DE3731993C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen gefügedichten Konstruktionsleichtbeton
auf rein mineralischer Basis sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung.
Konstruktionsleichtbetone mit beschränkter Wärmedämmfähigkeit,
die je nach Festigkeit und Rohdichte für tragende Betonbauteile
und Betonbauwerke wie Wohngebäude, Hochhäuser, Brücken usw.
verwendet werden, sind nach Ullmann, Encyklopädie der technischen
Chemie, 4. Auflage, Band 8, Seite 324 bekannt. Nach den
bekannten Verfahren des Standes der Technik ist es jedoch in
der Regel nicht möglich, einen Leichtbeton mit einer Dichte von
weniger als 850 kg/m³ auf rein mineralischer Basis herzustellen,
der in seinem Gefüge so dicht wie ein Normalbeton ist,
etwa eine Trockenrohdichte von 2300 kg/m³ aufweist und
gleichzeitig für konstruktive Bauzwecke verwendet werden kann.
Die bisher bekannten Leichtbetone auf rein mineralischer Basis
mit einer Trockenrohdichte von weniger als 850 kg/m³ sind meist
nicht gefügedicht. Diese sogenannten haufwerksporigen Betone
haben neben dem Vorteil des geringen Gewichts und der hohen
Wärmeisolierfähigkeit wesentliche Nachteile. Man kann sie nicht
statisch nutzen. Weil das Bewehrungseisen mehr oder weniger
frei liegt, d. h. nicht von schützenden Betonteilen
umgeben ist, sind die Bewehrungseisen dem Angriff von
Luftsauerstoff, Wasser und Säure aus der Atmosphäre
ausgesetzt, wenn man nicht die Bewehrungseisen vor dem
Einsatz mit einer schützenden Beschichtung beispielsweise
aus Zementleim versieht. Demgemäß kann ein haufwerksporiger
Leichtbeton nur als Zwischenlage zwischen
zwei Normalbetonplatten verwendet werden und ist nicht
für Sichtflächen geeignet.
Gefügedichter Leichtbeton, der nicht statisch belastbar
ist, läßt sich durch die Verwendung von besonderen
Zuschlägen oder Zusatzstoffen zu Beton- und Mörtelmischungen
mit geringer Dichte herstellen. Beispielsweise
können als Zuschläge geringer Dichte Bims, Blähton
und Blähschiefer verwendet werden. Derartige Zuschläge
niedriger Dichte besitzen jedoch eine geringe Korndruckfestigkeit,
so daß die erhaltenen Leichtbetone
nur für äußerst geringe Lasten ausgelegt sind.
Leichtbetone, die direkt statisch genutzt werden sollen,
müssen demgemäß die Forderung der Gefügedichtigkeit
erfüllen. Derartige gefügedichte Leichtbetone
weisen üblicherweise eine Trockenrohdichte von weit
mehr als 850 kg/m³ auf und haben meist eine schlechte
Wärmeleitfähigkeit. Bei der bloßen Verwendung von
Leichtzuschlägen wie Blähton oder Blähschiefer kann
immer nur diejenige Betonfestigkeit erreicht werden,
die ein solcher Leichtzuschlag als Korndruckfestigkeit
aufweist. Daher wurden gemäß dem Stand der Technik
Leichtbetone zur Steigerung der Druckfestigkeit mit
schweren Zuschlägen versehen, die eine höhere Korndruckfestigkeit
aufwiesen, beispielsweise Quarzsand.
Dies führt selbstverständlich zum Verlust des geringen
Gewichtes und erhöht gleichzeitig die Wärmeleitfähigkeit.
Aus der DE-AS 23 45 692 ist ein gefügedichter, armierfähiger
Konstruktionsleichtbeton aus anorganischen,
betonverträglichen, verschäumten oder geblähten
Leichtzuschlagstoffen annähernd kugel- oder ellipsoidförmiger
Gestalt in etwa der Siebkennlinie entsprechenden
Mengen, Zement und Wasser, bekannt, wobei die
Korndichten und Kornfestigkeiten der Leichtzuschlagstoffe
bei steigendem Korndurchmesser stetig oder in
mehr als zwei Stufen zunehmen, die Kornsaugfähigkeit
gleichzeitig steigt oder in mehr als zwei Stufen abnimmt.
Nach einem bevorzugten Merkmal der DE-AS
23 45 692 bestehen die Leichtzuschlagstoffe aus chemisch
verschiedenen Stoffen wie z. B. Schaumglasgranulat
und Blähton. In Beispiel 1 wird ein Leichtbeton
mit einer Trockenrohdichte von 680 kg/m³ beschrieben,
der nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit von 5 N/mm bei
einer Biegefestigkeit von 1,5 N/mm aufweist. Das Verhältnis
von Trockenrohdichte zu Druckfestigkeit ist
jedoch für einen praktischen Einsatz nicht ausreichend.
Gleiches gilt für die Leichtbetone gemäß Beispiel 2
und Beispiel 3 der DE-AS 23 45 692.
