DD277267A1 - STRUCTURED CEMENT-CONTAINED BUILDING MATERIALS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet stranggepresste, zementgebundene Baustoffe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft stranggepresste zementgebundene Baustoffe fuer Voll- und Hohlprofile, Formteile, Rohre und Plattenmaterialien fuer Ausbauelemente, konstruktive Traegerelemente, medienfuehrende Leitungen, Verkleidungen oder aehnliche stabfoermige oder flaechige Erzeugnisse, wobei das Strangpressen die Arbeitsverfahren Schnecken-, Kolben- und Walzenpressen umfasst. 3 bis 23 Masseteile Mikrosiliziumdioxid werden mit 8 bis 20 Masseteilen Anmachwasserdurch intensives Ruehren homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen. Dieser Suspension werden unter weiterem Ruehren0,1 bis 6Masseteile eines Polymers und/oder Copolymers auf Polyvinylacetatbasis und nachfolgend 52 bis 88 Masseteile Zement zugesetzt.The invention includes extruded cementitious building materials and a method for their manufacture. The invention relates to extruded cementitious building materials for solid and hollow sections, moldings, tubes and sheet materials for expansion elements, constructive Traegerelemente, media-leading lines, panels or similar stabfoermige or flächy products, the extrusion process includes screw, piston and roller presses. 3 to 23 parts by weight of microsilica are digested homogeneously with 8 to 20 parts by weight of mixing water by intensive stirring to form reactive silicon dioxide. To this suspension are added, with further stirring 0.1 to 6 parts by mass of a polymer and / or copolymer based on polyvinyl acetate and subsequently 52 to 88 parts by mass of cement.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft stranggepreßte zementgebundene Baustoffe für Voll- oder Hohlprofile, Formteile, Rohre und Plattenmaterialien für Ausbaumaterialien, konstruktive Trägerelemente, medienführende Leitungen, Verkleidungen oder ähnliche stabförmige oder flächige Erzeugnisse, wobei das Strangpressen die Arbeitsverfahren Schnecken-, Kolben- und Walzenpressen umfaßt.The invention relates to extruded cementitious building materials for solid or hollow sections, moldings, tubes and sheet materials for finishing materials, structural support elements, media-carrying lines, panels or similar rod-shaped or flat products, wherein the extrusion process includes screw, piston and roller presses.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Für die Strangformgebung zementgebundener Baustoffe sind extrusionsfähige Arbeitsmassen mit ausreichender Bildsamkeit, Verformbarkeit ohne Textur- und Rißbildung sowie in den meisten Fällen Grünstandsfestigkeit erforderlich. Die Verwendung von Fasern, insbesondere von Asbeslfasern sowie von Extrudierungshilfsmitteln und/oder Gleitmitteln, wie beispielsweise Tylose, Polyglycol, Graphit ist bekannt (DE-AS 14712b4, PE-OS 3322780, JP-PS 30-19285) und wurde bisher mit Erfolg industriell angewendet, insbesondere zur Herstellung von ebenen, profilierten oder hohlen Asbestzementplatten, U-Profilteilen sowie Stützen und Riegelelementen.For the strand molding of cement-bound building materials extrusion work masses are required with sufficient elasticity, deformability without texture and cracking and in most cases green strength. The use of fibers, in particular Asbeslfasern and extruding aids and / or lubricants, such as Tylose, polyglycol, graphite is known (DE-AS 14712b4, PE-OS 3322780, JP-PS 30-19285) and has been successfully applied industrially , In particular for the production of flat, profiled or hollow asbestos cement plates, U-profile parts and supports and locking elements.

