DE3110658A1 - Verfahren zur herstellung eines nicht brennbaren leichten leichtbetons und danach erhaeltlicher formkoerper - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines nicht brennbaren leichten
• Leichtbetons und danach erhältlicher Formkörper Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines nicht brennbaren leichten Lichtbetons mit einer Rohdichte von 200 bis 450 g/l und einen danach erhältlichen porösen Formkörper.
• Beton ist bekanntlich ein künstlicher Stein, der durch Erhärten eines Gemisches aus Zement, Zuschlagstoffen und Wasser entsteht. Nach der Rohdichte unterscheidet man Leichtbeton, Normalbeton und Schwerheton; Leichtbeton ist Beton mit einer Rohdichte von höchstens 2,ort/ m3, Normalbeton ist Beton mit einer Rohdichte von mehr als 2,0 t/m3 und höchstens 2,8 t/m3, und Schwerbeton ist 3 Beton mit einer Rohdichte von mehr als 2,8 t/m3 (vgl.
• DIN 1045) Ferner sind leichte Leichtbetone bekannt, die Rohdichte 3 von weniger als 1,0 kg/dm aufweisen und durch ein hohes Wärmedämmvermögen charakterisiert sind (vgl. Beton 5/1973, Seiten 213 bis 216). Diese leichten Leihtbetone enthalten Leichtzuschläge wie Naturbims, Blähton oder Blähschiefer sowie spezielle Blahgranulate auf Tonbasis, Schaumglas, Blähperlit oder Blähglimmer oder auch Hartschaumkugeln wie Schaumpolystyrol. Sie werden insbesondere für feuerhemmende Putze, Mörtel und Mauersteine eingesetzt. Mit abnehmender Rohdichte des Materials verringert sich zwar die Wärmeleitfähigkeit und erhöht sich die Wärmedämmung, aber verschlechtern sich auch die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Druckfestigkeit.
• Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines leichten Leichtbetons, der nicht brennbar ist und eine Rohdichte von weniger als 500 g/l und sowohl gute Wärmedämmungseigenschaften als auch befriedigende mechanische Eigenschaften aufweist.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nicht brennbaren leichten Leichtbetons mit einer Rohdichte von 200 bis 450 g/l, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 100 Gewichtsteile eines Gemisches aus 30 bis 70 Gewichtsprozent Zement und 70 bis 30 Gewichtsprozent eines üblichen anorganischen Leichtzuschlagstoffes mit 0,03 bis 0,3 Gewichtsteilen eines wasserlöslichen Celluloseethers und 80 bis 120 Gewichtsteilen einer wäßrigen Kunststoffdispersion mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 10 Gewichtsprozent unter Schaumerzeugung vermischt, den erhaltenen Schaum in eine Form füllt und erhärten läßt.
• Das erfindungsgemäß verwendete Gemisch aus Zement und anorganischeilt Leichtzuschlagstoff besteht aus 30 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsprozent, Zement und 70 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 60 bis 40 Gewichtsprozent, Leichtzuschlagstoff. 100 Gewichtsteile dieses Gemisches werden mit 0,03 bis 0,3 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,d4 bis 0,2 Gewichtsteilen, eines wasserlöslochen Celluloseethers sowie mit 80 bis 120 Gewichtsteilen, vorzugsweise 85 bis 110 Gewichtsteilen, einer wäßrigen Kunststoffdispersion unter Schaumbildung vermischt.
• Als Zement eignet sich insbesondere Portlandzement, vorzugsweise Portlandzement der Festigkeitsklasse PZ 35, PZ 45 oder PZ 55, sowie auch Hüttenzemente, z. B. Eisenportlandzement, Hochofenzement und Sulfathüttenzement.