Die DD-PS 2 33 996 betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines Leichtzuschlagstoffes der Fraktion 0/2 mm
mit verringerter Wasseraufnahmefähigkeit, insbesondere
aus Blähton. Es wird die Verbesserung der Gebrauchseigenschaften
von Blähton für die Herstellung von
dichten Leichtbetonen und Mörteln mit geringer Wasseraufnahme
beschrieben. Es wird ein Blähton mit möglichst
großer Wasseraufnahme der Fraktion < 2 mm mit
einem imprägnierenden Hydrophobierungsmittel behandelt,
insbesondere mit einer wasserlöslichen Emulsion auf
der Basis von Polydimethylsiloxan, durch Tauchen, anschließende
Trocknung und Zerkleinerung auf die entsprechende
Fraktion. Der Tabelle 1 der DD-PS 2 33 996
sind jedoch Trockenrohdichten im Bereich von 1320 bis
1385 kg/m³ zu entnehmen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin,
einen gefügedichten Konstruktionsleichtbeton auf rein
mineralischer Basis zur Verfügung zu stellen, der eine
Trockenrohdichte von höchstens 850 kg/m³ aufweist, bei
dem gegenüber bekannten Leichtbetonen das Verhältnis
von Trockenrohdichte zu Nennfestigkeit verbessert ist.
Eine wesentliche Aufgabe für einen gefügedichten Konstruktionsleichtbeton
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, daß die enorme Leichtigkeit des erfindungsgemäß
hergestellten Betons mit einer herkömmlichen Bewehrungsmethodik
zu neuen Konstruktions-(Anwendungs-)Möglichkeiten
führt. Hier können insbesondere größere
Spannweiten und dünnere Bauweisen realisiert werden.
Hinzu kommt, daß trotz der dünnen Bauweise ein gleichbleibender
Wärmedurchgangskoeffizient (K-Wert) erreicht
werden soll. Die Beziehung zwischen Trockenrohdichte
und Wärmeleitfähigkeit läßt es zu, daß bei vergleichbarer
Schichtdicke größere Wärmedämmungen erreichbar
sind.
Ein entscheidendes Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß es sich bei diesem Konstruktionsleichtbeton
um einen Leichtbeton mit geschlossenem
Gefüge handeln muß. Dies ermöglicht, diesen neuen
Werkstoff als Konstruktionsleichtbeton sowie als
Sichtbeton einzusetzen.
Eine weitere und ebenfalls von den herkömmlichen Bauweisen
sich unterscheidende Aufgabe des erfindungsgemäßen
Betons besteht darin, daß ein kontinuierlicher
Diffusionstransport, beispielsweise von Schwitzwasser,
ohne jegliche Kondensationsebene stattfindet. Dies ist
bei der Vielzahl der marktgängigen Systeme nur durch
aufwendige Konstruktionen (beispielsweise Sandwich-
Bauweise) im Rahmen der Kombination unterschiedlicher
Werkstoffe möglich.
Eine weitere wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine einfache und unkomplizierte
Fertigung als Werksfertigung zu entwickeln,
wobei wesentliche Teile herkömmlicher Anlagen genutzt
werden sollen und nur teilweise durch technologische
Änderungen einer Umrüstung bedürfen.
Weiterhin besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, daß die seit Jahrzehnten vorhandene Betontechnologie
und insbesondere die Herstellung auch der
Konstruktionsleichtbetonmischungen auf der Baustelle
möglichst wenig geändert werden soll.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe gelingt dadurch,
daß man Zuschläge niederer Dichte einsetzt, die eine
gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Korndruckfestigkeit
aufweisen, insbesondere indem man zur Erhöhung
der Korndruckfestigkeit und der Verminderung der
Wasseraufnahmefähigkeit der Zuschläge mit niedriger
Dichte diese einer Oberflächenbehandlung unterwirft.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein
gefügedichter Konstruktionsleichtbeton mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner
Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird ein gefügedichter Konstruktionsleichtbeton
auf rein mineralischer Basis mit einer
Trockenrohdichte im Bereich von 600 bis 750 kg/m³ zur
Verfügung gestellt.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung hergestellte
Leichtbetone weisen eine sehr gute Nennfestigkeit auf.
Ein erfindungsgemäßer gefügedichter Konstruktionsleichtbeton
müßte demnach in die bisher nicht bekannte
Festigkeitsklasse des Leichtbetons LBn 50 nach Ullmann,
loc. cit. oder LB-5 nach DIN 4219 Teil 1, eingeordnet
werden. Diese Einteilung der Festigkeitsklassen
wird zum einen durch die Dichte des Betons und durch
die Festigkeit bestimmt. Ullmann gibt als niedrigsten
bekannten Wert eine Festigkeitsklasse von LBn 100 an,
entsprechend einer Nennfestigkeit von (100 kg/mm²) 10
N/mm², während nach der DIN 4219 Teil 1 Leichtbetone
bis zur Klasse LB-8 definiert sind, die nur für unbewehrte
Bauteile, hier für Wände nach DIN 1045 und für
Fassaden und Brüstungselemente erlaubt sind, die nur
durch Eigenbelastung und Wind belastet werden, d. h.
bei vorwiegend ruhenden Lasten.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Betone besteht insbesondere
darin, daß aufgrund der Gefügedichtigkeit in
den Beton eingelegte Bewehrungseisen vollständig umschlossen
sind und somit vor direkten Einwirkungen
der Atmosphäre geschützt sind. Eine Vorbehandlung der
Bewehrungseisen entfällt somit in der Regel.