In jüngerer Zeit wurden aufgrund der Substitutionserfordernisse für Asbest im Asbestzement Verfahren zum Strangpressen faserfreier Zementmörtel und/oder solcher mit alternativen Faserstoffen entwickelt. Die DE-OS 3011330 offenbart ein Verfahren zurr· Strangpressen von formbeständigen, härtbaren Zementformkörpern unter Zusatz von Plast- und/oder Glasfasern und bekannten Extrudierhilfs- und Gleitmitteln.More recently, because of the substitution requirements for asbestos in the asbestos cement, methods have been developed for extruding non-fibrous cement mortars and / or those with alternative fibrous materials. DE-OS 3011330 discloses a process for extruding dimensionally stable, hardenable cement moldings with the addition of plastic and / or glass fibers and known extruding aids and lubricants.

Die mit diesem Verfahren hergestellten Formkörper erzielen nur etwf. 60% bis 80% der 28-Tage-Festigkeiten von Asbestzementbaukörpern. Das Europapatent 0162·«16 beinhaltet einen Zusatz von Zellulose- und Polymerfasern zur Zementmischung, wobei die Zellulosefasern aufgrund ihres Wasserrückhaltevermögens dem Zementmörtel eine entsprechende Plastizität verleihen und die Polymerfasern die Verstärkung des Baustoffes bewirken.The moldings produced by this method only accomplish something. 60% to 80% of the 28-day strength of asbestos cement structures. European patent 0162 · 16 includes the addition of cellulosic and polymer fibers to the cement mixture, whereby the cellulose fibers impart a corresponding plasticity to the cement mortar due to their water retention capacity and the polymer fibers cause the reinforcement of the building material.

Es handelt sich in allen Fällen um sehr kostenintensive Baumaterialien.It is in all cases very costly building materials.

In den Europa-Patentschriften EP 00010777 und EP 0055035 sowie im DD-WP 201883 we Jen hochfeste zementhaltige Werkstoffe beschrieben, die unter Zusatz von 5 bis 20 Masseanteilen in % partiell hydrolisiertem Polyvinylacetat bei geringen Wasserzementwerten und hohen Formgebungsenergien nach dem Strangpreßverfahren hergestellt werden.In the European patents EP 00010777 and EP 0055035 and DD-WP 201883 we Jen described high-strength cementitious materials which are prepared with the addition of 5 to 20 parts by weight in% partially hydrolyzed polyvinyl acetate at low water cement values and high shaping energies by the extrusion process.

Mit diesen aufwands- und kostenintensiven polymergebundenen, strukturdefektarmen Kompaktmaterialien werden hohe Biegezugfestigkeiten von etwa 150MPa erreicht. Diese sind jedoch aufgrund des hohen Polymeranteils feuchteempfindlich und gelten als nicht beständig für die Außenanwendung.With these complex and cost-intensive polymer-bound, low-defect structural compact materials, high flexural tensile strengths of about 150 MPa are achieved. However, these are sensitive to moisture due to the high polymer content and are considered not resistant to outdoor use.

Die der.eitig bekannten konsistenzbegünstigenden Zusätze zu Zementmörtelmischungen auf der Grundlage hoher Zusätze an Polymeren oder Copolymeren sowie an Feinststoffen und Tonen (EP 0162416) gewährleisten ohne das Zumischen von Fasern kein Herstellen formbeständiger, rissefreier zementgebundener Baustoffe mit hoher Festigkeit.The consistency-enhancing additives to cement mortar mixtures based on high additions of polymers or copolymers and of fines and clays (EP 0162416), which are known from the prior art, do not ensure the production of dimensionally stable, crack-free, high-strength cement-bound building materials without the admixture of fibers.

Zur Formgebung von sintertechnischen Erzeugnissen werden zum Erreichen einer vorteilhaften hohen Dichte und Festigkeit der Grünlinge als Plastifikator bekannterweise höherwertige Alkohole und Acetate verwendet. Im DD-WP 244469 dient als Plastifikator Polyvinylalkohollösung mit Zusätzen von Glyzerin und Äthoxose.For the shaping of sintered products, higher value alcohols and acetates are known to be used as a plasticizer to achieve an advantageous high density and strength of the green compacts. In DD-WP 244469 polyvinyl alcohol solution with additives of glycerine and ethoxose serves as plasticizer.

