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Herstellung von Formlingen aus einer Mörtelmasse Die Erfindung betrifft
die Herstellung von Formlingen aus einer Mörtelmasse, bestehend aus einem hydraulischen
Bindemittel, einem faserigen organischen Gut und Zuschlagstoffen.
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Es ist bekannt, Holzbeton aus einem hydraulischen Bindemittel, wie
Zement oder Gips, unter Zusatz von Sägespänen od. dgl. und Zuschlagstoffen, wie
Sand, Ton, Bims, Tuff, Lavasteinen, Asbest od. dgl., herzustellen. Dabei hat man
die Sägespäne durch Trinken mit Wasserglas, Lösungen von organischen Salzen, wie
Natriumchlorid, Eisenchlorid, kieselfluorwasserstoffsauren Salzen, Weinsäure u.
dgl., mineralisiert, um eine genügende Verbindung des organischen Stoffes mit dem
Zement herzustellen, was für die Festigkeit der Formlinge von ausschlaggebender
Bedeutung ist. Indessen hat die Behandlung mit löslichen Salzen den Nachteil, daß
die Erzeugnisse wenig wetterfest sind, weil die Salze durch Regen u. dgl. herausgelöst
werden. Auch war die mechanische Festigkeit nur gering.
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Man 'hat auch Gemische aus Zement, Sägespänen und Kieselgur hergestellt,
die verhältnismäßig wenig Zement, d--neben aber Calciumoxyd und sehr viel Kieselgur
und Sägespäne enthielten. Hierbei diente die Kieselgur ausschließlich als Füllmittel.
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Es wurde nun gefunden, daß man zu wertvollen Mörtelmassen und Formlingen
aus Zement, einem faserigen oder körnigen organischen Gut und Zuschlagstoffen gelangt,
wenn man das Bindemittel, vorzugsweise Portlandzement, Kieselgur, feingemahlene
Alumosilicate enthaltende Stoffe, feinstgemahlenen Quarzsand und den organischen
Stoff
trocken gründlich mischt, darauf Wasser bis zur Erzielung
einer erdfeuchten krümeligen bis plastischen Konsistenz zufügt, das Ganze innig
vermischt und die Masse verformt. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung
vermischt man etwa i Raumteil Zement, o,5 bis i Raumteil Kieselgur-Alumosilicat-Gemisch
und i bis 3 Raumteile Sägemehl od. dgl. Vorzugsweise wird als Verkieselungsmittel
ein Gemisch von schwerer und leichter.Kieselgur mit Alumosilicaten und Quarzmehl,
zweckmäßig im Verhältnis von etwa 6 zu 2,5 Raumteilen, verwendet. An Stelle von
leichter Kieselgur können auch andere Silicate natürlicher oder künstlicher Herkunft
von einer Wichte von weniger als o,5 und einer Teilchengröße von weniger als o,lo
mm verwendet werden, wie Si-Stoff, Moler-Erde od. dgl. Auch kann man als Verkieselungsmasse
ein Gemisch von Kieselgur mit zerkleinerten, Alumosilicate enthaltenden Stoffen,
z. B. vulkanischen Gesteinen, wie Trass, Lava od. dgl., und feinstgemahlenem Quarzsand
verwenden, beispielsweise im Verhältnis von etwa 6 Raumteilen leichter Kieselgur,
etwa 2,5 Raumteilen schwerer Kieselgur, etwa i Raumteil "fraß mit etwa
0,5 Raumteilen Quarzsandmehl. Als organischen Stoff kann man Sägt- oder Frässpäne
von Weichhölzern verwenden, die nicht mehr als io °/o Holzmehl von weniger als o,2
mm Teilchengröße enthalten. Zweckmäßig werden etwa gleiche Traß und etwa o,5 Raumteilen
Quarzsandmehl. Als machewasserzusatz wird so bemessen, daß die Wassermenge des Gemisches
einschließlich des Wassergehaltes der Sägespäne 0,5 bis i,o 1 Wasser je Kilogramm
Zement beträgt.
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Die Formlinge können auch unter Zufuhr von Wasserdampf bei erhöhter
Temperatur und vorzugsweise bei erhöhtem Druck in an sich bekannter Weise gehärtet
werden. Auch können die Formlinge vor dem Abbinden in an sich bekannter Weise auf
mechanischem Wege, z. B. auf Schwing- oder Rütteltischen, verdichtet werden. In
die Formlinge können in an sich bekannter Weise Verstärkungsmittel, z. B. Stahleinlagen,
ähnlich wie bei der Herstellung von Stahlbeton od. dgl., eingebettet werden. Auch
können der Mörtelmasse Quellzement oder andere eine Quellung verursachende Zusätze
beigemischt werden, so daß die Verstärkungseinlagen während des Abbindens infolge
der Quellung eine leichte Vorspannung erhalten.
