DE19643367A1 - Highly insulating light constructional concrete - Google Patents
Highly insulating light constructional concreteInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen konstruktiven Leichtbeton hoher Wärme- und Schalldämmfähigkeit für tragende Betonteile in Form von Steinen, Blöcken oder großformatigen Platten in Betonbauwerken wie Wohn- und Gewerbebauten sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Leichtbetonmischung.The invention relates to a structural lightweight concrete high heat and Sound insulation ability for load-bearing concrete parts in the form of stones, blocks or large-format slabs in concrete structures such as residential and commercial buildings as well Process for producing this lightweight concrete mix.
Zur Modifizierung betontechnologischer Eigenschaften von Leichtbeton sind verschiedene Leichtzuschläge gebräuchlich. Sie dienen zur Verringerung der Rohdichte, bewirken damit aber in der Regel auch erhebliche Einbußen in der Betonfestigkeit. Weit verbreitet sind der Einsatz von Tuff, Bims, Perlit, Blähschiefer, Blähglimmer, Blähton, Blähglas, Holz, Stroh usw. . Der Einsatz von Schaumpolystyrol als Zuschlag für einen konstruktiven Baustoff, sog. ESP-Beton, Styroton® u. a., hat sich trotz der interessanten bautechnischen Eigenschaften dieses Materials bezüglich seines Dämmvermögens nicht durchgesetzt, da bei technisch interessanten Polystyrolkonzentrationen die Festigkeit so stark reduziert wird, daß ein Einsatz lediglich als Füll- oder Dämmstoff möglich ist.Various light surcharges are used to modify the technological properties of lightweight concrete. They serve to reduce the bulk density, but as a rule also cause considerable losses in concrete strength. The use of tuff, pumice, perlite, expanded slate, expanded mica, expanded clay, expanded glass, wood, straw etc. is widespread. The use of foam polystyrene as an additive for a constructive building material, so-called ESP concrete, Styroton ® etc., has not prevailed in spite of the interesting structural properties of this material with regard to its insulating capacity, since the strength is reduced so much with technically interesting polystyrene concentrations that a Use only as a filler or insulating material is possible.
Polystyrolbetone mit Rohdichten von mindestens 350 kg/m3 werden als nichtbrennbare Baustoffe Klasse A2 nach DIN 4102 eingestuft. Als konstruktive Leichtbetone werden Polystyrolbetone, wegen ihrer geringen Druckfestigkeit, nicht in entsprechenden DIN- Vorschriften genannt, lediglich in ÖNORM B 4200 sind Wärmeleitfähigkeiten für Polystyrolbetone enthalten. Dagegen sind jedoch Dämm- und Leichtputze mit Poly styrolzusätzen mit der DIN 18550 genormt. Wegen der geringen Kornfestigkeit der Polystyrolpartikel ist auch eine Aufnahme in DIN 4226 "Zuschläge für Leichtbeton" nicht möglich. Damit fehlt der in der Bundesdeutschen Gesetzgebung erforderliche Nachweis als konstruktiver Baustoff. Durch zusätzliche konstruktive Maßnahmen, beispielsweise durch Beimischung textiler Fasern, kann in Einzelfällen ein Nachweis der notwendigen Bauteil- oder Systemsicherheit erreicht werden, so daß eine bauaufsichtliche Zustimmung bzw. die Zulassung erfolgen kann.Polystyrene concretes with bulk densities of at least 350 kg / m 3 are classified as non-combustible building materials class A2 according to DIN 4102. Because of their low compressive strength, polystyrene concretes are not mentioned in the relevant DIN regulations as structural lightweight concretes, only thermal conductivity for polystyrene concretes is contained in ÖNORM B 4200. In contrast, insulating and light plasters with poly styrene additives are standardized with DIN 18550. Due to the low grain strength of the polystyrene particles, inclusion in DIN 4226 "Surcharges for lightweight concrete" is not possible. As a result, the evidence required in the Federal German legislation as a constructive building material is missing. Additional constructive measures, for example by adding textile fibers, can be used to prove the necessary component or system security in individual cases, so that building inspectorate approval or approval can be given.
Eine Verschäumung von Polystyrol im Beton ist zwar möglich, fand jedoch keinen Eingang in die Bauwirtschaft.Foaming of polystyrene in the concrete is possible, but was not found in the construction industry.