In der Literaturstelle Biczok „Betonkorrosion Betonschutz" 1968, Seiten 473/479 wird zur besseren Verarbeitbarkeit von Beton u.a. Silikagel als Zusatz zur Betonmischung genannt. Die Erhöhung der Verarbeitbarkeit wird mit Plastizitätserhöhung und Herabsetzung der Entmischungsneigung beschrieben.In the reference Biczok "Concrete Corrosion Concrete Protection" 1968, pages 473/479 is for better processability of concrete, among other things, called silica gel as an additive to the concrete mixture.The increase in processability is described with plasticity increase and reduction of Entmischungsneigung.

Dagegen abgrenzend wurde zur Erhöhung der Erosionsfestigkeit dem unter Wasser einzubringenden Frischbeton (haufwerkporiger Beton) hochdisperse Kieselsäure zugesetzt. Es ergab sich eine sprunghafte Erhöhung der Haftung des Zementleimes an den Körnern des Korngerüstes.By contrast, in order to increase the erosion resistance, highly dispersed silicic acid was added to the fresh concrete (hard-grained concrete) to be introduced under water. There was a sudden increase in the adhesion of the cement paste to the grains of the grain skeleton.

Die Verwendung von Steinmehlen, die reaktionsfähige Kieselsäure enthalten, als puzzolanische Rohstoffe ist allgemein bekannt.The use of stone flours containing reactive silicic acid as pozzolanic raw materials is well known.

Neben den natürlichen Puzzolanen gibt es SiO₂-reiche Rückstände bzw. Anfallstoffe in der Industrie (z. B. Filterasche, Hochofenschlacke, Tonlaugenrückstände), die die gleichen puzzolanischen Wirkungen aufweisen. Sie dienen der Modifizierung der Festigkeitseigenschaften von Mörteln und Betonen.In addition to the natural pozzolans, there are SiO ₂ -rich residues or accumulation materials in the industry (eg filter ash, blast furnace slag, lye residues), which have the same pozzolanic effects. They serve to modify the strength properties of mortars and concretes.

Auch zur Eindämmung des Alkalitreibens im Beton nutzt man die hohe chemische Reaktionsfähigkeit des SiO₂ zu Ca(OH)₂ aus.The high chemical reactivity of the SiO ₂ to Ca (OH) _{2 is also} exploited for controlling the alkalinity in the concrete.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Mit der Erfindung sollen stranggepreßte zementgebundene Baustoffe sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung entwickelt werden, wobei ohne Verwendung von Asbestfasern und mit einem oder ohne einen geringeren Anteil anderer Faserstoffe Formteile mit hoher Qualität erreicht werden können. Diese Baustoffe können nach dem Schnecken-, Kolben- oder Walzenstrangpreßverfahren hergestellt sein.With the invention, extruded cementitious building materials and a process for their preparation are to be developed, wherein without the use of asbestos fibers and with or without a smaller proportion of other fibers molded parts with high quality can be achieved. These building materials can be prepared by the screw, piston or roll extrusion.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei zementhaltigen Ba jstoffgemischen zum Strangpressen gute Plastizität zur Formgebung, gute Grünstandsfestigkeiten, verbunden mit der Bildung hochfester, dichter Baukörper nach dem Abbindungsprozeß zu erreichen.The invention is based on the object in cementitious Ba Jstoffgemischen for extrusion good plasticity for molding, good green strength, associated with the formation of high-strength, dense structure to achieve the setting process.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch galöst, daß der zum Strangpressen zementgebundene Baustoff aus 52 bis 38 Masseteilen ZementAccording to the invention, the object is thereby galöst that the cementitiously for extrusion of building material from 52 to 38 parts by weight of cement

3 bis 23 Masseteilen reaktives Mikrosiliziumdioxid3 to 23 parts by weight of reactive microsilica

0,1 bis 6 Masseteilen eines Polymers und/oder Copolymers auf der Basis von Polyvinylalkohol und/oder Polyvinylacetat 8 bis 20 Masseanteilen Anmachwasser besteht.0.1 to 6 parts by weight of a polymer and / or copolymer based on polyvinyl alcohol and / or polyvinyl acetate 8 to 20 parts by weight mixing water.