• Ein wesentlicher Bestandteil des Zement-Gemisches ist der anorganische Leichtzuschlagstoff. Erfindungsgemäß wird insbesondere ein Blähgranulat verwendet, dessen Partikel Durchmesser von höchstens 6 mm, vorzugsweise von höchstens 5 mm, aufweisen. Beispiele hierfür sind Schaumglas, Bims sowie Blähglimmer (Vermiculit), vorzugsweise mit einer Schüttdichte von 100 bis 200 kg/ , Blähschiefer, 3 vorzugsweise mit einer Schüttdichte von 400 bis 900 kg/m3 und insbesondere Blähperlit, vorzugsweise mit einer Schüttdichte von 80 bis 110 kg/m3.
• Die erfindungsgemäß eingesetzte wäßrige Kunststoffdispersion ist insbesondere eine Dispersion eines Vinylester-Polymers oder eines Acrylsäureester-Polymers, wobei die Polymeren Homopolymere oder Copolymere sind. Der Feststoffgehalt der Dispersion liegt im Bereich von 1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 2 bis 5 Gewichtsprozent.
• Bevorzugt sind Dispersionen auf der Basis von Polymeren mindestens eines Vinylesters mit 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen in der Säurekomponente, z. B. Viylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat, und Dispersionen auf der Basis von Polymeren mindestens eines Acryisäureesters mit 1 bis 8, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkoholkomponente, z.B. Acrylsäuremethylestex, Acrylsäureethylester, Acrylsäurepropylester und Acrylsäurebutylester. Als Comonomere eignen sich olefinisch ungesättigte Verbindungen der Formel in der R1 ein Wasserstoffatom oder ein Methylrest ist und R2 a) ein Wasserstoffatom, b) einen Phenylrest, c) einen Vinylrest, d) eine Nitrogruppe, e) ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chloratom, f) eine Carboxylgruppe oder Sulfogruppe oder g) einen Aminocarbonylrest bedeutet.
• Beispiele für solche Verbindungen sind a) Ethylen und Propylen, b) Styrol und Methylstyrol, c) Butadien und Isopren, d) Acrylnitril und Methacrylnitril, e) Vinyl- halogenide wie Vinylchlorid und Allylchlorid, f) ungesättigte Monocarbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure und Vinylsulfonsäure und g) Acrylsäureamide und Methacrylsäureamide wie Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylolacrylamid und N-Methylolmethacrylamid. Statt eines Comonomers kann auch ein Gemisch verschiedener Comonomerer verwendet werden. Bevorzugt geeignet sind Dispersionen von Terpolymeren, die aus einem Vinylester oder Acrylsäureester und zweiComonomeren zusammengesetzt sind, z.B. aus Vinylacetat, Ethylen und Vinylchlorid oder aus Acrylsäurebutylester, Acrylsäuremethylester und Styrol.
• Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung eines wasserlöslichen Celluloseethers, der als Schaumstabilisator wirkt. Die Viskosität einer 2-gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung des Celluloseethers beträgt 50 bis 300 mPa.s, vorzugsweise 100 bis 250 mPa-s (gemessen bei einer Temperatur von 200C). Der Celluloseether wird bevorzugt in Pulverform eingesetzt. Besonders geeignet ist Methylcellulose, Carboxymethylcellulose und Methylhydroxyethy lce llulo s e Die erfindungsgemäße Erzeugung des Zementschaumes wird gegebenenfalls in Gegenwart von Fasern durchgeführt, dle in Abhängigkeit von ihrer Dichte in einer Menge von 0,1 bis 6 Gewichtsteilen eingesetzt werden (bezogen auf-100 Gewichtsteile des Gemisches aus Zement und Leichtzuschlag-. . . . .