Die Einbindung der hydrophoben Polystyrolpartikel in den Zementstein wird durch Tensideinsatz verbessert. Durch die Herstellung spezieller Polystyrol-Sorten gelang jedoch auch der totale Verzicht aufderartige Hilfsmittel. So sind Verfahren bekannt, bei denen spezielle Polystyrolpartikel ohne weitere Vorbehandlung zum Einsatz gelangen und Leichtbetone mit einem Anteil an Schaumstoffen bis zu 90 Vol.-% herstellbar sind (JP 04 331 749 A1 ). Dabei werden Betone mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0.05 bis 0.07 W/mK und Dichten von 180 bis 250 kg/m3 erreicht (AT-PS 392 962). Wegen ihrer sehr geringen Dichte neigen die Partikel zum Aufschwimmen in der Betonmischung. Nachteilig ist die nicht leichte Handhabbarkeit der Materialien sowie die Neigung derartiger Systeme zur Desaggregierung (Perry, S. H.; Bischoff, P. H.; Yamura, K., Trinity Coll., Univ. Dublin Mag. Concr. Res., 43(154), 1991, 71 bis 6). Ein weiteres Problem bei der technischen Verarbeitung resultiert aus der schlechten Ableitung der Hydratationswärme speziell bei hohem Polystyrolanteil.The incorporation of the hydrophobic polystyrene particles in the cement block is improved by the use of surfactants. By producing special types of polystyrene, however, such aids were also completely dispensed with. Methods are known in which special polystyrene particles are used without further pretreatment and lightweight concretes with a proportion of foams of up to 90% by volume can be produced (JP 04 331 749 A1). Concretes with a thermal conductivity of 0.05 to 0.07 W / mK and densities of 180 to 250 kg / m 3 are achieved (AT-PS 392 962). Because of their very low density, the particles tend to float in the concrete mix. Disadvantages are the difficult handling of the materials and the tendency of such systems to disaggregate (Perry, SH; Bischoff, PH; Yamura, K., Trinity Coll., Univ. Dublin Mag. Concr. Res., 43 (154), 1991, 71 to 6). Another problem in technical processing results from the poor dissipation of the heat of hydration, especially with a high proportion of polystyrene.
Erforderlich und sinnvoll ist der Einsatz von Polystyrol, das als Wertstoff aus Recyclingverfahren erhalten wurde, unter Berücksichtigung des Gesetzes zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen, der EG- Abfallverbringungsverordnung sowie der 3. Wärmeschutzverordnung. Hierbei kann die Sortenreinheit der Altkunststoffe nicht vorausgesetzt werden, so daß auf eine Reinigung und Oberflächenmodifizierung der Polystyrolpartikel, z. B. durch Tenside, nicht verzichtet werden kann.The use of polystyrene, which is a valuable material, is necessary and sensible Recycling process was obtained, taking into account the law to promote the Circular economy and securing the environmentally compatible disposal of waste, the EC Waste Shipment Ordinance and the 3rd Heat Protection Ordinance. Here, the Sort purity of the old plastics are not required, so that cleaning and Surface modification of the polystyrene particles, e.g. B. by surfactants, not be waived can.
Die bekannten Systeme in der Bauindustrie, die Polystyrol verwenden, sind das "Rastra"- System, das "Goidinger"-System und das Compound Building System (CBS). Bei den ersten beiden sind in den Wandteilen mit Rohdichten von 400 kg/m3 (Goidinger-System) bzw. 300 bis 350 kg/m3 (Rastra-System) röhrenförmige Hohlräume enthalten, die beim Betonieren der Decken mit Schwerbeton aufgefüllt werden. Die Forderungen hinsichtlich der Feuer beständigkeit (F 180-AB) werden erfüllt, die erhöhten Anforderungen an den baulichen Schall- und Wärmeschutz werden durch diese Verfahren nur bedingt erfüllt. Das CBS-System verwendet dünnwandige Stahlblechprofile in Kombination mit Leichtbeton und erreicht Dichten von etwa 400 kg/m3. Für die Herstellung lamellierter Betontafeln, bestehend aus Schichten unterschiedlichen Betons, wird ein weiteres Verfahren angegeben. So wird ein Stahlnetz auf eine Trägerbetonschicht aufgebracht, auf die dann ein Polystyrolschaumstoff partikel enthaltender Beton aufgetragen wird. Das Stahlnetz ist für eine ausreichende Haftung beider Schichten unerläßlich (DE 41 19 818 A1, DE 40 40 634 A1).The known systems in the construction industry that use polystyrene are the "Rastra" system, the "Goidinger" system and the Compound Building System (CBS). The first two contain tubular cavities in the wall sections with bulk densities of 400 kg / m 3 (Goidinger system) or 300 to 350 kg / m 3 (Rastra system), which are filled with heavy concrete when concreting the ceilings. The requirements with regard to fire resistance (F 180-AB) are met, the increased requirements for structural noise and heat insulation are only met to a limited extent by these processes. The CBS system uses thin-walled sheet steel profiles in combination with lightweight concrete and reaches densities of around 400 kg / m 3 . Another method is specified for the production of laminated concrete panels consisting of layers of different concrete. For example, a steel net is applied to a concrete layer on which concrete containing polystyrene foam is then applied. The steel network is essential for sufficient adhesion of both layers (DE 41 19 818 A1, DE 40 40 634 A1).
