das aus ihm bestehende oder das ihn enthaltende Bausystem-Element kann nun weiterverarbeitet (z.B. in kleinere Blöcke oder Platten gesägt) werden. Obwohl der Schäumungsprozess bis zu etwa 12 Stunden dauern kann, ist es möglich und zweckmässig, diese Weiterverarbeitung schon nach 6 Stunden zu beginnen. Vorzugsweise erfolgt die Weiterverarbeitung während eines Zeitfensters von 6 bis 24 Stunden nach Beginn des Schäumens. Der ausgehärtete Zementleim-Schaum hat einen Porenvolumen-Anteil von 20 bis 70%, d.h. 1000 Liter ausgehärtetes Schaummaterial enthält 200 bis 700 Liter Poren, wobei mehr als 80% des Gesamt-Porenvolumens in Form von Poren vorliegt, deren Durchmesser («Grösse») im Bereich von 0,1 bis 3 mm liegt (siehe Fig. 1 ).

[0032] Beispiel 2: Es werden als Bindemittel 25.5 Gew.-% eines Zements (Portlandzement) der Klasse CEM I 42.5 N, 34.4 Gew.-% Calzit MS 70 F als Zuschlagstoff (Calcit-Pulver mit einer Korngrössen-Verteilung von 0 bis 60 µm), 40 Gew.-% Wasser sowie als Treibmittel 0.12 Gew.-% Aluminiumpaste verwendet. Zum Zeitpunkt 0 («Sekunde 0») beginnt man, den Zement, die Aluminiumpaste und den Zuschlagstoff in einen Mischbehälter einzudosieren. Zum Zeitpunkt 120 Sekunden (Trockenmischzeit) beginnt man, das Wasser während 60 Sekunden unter weiterem Mischen beizugeben, woraufhin weitere 120 Sekunden nass gemischt wird (Nassmischzeit). Das Schäumen beginnt wieder nach etwa 0.5 bis 3 Stunden, und nach etwa 4 bis 12 Stunden ist der Schäumungsprozess abgeschlossen. Der so hergestellte Zementleim-Schaum als Baustoff bzw. das aus ihm bestehende oder das ihn enthaltende Bausystem-Element kann nun weiterverarbeitet (z.B. in kleinere Blöcke oder Platten gesägt) werden. Obwohl der Schäumungsprozess bis zu etwa 12 Stunden dauern kann, ist es möglich und zweckmässig, diese Weiterverarbeitung schon nach 6 Stunden zu beginnen. Vorzugsweise erfolgt die Weiterverarbeitung während eines Zeitfensters von 6 bis 24 Stunden nach Beginn des Schäumens. Der ausgehärtete Zementleim-Schaum hat einen Porenvolumen-Anteil von 20 bis 70%, d.h. 1000 Liter ausgehärtetes Schaummaterial enthält 200 bis 700 Liter Poren, wobei wieder mehr als 80% des Gesamt-Porenvolumens in Form von Poren vorliegt, deren Durchmesser («Grösse») im Bereich von 0.1 bis 3 mm liegt (siehe Fig. 1 ).

[0033] Beispiel 3: Wie Beispiel 2, jedoch wird anstelle von Calzit MS 70 F als Zuschlagstoff Kalkfüllstoff mit einer gröberen Korngrössenverteilung als Calzit MS 70 F verwendet, und zwar Calcit-Pulver mit einer Korngrössen-Verteilung von 0 bis 260 µm oder Calcit-Pulver mit einer Korngrössen-Verteilung von 0 bis 150 um. Der ausgehärtete Zementleim-Schaum hat einen Porenvolumen-Anteil von 20 bis 70%, d.h. 1000 Liter ausgehärtetes Schaummaterial enthält 200 bis 700 Liter Poren, wobei wieder mehr als 80% des Porenvolumens in Form von Poren vorliegt, deren Durchmesser («Grösse») im Bereich von 0.1 bis 3 mm liegt (siehe Fig. 1 ).

[0034] Zur Herstellung eines Bausystem-Elements können die folgenden, nicht einschränkend aufzufassenden Mischungen und Vorgehensweisen verwendet werden.

[0035] Beispiel 4: Der gemäss einem der Beispiele 1, 2 oder 3 hergestellte Zementleim-Schaum wird z.B. in einer Hohlform zu einem quaderförmigen Gebilde geformt. Nach einer Aushärtungszeit von 6 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur oder Umgebungstemperatur (etwa 10 bis 25°C) ist das Herstellungsverfahren abgeschlossen. Das geschäumte Gebilde kann zugeschnitten werden und in einen Hohlraum eines Beton-Hohlblocksteins eingesetzt oder (z.B. mittels Zementkleber) eingeklebt werden. Alternativ kann das geschäumte Gebilde an eine Betonplatte angesetzt oder (z.B. mittels Zementkleber) angeklebt werden.

[0036] Beispiel 5: Mit dem gemäss einem der Beispiele 1, 2 oder 3 hergestellten Zementleim-Schaum wird ein zuvor gefertigter Beton-Hohlblockstein ausgeschäumt (siehe Fig. 2 ). Nach einer Aushärtungszeit von 6 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur oder Umgebungstemperatur (etwa 10 bis 25°C) und einer allfälligen Nachbearbeitung ist das Herstellungsverfahren abgeschlossen.

[0037] Beispiel 6: Mit dem gemäss einem der Beispiele 1, 2 oder 3 hergestellten Zementleim-Schaum wird eine zuvor gefertigte Betonplatte angeschäumt (siehe Fig. 3 ). Nach einer Aushärtungszeit von 6 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur oder Umgebungstemperatur (etwa 10 bis 25°C) und einer allfälligen Nachbearbeitung ist das Herstellungsverfahren abgeschlossen.

[0038] Beispiel 7: Wie Beispiel 6, jedoch wird durch Wiederholung der Vorgehensweise von Beispiel 6 ein mehrschichtiges Gebilde hergestellt. Eine erste Betonplatte wird mit dem gemäss Beispiel 1, 2 oder 3 hergestellten Zementleim-Baustoff angeschäumt. Eine zweite Betonplatte wird gegen diesen noch nicht ausgehärteten geschäumten Zementleim-Baustoff gedrückt. Die hierbei aufgebrachte Anpresskraft wird derart gewählt, dass lediglich eine geringe Kompression der Schicht aus Zementleim-Baustoff zwischen der ersten und der zweiten Betonplatte erfolgt. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, bis eine Sandwich-Platte aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Betonplatten und Zementschaumplatten hergestellt ist. Nach einer Aushärtungszeit von 6 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur oder Umgebungstemperatur (etwa 10 bis 25°C) und einer allfälligen Nachbearbeitung ist das Herstellungsverfahren abgeschlossen.

[0039] Beispiel 8: Wie Beispiel 6, jedoch wird durch Wiederholung der Vorgehensweise von Beispiel 6 ein mehrschichtiges Gebilde hergestellt. Die mehreren Betonplatten werden vertikal mit horizontalem Abstand voneinander in einem Kasten fixiert. Anschliessend werden die Zwischenräume zwischen den Betonplatten mit dem noch nicht ausgehärteten geschäumten Zementleim-Baustoff ausgeschäumt. Nach einer Aushärtungszeit von 6 bis 24 Stunden bei Raumtemperatur oder Umgebungstemperatur (etwa 10 bis 25°C) und einer allfälligen Nachbearbeitung ist das Herstellungsverfahren abgeschlossen.

[0040] In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemässen Baustoff (Zementleim-Schaum) neben einer Skala mit Millimeter-Graduierung (Lineal) vergrössert dargestellt, welcher erfindungsgemäss z.B. gemäss Beispiel 1, 2 oder 3 hergestellt wurde. Man erkennt, dass der Baustoff (Zementleim-Schaum) einen Porenvolumen-Anteil von 20 bis 70% aufweist, wobei ein Grossteil von mehr als 80% des Gesamt-Porenvolumens in Form von Poren vorliegt, deren Durchmesser im Bereich von 0.1 bis 3 mm liegt.

[0041] In Fig. 2 ist eine erste Ausführung (Hohlblockgebilde) eines erfindungsgemässen Bausystem-Elements 1 in einer Perspektivansicht schematisch dargestellt. Das Bausystem-Element 1 hat einen ersten Abschnitt 11 in Form eines Hohlblockgebildes mit mehreren Hohlräumen sowie einen zweiten Abschnitt 12 im Bereich der mehreren Hohlräume des ersten Abschnitts 11. Diese Hohlräume sind mit dem aufgeschäumten und/oder mit hohlen Feststoffpartikeln durchmischten und verfestigten Zementleim M2 ausgefüllt. Diese Ausführung ist ein Beton-Hohlblockstein mit Zementleim-Ausschäumung.

[0042] In Fig. 3 ist eine zweite Ausführung (Plattengebilde) eines erfindungsgemässen Bausystem-Elements 2 in einer Schnittansicht schematisch dargestellt. Das Bausystem-Element 2 hat einen ersten Abschnitt 21 in Form eines ersten Plattengebildes und einen zweiten Abschnitt 22 in Form eines zweiten Plattengebildes. Der erste Abschnitt 21 und der zweite Abschnitt 22 sind jeweils mit einer Grossfläche desselben aneinander befestigt. Der zweite Abschnitt 22 wird durch Anschäumen an den ersten Abschnitt 21 gebildet. An der Grossfläche des ersten Abschnitts 21 sind Formationen F ausgebildet, um die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten 21, 22 zu verstärken. Diese Formationen F können als Noppen oder als Rippen ausgebildet sein. Diese Konfiguration ermöglicht eine materialschlüssige und formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Abschnitten 21, 22. Diese Ausführung ist eine Betonplatte mit Zementleim-Anschäumung.

[0043] In der Tabelle sind beispielhaft Mischungszusammensetzungen sowie Mischvorgänge für verschiedene Rezepturen aufgeführt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen eines Baustoffs, welches die folgenden Schritte aufweist: Zusammenführen von 10 bis 80 Gew.-% eines Zements bzw. hydraulischen Bindemittels, 10 bis 80 Gew.-% pulverförmigem und/oder körnigem mineralischem Füllstoff, 20 bis 80 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 15 Gew.-% porösem und/oder porenbildendem Material; und Mischen der zusammengeführten Bestandteile während 1 bis 15 min.

2. Verfahren nach Anspruch 1, welches die folgenden Schritte aufweist: Zusammenführen von 15 bis 35 Gew.-% eines Zements der Klasse CEM I oder der Klasse CEM II, 10 bis 40 Gew.-% pulverförmigem mineralischem Füllstoff, 38 bis 48 Gew.-% Wasser und 0.05 bis 5 Gew.-% Aluminiumpaste und/oder Aluminiumpulver; und Mischen der zusammengeführten Bestandteile während 1 bis 15 min.

3. Baustoff (M2), welcher mittels eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2 hergestellt wurde.

4. Baustoff (M2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Porenvolumen-Anteil von 20 bis 70% aufweist.

5. Baustoff (M2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grossteil von 70 bis 95%, insbesondere von mehr als 80% des Gesamt-Porenvolumens in Form von Poren vorliegt, deren Durchmesser im Bereich von 0.1 bis 5 mm und vorzugsweise im Bereich von 0.2 bis 2 mm liegt.

6. Bausystem-Element (1; 2) mit einem ersten Abschnitt (11; 21), der in einer ausgehärteten Zementmatrix (M1) verteilte und durch diese fixierte, insbesondere massive Feststoffpartikel enthält, und mit einem zweiten Abschnitt (12; 22), der einen Baustoff (M2) nach Anspruch 3 in Form einer Zementmatrix enthält und in der ausgehärteten Zementmatrix verteilte Poren enthält.

7. Bausystem-Element (1; 2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (11; 21) mit dem zweiten Abschnitt (12; 22) verbunden ist und dass der zweite Abschnitt (12; 22) als poröse Zementmatrix (M2) durch aufgeschäumten und/oder mit hohlen Feststoffpartikeln durchmischten und danach verfestigten Zementleim gebildet ist.

8. Bausystem-Element (1; 2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (11; 21) ein Verbund aus Gesteinspartikeln bzw. Gesteinskörnungen und Zement ist, der insbesondere Kies, Schotter, Rundsand oder Bruchsand oder Mischungen davon aufweist.

9. Bausystem-Element (1; 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem verfestigten Zementleim Steinmehl, insbesondere Calciumcarbonat, beigemischt ist.

10. Bausystem-Element (1; 2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der verfestigte Zementleim durch physikalische und/oder chemische Treibmittel aufgeschäumt ist.

11. Bausystem-Element (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (11) in Form eines Hohlblockgebildes mit einem oder mehreren Hohlräumen vorliegt, und der zweite Abschnitt (12) durch den einen oder die mehreren Hohlräume gebildet ist, der bzw. die mit dem aufgeschäumten und/oder mit hohlen Feststoffpartikeln durchmischten und verfestigten Zementleim (M2) ausgefüllt ist bzw. sind.

12. Bausystem-Element (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (21) in Form eines ersten Plattengebildes vorliegt und der zweite Abschnitt (22) in Form eines zweiten Plattengebildes vorliegt, die jeweils mit einer ihrer Grossflächen aneinander befestigt sind.

13. Verfahren zum Herstellen eines Bausystem-Elements nach einem der Ansprüche 6 bis 12, welches die folgenden Verfahrensabschnitte aufweist: a) Verteilen von Feststoffpartikeln, insbesondere massiven Feststoffpartikeln, in einem ersten Zementleim; b) Formen des Feststoffpartikel enthaltenden ersten Zementleims zu einem ersten Abschnitt; c) zumindest teilweises Aushärtenlassen des geformten ersten Zementleims zu einer ausgehärteten ersten Zementmatrix (M1) mit den darin verteilten und dadurch fixierten Feststoffpartikeln; d) Aufschäumen des Baustoffs (M2) als ein zweiter Zementleim und/oder Durchmischen des Baustoffs (M2) als ein zweiter Zementleim mit hohlen oder porösen Feststoffpartikeln; e) Kontaktieren des ersten Abschnitts mit dem zweiten Zementleim; und Aushärtenlassen des zweiten Zementleims zu einer aufgeschäumten und/oder mit den hohlen Feststoffpartikeln durchmischten porösen zweiten Zementmatrix.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensabschnitt d) unter Verwendung eines Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2 erfolgt.