Die erfindungsgemäßen niedrigen Trockenrohdichten können
in gefügedichten Betonteilen dadurch eingestellt
werden, daß man in Beton- und Mörtelmischungen Zuschläge
niederer Dichte verwendet, deren Oberflächen
vor dem Einsatz in Beton- und Mörtelmischungen einer
Behandlung mit Kieselsäure bildenden Verbindungen unterworfen
wurden. Wenn an sich bekannte Zuschläge niederer
Dichte, wie beispielsweise Bims oder Blähton als
solche, d. h. ohne Vorbehandlung, verwendet werden,
können keine ausreichende Nennfestigkeiten bei entsprechend
geringer Trockenrohdichte erhalten werden,
die eine Anwendung des Leichtbetons für konstruktive
Bauweise ermöglichen. Erfindungsgemäß werden jedoch
solche Zuschläge verwendet, die einer speziellen Vorbehandlung
zur Erhöhung der Korndruckfestigkeit und
der Hydrophobierung unterworfen wurden. Ohne die erfindungsgemäße
Vorbehandlung wäre es bei der Verwendung
dieser Zuschläge niederer Dichte erforderlich,
weitere Zuschläge mit einer hohen Korndruckfestigkeit,
wie beispielsweise Quarzsand zuzusetzen, wodurch jedoch
auch die Dichte des fertigen Bauteils beträchtlich
erhöht wird.
Zur Erhöhung der Korndruckfestigkeit und der Hydrophobierung
der erfindungsgemäß verwendeten Zuschläge niederer
Dichte zur Herstellung eines gefügedichten Konstruktionsleichtbetons
werden die Zuschläge niederer
Dichte daher vor der Einbringung in die Beton- oder
Mörtelmischung in bei Raumtemperatur flüssige, bei der
Hydrolyse Kieselsäure bildende, siliciumorganische
Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
Si(OR¹) nR² m
mit
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest,
n = 2 bis 4 und
m = 4-n,
enthaltende Tauchbäder eingebracht. Dabei werden durch die vornehmlich an der Oberfläche der Zuschläge stattfindende Hydrolyse die Oberflächenporen weitgehend ausgefüllt. Diese Vorbehandlung erhöht die Korndruckfestigkeit der Zuschläge um etwa 20 bis 30%. Zusätzlich wird die Wasseraufnahmefähigkeit der Zuschläge vermindert. Diese Hydrophobierung ist insbesondere deshalb wichtig, um den Anmachwasserbedarf möglichst wenig zu verändern. Üblicherweise verwendete, unbehandelte Zuschläge niederer Dichte saugen förmlich Wasser auf, das dem Abbindeprozeß erst nach und nach zur Verfügung steht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß die vorhandenen offenen Poren nur noch zum Teil dem Anmachwasser für die Kapillaraktivität zur Verfügung stehen und bei günstiger Sieblinie und gleichem Bindemittelanteil die Druckfestigkeiten der fertigen Betonteile ansteigen.
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest,
n = 2 bis 4 und
m = 4-n,
enthaltende Tauchbäder eingebracht. Dabei werden durch die vornehmlich an der Oberfläche der Zuschläge stattfindende Hydrolyse die Oberflächenporen weitgehend ausgefüllt. Diese Vorbehandlung erhöht die Korndruckfestigkeit der Zuschläge um etwa 20 bis 30%. Zusätzlich wird die Wasseraufnahmefähigkeit der Zuschläge vermindert. Diese Hydrophobierung ist insbesondere deshalb wichtig, um den Anmachwasserbedarf möglichst wenig zu verändern. Üblicherweise verwendete, unbehandelte Zuschläge niederer Dichte saugen förmlich Wasser auf, das dem Abbindeprozeß erst nach und nach zur Verfügung steht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß die vorhandenen offenen Poren nur noch zum Teil dem Anmachwasser für die Kapillaraktivität zur Verfügung stehen und bei günstiger Sieblinie und gleichem Bindemittelanteil die Druckfestigkeiten der fertigen Betonteile ansteigen.
Gemäß der Erfindung weist ein gefügedichter Konstruktionsleichtbeton
eine Nennfestigkeit, d. h. Druckfestigkeit
von wenigstens 5 N/mm² auf.
Zwischen der Trockenrohdichte und der Druckfestigkeit
gibt es naturgemäß einen Zusammenhang. Beispielsweise
hat ein erfindungsgemäßer Konstruktionsleichtbeton
eine Trockenrohdichte von rund 630 kg/m³ und eine Serienfestigkeit
von 8,3 MPa bereits nach 7 Tagen. Nach
28 Tagen kann eine Serienfestigkeit von ca. 12 MPa
gemessen werden. Gemäß dem Stand der Technik gelang es
bisher lediglich, bei handelsüblichen Leichtbetonen
mit einer Rohdichte von 950 bis etwa 1050 kg/m³ eine
Festigkeit von etwa 12 MPa herzustellen. Demgegenüber
ist die Trockenrohdichte bei dem obengenannten Beispiel
um ca. 40% erniedrigt bei gleichen Festigkeiten.
Nach der DIN 4219 Teil 1 und 2 ist ein LB-8 für
eine Rohdichte von 800 bis 1000 kg/m³ definiert. Demzufolge
müßte ein LB-6 mit einer Rohdichteklasse von
600 bis 800 kg/m³ definiert werden, der eine Serienfestigkeit
von 8 MPa aufweist. Da ein erfindungsgemäßer
Leichtbeton bei einer Trocknung (beispielsweise
106°C) eine Rohdichte von 600 kg/m³ aufweisen kann,
ist dieser als LB-5 zu definieren. Dies bedeutet, daß
die Anforderungen an die Festigkeit eines derartigen
Konstruktionsleichtbetons weit geringer sind als bei
einem schwereren Beton. Demgemäß ist eine Seriendruckfestigkeit
von 6 MPa ausreichend. Der erfindungsgemäße
Leichtbeton hat jedoch eine wesentlich höhere Seriendruckfestigkeit.