Alle diese Systeme sind jedoch ungeeignet für die Herstellung monolithischer Wandbauelemente.However, all of these systems are unsuitable for the production of monolithic Wall components.
Bekannt sind auch eine Reihe von Baumaterialien, die separate lamellierte Schichten, z. B. Betonsteine mit einer eingelagerten Polystyrolschicht, enthalten. Da diese Schaumstoffschichten jedoch die Wasserdampfdiffusion blockieren, beeinflußt ihr Einsatz in durchgehenden Schichten das Wohnklima immer negativ.Also known are a number of building materials that separate laminated layers, eg. B. Concrete blocks with an embedded polystyrene layer included. This one Foam layers, however, block the water vapor diffusion, affects their use in continuous layers, the living environment is always negative.
Des weiteren wird als eine mögliche Variante zur Herstellung von Wandbauelementen für die monolithische Mauerwerksbauweise das Sandwich-Bauelement genannt, das aus einer tragenden Betonschicht und einer oder mehreren wärmedämmenden Betonschichten besteht. Derartige Elemente haben keinen Eingang in die Praxis gefunden, da ihre Herstellung und ihr Einsatz kompliziert und teuer sind.Furthermore, as a possible variant for the production of wall components for the monolithic masonry construction called the sandwich component, which consists of a load-bearing concrete layer and one or more heat-insulating concrete layers. Such elements have not found their way into practice because of their manufacture and their Use are complicated and expensive.
Eine Reihe von Technologien ist bekannt für eine effektive Vorbehandlung der Schaumstoffpartikel. Interessant ist die Stabilisierung von Schaumstoffpartikel durch eine Stützschicht, da hierdurch die Festigkeit des Materials gesteigert wird. Dabei wird zum Beispiel die Oberfläche der Partikel (2 bis 12 mm Korndurchmesser) mit einem Gemisch aus Wasserglas und Zement vorbehandelt (AT-PS 392 963). Auch die Härtung von Beton durch Penetration von Fluorsilikatlösungen ist möglich, wobei (JP 02 184 584 A2) die Penetration, deren Tiefe in Festbetonmaterialien lediglich 0.5 bis 1 mm beträgt, durch Tensidzusatz verdoppelt bzw. vervierfacht werden kann.A number of technologies are known for effective pretreatment Foam particles. The stabilization of foam particles by an Support layer, as this increases the strength of the material. Thereby becomes Example the surface of the particles (2 to 12 mm grain diameter) with a mixture Water glass and cement pretreated (AT-PS 392 963). Even the hardening of concrete Penetration of fluorosilicate solutions is possible, with (JP 02 184 584 A2) the penetration, whose depth in hardened concrete materials is only 0.5 to 1 mm, by adding surfactants can be doubled or quadrupled.
Die mit Hilfe dieser Methoden zu erreichende Steigerung der Korn- bzw. der Gefügefestigkeit ist jedoch nicht so ausreichend, daß die Festigkeit des monolithischen Betonbauteiles entscheidend angehoben wird. The increase in grain or structural strength that can be achieved with the help of these methods However, it is not sufficient that the strength of the monolithic concrete component is raised significantly.
Eine verbesserte Benetzung der Schaumstoffkörper durch den Zementleim kann durch Einsatz von Tensiden erreicht werden. Kaliumoleat beispielsweise wird eingesetzt zur Verbesserung der Adhäsion zwischen Polypropylenoberflächen und dem Zementstein (JP 04 021 556 A2, JP 02 055 254 A2 , JP 60 246 280 A2). Dabei wird die Hydrophilierung der Polypropylenoberfläche angestrebt.Improved wetting of the foam body by the cement paste can be achieved through use be achieved by surfactants. Potassium oleate, for example, is used for improvement the adhesion between polypropylene surfaces and the cement block (JP 04 021 556 A2, JP 02 055 254 A2 , JP 60 246 280 A2). The hydrophilization of the polypropylene surface sought.
