DD277267A1 - Stranggepresste zementgebundene baustoffe und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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DD32212788A
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Wolfram Kaempfer
Michael Guenther
Roland Almeroth
Klaus Bergner
Claus-Dieter Helff
Ute Buechner
Kurt Eger
Ulrich Janorschke
Andreas Wichmann
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Bauakademie Ddr
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Abstract

Die Erfindung beinhaltet stranggepresste, zementgebundene Baustoffe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft stranggepresste zementgebundene Baustoffe fuer Voll- und Hohlprofile, Formteile, Rohre und Plattenmaterialien fuer Ausbauelemente, konstruktive Traegerelemente, medienfuehrende Leitungen, Verkleidungen oder aehnliche stabfoermige oder flaechige Erzeugnisse, wobei das Strangpressen die Arbeitsverfahren Schnecken-, Kolben- und Walzenpressen umfasst. 3 bis 23 Masseteile Mikrosiliziumdioxid werden mit 8 bis 20 Masseteilen Anmachwasserdurch intensives Ruehren homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen. Dieser Suspension werden unter weiterem Ruehren0,1 bis 6Masseteile eines Polymers und/oder Copolymers auf Polyvinylacetatbasis und nachfolgend 52 bis 88 Masseteile Zement zugesetzt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft stranggepreßte zementgebundene Baustoffe für Voll- oder Hohlprofile, Formteile, Rohre und Plattenmaterialien für Ausbaumaterialien, konstruktive Trägerelemente, medienführende Leitungen, Verkleidungen oder ähnliche stabförmige oder flächige Erzeugnisse, wobei das Strangpressen die Arbeitsverfahren Schnecken-, Kolben- und Walzenpressen umfaßt.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Für die Strangformgebung zementgebundener Baustoffe sind extrusionsfähige Arbeitsmassen mit ausreichender Bildsamkeit, Verformbarkeit ohne Textur- und Rißbildung sowie in den meisten Fällen Grünstandsfestigkeit erforderlich. Die Verwendung von Fasern, insbesondere von Asbeslfasern sowie von Extrudierungshilfsmitteln und/oder Gleitmitteln, wie beispielsweise Tylose, Polyglycol, Graphit ist bekannt (DE-AS 14712b4, PE-OS 3322780, JP-PS 30-19285) und wurde bisher mit Erfolg industriell angewendet, insbesondere zur Herstellung von ebenen, profilierten oder hohlen Asbestzementplatten, U-Profilteilen sowie Stützen und Riegelelementen.
In jüngerer Zeit wurden aufgrund der Substitutionserfordernisse für Asbest im Asbestzement Verfahren zum Strangpressen faserfreier Zementmörtel und/oder solcher mit alternativen Faserstoffen entwickelt. Die DE-OS 3011330 offenbart ein Verfahren zurr· Strangpressen von formbeständigen, härtbaren Zementformkörpern unter Zusatz von Plast- und/oder Glasfasern und bekannten Extrudierhilfs- und Gleitmitteln.
Die mit diesem Verfahren hergestellten Formkörper erzielen nur etwf. 60% bis 80% der 28-Tage-Festigkeiten von Asbestzementbaukörpern. Das Europapatent 0162·«16 beinhaltet einen Zusatz von Zellulose- und Polymerfasern zur Zementmischung, wobei die Zellulosefasern aufgrund ihres Wasserrückhaltevermögens dem Zementmörtel eine entsprechende Plastizität verleihen und die Polymerfasern die Verstärkung des Baustoffes bewirken.
Es handelt sich in allen Fällen um sehr kostenintensive Baumaterialien.
In den Europa-Patentschriften EP 00010777 und EP 0055035 sowie im DD-WP 201883 we Jen hochfeste zementhaltige Werkstoffe beschrieben, die unter Zusatz von 5 bis 20 Masseanteilen in % partiell hydrolisiertem Polyvinylacetat bei geringen Wasserzementwerten und hohen Formgebungsenergien nach dem Strangpreßverfahren hergestellt werden.
Mit diesen aufwands- und kostenintensiven polymergebundenen, strukturdefektarmen Kompaktmaterialien werden hohe Biegezugfestigkeiten von etwa 150MPa erreicht. Diese sind jedoch aufgrund des hohen Polymeranteils feuchteempfindlich und gelten als nicht beständig für die Außenanwendung.
Die der.eitig bekannten konsistenzbegünstigenden Zusätze zu Zementmörtelmischungen auf der Grundlage hoher Zusätze an Polymeren oder Copolymeren sowie an Feinststoffen und Tonen (EP 0162416) gewährleisten ohne das Zumischen von Fasern kein Herstellen formbeständiger, rissefreier zementgebundener Baustoffe mit hoher Festigkeit.
Zur Formgebung von sintertechnischen Erzeugnissen werden zum Erreichen einer vorteilhaften hohen Dichte und Festigkeit der Grünlinge als Plastifikator bekannterweise höherwertige Alkohole und Acetate verwendet. Im DD-WP 244469 dient als Plastifikator Polyvinylalkohollösung mit Zusätzen von Glyzerin und Äthoxose.