Das Mikrosiliziumdioxid wird mit dem Anmachwasser durch intensives Rühren homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen. Unter weiterem Rühren werden zu dieser Suspension das Polymer und/oder Copolymer und nachfolgend der Zement zugesetzt. Das Siliziumdioxid kann auch mit dem Zement trocken vorgemischt werden.The microsilica is digested with the mixing water by intensive stirring homogeneous to reactive silica. With further stirring, the polymer and / or copolymer and subsequently the cement are added to this suspension. The silica can also be premixed dry with the cement.

Mit der hohen Feinheit des reaktiven SiO₂ entstehenden Kohäsionskräfte, die wesentlich größer sind als die der Zementteilchen. Die SiO₂-Teilchen binden die Zementteilchen stärkt an sich und bewirken die Bildung einer kohäsiven zusammenhängenden Masse. Auf diesen Effekten baut sich die hohe Plastizität auf. Der Strangpreßvorgang, die damit verbundene intensive Scherbeanspruchung beeinflußt diese Plastizität und die damit verbundene Formbeständigkeit zusätzlich günstig. Durch Entlüftung der Mischung und folgende Kompression im Preßkopf der Strangpresse wird eine hohe Verdichtung erreicht, die gemeinsam mit der guten Plastizität eine kompakte, rissefreie Gefügebildung ermöglicht. Nach dem Austritt aus der Strangpresse weist das Gemenge eine Grünstandsfestigkeit auf, die eine sofortige und einfache Manipulierbarkeit der Formkörper garantiert. Für extrem dünnwandige, meist plattige Materialien, kann z. B. nach dem Prinzip der Betondachsteinhersteliup.g beim Walzenpressen der Strang auf Paletten ausgeformt werden. In solchen Fällen ist eine hohe Grünstandfestigkeit nicht erforderlich.With the high fineness of the reactive SiO ₂ resulting cohesive forces, which are substantially larger than that of the cement particles. The SiO ₂ particles bind the cement particles to strengthen and cause the formation of a cohesive coherent mass. On these effects the high plasticity builds up. The extrusion process, the associated intense shear stress affects this plasticity and the associated dimensional stability in addition favorable. By venting the mixture and the following compression in the compression head of the extruder, a high compression is achieved, which together with the good plasticity allows a compact, crack-free structure formation. After emerging from the extruder, the mixture has a green strength, which guarantees an immediate and easy manipulation of the moldings. For extremely thin-walled, mostly platy materials, z. B. on the principle of Betondachsteinhersteliup.g be formed during rolling of the strand on pallets. In such cases, a high green strength is not required.

Nach einer Erhärtungsdauer von 28 Tagen in feuchter Atmosphäre und anschließender kurzzeitiger Trocknung bei Temperaturen unter 110⁰C entstehen zementgebundene Baustoffe, die hohe Druck- und Biegezugfestigkeiten aufweisen, wie sie mit faserarmen oder faserfreien stranggepreßten Zementmörteln bisher nicht erreichbar waren.After a hardening time of 28 days in a humid atmosphere and subsequent brief drying at temperatures below 110 ⁰ C arise cementitious building materials that have high compressive and flexural strength, as they were previously unattainable with low-fiber or fiber-free extruded cement mortars.

Eine Verkürzung der Erhärtungsdauer kann durch kurzzeitige Autoklavbehandlung erreicht werden, womit gleichzeitig die Beständigkeit des zementgebundenen Baustoffs erhöht wird.A shortening of the curing time can be achieved by short-term autoclave treatment, which at the same time increases the resistance of the cement-bound building material.