Bekannt ist auch der Einsatz von Tensiden zur Beeinflussung der Rheologie von Betonsus pensionen (JP 02 229 7 46 A2, WO 91 03 437 A1, BE 900 762 A2, Degtyareva E. V.; Marakina L. D.; Surov Yu. N.; Sobol G. N.; Zinsu Zh. Ch. Vestn. Khar'k. Univ. 319, 1988, 75 bis 8, Mlodccki Jaroslaw, Inst.Tech.Budow.Warsaw Pol. Cem.-Wapno-Gips 5(1986)112, Borisenko V.M.; Guzeev E.A. , NIIZhB USSR Beton Zhelezobeton (Moscow) 6 (1986) 23). Sekiguchi et al. vergleichen verschiedene Plastifikatoren (Sekiguchi, Yoshimitsu; Okada, Toshihiro; Ukigai, Toshiyuki Appl. Res. Lab. II, Lion Corp. Japan Am. Concr. Inst. 119(1989) 157 bis 170) in ihrer Wirkung. Die als Polymere bezeichneten Materialien weisen in der Regel ebenfalls grenzflächenaktive (tensidische) Eigenschaften auf.The use of surfactants to influence the rheology of concrete is also known pensions (JP 02 229 7 46 A2, WO 91 03 437 A1, BE 900 762 A2, Degtyareva E. V .; Marakina L. D .; Surov Yu. N .; Sobol G. N .; Zinsu Zh. Ch. Vestn. Khar'k. Univ. 319, 1988, 75 to 8, Mlodccki Jaroslaw, Inst.Tech.Budow.Warsaw Pol. Cem.-Wapno-Gips 5 (1986) 112, Borisenko V.M .; Guzeev E.A. , NIIZhB USSR Concrete Zhelezobeton (Moscow) 6 (1986) 23). Sekiguchi et al. compare different plasticizers (Sekiguchi, Yoshimitsu; Okada, Toshihiro; Ukigai, Toshiyuki Appl. Res. Lab. II, Lion Corp. Japan Am. Concr. Inst. 119 (1989) 157 to 170) in their effect. The materials referred to as polymers have in usually also surfactant properties.
Bekannt ist auch der Einsatz von Tensid/Protein- und Tensid/Zellulose-Systemen in Betonsuspensionen, zum Beispiel die Herstellung hochstabiler Schäume auf der Basis von Protein/Tensid-Systemen, z. T. unter Ausbildung sog. "superelastischer" sowie viskoplastischer Strukturen (Trapeznikov, A.A. Kolloid. Z. USSR, 47(1985)323, Wüstneck R.; Hermel H.; Kretzschmar G. Colloid Polymer Sci. 262 (1984) 827). Eine besondere Bedeutung kommt in diesem Zusammenhang fibrillären Strukturen zu, so z. B. dem Kollagen bzw. der Gelatine als denaturiertes Kollagen (Wüstneck R.; Zastrow L.; Kretzschmar G. Kolloid. Z. USSR 49 (1987)10, Wüstneck R.; Fruhner H. Colloid Polymer Sci. 259 (1982)1228, Wüstneck R.; Zastrow L.; Kretzschmar G. Kolloid. Z. USSR 47 (1985) 462, Wüstneck R.; Zastrow L. Kolloid. Z. USSR 49 (1987) 239, Wüstneck R.; Kretzschmar G. Kolloid. Z. USSR 49 (1987) 555, Wüstneck R.; Krotov V.V.; Ziller M. Colloid Polymer Sci. 262 (1984) 67, Wüstneck R. Colloid Polymer Sci. 262 (1984) 821, Wüstneck R.; Zastrow L. Colloid Polymer Sci. 263 (1985) 778, Wüstneck R. Müller H.-J. Colloid Polymer Sci. 264 (1986) 97, Wüstneck R.; Wärnheim T. Colloid Polymer Sci. 266 (1988) 926). Der Einsatz derartiger hochstabiler disperser Systeme bei der Verfestigung von Zementstein und zur Herstellung verschiedener Schaumbetone ist in der Literatur zwar beschrieben, greift aber auf eine geringe Anzahl von Systemen zurück (JP 63 230 582 A2, DE 38 07 250 A1 , JP 61186 252 A2, WO 86 04 574 A1, CS 230 827 B, Zotova K.V.,Krashemnnikov O.N.; Meos M.A. ,Yudina K.A. Stroit.Tekh.Mater. Syr'ya Murm.Obl.30-9.Edited by. Krashemnmkov O.N.Akad.Nauk SSSR Kol'sk.Fil.: Apatity USSR. 1983, Bauduin O.; Mouanda J.; Taha M.; Mathieu D. Phan Tan Luu Roger; Sergent M.,Lab. Chim. Appl. Ec. Natl. Super. Chim. Montpellier Eur. Polym. J. 23 (1987) 447. Darüberhinaus weisen Protein/Tensid-Komplexe hoher Grenzflächenaktivität, die bei bestimmten Mi schungsverhältnissen