• stoff). Hierzu eignen sich insbesondere Mineralfasern wie Asbestfasern, Glasfasern, Basaltfasern, Gesteinsfasern, Schlackenfasern und Keramikfasern, aber auch Kunststoff-Fasern, vorzugsweise Polyolefin-Fibride.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß zunächst Zement, Leichtzuschlagstoff und Celluloseether innerhalb einer Zeitspanne von maximal 30 Sekunden miteinander vermischt werden und zu dem erhaltenen Gemisch dann die Kunststoffdispersion zuge- mischt wird. Anstatt einer Kunststoffdispersion mit dem vorgeschriebenen Feststoffgehalt kann auch eine Dispersion mit einem höheren Feststoffgehalt eingesetzt werden,wobei gleichzeitig die noch erforderliche Menge Wasser zugefügt wird. Das Mischen wird vorzugsweise in einem Zwangsmischer oder in einem Trommelmischer durchgeführt. Nach etwa 3 Minuten beginnt die Masse aufzuschäumen, und nach 5 bis 10 Minuten ist das Aufschäumen beendet. Der Schaum wird dann in Formen gefüllt und gegebenenfalls darin leicht verdichtet, vorzugsweise durch Rütteln. Innerhalb von höchstens 15 Stunden ist der Schaum erhärtet, und der Leichtbeton-Formkörper wird der Form entnommen.
• Vor der Prüfung der Festigkeits- und Wärmedämmeigenschaften werden die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper 8 Tage lang über Wasser und anschließend 20 Tage lang im Normklima 22/50 (Temperatur von 220C und relative Feuchte von 50 Prozent) gelagert. Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit werden gemäß DIN 4165 und Wärmeleitfähigkeit wird gemäß DIN 4108 geprüft. Die Formkörper zeigen eine Biegezugfestigkeit von 0,4 bis 1,2 N/mm2, eine Druck-2 festigkeit von 0,5 bis 1,5 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 0,12 W/mK, vorzugsweise von 0,07 bis 0,1 W/mK. Die Formkörper sind durch eine regelmäßige, einheitliche Porosität. ausgezeichnet; der Durchmesser der Poren liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2 mm.
• Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Prozentangaben beziehen sich jeweils auf das Gewicht.
• Beispiel 1 In einem handelsüblichen Zwangsmischer werden 900 g Portlandzement PZ 55, 900 g Blähperlit mit einer Maximal-Korngröße von 3 mm und einer Schüttdichte von 90 kg/m3 und 1,5 g Methylhydroxyethylcellulose, deren 2-%ige wäßrige Lösung bei 200C eine Viskosität von 200 mPa s aufweist, innerhalb von 30 s intensiv miteinander vermischt. Dann werden 150 g einer handelsüblichen wäßrigen Dispersion eines Terpolymers aus Vinylacetat, Ethylen und Vinylchlorid, die einen Feststoffgehalt von 50 % aufweist, und 1,5 kg Wasser zugemischt. Nach einer Gesamtmischzeit von 8 min wird der erhaltene Schaum in Formen mit den Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen und durch Rütteln leicht verdichtet. Der Schaum ist nach 15 h völlig erhärtet. Die erhaltenen Formkörper werden 8 d lang über Wasser und anschließend 20 d lang im Normklima 22/50 gelagert. Sie zeigen eine Rohdichte 2 von 380 g/l, eine Biegezugfestigkeit von 0,62 N/mm , eine 2 Druckfestigkeit von 1,07 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,079 W/mK.
• w z Beispiel 2 In einem handelsüblichen Zwangsmischer werden 250 g Portlandzement PZ 55, 300 g Blähglimmer mit einer Maximal-3 Korngröße von 3 mm und einer Schüttdichte von 150 kg/m3 und 0,5 g Methylhydroxyethylcellulose, deren 2%ige -wäßrige Lösung bei 200C eine Viskosität von 200 mPa-s aufweist, innerhalb von 30 s intensiv miteinander vermischt. Dann werden 50 g einer handelsüblichen wäßrigen Dispersion eines Terpolymers aus Vinylacetat, Ethylen und Vinylchlorid, die einen Feststoffgehalt von 50-* aufweist, und 550 g Wasser zugemischt. Nach einer Gesamtmischzeit von 6 min wird der erhaltene Schaum in Formen mit den Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen und durch Rütteln leicht verdichtet. Der Schaum ist nach 15 h völlig erhärtet. Die erhaltenen Formkörper werden 8 d lang über Wasser und anschließend 20 d lang im Normklima 22/50 gelagert. Sie zeigen eine Rohdichte von 420 g/l und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,089 W/mK.