In der Literaturstelle Biczok „Betonkorrosion Betonschutz" 1968, Seiten 473/479 wird zur besseren Verarbeitbarkeit von Beton u.a. Silikagel als Zusatz zur Betonmischung genannt. Die Erhöhung der Verarbeitbarkeit wird mit Plastizitätserhöhung und Herabsetzung der Entmischungsneigung beschrieben.
Dagegen abgrenzend wurde zur Erhöhung der Erosionsfestigkeit dem unter Wasser einzubringenden Frischbeton (haufwerkporiger Beton) hochdisperse Kieselsäure zugesetzt. Es ergab sich eine sprunghafte Erhöhung der Haftung des Zementleimes an den Körnern des Korngerüstes.
Die Verwendung von Steinmehlen, die reaktionsfähige Kieselsäure enthalten, als puzzolanische Rohstoffe ist allgemein bekannt.
Neben den natürlichen Puzzolanen gibt es SiO2-reiche Rückstände bzw. Anfallstoffe in der Industrie (z. B. Filterasche, Hochofenschlacke, Tonlaugenrückstände), die die gleichen puzzolanischen Wirkungen aufweisen. Sie dienen der Modifizierung der Festigkeitseigenschaften von Mörteln und Betonen.
Auch zur Eindämmung des Alkalitreibens im Beton nutzt man die hohe chemische Reaktionsfähigkeit des SiO2 zu Ca(OH)2 aus.
Ziel der Erfindung
Mit der Erfindung sollen stranggepreßte zementgebundene Baustoffe sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung entwickelt werden, wobei ohne Verwendung von Asbestfasern und mit einem oder ohne einen geringeren Anteil anderer Faserstoffe Formteile mit hoher Qualität erreicht werden können. Diese Baustoffe können nach dem Schnecken-, Kolben- oder Walzenstrangpreßverfahren hergestellt sein.
Wesen der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei zementhaltigen Ba jstoffgemischen zum Strangpressen gute Plastizität zur Formgebung, gute Grünstandsfestigkeiten, verbunden mit der Bildung hochfester, dichter Baukörper nach dem Abbindungsprozeß zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch galöst, daß der zum Strangpressen zementgebundene Baustoff aus 52 bis 38 Masseteilen Zement
3 bis 23 Masseteilen reaktives Mikrosiliziumdioxid
0,1 bis 6 Masseteilen eines Polymers und/oder Copolymers auf der Basis von Polyvinylalkohol und/oder Polyvinylacetat 8 bis 20 Masseanteilen Anmachwasser besteht.
Das Mikrosiliziumdioxid wird mit dem Anmachwasser durch intensives Rühren homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen. Unter weiterem Rühren werden zu dieser Suspension das Polymer und/oder Copolymer und nachfolgend der Zement zugesetzt. Das Siliziumdioxid kann auch mit dem Zement trocken vorgemischt werden.
Mit der hohen Feinheit des reaktiven SiO2 entstehenden Kohäsionskräfte, die wesentlich größer sind als die der Zementteilchen. Die SiO2-Teilchen binden die Zementteilchen stärkt an sich und bewirken die Bildung einer kohäsiven zusammenhängenden Masse. Auf diesen Effekten baut sich die hohe Plastizität auf. Der Strangpreßvorgang, die damit verbundene intensive Scherbeanspruchung beeinflußt diese Plastizität und die damit verbundene Formbeständigkeit zusätzlich günstig. Durch Entlüftung der Mischung und folgende Kompression im Preßkopf der Strangpresse wird eine hohe Verdichtung erreicht, die gemeinsam mit der guten Plastizität eine kompakte, rissefreie Gefügebildung ermöglicht. Nach dem Austritt aus der Strangpresse weist das Gemenge eine Grünstandsfestigkeit auf, die eine sofortige und einfache Manipulierbarkeit der Formkörper garantiert. Für extrem dünnwandige, meist plattige Materialien, kann z. B. nach dem Prinzip der Betondachsteinhersteliup.g beim Walzenpressen der Strang auf Paletten ausgeformt werden. In solchen Fällen ist eine hohe Grünstandfestigkeit nicht erforderlich.
Nach einer Erhärtungsdauer von 28 Tagen in feuchter Atmosphäre und anschließender kurzzeitiger Trocknung bei Temperaturen unter 1100C entstehen zementgebundene Baustoffe, die hohe Druck- und Biegezugfestigkeiten aufweisen, wie sie mit faserarmen oder faserfreien stranggepreßten Zementmörteln bisher nicht erreichbar waren.
Eine Verkürzung der Erhärtungsdauer kann durch kurzzeitige Autoklavbehandlung erreicht werden, womit gleichzeitig die Beständigkeit des zementgebundenen Baustoffs erhöht wird.
Diesen zementgebundenen Baustoffgemengen können bekannterweise Fasern, vorzugsweise Glas-, Polymer-, Cellulose- oder Kohlenstofffasern getrennt oder im Gemisch sowie inierte Füllstoffe zugemischt werden. Als Faseranteil erweisen sich 0,5 bis 6 Masseteile und als Fülistoffanteil 20 bis 300 Masseteile als vorteilhaft.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung soll an der Herstellung von stranggepreßten Zementprofilen der Querschnitte 25 mm x 15 mm bzw. 45mm χ 25mm näher erläutert v/erden. Folgende Tabelle ^eigt die massenmäßige Zusammensetzung von 8 Beispielen auf.
Mai.seanteileing
Beispiel 12 3 4 5 6 7 8
Zement 775 780 760 785 670 680 690 560
reakt.SiO2 - 13061 13071 14071 220"
Polymer 32" 64" 2521 8031 30" 40" 4641 30"
Verflüssiger51 23 - 15 17 10 14 - 18
Wasserfeststoffwert 0,22 0,20 0,25 0,15 0,20 0,18 0,15 0,22 " Carboxylate* mit einem Anteil von 3% Methacrylsäure 21 Acrylat-Styren-Copolymer 31 Vinylacetat-Copolymer "' teilverseifter Polyvinylalkohol 51 Hochleistungsverflüssiger VISKOMENT 61 SiO2-Filterstaub aus der Ferrolegierungsproduktion " Tonlaugungsrückstände aus der Tonaufbereitung
In den Beispielen 5 bis 7 werden zunächst die aufgeführten Masseanteile des Mikrosiiiziumdioxides unter intensivem Mischen homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen (z. B. Turbolöser) und anschließend diesen Suspensionen die entsprechenden Masr.oanteile Polymer und Verflüssiger zugesetzt und das Intensivmischen solange fortgesetzt, bis eine homogene Suspension vorliegt, die durch Mischen mit dem Zement eine plastische, ko'iäsive Masse mit tonähniicher Bildsamkeit bildet. Die Beispiele 1 bis 4 und 8 stellen Vergleichsuntersuchungen dar. Die nach dem Intensivmischen sowie nach der plastischen bzw. steifplastischen Strangformgebung vorliegenden Massen sind wie folgt zu charakterisieren:
Beispiel 1/2 3/4 5 bis 7 8
Gemengecharok- steif sehrsteif plastisch. sehrsteif
leristik krümelig krümelig kohäsiv,
bildsam
Charakteristik Rißbildung starke Riß ohne Riß Rißbildung
der Zementmör im Kanten bildung bildung u. bei gerin
telprofile bereich Deformation, ger Defor
formbestän mation
dig
Nach einer 28tägigen Erhärtungsdaucr in feuchter Atmosphäre bei 20°C und 65%iger Luftfeuchtigkeit weisen die Zementmörtelprofile folgende Festigkeitswerte auf:
Beispiel Druckfestigkeit Rd28 Biegezugfestigkeit Rb/28
Eine bedeutende Festigkeitssteigerung wird erreicht, wenn nach der Feuchtlagerung eine zweistündige Trocknung der Zementmörtelprofile bei 105°C erfolgt.
1 2 97 4 5 6
58 85 11,8 53 92 107
6,3 10,8 8,4 12,5 14

Claims (2)

1 bis 3 Masseteilen eines Polymers und/oder Copolymers auf der Basis von Polyvinylalkohol 8 bis 20 Masseteilen Anmachwasser
bestehen.
2. Stranggepreßte zementgebundene Baustoffe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des Baustoffgemenge
- 0,5 bis 6 Masseteile Fasern, vorzugsweise Glas-, Polymer- Zellulose- ooLr Kohlenstoffe sowie Gemische aus diesen und/oder
- 20 bis 300 Masseteile eines weitgehend inerten Füllstoffes, vorzugsweise eines Feinstzuschlagstoffes
enthält.
1. Stranggepreßte zementgebundene Baustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 52 bis 88 Masseteilen Zement
3 bis 23 Masseteilen reaktives Mikrosiliziumdioxid
2. Verfahren zum Strangpressen zementgebundener Baustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß Mikrosiliziumdioxid mit dem Anmachwasser durch intensives Rühren zu homogenem, reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen wird, unter weiterem Rühren das Polymer und/oder Copolymer auf Polyvinylalkohol- und/oder Polyvinylacetatbasis und gleichzeitig oder nachfolgend der Zement zugesetzt werden, das Siliziumdioxid kann auch mit dem Zement trocken vorgemischt werden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT398755B (de) * 1989-02-24 1995-01-25 Sandoz Ag Verbesserte puzzolanische zubereitungen
DE29518925U1 (de) * 1995-11-29 1997-04-10 Betonwerk Kwade GmbH & Co. KG, 48465 Schüttorf Rohrmuffe
FR2746095A1 (fr) * 1996-03-15 1997-09-19 Rhone Poulenc Chimie Suspensions aqueuses de silice et leurs applications dans des compositions a base de liant mineral

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