gebildet werden (Wüstneck R.; Kretzschmar G. Kolloid. Z. USSR 49 (1987) 555, Wüstneck R.; Zastrow L. Colloid Polymer Sci. 263 (1985) 778), gute Benetzungseigenschaften und eine hervorragende Schutzkolloidwirkung auf. Wegen ihrer extrem hohen Grenzflächenviskosität sind diese Schichten auch noch in starken Scherfeldern stabil genug, um eine Koaleszenz zu verhindern. Bekannt ist, daß mit derartigen Systemen eine Beschleunigung der Betonverfestigung realisiert werden kann, bei geringer Bildung offener Kapillaren an der Betonoberfläche (CS 230 827 B).The use of surfactant / protein and surfactant / cellulose systems is also known Concrete suspensions, for example the production of highly stable foams based on Protein / surfactant systems, e.g. T. with the formation of so-called "super elastic" and viscoplastic Structures (Trapeznikov, A.A. Kolloid. Z. USSR, 47 (1985) 323, Wüstneck R .; Hermel H .; Kretzschmar G. Colloid Polymer Sci. 262 (1984) 827). This is of particular importance fibrillar structures too, e.g. B. the collagen or gelatin as denatured collagen (Wüstneck R .; Zastrow L .; Kretzschmar G. Kolloid. Z. USSR 49 (1987) 10, Wüstneck R .; Fruhner H. Colloid Polymer sci. 259 (1982) 1228, Wüstneck R .; Zastrow L .; Kretzschmar G. colloid. Z. USSR 47 (1985) 462, Wüstneck R .; Zastrow L. colloid. Z. USSR 49 (1987) 239, Wüstneck R .; Kretzschmar G. colloid. Z. USSR 49 (1987) 555, Wüstneck R .; Krotov V.V .; Ziller M. Colloid Polymer Sci. 262 (1984) 67, Wuestneck R. Colloid Polymer sci. 262 (1984) 821, Wüstneck R .; Zastrow L. Colloid Polymer Sci. 263 (1985) 778, Wustneck R. Müller H.-J. Colloid Polymer Sci. 264 (1986) 97, Wüstneck R .; Wärnheim T. Colloid Polymer Sci. 266 (1988) 926). The use of such highly stable disperse systems in the solidification of Cement stone and for the production of various foam concrete is in the literature described, but uses a small number of systems (JP 63 230 582 A2, DE 38 07 250 A1 , JP 61186 252 A2, WO 86 04 574 A1, CS 230 827 B, Zotova K.V., Krashemnnikov O.N .; Meos M.A. , Yudina K.A. Stroit.Tekh.Mater. Syr'ya Murm.Obl.30-9.Edited by. Krashemnmkov O.N.Akad.Nauk SSSR Kol'sk.Fil .: Apatity USSR. 1983, Bauduin O .; Mouanda J .; Taha M .; Mathieu D. Phan Tan Luu Roger; Sergeant M., Lab. Chim. Appl. Ec. Natl. Great. Chim. Montpellier Eur. Polym. J. 23 (1987) 447. Furthermore have protein / surfactant complexes of high interfacial activity, which in certain Mi conditions (Wüstneck R .; Kretzschmar G. Kolloid. Z. USSR 49 (1987) 555, Wüstneck R .; Zastrow L. Colloid Polymer Sci. 263 (1985) 778), good wetting properties and a excellent protective colloid effect. Because of their extremely high interfacial viscosity these layers are stable enough even in strong shear fields to coalesce prevent. It is known that with such systems an acceleration of Concrete consolidation can be realized with little formation of open capillaries at the Concrete surface (CS 230 827 B).
Der Einsatz von Protein/Tensid-Systemen unter den Gesichtspunkten einer Schutzkolloid wirkung, der Benetzung und insbesondere in Kombination mit einer Modifizierung der Rheologie der Betonmischung ist bisher nicht beschrieben worden.The use of protein / surfactant systems from the point of view of a protective colloid effect, the wetting and especially in combination with a modification of the The rheology of the concrete mix has not yet been described.