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Die Erfindung betrifft außerdem Formlinge, Bauteile und Bauelemente
aus einer Mörtelmasse, bestehend aus Portlandzement, Säge- und/oder Frässpänen und
einem Gemisch aus Kieselgur und zerkleinerten Silicaten, vorzugsweise von vulkanischem
Gestein oder Sand. Ferner bezieht sich die Erfindung auf Gebrauchsgegenstände aller
Art, z.13. Möbel, deren Baustoff durch Erhärten eines Gemisches von Portlandzement,
einem organischen j Stoff, wie Säge- oder Frässpänen, Kieselgur und Füllstoffen
gewonnen ist.
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Unter leichter Kieselgur ist eine vorzugsweise gebrannte Kieseigur
zu verstehen, die zu Zementfeinheit gemahlen ist, also ein Sieb von 4900 Maschen/cm2
passiert, und ein Raumgewicht von etwa o,i5 bis 0,2o hat. Schwere Kieselgur ist
grobkörniger (bis zu i mm Korngröße) und hat ein Raumgewicht von etwa o,5. Die feinstgemahlene
Kieselgur hat überraschenderweise die Eigenschaft, die Holzteilchen zu mineralisieren,
so daß sich die Behandlung mit Wasserglas oder anderen wässerigen Lösungen erübrigt.
Die schwere und körnige Kieselgur stellt das Bindeglied zwischen dem mineralisierten
organischen Stoff und dem Zement dar, mit dem sie in an sich bekannter Weise unter
Kristallbildung abbindet.
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An Stelle von Portlandzement kann man auch andere Bindemittel, wie
Kalk, oder Tonerde-, Hochofenromanzement od. dgl. verwenden.
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Als Zuschlagstoffe eignen sich alle üblichen Silicate, wie Sand, Ton,
Gesteinssplitt, vor allem aber Stoffe mit einem Gehalt an Alumosilicaten, die reaktionsfähige
Kieselsäure, also ein latentes Abbindevermögen aufweisen, wie gekörnte Hochofenschlacke,
Lava, Traß, Bims, Splitt aus gebrannten "Ziegeln, wie Trümmersplitt usw. Beispiel
i i Raumteil Portlandzement (Güteklasse 325). 0,48 Raumteile leichte Kieselgur,
d = o,16, 0,2o Raumteile schwere Kieselgur, d = o,5i, o,o8 Raumteile Traß, mehlfein,
0,04 Raumteile Quarzsand von Zementfeinheit, i,oo Raumteile Kiefernsägespäne, i,oo
Raumteile Fichtenfrässpäne, o,5o Raumteile Kesselschlacke in einer Körnung von 4
bis 8 mm werden in einem Zwangsmischer trocken sehr gründlich innig vermischt. Man
kann auch aus der Kieselgur, dem Traß . und dem Quarzsandmehl zweckmäßig ein Vorgemisch
herstellen und dieses den anderen Bestandteilen zumischen. Dann wird der Mischung
Anmachwasser zugefügt. Die Wassermenge richtet sich nach der Art der Festigung und
ist um so kleiner, je höher der Grad der Verfestigung der Masse ist. Sie ist also
bei mechanischer Verdichtung kleiner als bei handwerklicher Fertigung. Zunächst
ist dazu der Feuchtigkeitsgehalt der Säge-und Frässpäne zu bestimmen und die Anmachwassermenge
so zu bemessen, daß die Gesamtwassermenge der Mischung einschließlich des Wassergehaltes
der Holzspäne 0,5 bis i,o 1 je Kilogramm Zement beträgt und die Masse erdfeuchte
krümelige bis plastische Konsistenz aufweist. Beträgt der Wassergehalt der Holzspäne
beispielsweise 5o,%, so sind je Kilogramm Zement 0,75 1 Wasser zuzusetzen.
Dabei werden die besten Festigkeiten erzielt, jedoch ist die Erfindung nicht auf
diese Wassermenge beschränkt. Sie kann je nach den vorliegenden Bedingungen auch
größer oder kleiner sein, insbesondere bei mechanischer Verfestigung der Masse,
beispielsweise auf Rüttel- oder Schwingtischen, bei Verfestigung durch Pressen,
Einschlagen oder Einstampfen od. dgl.
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Nach dem Wasserzusatz wird eine innige Mischung hergestellt und die
feuchte Mischung nun weiterverarbeitet, z.13. als Mörtel verwendet, in
Strangpressen
verpreßt oder in Formen eingebracht und dann dem Abbinden überlassen.