Demgemäß ist auch die Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen
Leichtbetone überproportional hoch.
Gemäß der Erfindung weist ein gefügedichter Konstruktionsleichtbeton
eine Wärmeleitzahl von weniger als
0,18 W/mK auf.
Durch die Gefügedichtigkeit des erfindungsgemäßen Konstruktionsleichtbetons
wird die Diffusion im Gegensatz
zu einem haufwerksporigen Beton stark vermindert, so
daß die außerordentlich niedrigen Wärmeleitzahlen erreicht
werden.
Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen gefügedichten Konstruktionsleichtbeton
zur Verfügung zu stellen, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß man als Zuschläge niederer Dichte
Blähton, Blähschiefer, Vermiculite oder Schaumglasgranulat
verwendet, deren Oberfläche vor dem Einsatz
in Beton- oder Mörtelmischungen einer Behandlung mit
Kieselsäure bildenden Verbindungen unterworfen sind.
Auf diese Weise wird der üblicherweise verwendete
schwere Zuschlag eingespart und damit die erfindungsgemäß
beanspruchten niedrigen Trockenrohdichten erreicht.
Die Verfestigung, d. h. die Erhöhung der Korndruckfestigkeit
kann insbesondere bei Blähton oder
Blähschiefer erreicht werden. Eine weitere wesentliche
Erscheinung der Verfestigung ist die mit den nachstehend
genannten Verfestigungssubstanzen erzielbare
Hydrophobierung der Leichtzuschläge. Dadurch wird beim
Anmischen des Leichtbetons das Anmachwasser nicht in
das Innere der Zuschläge niederer Dichte aufgenommen,
was zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von Konstruktionsleichtbetonen
führen würde. Dadurch kann der
Restraum/Zementwert klein gehalten werden, was zusätzlich
eine Erhöhung der Druckfestigkeit und der Dichtigkeit
des Konstruktionsleichtbetons bewirkt. Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Korndruckfestigkeiten
um 20 bis 30% erhöht werden. Auch
bei Zuschlägen niederer Dichten, bei denen eine Erhöhung
der Korndruckfestigkeit nicht beobachtet werden
kann, ist die Behandlung dieser Zuschläge mit Kieselsäure
bildenden Verbindungen vorteilhaft, da die
Hydrophobierung eine Verminderung des Anmachwasserbedarfs
hervorruft.
Die erfindungsgemäßen Trockenrohdichten werden gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch
die Verwendung von Zuschlägen niederer Dichte eingestellt.
Dies bedeutet, daß die Art und die Menge der
verwendeten Zuschläge abhängig gemacht werden von der
erwünschten Trockenrohdichte. Wenn beispielsweise ein
Zuschlag niederer Dichte, wie Blähschiefer verwendet
wird, der eine Kornrohdichte von etwa 0,8 bis
1,1 kg/m³ aufweist, so können durch die erfindungsgemäße
Erhöhung der Korndruckfestigkeit weitere Zuschläge
mit geringer Korndruckfestigkeit und insbesondere
solche mit äußerst geringer Dichte verwendet werden.
Ausschlaggebend für die zu verwendende Menge der erfindungsgemäß
einzusetzenden Zuschläge niederer Dichte
ist also die erfindungsgemäß beanspruchte Trockenrohdichte.
Als im Sinne der vorliegenden Erfindung unbehandelte
Zuschläge niederer Dichte können Schaumglasgranulat,
Bims, Vermiculite, Blähton, Blähschiefer, Schaumlava,
Perlit, Flugascheporite, Fillite, Gasbetongranulat
und/oder Mineralfasern verwendet werden. Da selbstverständlich
im Sinne der vorliegenden Erfindung auch
diese an sich unbehandelten Zuschläge niederer Dichte
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden
können, ist eine Überschneidung der unbehandelten Zuschläge
niederer Dichte mit denen der behandelten Zuschläge
niederer Dichte möglich. Beispielsweise kann
in einem erfindungsgemäßen gefügedichten Konstruktionsleichtbeton
Blähton verwendet werden, dessen
Oberfläche vor dem Einsatz einer Behandlung mit Kieselsäure
bildenden Verbindungen unterworfen worden
ist, neben unbehandeltem Blähton. Selbstverständlich
ist dabei auf die Einhaltung der erfindungsgemäßen
Randbedingungen, insbesondere auf die Trockenrohdichte
des gefügedichten Konstruktionsleichtbetons zu achten.
Das Einbringen der Zuschläge niederer Dichte in die
Tauchbäder geschieht beispielsweise dadurch, daß man
die Zuschläge direkt in die Tauchbäder einbringt und
eine gewisse Zeit darin verweilen läßt, bis die gewünschte
Erhöhung der Korndruckfestigkeit erreicht
ist. Naturgemäß ist es auch möglich, die Zuschläge
niederer Dichte durch bekannte Aufsprühverfahren mit
den siliciumorganischen Verbindungen der allgemeinen
Formel (I) in Kontakt zu bringen. Bei den an sich bekannten
Aufsprühverfahren werden die bei der Hydrolyse
Kieselsäure bildenden Verbindungen direkt auf die Zuschläge
niederer Dichte aufgesprüht, die auf Förderbändern
oder beispielsweise in Rieselanlagen mit den
siliciumorganischen Verbindungen in Kontakt gebracht
werden. Durch den Kontakt der Zuschläge niederer
Dichte mit den siliciumorganischen Verbindungen tritt
an der Oberfläche eine direkte Hydrolyse ein, bei der
insbesondere mehr oder weniger "wasserhaltiges" Siliciumdioxid
(Kieselsäure) gebildet wird. Kieselsäure
bedeutet nicht Kieselsäure im chemischen Sinne, sondern
eine gegebenenfalls Organylreste enthaltende modifizierte
Kieselsäure. Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Zuschläge niederer
Dichte in bei Raumtemperatur flüssige, bei der
Hydrolyse Kieselsäure bildende, siliciumorganische
Verbindungen der allgemeinen Formel (I) enthaltende
Tauchbäder eingebracht. Diese können gegebenenfalls
organische oder anorganische, mehr oder weniger flüchtige
Lösungsmittel für siliciumorganische Verbindungen
enthalten. Beispielsweise sind etwa 20 gew.-%ige Lösungen
von Silanen, d. h. Verbindungen der allgemeinen
Formel (I), in organischen Kohlenwasserstoffen wie
Naphta oder Xylol im Handel erhältlich. Derartige im
Handel erhältliche Lösungen können beispielsweise
direkt für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt
werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß man Tauchbäder verwendet, die Verbindungen
der allgemeinen Formel (I)
Si(OR¹) nR² m (I)
enthalten, mit
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest und
n = 2 bis 4 und
m = 4-n
enthalten.
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest und
n = 2 bis 4 und
m = 4-n
enthalten.
Zusätzlich können die Oberflächen der Zuschläge niederer
Dichte auch mit Verbindungen der allgemeinen
Formel (II)
HO[Si(R¹)₂-O-] x-H (II)
in Kontakt gebracht werden, wobei R¹ die obengenannte
Bedeutung besitzt.
Die genannten siliciumorganischen Verbindungen sind
bereits teilweise für die Konservierung von Sandsteinen
bekannt. In verwitterten Sandsteinen können durch
die aus Poly(dialkylsiloxanen) bei der Hydrolyse gebildete
Kieselsäure und die gelockerten Sandkörner
wieder miteinander verbunden werden.
Demgegenüber wurde überraschenderweise gefunden, daß
die siliciumorganischen Verbindungen der allgemeinen
Formel (I) nicht als Haftvermittler dienen, sondern
zum einen eine Erhöhung der Korndruckfestigkeit der
Zuschläge niederer Dichte und andererseits eine Hydrophobierung
dieser Zuschläge bewirken. Ein vollständiges
Ausfüllen der Oberflächenporen der Zuschläge niederer
Dichte wird insbesondere deshalb nicht angestrebt,
da sonst die Matrixfestigkeit der erfindungsgemäß
behandelten Zuschläge niederer Dichte mit den
übrigen Bestandteilen der Beton- oder Mörtelmischung
negativ beeinflußt werden würde.
Blähton und Blähschiefer sind als Zuschläge niederer
Dichte seit langem bekannt. Handelsüblicher Blähschiefer,
ist als Zuschlag in Leichtbetonen mit hochwärmedämmenden
Eigenschaften und verschiedensten Festigkeiten
bis zur Güteklasse LB-300 bekannt. Das Korn besitzt
im Inneren eine sehr poröse Struktur, deren Poren
in sich abgeschlossen sind. Die Oberfläche besteht
aus einer gesinterten, dichten und festen Schale. Wegen
seiner besonderen Porenstruktur und der festen
Außenhaut weist das Blähschieferkorn eine relativ hohe
Festigkeit auf. Blähfähiger Schiefer wird in Drehrohröfen
auf etwa 1200°C erhitzt, wobei die bei der hohen
Temperatur im Korn entstehenden Gase den Schiefer bei
gleichzeitiger Verschmelzung der Oberfläche aufblähen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es,
die Korndruckfestigkeit des Einzelkorns bis zu 20% zu
erhöhen. Gleichzeitig sinkt die Wasseraufnahme um
durchschnittlich 30 Gew.-%.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung können als Zuschläge niederer Dichte beispielsweise
Schaumglasgranulat mit einer Korndichte
von etwa 0,35 bis 0,4 g/cm³ und/oder Vermiculite mit
einer Kornrohdichte von etwa 0,10 bis 0,35 g/cm³ verwendet
werden. Auch diese Zuschläge niederer Dichte
können der erfindungsgemäßen Behandlung mit siliciumorganischen
Verbindungen der allgemeinen Formel (I)
unterworfen werden. Hierbei wird jedoch keine meßbare
Erhöhung der Korndruckfestigkeit erreicht, jedoch die
Oberfläche hydrophobiert, wodurch der Anmachwasserbedarf
reguliert werden kann. Die nicht meßbare Erhöhung
der Korndruckfestigkeit beruht auf der mangelnden
Empfindlichkeit handelsüblicher Prüfprozesse gegenüber
plastisch verformbaren Substanzen bei den zur Verfügung
stehenden Kornfraktionen aufgrund der absoluten
Werte der Korndruckfestigkeiten.