Diesen zementgebundenen Baustoffgemengen können bekannterweise Fasern, vorzugsweise Glas-, Polymer-, Cellulose- oder Kohlenstofffasern getrennt oder im Gemisch sowie inierte Füllstoffe zugemischt werden. Als Faseranteil erweisen sich 0,5 bis 6 Masseteile und als Fülistoffanteil 20 bis 300 Masseteile als vorteilhaft.As is known, fibers, preferably glass, polymer, cellulose or carbon fibers, can be separated from these cement-bound building material mixtures or admixed in a mixture and in an inert filler. As fiber content prove to be 0.5 to 6 parts by mass and as Fülistoffanteil 20 to 300 parts by mass as advantageous.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung soll an der Herstellung von stranggepreßten Zementprofilen der Querschnitte 25 mm x 15 mm bzw. 45mm χ 25mm näher erläutert v/erden. Folgende Tabelle ^eigt die massenmäßige Zusammensetzung von 8 Beispielen auf.The invention will be explained in more detail v / ground on the production of extruded cement profiles of the cross sections 25 mm x 15 mm or 45mm χ 25mm. The following table shows the mass composition of 8 examples.

Mai.seanteileingMai.seanteileing

Beispiel 12 3 4 5 6 7 8Example 12 3 4 5 6 7 8

Zement 775 780 760 785 670 680 690 560Cement 775 780 760 785 670 680 690 560

reakt.SiO₂ - 130⁶¹ 130⁷¹ 140⁷¹ 220"React. SiO ₂ - 130 ⁶¹ 130 ⁷¹ 140 ⁷¹ 220 "

Polymer 32" 64" 25²¹ 80³¹ 30" 40" 46⁴¹ 30"Polymer 32 "64" 25 ²¹ 80 ³¹ 30 "40" 46 ⁴¹ 30 "

Verflüssiger⁵¹ 23 - 15 17 10 14 - 18Condenser ⁵¹ 23 - 15 17 10 14 - 18

Wasserfeststoffwert 0,22 0,20 0,25 0,15 0,20 0,18 0,15 0,22 " Carboxylate* mit einem Anteil von 3% Methacrylsäure ²¹ Acrylat-Styren-Copolymer ³¹ Vinylacetat-Copolymer "' teilverseifter Polyvinylalkohol ⁵¹ Hochleistungsverflüssiger VISKOMENT ⁶¹ SiO₂-Filterstaub aus der Ferrolegierungsproduktion " Tonlaugungsrückstände aus der TonaufbereitungWater solids value 0.22 0.20 0.25 0.15 0.20 0.18 0.15 0.22 "Carboxylates * with a proportion of 3% methacrylic acid ²¹ Acrylate-styrene copolymer ³¹ Vinyl acetate copolymer Partially saponified polyvinyl alcohol ⁵¹ High-performance liquefier VISKOMENT ⁶¹ SiO ₂ filter dust from ferro-alloy production "Clay residues from clay processing

In den Beispielen 5 bis 7 werden zunächst die aufgeführten Masseanteile des Mikrosiiiziumdioxides unter intensivem Mischen homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen (z. B. Turbolöser) und anschließend diesen Suspensionen die entsprechenden Masr.oanteile Polymer und Verflüssiger zugesetzt und das Intensivmischen solange fortgesetzt, bis eine homogene Suspension vorliegt, die durch Mischen mit dem Zement eine plastische, ko'iäsive Masse mit tonähniicher Bildsamkeit bildet. Die Beispiele 1 bis 4 und 8 stellen Vergleichsuntersuchungen dar. Die nach dem Intensivmischen sowie nach der plastischen bzw. steifplastischen Strangformgebung vorliegenden Massen sind wie folgt zu charakterisieren:In Examples 5 to 7, the listed mass fractions of the microsilicon dioxide are first of all homogeneously decomposed to reactive silicon dioxide (eg turbocharger) and then the corresponding polymer fractions and plasticizers are added to these suspensions and the intensive mixing is continued until a homogeneous mixture is obtained Suspension is present, which forms by mixing with the cement a plastic, ko'iäsive mass with tonähniicher Bildsamkeit. Examples 1 to 4 and 8 represent comparative investigations. The compositions present after intensive mixing and after plastic or rigid plastic strand molding are to be characterized as follows:

Beispielexample 1/21.2 3/43.4 5 bis 75 to 7 88th Gemengecharok-Gemengecharok- steifstiff sehrsteifvery stiff plastisch.plastic. sehrsteifvery stiff leristikleristik krümeligcrumbly krümeligcrumbly kohäsiv,cohesive, bildsammalleable Charakteristikcharacteristics Rißbildungcracking starke Rißstrong crack ohne Rißwithout crack Rißbildungcracking der Zementmörthe cement mortar im Kantenin the edge bildungeducation bildung u.education u. bei gerinat clotting telprofiletelprofile bereichArea Deformation,Deformation, ger Deforger Defor formbestänformbestän mationmation digdig

Nach einer 28tägigen Erhärtungsdaucr in feuchter Atmosphäre bei 20°C und 65%iger Luftfeuchtigkeit weisen die Zementmörtelprofile folgende Festigkeitswerte auf:After a 28-day hardening period in a humid atmosphere at 20 ° C and 65% humidity, the cement mortar profiles have the following strength values:

Beispiel Druckfestigkeit R_d28 Biegezugfestigkeit R_b/28Example of compressive strength R _d28 bending tensile strength R _{b /} 28

Eine bedeutende Festigkeitssteigerung wird erreicht, wenn nach der Feuchtlagerung eine zweistündige Trocknung der Zementmörtelprofile bei 105°C erfolgt.A significant increase in strength is achieved if, after wet storage, the cement mortar profiles are dried at 105 ° C. for two hours.

11 22 9797 44 55 66 5858 8585 11,811.8 5353 9292 107107 6,36.3 10,810.8 8,48.4 12,512.5 1414

Claims (2)

1 bis 3 Masseteilen eines Polymers und/oder Copolymers auf der Basis von Polyvinylalkohol 8 bis 20 Masseteilen Anmachwasser
bestehen.1 to 3 parts by weight of a polymer and / or copolymer based on polyvinyl alcohol 8 to 20 parts by weight of mixing water
consist. 2. Stranggepreßte zementgebundene Baustoffe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des Baustoffgemenge2. Extruded cementitious building materials, according to claim 1, characterized in that the building material mixture - 0,5 bis 6 Masseteile Fasern, vorzugsweise Glas-, Polymer- Zellulose- ooLr Kohlenstoffe sowie Gemische aus diesen und/oder- 0.5 to 6 parts by mass of fibers, preferably glass, polymer cellulose ooLr carbons and mixtures of these and / or - 20 bis 300 Masseteile eines weitgehend inerten Füllstoffes, vorzugsweise eines Feinstzuschlagstoffes- 20 to 300 parts by weight of a largely inert filler, preferably a Feinstzuschlagstoffes enthält.contains. 1. Stranggepreßte zementgebundene Baustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 52 bis 88 Masseteilen Zement1. Extruded cementitious building materials, characterized in that they consist of 52 to 88 parts by weight of cement 3 bis 23 Masseteilen reaktives Mikrosiliziumdioxid3 to 23 parts by weight of reactive microsilica 2. Verfahren zum Strangpressen zementgebundener Baustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß Mikrosiliziumdioxid mit dem Anmachwasser durch intensives Rühren zu homogenem, reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen wird, unter weiterem Rühren das Polymer und/oder Copolymer auf Polyvinylalkohol- und/oder Polyvinylacetatbasis und gleichzeitig oder nachfolgend der Zement zugesetzt werden, das Siliziumdioxid kann auch mit dem Zement trocken vorgemischt werden.2. A process for extruding cementitious building materials, characterized in that microsilica is digested with the mixing water by intensive stirring to homogeneous, reactive silica, with further stirring, the polymer and / or copolymer on polyvinyl alcohol and / or polyvinyl acetate and simultaneously or subsequently added to the cement The silica can also be premixed dry with the cement.