Ferner finden filmbildende Fluortenside zur Vorbehandlung von Bewehrungs-Glasfasern und zur Erhöhung ihrer Alkaliresistenz (DD 29 66 72 AS) Verwendung. Zur Verbesserung der Benetzung von Glasoberflächen durch den Zementleim wird der Einsatz von Aminoxiden und quarternären Ammoniumsalzen vorgeschlagen (DD 290 175 AS).There are also film-forming fluorosurfactants for the pretreatment of reinforcement glass fibers and to increase their alkali resistance (DD 29 66 72 AS). To improve the Wetting of glass surfaces by the cement paste is the use of amine oxides and quaternary ammonium salts proposed (DD 290 175 AS).
Alle die genannten Maßnahmen verbessern zwar die Einbindung eines Zuschlagsstoffes in die Zementmatrix, beziehen sich jedoch auf die Verbesserung des Verbundes eines einzelnen Zuschlags bzw. verschiedener Zuschläge, die sich grenzflächenenergetisch nicht grundsätzlich voneinander unterscheiden. Bei gleichzeitigem Einsatz von Zuschlägen unterschiedlicher oberflächenenergetischer Beschaffenheit, wie hydrophobes Polystyrolrecycling-Produkt- und hydrophiler Blähtonpartikel, ist die Verbesserung des Kontaktes beider Materialien mit dem Zementstein durch Tensidzusatz bisher nicht zufriedenstellend gelöst. Zu berücksichtigen ist dabei auch, daß gerade das kostengünstige Polystyrolrecycling-Produkt bezüglich seiner Hydrophobie sehr inhomogen ist.All of the measures mentioned improve the integration of an aggregate in the Cement matrix, however, relate to improving the bond of an individual Surcharges or various surcharges that are not fundamentally different differentiate from each other. When using surcharges of different surface energy nature, such as hydrophobic polystyrene recycling product and hydrophilic expanded clay particles, is the improvement of the contact of both materials with the So far, cement stone has not been solved satisfactorily by adding surfactants. To be considered also that the inexpensive polystyrene recycling product with regard to its Hydrophobia is very inhomogeneous.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines konstruktiven Leichtbetons hoher Wärme- und Schalldämmfähigkeit für die monolithische Massivbauweise, der die Forderungen der 3. Wärmeschutzverordnung (Verordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden, Januar 1995, 3. Wärmeschutzverordnung) erfüllt, wobei ein guter Verbund zwischen dem Zementleim und hydrophoben als auch hydrophilen Zuschlagstoffen gesichert werden soll, sowie eines Verfahrens zur Herstellung der Leichtbetonmischung.The object of the invention is to provide a constructive lightweight concrete of high heat and Sound insulation ability for the monolithic solid construction, which meets the requirements of the 3rd Thermal insulation ordinance (Ordinance on energy-saving thermal insulation in buildings, January 1995, 3rd Heat Protection Ordinance), whereby a good bond between the cement paste and hydrophobic and hydrophilic additives should be secured, as well as one Process for producing the lightweight concrete mix.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kombination von mineralischem Zuschlag und von einem Zuschlag auf organischer Basis als Leichtzuschlag mit Zementleim unter Zusatz grenzflächenaktiver Stoffe. Als mineralischer Leichtzuschlag kann Tuff, Bims, Perlit bzw. Blähperlit, Blähschiefer, Blähglimmer, Blähton oder Blähglas und als organischer Leichtzuschlag können Schaumstoffpartikel organischer Hochpolymere eingesetzt werden. Der mineralische Zuschlag liegt mit einem Korndurchmesser von 4 bis 64 mm, vorzugsweise 8 bis 32 mm, und der Leichtzuschlag mit einem Korndurchmesser von 1 bis 4 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm vor. Der Anteil an dem Zuschlag auf organischer Basis beträgt 30 bis 70 Vol.-% des Gasamtzuschlages. Vorzugsweise wird als mineralischer Zuschlag Blähton und als Leichtzuschlag Polystyrolschaumstoff eingesetzt. Zur Verbesserung des Verbundes zwischen Leichtzuschlag und dem Zementstein wird ein grenzflächenaktiver Stoff, bzw. eine Kombination von grenzflächenaktiven Stoffen zugesetzt. Durch die erfinderische Maßnahme werden die großen grenzflächenenergetischen Unterschiede beider Komponenten des Leichtzuschlags überwunden. Als grenzflächenaktive Stoffe werden Tenside oder Tensidmischungen, Mischungen von Tensiden mit Cotensiden, Mischungen von Tensiden mit Proteinen oder Proteinabbauprodukten im Bereich des HLB-Wertes (Griffin, W.C. J. soc. Cosmet. Chem. 5(1954)249) von 7 bis 18, vorzugsweise von 9 bis 15, verwendet.This object is achieved according to the invention by a combination of mineral Surcharge and an organic-based surcharge as a light surcharge with cement paste with the addition of surfactants. As a mineral light aggregate, tuff, pumice, Perlite or expanded perlite, expanded slate, expanded mica, expanded clay or expanded glass and as an organic Foam particles of organic high polymers can be used at a low cost. Of the mineral aggregate lies with a grain diameter of 4 to 64 mm, preferably 8 to 32 mm, and the light aggregate with a grain diameter of 1 to 4 mm, preferably 2 up to 4 mm. The proportion of the surcharge on an organic basis is 30 to 70 vol .