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Nach etwa 12 Stunden haben die Formlinge eine solche Festigkeit erlangt,
daß sie aus den Formen herausgenommen und transportiert werden können. Sie sind
zweckmäßig zu lagern und etwa 28 Tage dem Erhärten zu überlassen. Die Festigkeiten
sind nach 28tägiger Lagerung: Druckfestigkeit . . Zoo bis i 5o kg/cm2 Biegezugfestigkeit
. 40 bis 53 kg/cm2 Zugfestigkeit . . . . . . 24 kg/cm2 Schwindmaß . . . . . . o,5
0/0 die sonstigen physikalischen Konstanten sind: Haftfestigkeit . . . . 32,5 kg/cm2
Spez. Gewicht . . . . i,15 Wasseraufnahmefähigkeit 36,6 Gewichtsprozent Saugefähigkeit
. . etwa 1/10o des Ziegelsteins Wärmeleitzahl . . . . 0,31 Wärmedurchlaßwiderstand
0,032
Elastizitätsinodul . E = 42ooo kg/cm2 Verhältnis der Elastizitätsmodulen
von Stahl zu dem neuen Holzzement . . 11 = 50 Beispiel e 1 Raumteil Bauxitzement,
0,5o Teile Si-Stoff, o,io Teile Lavamehl, 0,2o Teile Ziegelmehl, . 0,05 Teile Ouarzsandmehl,
2,oo Teile Pappelsägespäne, 1,5o Teile gekörnte Hochofenschlacke, o,5o Teile Branntkalk
werden wie nach Beispiel 1 zu einer Mörtelmasse angemacht, die nasse Mischung in
Pressen zu Steinen verformt und die Formlinge im Härtekessel einer Dampfhärtung
bei 12 atü während 8 Stunden unterworfen.
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Die Steine haben eine Druckfestigkeit von 13o kg/cm2.
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Man kann in die Formlinge auch eine Stahlbewehrung nach den Grundsätzen
des Stahlbetonbaus einlegen. Verwendet man dabei als Bindemittel Duellzement, z.
B. 5 % eines sulfathaltigen Zementes, der beim Abbinden treibt oder quillt, so erreicht
man bei den Stahleinlagen eine gewisse Vorspanneng. An Stelle von Stahleinlagen
kann man auch eine andere Bewehrung verwenden, z. B. Holzstäbe, Drähte, Glasgespinstfasern,
-garne oder -gewebe.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben aufgeführten beiden Beispiele
beschränkt. Das Mischungsverhältnis und die Art der Bestandteile können je nach
dem gegebenen Verwendungszweck weitgehend geändert werden.
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Die Erzeugnisse nach der vorliegenden Erfindung ergeben einen Leichtbaustoff,
der die Eigenschaften des Holzes und des Betons vorteilhaft vereinigt und hohe Festigkeit
aufweist. Die Formlinge lassen sich wie Holz bearbeiten, d. h. sägen, nageln, schrauben,
bohren, leimen, bohnern, mit Farben, Lacken oder anderen Anstrichmitteln behandeln.
Die Schrauben und Nägel sitzen in dem neuen Baustoff ebenso fest wie im Holz. Über
diese Eigenschaften hinaus ist der neue Baustoff im Gegensatz zum natürlich gewachsenen
Holz homogen, nicht entflammbar, also feuerhemmend, ungezieferfest, schwammfest,
sicher gegen Fäulnis, also insektizid und bakterizid, und bei mechanischer Verfestigung
und Dampfhärtung raumbeständig. Von besonderem Wert ist auch die Eigenschaft des.
neuen Baustoffes, daß er von schwefelhaltigen Rauchgasen und schwachen Säuren praktisch
nicht angegriffen wird und daß er wetterbeständig ist, so daß er vorteilhaft zu
Konstruktionen im Hochbau verwendet werden kann. Bei Bewehrung mit Stahleinlagen
kann der Baustoff nach der vorliegenden Erfindung auch als tragender Bauteil verwendet
werden. Er ist aber nicht mir ein Austauschstoff für Holz, so daß er geeignet ist,
die Holzknappheit zu überwinden. Es ist gleichzeitig ein wertvoller Austauschstoff
für Stahlbeton mit der angenehmen Eigenschaft, nur etwa halb so schwer wie Stahlbeton
zu sein. Der neue Baustoff ist so allgemeiner Anwendung fähig, daß aus ihm ganze
Häuser oder werkmäßig hergestellte Fertigteile serienmäßig hergestellt werden können,
wie Außen-und Innenwände, Geschoßdecken, Dachstühle, Dachgauben, Dachpfannen, Dachkonstruktionen,
Fußböden, Geschoßtreppen, Fensterrahmen, Türen, Keller- und Lichtschächte, Möbel
und Möbelteile sowie Gebrauchsgegenstände aller Art. Von besonderer Bedeutung ist
die einfache Herstellungsweise, die keine besondere Behandlung des Holzes zur Verkieselung
erfordert. Es kann Holz von allen Weichhölzern, wie Fichte, Tanne, Kiefer und Pappel,
verwendet werden. Das Holz kann feucht sein, und es können ohne weiteres frisch
geschnittene Späne verwendet werden. Nur muß man von der Benutzung von zu lange
gelagertem oder angefaultem Holz absehen, da der Abbinde- und Erhärtungsvorgang
dadurch stark beeinträchtigt werden kann und nur geringe Festigkeiten erzielt werden.
Es ist also wichtig, daß Sägespäne oder Frässpäne guter Beschaffenheit verwendet
werden, da davon die Güte des Erzeugnisses in hohem Maße abhängt.