• Beispiel 3 In einem handelsbülichen Trommelmischer werden 350 g Portlandzement PZ 35, 300 g Blähperlit mit einer Maximal-Korngröße von 5 mm und einer Schüttdichte von 90 g/l miteinander vermischt. Dieses Gemisch wird dann innerhalb von 7 min mit 530 g Wasser, 30 g einer handelsüblichen wäßrigen Dispersion eines Terpolymers aus Acrylsäurebutylester, Acrylsäuremethylester und Styrol, die einen Feststoffgehalt von 48 % aufweist, und 0,3 g Methylhydroxyethylcellulose, deren 2%ige wäßrige Lösung bei 20"C eine Viskosität von 200 mPa s aufweist, gemischt, wobei sich eine schaumige Masse bildet. Diese wird in Formen mit den Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen und durch Rütteln leicht verdichtet. Der Schaum ist nach 15 h völlig erhärtet. Die erhaltenen Fcrmkörper werden 8 d lang über Wasser und anschließend 20 d lang im Normklima 22/50 gelagert. Sie zeigen eine Rohdichte 2 von 400 g/l, eine Biegezugfestigkeitvon 0,7S N/mm2, eine 2 Druckfestigkeit von 1,1 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,086 W/mK.
• Vergleichsbeispiel In einem handelsüblichen Zwangsmischer werden 300 g Portlandzement PZ 55, 300 g Blähperlit mit einer Maximal-Korngröße von 3 mm und 500 g Wasser intensiv miteinander vermischt. Die erhaltene Masse schäumt nicht auf. Sie wird nach 8 min in Formen mit den Abmessungen 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen und durch Rütteln leicht verdichtet. Die Masse ist nach 15 h völlig erhärtet.
• Die erhaltenen Formkörper werden 8 d lang über Wasser und anschließend 20 d lang im Normklima 22/50 gelagert.
• Sie zeigen eine Rohdichte von 640 g/l, eine Biegezug- 2 festigkeit von 0,58 N/mm , eine Druckfestigkeit von 0,85 N/mm2 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,15 W/mK.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines nicht brennbaren leichten Leichtbetons mit einer Rohdichte von 200 bis 450 g/l, dadurch gekennzeichnet, daß man 100 Gewichtsteile eines Gemisches aus 30 bis 70 Gewichtsprozent Zement und 70 bis 30 Gewichtsprozent eines üblichen anorganischen Leichtzuschlagstoffes mit 0,03 bis 0,3 Gewichtsteilen eines wasserlöslichen Ceiluloseethers und 80 bis 120 Gewichtsteilen einer wäßrigen Kunststoffdispersion mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 10 Gewichtsprozent unter Schaumerzeugung vermischt, den erhaltenen Schaum in eine Form füllt und erhärten läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Leichtzaschlagstoff ein Blähgranulat mit einem Partikeldurchmesser von höchstens 6 mm und 3 einer Schüttdichte von 80 bis 110 kg/m3 verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Leichtzuschlagstoff Blähperlit verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als kunststoffdispersion eine Dispersion eines Vinylester-Polvmers oder eines Acrylsäureester-Polymers verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Celluloseether einen Celluloseether verwendet, dessen zweigewichtsprozentige wäßrige Lösung bei einer Temperatur von 200C eine Viskosität von 50 bis 300 mPa-s aufweist.

6. Formkörper mit einer Rohdichte von 200 bis 450 g/l, der Poren mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm aufweist und nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 erhältlich ist.