Unter Schaumglasgranulat im Sinne der vorliegenden
Erfindung wird ein erstarrter Glasschaum mit luftdicht
geschlossenen Zellen verstanden, die mit einem Gemisch
verschiedener Gase gefüllt sind. Als Blähmittel bei
der Herstellung dienen beispielsweise Koks, Magnesiumcarbonat
und Calciumcarbonat oder auch zersetzliche,
organische Verbindungen. Somit ist es möglich, den
relativ neuen Rohstoff Schaumglas einer neuartigen
Verwendung zuführen, ohne daß es einer Vorbehandlung
bedarf.
Vermiculite, d. h. zur Montmorillonit-Saponit-Gruppe
gehörende Magnesiumaluminiumsilikate sind als Zusatzstoffe,
nicht jedoch als Zuschläge für Leichtbeton
bekannt. Aufgrund der offenporigen Struktur der Vermiculite
einerseits und der geringen Korndruckfestigkeit
ist jedoch die Herstellung eines gefügedichten
Konstruktionsleichtbetons auf rein mineralischer Basis
unter ausschließlicher Verwendung dieses Zuschlags
nicht möglich.
Die entsprechend der vorliegenden Erfindung vorbehandelten
Zuschläge niedriger Dichte werden an sich bekannten
Beton- und Mörtelmischungen für Normalbeton
zugesetzt. Durch die spezielle Porenstruktur der Zuschläge
ist der Anmachwasserbedarf gegenüber der herkömmlichen
Arbeitsweise in der Bauindustrie praktisch
unverändert.
Selbstverständlich können neben den erfindungsgemäß
verwendeten Zuschlägen weitere, dem Fachmann bekannte
Zuschläge und Zusatzstoffe in die Beton- und Mörtelmischungen
eingebracht werden, wie beispielsweise aus
H. Weigler, S. Karl, Stahlleichtbeton, Herstellung,
Eigenschaft, Ausführung, Bauverlag GmbH, Wiesbaden,
oder S. Karl, Leichtbeton-Schaumbeton als Konstruktionsleichtbeton
mit abgeminderter Dichte, Dissertation,
Darmstadt 1979, zu entnehmen ist.
Blähschieferkorn wurde durch Siebtauchung in ein fertiges
Gemisch, bestehend aus 50% Poly(diethylsiloxan)
(Steinfestiger OH, Wacker) und 50% eines Trialkoxysilan
(γ-Methacryl-oxypropyltrimethoxysilan)
(Dynasilan® BH, Dynamit Nobel AG) eingebracht. Die
Verweilzeit betrug 2 min. Anschließend wurde der Zuschlag
48 h bei Raumtemperatur in Aluminiumschale an
der Luft getrocknet.
Bei der Verwendung eines Blähschieferkorns mit der
Körnung 8/25 (entsprechend einer Sieblinie von 8 bis
25 mm Korndurchmesser) konnte eine Steigerung der
Druckfestigkeit des Einzelkorns von 9,3 bis 11,1 N/mm²
erreicht werden. Gleichzeitig sank die Wasseraufnahme
des Einzelkorns von 19,3 auf 13,8 Gew.-%. Es konnte
somit eine Steigerung der Korndruckfestigkeit von 20%
und eine Senkung der Wasseraufnahme von 30% erreicht
werden.
Die Wasseraufnahme wurde an je 200-g-Ansätzen von
ofentrockenem Zuschlag (1 h, 106°C) durch eine einstündige
Lagerung in Leitungswasser und Ausgießen auf
einen handelsüblichen mattfeuchten Faltenfilter,
Durchmesser 240 mm bis zum Ende einer Tropfenbildung
durchgeführt. Die Wasseraufnahme (W) wurde nach der
Gleichung (1) bestimmt
m¹ = Zuschlag trocken in g
m² = Filterpapier feucht in g
m³ = Zuschlag feucht und Filterpapier feucht.
m² = Filterpapier feucht in g
m³ = Zuschlag feucht und Filterpapier feucht.
Es wurde ein Probekörper eines Konstruktionsleichtbetons
unter Verwendung von
- 35,7 Gew.-Teilen Portland-Zement 35 F,
- 32,5 Gew.-Teilen Blähton 2/4, vorbehandelt analog Beispiel 1,
- 13,8 Gew.-Teile Vermiculite 0/2,
- 6,9 Gew.-Teile geblähtes Calcit, Dolomit (Helapor® 0/1),
- 5,8 Gew.-Teile Flugasche (Fillite®)
- 5,0 Gew.-Teile Elektrofilterasche und
- 0,3 Gew.-Teile Verflüssiger
hergestellt.
- 35,7 Gew.-Teilen Portland-Zement 35 F,
- 32,5 Gew.-Teilen Blähton 2/4, vorbehandelt analog Beispiel 1,
- 13,8 Gew.-Teile Vermiculite 0/2,
- 6,9 Gew.-Teile geblähtes Calcit, Dolomit (Helapor® 0/1),
- 5,8 Gew.-Teile Flugasche (Fillite®)
- 5,0 Gew.-Teile Elektrofilterasche und
- 0,3 Gew.-Teile Verflüssiger
hergestellt.
Bei einem Wasser-Zement-Wert (W/Z-Wert) von 1,26 wurde
eine Trockenrohdichte nach 28 Tagen zu 800 kg/m³
bestimmt.
Es wurde eine Probekörper eines Konstruktionsleichtbetons
unter Verwendung von
- 35,7 Gew.-Teilen Portland-Zement 45 F,
- 32,5 Gew.-Teilen Blähton 2/4, analog behandelt wie in Beispiel 1,
- 13,8 Gew.-Teilen Vermiculite 0/2,
- 6,9 Gew.-Teilen Calcit entsprechend Beispiel 2,
- 5,0 Gew.-Teilen Elektrofilterasche,
- 0,3 Gew.-Teilen Verflüssiger und
- 5,8 Gew.-Teilen geblähtes Na-Al-Silikat (Promaxon® P 60)
hergestellt.
- 35,7 Gew.-Teilen Portland-Zement 45 F,
- 32,5 Gew.-Teilen Blähton 2/4, analog behandelt wie in Beispiel 1,
- 13,8 Gew.-Teilen Vermiculite 0/2,
- 6,9 Gew.-Teilen Calcit entsprechend Beispiel 2,
- 5,0 Gew.-Teilen Elektrofilterasche,
- 0,3 Gew.-Teilen Verflüssiger und
- 5,8 Gew.-Teilen geblähtes Na-Al-Silikat (Promaxon® P 60)
hergestellt.
Bei einem W/Z-Wert von 1,51 wurde nach 28 Tagen eine
Trockenrohdichte von 840 kg/m³ erhalten.
Es wurde ein Probekörper eines Konstruktionsleichtbetons
unter Verwendung von
- 26,8 Gew.-Teilen Portland-Zement 35 F,
- 7,11 Gew.-Teilen Blähton 2/4, analog behandelt nach Beispiel 1,
- 9,14 Gew.-Teilen Vermiculite 0/2,
- 9,14 Gew.-Teilen Calcit entsprechend Beispiel 2,
- 5,0 Gew.-Teilen Elektrofilterasche,
- 0,3 Gew.-Teilen Verflüssiger,
- 5,14 Gew.-Teilen Na-Al-Silikat entsprechend Beispiel 2 und
- 37,37 Gew.-Teilen Blähschiefer 4/8
hergestellt.
- 26,8 Gew.-Teilen Portland-Zement 35 F,
- 7,11 Gew.-Teilen Blähton 2/4, analog behandelt nach Beispiel 1,
- 9,14 Gew.-Teilen Vermiculite 0/2,
- 9,14 Gew.-Teilen Calcit entsprechend Beispiel 2,
- 5,0 Gew.-Teilen Elektrofilterasche,
- 0,3 Gew.-Teilen Verflüssiger,
- 5,14 Gew.-Teilen Na-Al-Silikat entsprechend Beispiel 2 und
- 37,37 Gew.-Teilen Blähschiefer 4/8
hergestellt.
Bei einem W/Z-Wert von 2,8 ergab sich eine Trockenrohdichte
nach 28 Tagen von 750 kg/m³.
Es wurde ein Probekörper eines Konstruktionsleichtbetons
unter Verwendung von
- 37,0 Gew.-Teilen Portland-Zement 45 F,
- 18,0 Gew.-Teilen Flugasche,
- 17,0 Gew.-Teilen Schaumglas 6/10
- 14,0 Gew.-Teilen Schaumglas 05/1,
- 9,0 Gew.-Teilen Schaumglas 0/03, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 4,0 Gew.-Teilen Vermiculite 2/3, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 1,0 Gew.-Teilen Verflüssiger und
- 40,0 Gew.-Teilen Anmachwasser
hergestellt.
- 37,0 Gew.-Teilen Portland-Zement 45 F,
- 18,0 Gew.-Teilen Flugasche,
- 17,0 Gew.-Teilen Schaumglas 6/10
- 14,0 Gew.-Teilen Schaumglas 05/1,
- 9,0 Gew.-Teilen Schaumglas 0/03, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 4,0 Gew.-Teilen Vermiculite 2/3, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 1,0 Gew.-Teilen Verflüssiger und
- 40,0 Gew.-Teilen Anmachwasser
hergestellt.
Nach 28 Tagen konnte eine Druckfestigkeit von
7,3 N/mm² festgestellt werden. Die Trockenrohdichte
betrug 670 kg/m³, die Wärmeleitfähigkeit 0,15 W/mK bei
10°C Mitteltemperatur im trockenen Zustand und die
Biegefestigkeit 3,0 N/mm².
Es wurde ein Probekörper eines Konstruktionsleichtbetons
unter Verwendung
- 36,0 Gew.-Teilen Portland-Zement 45 F,
- 18,0 Gew.-Teilen Flugasche,
- 16,0 Gew.-Teilen Blähton 6/8, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 15,0 Gew.-Teilen Schaumglas 05/1,
- 10,0 Gew.-Teilen Schaumglas 0/03,
- 0,6 Gew.-Teilen Vermiculite 2/3, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 1,0 Gew.-Teilen Verflüssiger und
- 23,0 Gew.-Teilen Anmachwasser
hergestellt.
- 36,0 Gew.-Teilen Portland-Zement 45 F,
- 18,0 Gew.-Teilen Flugasche,
- 16,0 Gew.-Teilen Blähton 6/8, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 15,0 Gew.-Teilen Schaumglas 05/1,
- 10,0 Gew.-Teilen Schaumglas 0/03,
- 0,6 Gew.-Teilen Vermiculite 2/3, analog Beispiel 1 vorbehandelt,
- 1,0 Gew.-Teilen Verflüssiger und
- 23,0 Gew.-Teilen Anmachwasser
hergestellt.