-% of the Gas surcharge. Expanded clay is preferred as the mineral aggregate and as Light aggregate polystyrene foam used. To improve the bond between Light aggregate and the cement block becomes a surfactant, respectively Combination of surfactants added. By the inventive measure the large differences in the surface energy of both components of the Overcome light surcharge. Surfactants or Surfactant mixtures, mixtures of surfactants with cosurfactants, mixtures of surfactants with Proteins or protein breakdown products in the range of the HLB value (Griffin, W.C. J. soc. Cosmet. Chem. 5 (1954) 249) from 7 to 18, preferably from 9 to 15.
Mittels des Zusatzes der erfindungsgemäßen Mischung grenzflächenaktiver Stoffe wird auch eine sichere Benetzung nicht sortenreiner Kunststoffpartikel aus Recycling-Produkten erreicht. Die Betonbauteile des erfindungsgemäßen konstruktiven Leichtbetons entsprechen der Forderung der 3. Wärmeschutzverordnung. Es wurden Wärmeleitfähigkeiten kleiner 0.3 W/mK für Betonblöcke der Druckfestigkeitsklassen 2 bis 6 erreicht.By adding the mixture of surfactants according to the invention, too safe wetting of non-sorted plastic particles from recycling products is achieved. The concrete components of the structural lightweight concrete according to the invention correspond to Requirement of the 3rd heat protection regulation. Thermal conductivities decreased 0.3 W / mK achieved for concrete blocks of compressive strength classes 2 to 6.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Leichtbetonmischung erfolgt durch trockenes Vermischen des mineralischen Zuschlages mit dem Zuschlag auf organischer Basis in einer Mischmaschine, danach wird ein Teil des Anmachwassers mit den erfindungsgemäßen grenzflächenaktiven Stoffen zugesetzt und schließlich erfolgt die Zugabe des Zementes und des restlichen Wassers. Die Verdichtung des so angesetzten Leichtbetons erfolgt durch eine Rüttelbehandlung. Gegebenenfalls kann auch Sand in einer Körnung 0 bis 2 mm den trockenen Zuschlägen beigemischt werden.The lightweight concrete mixture according to the invention is produced by dry Mixing the mineral aggregate with the organic aggregate in one Mixing machine, then part of the mixing water with the invention surfactants added and finally the cement and the remaining water. The lightweight concrete thus applied is compacted by a Vibrating treatment. If necessary, sand with a grain size of 0 to 2 mm can dry Surcharges are added.
Anschließend wird der Leichtbeton zu tragfähigen Betonsteinen, Betonblöcken oder großformatigen Betonplatten geformt, die in Betonbauwerken wie Wohn- und Gewerbegebäuden Verwendung finden. Then the lightweight concrete becomes load-bearing concrete blocks, concrete blocks or large-format concrete slabs that are used in concrete structures such as residential and Find commercial buildings.
Bei der Anwendung der Erfindung werden folgende Vorteile gegenüber dem bekannten ESP-
Beton erreicht:
When using the invention, the following advantages over the known ESP concrete are achieved:
- - eine erhöhte Druckfestigkeit der Betonteile bei geringer Rohdichte,- an increased compressive strength of the concrete parts with low bulk density,
- - eine gleichzeitige und sichere Einbindung von mineralischen Zuschlagsstoffen und gleichzeitig Schaumstoffpartikeln in den Zementverbund durch Überwindung der unterschiedlichen oberflächenenergetischen Beschaffenheit der Partikeloberflächen,- a simultaneous and safe integration of mineral aggregates and at the same time foam particles in the cement composite by overcoming the different surface energetic properties of the particle surfaces,
- - eine Verbesserung der Ableitung der Hydratationswärme trotz hohem Anteil an organischem Zuschlag,- An improvement in the dissipation of the heat of hydration despite a high proportion organic surcharge,
- - sichere Verarbeitung durch Verhinderung einer Entmischung und- Safe processing by preventing segregation and
- - feste Einbindung von Schaumstoffpartikeln aus Recycling-Produkten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Hydrophobie.- Fixed integration of foam particles from different recycling products chemical composition and hydrophobicity.