Nach 28 Tagen betrug die Trockenrohdichte 718 kg/m³.
Die Wärmeleitfähigkeit bei 10°C Mitteltemperatur im
trockenen Zustand betrug 0,155 W/mK. Die Druckfestigkeit
betrug 9,1 N/mm² und die Biegezugfestigkeit 4,6
N/mm².
Claims (14)
1. Gefügedichter Konstruktionsleichtbeton auf rein
mineralischer Basis mit einer Trockenrohdichte im Bereich
von 600 bis 850 kg/m³, mit einer Nennfestigkeit
von wenigstens 5 N/mm² und mit einer Wärmeleitzahl von
weniger als 0,18 W/mK, enthaltend unbehandelte und
vorbehandelte Zuschläge niederer Dichte, deren Oberflächen
vor dem Einsatz in Beton- oder Mörtelmischungen
einer Behandlung mit Kieselsäure bildenden Verbindungen
unterworfen worden sind.
2. Gefügedichter Konstruktionsleichtbeton nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen
der Zuschläge vor dem Einsatz in Beton- und Mörtelmischungen
einer Behandlung mit bei der Hydrolyse Kieselsäure
bildenden siliciumorganischen Verbindungen
der allgemeinen Formel (I)
Si(OR¹) nR² mmit
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest,
n = 2 bis 4 und
m = 4-n,
unterworfen wurden.
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest,
n = 2 bis 4 und
m = 4-n,
unterworfen wurden.
3. Gefügedichter Konstruktionsleichtbeton nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche
der Zuschläge vor dem Einsatz in Beton- oder Mörtelmischungen
zusätzlich einer Behandlung mit Poly(dialkylsiloxanen)
der allgemeinen Formel (II)
HO[Si(R¹)₂-O-] x-Hmit R¹ gleich oder oben genannten Bedeutung unterworfen
wurden.
4. Gefügedichter Konstruktionsleichtbeton nach Ansprüchen
1 bis 3 mit einer Trockenrohdichte im Bereich
von 600 bis 750 kg/m³.
5. Gefügedichter Konstruktionsleichtbeton nach Ansprüchen
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenrohdichte
durch unbehandelte Zuschläge niederer Dichte
eingestellt ist.
6. Gefügedichter Konstruktionsleichtbeton nach den Ansprüchen
1 bis 5, gekennzeichnet durch behandelte Zuschläge
niederer Dichte, ausgewählt aus Blähton, Blähschiefer,
Vermiculite oder Schaumglasgranulat.
7. Gefügedichter Konstruktionsleichtbeton nach den
Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch unbehandelte
Zuschläge niederer Dichte, ausgewählt aus Schaumglasgranulat,
Bims, Vermiculite, Blähton, Blähschiefer,
Schaumlava, Perlit, Flugascheporite, Fillite, Gasbetongranulat
und/oder Mineralfasern.
8. Verfahren zur Herstellung von gefügedichtem Konstruktionsleichtbeton
nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß man Zuschläge niederer Dichte vor
dem Einsatz in Beton- und Mörtelmischungen mit bei
Raumtemperatur flüssigen, bei der Hydrolyse Kieselsäure
bildenden siliciumorganischen Verbindungen der
allgemeinen Formel (I)
Si(OR¹) nR² mmit
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest,
n = 2 bis 4 und
m = 4-n,
in Kontakt bringt und diese neben unbehandelten Zuschlägen niederer Dichte einsetzt.
R¹ = Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, i-Butyl- oder t-Butylrest und
R² = Methyl-, Ethyl- oder Vinylrest,
n = 2 bis 4 und
m = 4-n,
in Kontakt bringt und diese neben unbehandelten Zuschlägen niederer Dichte einsetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche vor dem Einsatz in Beton- und
Mörtelmischungen zusätzlich einer Behandlung mit Poly-
(dialkylsiloxanen) der allgemeinen Formel (II) unterworfen
wird.
10. Verfahren nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet,
daß man die zu behandelnden Zuschläge in
Tauchbäder einbringt, die Verbindungen der allgemeinen
Formel (I) in einem inerten Lösungsmittel enthalten
oder Verbindungen der allgemeinen Formel (I) aufsprüht.
11. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Zuschläge niederer Dichte
Blähton, Blähschiefer, Vermiculite oder Schaumglasgranulat
behandelt.
12. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß man unbehandelte Zuschläge niederer
Dichte auswählt aus Schaumglasgranulat und/oder Vermiculite.
13. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Zuschläge niederer Dichte in
an sich bekannte Betonmischungen neben bekannten Zusatzstoffen
einbringt.
14. Verfahren nach Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Trockenrohdichte durch unbehandelte
Zuschläge mit niederer Dichte einstellt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873731993 DE3731993A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Konstruktionsleichtbeton |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873731993 DE3731993A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Konstruktionsleichtbeton |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3731993A1 DE3731993A1 (de) | 1989-04-06 |
| DE3731993C2 true DE3731993C2 (de) | 1990-10-18 |
Family
ID=6336659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19873731993 Granted DE3731993A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Konstruktionsleichtbeton |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3731993A1 (de) |
Cited By (4)
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