Die Vorteile sind ursächlich bedingt durch die Eigenschaften des Zementsteines, der Zuschläge und der erfindungsgemäß hervorgerufenen Haftung zwischen Zementstein und Zuschlägen.The advantages are caused by the properties of the cement stone, the aggregates and the adhesion between cement block and aggregates caused according to the invention.
In Tabelle 1 sind 8 erfindungsgemäße Rezepturen zusammengestellt. Es wurde Zement CEM I 42,5 R verwendet, der Wasser/Zement-Wert beträgt in allen Fällen 0,5. Die angegebene Druckfestigkeit ist der Mittelwert aus den Einzelergebnissen von 6 Prüfkörpern (15×15×15 cm) und wurde nach 28 Tagen gemessen. Die Lagerung der Prüfkörper erfolgte bei 20 °C in gesättigter Wasserdampfatmosphäre.Table 1 shows 8 formulations according to the invention. It became cement CEM I 42.5 R used, the water / cement value is 0.5 in all cases. The specified Compressive strength is the average of the individual results from 6 test specimens (15 × 15 × 15 cm) and was measured after 28 days. The test specimens were stored at 20 ° C. in saturated water vapor atmosphere.
Verwendete grenzflächenaktive Zusätze:
I : 1 g/l C12C14-Fettalkoholethoxylat mit 8 EO;
II : 1 g/l C12C14-Fettalkoholethoxylat mit 8 EO + 0,1 g/l Butanol;
III : 1 g/l alkalisch aufgeschlossene Gelatine + 0,03 g/l Natrium-dodecylbenzol
sulfonat;
IV : 3 g/l alkalisch aufgeschlossene Gelatine + 0,03 g/l Natrium-dodecylbenzol
sulfonat.Surface-active additives used:
I: 1 g / l C 12 C 14 fatty alcohol ethoxylate with 8 EO;
II: 1 g / l C 12 C 14 fatty alcohol ethoxylate with 8 EO + 0.1 g / l butanol;
III: 1 g / l alkaline digested gelatin + 0.03 g / l sodium dodecylbenzene sulfonate;
IV: 3 g / l alkaline digested gelatin + 0.03 g / l sodium dodecylbenzene sulfonate.
Der grenzflächenaktive Zusatz wurde einem Teil des Anmachwassers zugesetzt, mit dem das Polystyrol/Blähtongemisch im Mischer vorbehandelt wurde. Dann erfolgte die Zementzugabe und der Zusatz des restlichen Wassers. Eine Verdichtung erfolgte durch Rütteln. The surfactant additive was added to part of the mixing water with which the Polystyrene / expanded clay mixture was pretreated in the mixer. Then the cement was added and the addition of the remaining water. Densification was carried out by shaking.
Die Mischungen 2,3,4,5,7 und 8 lassen eine Einordnung als konstruktiver Leichtbeton zu.Mixtures 2, 3, 4, 5, 7 and 8 permit classification as lightweight structural concrete.
Claims (11)
- a) der mineralische Zuschlag und der Zuschlag auf organischer Basis in einer Mischmaschine trocken gemischt werden, wobei gegebenenfalls Feinsand zugesetzt werden kann,
- b) die Trockenmischung mit einem Teil des Anmachwassers, welches den Zusatz an grenzflächenaktiven Stoffen enthält, versetzt wird,
- c) die Zugabe des Zements und des restlichen Wassers erfolgt,
- d) die Leichtbetonmischung durch Rütteln verdichtet wird
- e) und anschließend der Leichtbeton geformt wird.
- a) the mineral aggregate and the organic-based aggregate are dry mixed in a mixing machine, fine sand optionally being added,
- b) the dry mixture is mixed with part of the mixing water, which contains the addition of surface-active substances,
- c) the cement and the remaining water are added,
- d) the lightweight concrete mixture is compacted by shaking
- e) and then the lightweight concrete is formed.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |