DE102019009214A1 - Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärteten Poren- oder Schaumbetonformkörpern und mittels des Verfahrens hergestellter Poren- oder Schaumbetonformkörper - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärteten Poren- oder Schaumbetonformkörpern und mittels des Verfahrens hergestellter Poren- oder Schaumbetonformkörper Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärteten Poren- oder Schaumbetonformkörpern und einen mittels des Verfahrens hergestellten Poren- oder Schaumbetonformkörper.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sulfatarmen, vorzugsweise sulfatfreien, hydrothermal gehärteten Poren- oder Schaumbetonformkörpern in Form von Poren- oder Schaumbetondämmkörpern. Erfindungsgemäß soll Poren- oder Schaumbetondämmmaterial, bevorzugt sollen Poren- oder Schaumbetondämmplatten, mit einer Rohdichte zwischen z.B. 70 und < 200 kg/m3, bevorzugt zwischen 70 und 150 kg/m3 hergestellt werden. Zudem betrifft die Erfindung einen mittels des Verfahrens hergestellten Poren- oder Schaumbetondämmkörper.
  • Porenbetonformkörper bestehen aus hydrothermal gehärtetem, porosiertem Calciumsilikathydratmaterial. Sie werden hergestellt aus einer wässrigen Mischung bzw. Frischbetonmasse, welche mindestens eine im Hydrothermalprozess reaktionsfähige CaO-Komponente und mindestens eine im Hydrothermalprozess reaktionsfähige SiO2-Komponente, ein Treibmittel, insbesondere Aluminiumpulver und/oder -paste, sowie gegebenenfalls, insbesondere inerte, Zusatzstoffe enthält. Außerdem enthält die Frischbetonmasse häufig mindestens ein Zusatzmittel, z.B. ein Fließmittel und/oder ein Dispergiermittel. Die gießfähige bzw. gießfertige Frischbetonmasse wird in eine Gießform gegossen, auftreiben und ansteifen gelassen, geschnitten und anschließend einer Dampfhärtung unterzogen. Im Gegensatz zu herkömmlichem, nicht autoklaviertem Beton weist Porenbetonmaterial keine groben Zuschlagkörner mit einer Korngröße > 2,0 mm auf.
  • Für die Herstellung von hydrothermal gehärteten Schaumbetonformkörpern wird der Frischbetonmasse anstelle des Treibmittels vorgefertigter Schaum untergemischt oder die einen Schaumbildner enthaltende Frischbetonmasse durch Rühren direkt aufgeschäumt und anschließend die gießfähige bzw. gießfertige Frischbetonmasse in die Gießform gegossen. Der Treibprozess entfällt jeweils.
  • Herkömmliche Poren- und Schaumbetonformkörper bestehen somit im Wesentlichen aus einem Feststoffsteggerüst, welches hauptsächlich aus Calciumsilikathydratphasen (CSH-Phasen) besteht. Hauptsächlich meint, dass das Feststoffsteggerüst bezogen auf seine Trockenmasse zu über 50 M.-% aus den CSH-Phasen besteht. Bei hohen Rohdichten, z.B. > 650 kg/m3, kann der Gehalt auch unter 50 M.-% liegen. Das Feststoffsteggerüst kann zudem z.B. Restquarzkörner sowie gegebenenfalls die inerten Zusatzstoffe enthalten. Die Restquarzkörner und die inerten Zusatzstoffe sind in die CSH-Phasen eingebettet. Das Feststoffsteggerüst weist Stege auf, die die durch die Porosierung oder die Schaumzugabe oder das Aufschäumen künstlich erzeugten Poren (= Makroporen) umgeben. Außerdem weist das Feststoffsteggerüst Nano-, Gel- und Mikroporen auf, die in die CSH-Phasen eingebettet sind bzw. in diesen verteilt sind. Die Nano-, Gel- und Mikroporen sind Bestandteil des Feststoffsteggerüsts. Die CSH-Phasen des Feststoffsteggerüsts fungieren somit als Bindephase im Feststoffsteggerüst. Sie sind größtenteils kryptokristallin bis kristallin, in der Regel handelt es sich um CSH(I) und hauptsächlich um 11 Å-Tobermorit.
  • Poren- bzw. Schaumbetonsteine sind Bausteine aus Poren- und Schaumbetonmaterial. Die in der Regel unbewehrten Poren- bzw. Schaumbetonsteine werden hauptsächlich als Mauersteine eingesetzt. Sie werden in Abhängigkeit von den Fertigungstoleranzen auch als Poren- oder Schaumbetonplansteine- oder -blöcke bezeichnet.
  • Bewehrte Poren- bzw. Schaumbetonformkörper werden hauptsächlich als großformatige Poren- bzw. Schaumbetonbauteile eingesetzt.
  • Poren- bzw. Schaumbetonformkörper sehr geringer Rohdichte finden, wie bereits erläutert, als Poren- bzw. Schaumbetondämmkörper, bevorzugt in Form von Poren- bzw. Schaumbetondämmplatten, Verwendung.
  • Derzeit werden Porenbetonsteine genormter Güteklassen (EN 771-4 2015-11 und DIN 20000-404:2018-04) mit Rohdichten ≤ 800 kg/m3 in der Regel mit sogenannten Kalk-Zementrezepturen hergestellt. Kalk-Zementrezepturen enthalten als CaO- und gleichzeitig SiO2-Komponente Zement, in der Regel Portlandzement (CEM I). Die Kalk-Zementrezepturen können aber auch andere genormte (z.B. CEM II oder CEM III) oder nicht genormte Zemente enthalten. Zudem ist zusätzlich zum Zement als CaO-Komponente Branntkalk und/oder Kalkhydrat enthalten. Zusätzlich zum Zement ist in den Kalk-Zementrezepturen zudem eine weitere SiO2-Komponente, z.B. gemahlener Quarz, vorzugsweise gemahlener Sand, oder Flugasche, enthalten. Des Weiteren enthalten Kalk-Zementrezepturen in der Regel einen Sulfatträger in Form von Anhydrit und/oder Gips. Der Sulfatträger im Zement wirkt als Erstarrungsregler und ist in dem Zement bereits enthalten. Für die genormten Zemente ist die Höhe des SO3-Gehalts in der DIN EN 197-1:2011-11 festgelegt. Üblicherweise wird aber der Porenbetonmischung auch noch ein zusätzlicher Sulfatträger zugesetzt.
  • Der Erstarrungsregler im Zement dient dazu, die Abbindezeit im Beton einzustellen, dabei können in der Mischung weitere, die Abbindezeit beeinflussende Additive enthalten sein. Durch die Zugabe des Erstarrungsreglers im Zement wird erreicht, dass das Angebot an wasserlöslichem Sulfat bei Beginn der Hydratation gerade so hoch ist, dass der hydratisierende Tricalciumaluminatanteil ausschließlich als Trisulfat gebunden wird. Ohne den Sulfatträger im Zement dagegen würde eine frisch angemachte zementhaltige Mischung sofort erstarren, da aus dem Tricalciumaluminat unmittelbar große, blattförmige Tetracalciumaluminathydratkristalle entstehen würden, die im mit Anmachwasser gefüllten Raum zwischen den Zementpartikeln zu einem kartenhausähnlichen Gefüge verwachsen. Dieses Phänomen ist unter dem Begriff „Löffelbinder“ bekannt.
  • Bei der Herstellung von Poren- oder Schaumbetonformkörpern dient der zugesetzte Sulfatträger zudem dazu, die Bildung von Tobermorit aus Hydroxylellastadit zu fördern. Denn die sich im grünen Zustand des Porenbetonkuchens aus dem Zementklinker des Zements bildenden CSH-Phasen (hauptsächlich CSH-I und CSH-II) können durch den Sulfatträger in Hydroxylellestadit überführt werden, so dass sich aus diesem bei der weiteren Autoklavierung Tobermorit bilden kann (siehe Schober ZKG International H.7 2005 Vol. 58, S. 63ff.).
  • Auf dem Fachgebiet sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Poren- oder Schaumbetonformkörpern aus Kalk-Zementrezepturen und auch aus reinen Zementrezepturen bekannt:
    • Aus der WO 98/02391 A1 geht z.B. ein Verfahren zur Herstellung von Porenbeton hervor. Die dazu verwendete, schnell erstarrende Mischung weist eine SiO2 -Komponente, Branntkalk, ein Treibmittel, Gips, Zement und Wasser auf. Um die Reaktivität des Branntkalks zu verringern, wird beispielsweise Ligninsulfonat zugegeben. Des Weiteren kann ein Polyacrylat (Dispex N 40 V von BASF) als Dispergiermittel verwendet werden.
  • Die CN 102 757 211 A offenbart z.B. ein Verfahren zur Herstellung eines Porenbetonsteins. Die dazu verwendete Mischung weist unter anderem 2 bis 4 M.-% Zementklinker und 1 bis 3 M.-% Gips auf.
  • Die EP 2 371 783 A1 betrifft einen Porenbetonformkörper sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die zur Herstellung verwendete zementhaltige Gießmasse weist ein Zusatzmittel zur Verhinderung der Sedimentation auf. Dabei handelt es sich um ein Polysaccharid und/oder Polyethylenglykol und/oder Polyethylenoxid und/oder ein Melaminharzderivat. Gemäß der EP 2 371 783 A1 können auch weitere beliebige Zusatzmittel zugegeben werden, z.B. Polyacrylsäure und ein Dispergiermittel.
  • Die CN 104 628 416 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Porenbeton, welcher aus einer Mischung hergestellt ist, die 10 bis 15 M.-% Zementklinker und 3 bis 6 M.-% Calciumsulfat enthält.
  • Auch die CN 107 963 903 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Porenbetonsteins, wobei die Mischung zur Herstellung des Porenbetonsteins 6 bis 12 M.-% Zementklinker und 3 bis 6 % natürlichen Gips enthält.
  • Die CN 106 045 561 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Porenbetonsteins. Die zur Herstellung des Porenbetonsteins verwendete Mischung weist 2 M.-% Zementklinker und 3 M.-% Gips auf.
  • Aus der CN 102 757 211 A geht ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Porenbetonsteins hervor. Die zur Herstellung verwendete Mischung weist 2 bis 4 M.-% Zementklinker und 1 bis 3 M.-% Gips auf.
  • Die Kalk-Zementrezepturen haben jedoch bekanntermaßen Nachteile. Durch den Gipszusatz kann es zum Beispiel zu Kalkvergrießungen in der Frischbetonmasse kommen, deren negative Auswirkungen bekannt sind.
  • Der wesentlichste Nachteil von Poren- und Schaumbetonformsteinen auf Kalk-Zementrezepturbasis und Zementrezepturbasis aber ist, dass sie Sulfat aus dem Portlandzement und/oder dem Anhydrit-/Gipszusatz der Ausgangsmischung aufweisen. Das Sulfat ist auslaugbar. Dies erschwert das Recycling von Baustellenabfällen und Abbruchmaterial aus Porenbeton, weil der Sulfat-Grenzwert zum Einsatz im Landschaftsbau nicht eingehalten wird. Sulfationen können zudem unter bestimmten Bedingungen während der Bauwerkserstellung mit Calciumsilikathydratphasen des verwendeten mineralischen Mörtels reagieren und Ettringit (3 CaO × Al2O3 × 3 CaSO4 × 32 H2O) bzw. Thaumasit (CaSiO3 × CaSO4 × CaCO3 × 15 H2O) bilden. Diese Ettringit-/Thaumasitbildung zerstört durch eine mit Volumenvergrößerungen in der Mörtelfuge einhergehende Kristallisation den Baustoffverbund. Einzig wirksame Gegenmaßnahme ist die Verwendung von sulfatwiderstandsfähigen Mörteln.
  • Des Weiteren sind auch reine Kalkrezepturen zur Herstellung von Porenbetonformkörpern auf dem Fachgebiet bekannt. Die Kalkrezepturen weisen nur Branntkalk und/oder Kalkhydrat als CaO-Komponente, aber keinen Zement und keinen Zementklinker auf. Folglich weisen sie keinen Sulfatträger als Erstarrungsregler auf, so dass die oben genannten Probleme vermieden werden.
  • Die WO 2009/121635 A1 offenbart beispielsweise zwei Verfahren zur hydrothermalen Herstellung von Porenbeton- oder Schaumbetonformkörpern aus einer Kalkrezeptur. Es wurde dabei herausgefunden, dass es bei Kalkrezepturen nicht auf die angesteifte, schneidfähige Konsistenz des Kuchens ankommt, sondern auf den Wassergehalt des Porenbetonkuchens bevor er in den Autoklaven gefahren wird. Problematisch ist, dass das Wasser während der Autoklavierung nach unten sickert und sich dort sammelt. Dadurch wird der untere Bereich des Porenbetonkuchens instabil und der Porenbetonkuchen kann kollabieren. Die WO 2009/121635 A1 befasst sich deshalb mit Maßnahmen, um das Wasser im Porenbetonkuchen während des Autoklavierens zu immobilisieren.
  • Gemäß einem ersten Verfahren wird gemäß der WO 2009/121635 A1 deshalb der Porenbetonkuchen nach dem Ansteifen auf eine Seitenwand der Gießform gekippt und so geschnitten. Er steht beim Schneiden somit hochkant. Nach dem Schneiden wird der Kuchen wieder zurück auf seine Breitseite gekippt und auf einem Härterost autoklaviert. Durch das Zurückkippen und die relativ geringe Auflast, wenn der Porenbetonkuchen auf seiner Breitseite lagert, sickert weniger Wasser nach unten, so dass der Porenbetonkuchen in seinem unteren Bereich weniger aufgeweicht wird.
  • Gemäß einem zweiten Verfahren wird gemäß der WO 2009/121635 A1 hochdisperse Kieselsäure verwendet, welche das Wasser weitgehend immobilisiert. Dadurch kann der Porenbetonkuchen sogar hochkant autoklaviert werden.
  • Auch die EP 3 235 794 A1 offenbart einen sulfatarmen Porenbeton sowie eine Mischung und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der Porenbeton besteht aus 25 bis 65 M.-% Quarzmehl, 5 bis 30 M.-% Porenbetonrückgut, 0 bis 40 M.-% Zement, 5 bis 25 M.-% Branntkalk, 0 bis 15 M.-% gemahlenem Porenbeton, 0,05 bis 0,4 M.-% Aluminiumkomponente, 0 bis 5 M.-% eines Sulfatträgers, wie beispielsweise Anhydrit oder Gips, 0 bis 15 M.-% kalziniertem Ton (CT) und/oder 0 bis 15 M.-% hochgebranntem Ton (AT) sowie Wasser. Dabei beträgt die Summe aus CT und AT wenigstens 1,5 M.-% und der Porenbeton weist ein Auslaugverhalten, welches eine Sulfatkonzentration von höchstens 500 mg/l Sulfat im Eluat, ergibt, auf. Zudem weist der Porenbeton ein hygrisches Gesamtschwinden von 0,4 mm/m oder weniger auf. Die angegebenen M.-% beziehen sich auf die Trockenmasse der Mischung. Ziel der EP 3 235 794 A1 ist es, den Zementanteil möglichst gering zu halten und ohne die bisher eingesetzten Sulfatträger auszukommen. Der Zement und die Sulfatträger werden gemäß der EP 3 235 794 A1 möglichst vollständig durch den kalzinierten Ton (CT) und/oder den amorphen Ton (AT) ersetzt.
  • Des Weiteren sind auf dem Gebiet der herkömmlichen Betontechnologie/Mörteltechnologie sulfatträgerfreie Rezepturen bekannt:
    • Die RU 2159754 C2 offenbart beispielsweise die Herstellung eines nicht autoklavierten Leichtbetons. Die Mischung zur Herstellung des Leichtbetons weist ohne Zusatz von Gips vermahlenen Zementklinker und einen Schaumbildner auf.
    • Die DE 10 2006 038743 A1 offenbart die Verwendung einer Feststoff-Zusammensetzung zur Herstellung eines Fliesenklebers. Dabei umfasst die Feststoff-Zusammensetzung ein sulfatträgerfreies Portlandzementklinkermehl, einen Mörtelverzögerer, einen Celluloseether sowie gegebenenfalls weitere Bestandteile zur Herstellung eines Fliesenklebers.
    • Die EP 1 072 566 A1 befasst sich mit einer schnell erhärtenden, hydraulischen Bindemittelmischung und einem Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Bindemittelmischung wird zur Herstellung von Beton verwendet. Sie weist zudem eine sulfatträgerfreie, insbesondere ohne Sulfatträger vermahlene, hydraulische Bindemittelkomponente und eine Komponente zur Erhärtungsbeschleunigung auf. Zur Steuerung der Frühfestigkeit und der Frühfestigkeitsentwicklung weist sie sowohl Natriumcarbonat als auch Kaliumcarbonat in auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmten Verhältnissen auf. Zudem ist eine die Erstarrung verzögernde Komponente in Form einer Sulfonsäuregruppe vorhanden. Bei der sulfatträgerfreien Bindemittelkomponente kann es sich um sulfatträgerfreies Portlandzementklinkermehl handeln.
    • Die DE 198 54 477 A1 offenbart eine schnell erstarrende hydraulische Bindemittelzusammensetzung, enthaltend eine sulfatträgerfreie Bindemittelkomponente und ein sulfonatgruppenfreies Fließmittel. Bei der sulfatträgerfreien Bindemittelkomponente kann es sich um ein Portlandzementklinkermehl handeln. Bei dem sulfonatgruppenfreien Fließmittel kann es sich um Polycarboxylat handeln, welches auch eine Dispergierwirkung hat. Die Bindemittelmischung der DE 198 54 477 A1 wird beispielsweise als Spritzbindemittel oder zur Herstellung von Spritzbetonen oder zur Herstellung von Mörteln verwendet.
    • Die DE 101 41 864 A1 offenbart eine Schnellzement-Bindemittelmischung für einen schnell erhärtenden Beton. Die Bindemittelmischung weist eine steuerbare Verarbeitungszeit und eine nach dem Ende der Verarbeitungszeit rasch ansteigende Festigkeit auf, wobei die Bindemittelmischung eine sulfatträgerfreie Bindemittelkomponente mit Portlandzementklinkerfeinstmehl sowie ein eine Strukturviskosität gewährleistendes Mittel aufweist. Bei dem die Strukturviskosität gewährleistenden Mittel handelt es sich beispielsweise um Gluconsäure und deren Salze. Um das zu schnelle Erstarren zu verhindern, enthält die Bindemittelmischung zudem Verzögerer.
    • Aus der DE 196 33 447 A1 geht eine schnell erhärtende hydraulische Bindemittelmischung aus gemahlenem Portlandzementklinker mit hohem Sulfatwiderstand hervor. Die Bindemittelmischung weist zudem einen anorganischen Abbindebeschleuniger und einen Erstarrungsverzögerer auf. Bei dem Erstarrungsverzögerer handelt es sich entweder um ein System aus einem festigkeitsfördernden, das Wachstum von Calciumaluminatcarbonathydraten hemmendes organisches Mittel und/oder ein zusätzliches funktionelles Mittel, wobei das Verhältnis der beiden Komponenten 1:0,83 bis 1:6 ist. Die Bindemittelmischung wird zur Herstellung von Spritzmörtel oder Spritzbeton verwendet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von sulfatarmen bis sulfatfreien, hydrothermal gehärteten Poren- und/oder Schaumbetonformkörpern in Form von Poren- und/oder Schaumbetondämmkörpern, welches einfach und flexibel mittels herkömmlicher Verfahrensschritte prozessierbar ist und gute mechanische und hygrische Eigenschaften, insbesondere gute Festigkeitseigenschaften, der hergestellten Poren- und/oder Schaumbetonformkörper gewährleistet. Das Verfahren soll insbesondere die Nutzung vorhandener Maschinen und Anlagen ermöglichen.
  • Zudem soll ein mit dem Verfahren hergestellter Poren- oder Schaumbetonformkörper mit guten mechanischen und hygrischen Eigenschaften, insbesondere guten Festigkeitseigenschaften, bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einen Poren- oder Schaumbetondämmkörper mit den Merkmalen von Anspruch 19 bzw. 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den sich jeweils anschließenden Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1: Ermittelte A-Zahlen und amorpher Phasengehalt, aufgetragen über dem C/S-Verhältnis einer ersten Versuchsreihe
    • 2: Gemessene Ausbreitmaße einer vierten Versuchsreihe
    • 3: Ermittelte A-Zahlen der vierten Versuchsreihe
  • Im Rahmen der Erfindung wurde überraschenderweise herausgefunden, dass es möglich ist, Poren- und/oder Schaumbetonformkörper aus einer Frischbetonmasse herzustellen, die zwar Portlandzementklinkermehl aber keinen Sulfatträger als Erstarrungsregler enthält. Bei Portlandzementklinkermehl handelt es sich um reinen gemahlenen Portlandzementklinker ohne Zusatz bzw. ohne Zugabe, insbesondere ohne Zumahlung, von Sulfatträger, um sogenannten Löffelbinder. Die Frischbetonmasse enthält somit erfindungsgemäß keinen sulfatträgerhaltigen Zement, sondern lediglich sulfatträgerfreies Portlandzementklinkermehl. Trotzdem erstarrt die Frischbetonmasse nicht sofort und ist überraschenderweise prozessierbar.
  • Sulfatträgerfrei bedeutet dabei im Rahmen der Erfindung, dass weder der Frischbetonmasse noch einer der einzelnen Komponenten/Rohstoffe der Frischbetonmasse ein Sulfatträger zugegeben wird.
  • Als Sulfatträger wird im Rahmen der Erfindung ein Rohstoff verstanden, welcher aus Alkalisulfat oder Erdalkalisulfat, vorzugsweise aus Calciumsulfat, besteht. Beispielsweise handelt es sich um Gips oder Anhydrit. Selbstverständlich können diese Rohstoffe Nebenbestandteile bzw. Verunreinigungen enthalten. Nebenbestandteile sind unerwünscht und deshalb als Verunreinigungen zu interpretieren.
  • Im Gegensatz dazu werden Rohstoffe, welche Sulfatminerale bzw. Sulfatverbindungen lediglich als Nebenbestanteile enthalten, nicht als Sulfatträger im Rahmen der Erfindung bezeichnet.
  • Ein Beispiel für einen derartigen Rohstoff ist sulfathaltiges Porenbetonmehl. Denn Porenbetonmehl enthält, falls es aus einer herkömmlichen Kalk-Zementrezeptur oder einer Zementrezeptur hergestellt wurde, zwar einen gewissen Anteil an Calciumsulfat. Allerdings besteht das Porenbetonmehl nicht daraus, sondern enthält das Alkali- und/oder Erdalkalisulfat lediglich als Nebenbestandteil bzw. Verunreinigung.
  • Auch Portlandzementklinkermehl kann Sulfatminerale bzw. Sulfatverbindungen als Nebenbestanteile enthalten. Diese resultieren z.B. aus den natürlichen Rohmaterialien und/oder aus bei der Klinkerherstellung verwendeten Brennstoffen.
  • Der Anteil an SO3 im Portlandzementklinkermehl ist aber vorzugsweise < 2,0 M.-%, bevorzugt < 1,5 M.-%, bestimmt mittels Infrarotspektrometrie unter Nutzung eines Eltra CS-2000 von der Eltra GmbH.
  • Auch wenn die Frischbetonmasse somit erfindungsgemäß keinen zugesetzten Sulfatträger enthält, kann die Frischbetonmasse dennoch geringe Mengen an Sulfat enthalten, welches als Verunreinigung in den verwendeten Rohstoffen enthalten ist. Die Verunreinigungen haben z.B. geogenen oder technologischen Hintergrund (technologische Verunreinigungen).
  • Wie bereits erläutert kann z.B. recycliertes Porenbetonmehl, das aus der Verwertung von Porenbetonrestmassen stammt, z.B. bis zu 8 M.-% Calciumsulfat enthalten. Infolgedessen können auch die erfindungsgemäß hergestellten Poren- oder Schaumbetonformkörper geringe Mengen an Sulfat enthalten. Aufgrund des fehlenden Zusatzes eines Sulfatträgers weisen die erfindungsgemäß hergestellten Poren- oder Schaumbetonformkörper aber eine reduzierte und vorzugsweise sehr geringe Sulfatkonzentration auf. Insbesondere weisen sie eine Sulfatkonzentration ≤ 600 mg/l, bevorzugt ≤ 100 mg/l, besonders bevorzugt ≤ 50 mg/l, Sulfat im Eluat gemäß DIN EN 12457-4: 2003-01(DEV S 4) auf.
  • Überraschend war vor allem, dass die Herstellung des Poren- oder Schaumbetonformkörpers auf übliche Art und Weise mit den bekannten Vorrichtungen erfolgen kann. Insbesondere tritt wider Erwarten kein zu schnelles Erstarren (Löffelbinder) auf. Die Mischung ist ohne weiteres prozessierbar und auch der Treibprozess wird nicht negativ beeinflusst. Dies, obwohl das Ausbreitmaß erwartungsgemäß deutlich geringer ist als bei herkömmlichen, sulfatträgerhaltigen Rezepturen. Eigentlich wäre deshalb zu erwarten gewesen, dass der Treibprozess behindert wird. Offenbar sorgt aber unter anderem der im Vergleich zur Herstellung von herkömmlichem, nicht autoklaviertem Beton bzw. Mörtel deutlich höhere Wassergehalt der Gießmasse bzw. Frischbetonmasse dafür, dass die Frischbetonmasse prozessierbar bleibt.
  • Der W/F-Wert (Wasser/Feststoffwert) der Frischbetonmasse beträgt dabei vorzugsweise 0,45 bis 1,5, bevorzugt 0,55 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,60 bis 1,0.
  • Zudem weist die Frischbetonmasse vorzugsweise ein Ausbreitmaß von 20 bis 45 cm, bevorzugt 25 bis 40 cm, auf. Das Ausbreitmaß wurde branchenüblich gemessen. Ein Metallring mit 69 mm Innendurchmesser und 59 mm Höhe wird hierzu mittig auf eine Glasplatte aufgesetzt und bis zum Rand mit Porenbetonfrischmasse gefüllt. Sofort im Anschluss wird der Ring schnell senkrecht angehoben und die Porenbetonfrischmasse breitet sich fast kreisrund aus. Der Durchmesser des Kreises wird zweimal senkrecht zueinander gemessen und der Mittelwert auf 0,5 cm genau angegeben. Weil sich die Fließfähigkeit der frischen Porenbetonmasse durch die einsetzende Wasserstoffentwicklung sehr schnell verringert, ist es erforderlich, dass die Bestimmung des Ausbreitmaßes innerhalb von 60 Sekunden nach dem Abguss abgeschlossen ist.
  • Bei der Herstellung von Schaumbetonformkörpern wird das Ausbreitmaß vor dem Aufschäumen der den Schaumbildner enthaltenden Frischbetonmasse gemessen.
  • Vorzugsweise weist die Frischbetonmasse außerdem einen Gehalt an Portlandzementklinkermehl von 5 bis 45 M.-%, bevorzugt 10 bis 35 M.-%, besonders bevorzugt 10 bis 25 M.-%, bezogen auf den gesamten Feststoffanteil (=Summe Feststoffe) der Frischbetonmasse auf. Unter dem Feststoffanteil versteht man dabei die Summe aller Feststoffe also die Masse der frisch dosierten Trockenstoffe sowie der im Rückschlamm enthaltenen Trockenstoffe. Die in Zusatzmitteln bzw. Additiven, wie z.B. Fließ- oder Dispergiermitteln, und im Treibmittel bzw. Schaumbildner enthaltenen Feststoffe gehen nicht in die Summe der Feststoffe ein, ihr Gehalt wird auf den Feststoffanteil bezogen.
  • Bei den im Rückschlamm enthaltenen Trockenstoffen handelt es sich um aus den Bindemittelkomponenten gebildete Hydratphasen und gegebenenfalls inerte Stoffe, wie Porenbetonmehl oder Gesteinsmehl. Die Hydratphasen sind bereits derart ausreagiert, dass sie nicht mehr zur Grünstandsfestigkeit beitragen. Sie reagieren erst bei der hydrothermalen Härtung im Autoklaven.
  • Portlandzementklinkermehl liefert für die Reaktion im Autoklaven CaO und SiO2. Es ist damit zugleich CaO- als auch SiO2-Komponente.
  • Als weitere SiO2-Komponente weist die Frischbetonmasse zudem gemahlenen Quarz, bevorzugt gemahlenen Quarzsand, auf. Der Quarz, bevorzugt der Quarzsand, macht vorzugsweise mengenmäßig den überwiegenden Anteil an SiO2 in der Frischbetonmasse aus. Flugasche als SiO2-Komponente ist vorzugsweise nicht enthalten, da sie in der Regel Sulfat als Nebenbestandteil aufweist.
  • Zudem weist die Frischbetonmasse als weitere CaO-Komponente vorzugsweise Branntkalk und/oder Kalkhydrat auf.
  • Die Frischbetonmasse kann zudem weitere auf dem Fachgebiet bekannte inerte Zusatzstoffe, vorzugsweise natürliches gemahlenes Kalksteinmehl und/oder gefälltes Calciumcarbonat (PCC) und/oder Porenbetonmehl aufweisen. Bei Porenbetonmehl handelt es sich um recycliertes, gemahlenes, hydrothermal gehärtetes Porenbetonmaterial. Dieses kann als sortenrein aufbereiteter Bauschutt oder direkt im Anschluss an die Produktion anfallen. Es ist vorzugsweise erfindungsgemäß hergestellt. Zudem weist es üblicherweise eine Korngröße ≤ 1700 µm auf. Porenbetonmehl wird auf dem Fachgebiet auch als Porenbetonsplitt oder Porenbetonfeinmaterial oder Unterkorn bezeichnet.
  • Die Frischbetonmasse kann zudem zumindest ein auf dem Fachgebiet bekanntes Zusatzmittel, vorzugsweise ein Fließmittel und/oder ein Dispergiermittel und/oder einen Sedimentationshemmer aufweisen. Bei dem Fließmittel handelt es sich z. B. um Polycarboxylatether (PCE). Bei dem Dispergiermittel handelt es sich z.B. um Polyacrylat (PAR) oder ein Acrylpolymer.
  • Vorteilhafte Zusammensetzungen bzw. Rezepturen der Frischbetonmasse sind in nachstehender Tabelle angeben (Angaben in M.-%, bezogen auf die gesamte Trockenmasse (=Summe der Feststoffe) der Frischbetonmasse; Zusatzmittel und die Schaumkomponente werden dabei wie vorliegend bzw. auf dem Markt erhältlich betrachtet [nicht deren Wirkstoffgehalt] und additiv auf die Trockenmasse bezogen):
    Feststoffe der Trockenmasse: vorzugsweise
    Portlandzementklinkermehl 5 bis 45 10 bis 35
    Branntkalk 0 bis 30 15 bis 25
    Kalkhydrat 0 bis 20 0 bis 10
    Gemahlener Quarz, vorzugsweise Sand 25 bis 80 30 bis 70
    Gesteinsmehl, z.B. Kalksteinmehl 0 bis 20 0 bis 17
    Porenbetonmehl 0 bis 60 1 bis 30
    Rückschlamm (trocken) 0 bis 25 2 bis 17
    Additiv zu den Feststoffen:
    Aluminiumkomponente (Wirkstoffgehalt) 0 bis 0,8 0,03 bis 0,8
    Schaumkomponente, vorzugsweise einer Rohdichte von 40 bis 50 kg/m3 0 bis 45 20 bis 42
    Schaumbildner (Wirkstoffgehalt) 0 bis 3 0,2 bis 1,5
    Zusatzmittel (jeweils), z.B. Dispergiermittel, Fließmittel 0 bis 3 0 bis 1
  • Die in der obigen Tabelle angegebenen Feststoffanteile müssen sich nicht auf 100 M.-% ergänzen. Es können vielmehr auch noch weitere Komponenten enthalten sein. Infolgedessen gilt jede Komponente und jeder in der Tabelle offenbarte Bereich als für sich genommen vorteilhaft.
  • Bei der Aluminiumkomponente kann es sich in an sich bekannter Weise um Aluminiumpulver, -paste oder -suspension handeln. Bei dem in der Tabelle angegebenen Anteil handelt es sich um den Feststoff- bzw. Wirkstoffgehalt der jeweiligen Aluminiumkomponente.
  • Zudem ist immer eine Aluminiumkomponente oder alternativ eine Schaumkomponente oder ein Schaumbildner vorhanden. Aluminiumkomponente, Schaumkomponente bzw. Schaumbildner werden somit alternativ eingesetzt.
  • Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Frischbetonmasse Zementklinker und gleichzeitig Branntkalk und/oder Kalkhydrat aufweist.
  • Der Rückschlamm ist zudem vorzugsweise sortenrein. Es handelt sich also um Rückschlamm aus erfindungsgemäßem Material.
  • Wie bereits erläutert, erfolgt die Herstellung der Poren- oder Schaumbetonformkörper erfindungsgemäß auf übliche Art und Weise:
    • Grundsätzlich wird zunächst die Frischbetonmasse hergestellt, die Portlandzementklinkermehl, vorzugsweise zumindest eine weitere, also von dem Portlandzementklinkermehl verschiedene, hydrothermal reagierende CaO-Komponente, mindestens eine weitere, also von dem Portlandzementklinkermehl verschiedene, hydrothermal reagierende SiO2-Komponente, mindestens ein Treibmittel oder Schaumbildner und Wasser enthält. Erfindungsgemäß ist die Frischbetonmasse dabei sulfatträgerfrei. Das heißt, sie weist keinen zugesetzten Sulfatträger auf. Denn erfindungsgemäß wird lediglich gemahlener Portlandzementklinker als Rohstoff verwendet, welcher im Gegensatz zu Portlandzement keinen zugesetzten Sulfatträger aufweist.
  • Die Frischbetonmasse wird in eine Gießform gefüllt.
  • Im Fall der Herstellung von Porenbetonformkörpern wird die Gießmasse auftreiben gelassen.
  • Bei der Herstellung von Schaumbetonformkörpern entfällt das Auftreiben. Für die Herstellung von Schaumbetonformkörpern wird dabei entweder die einen Schaumbildner enthaltende Frischmasse zur Ausbildung des Schaums aufgeschlagen oder der vorgefertigte Schaum wird untergemischt. Dies erfolgt vorzugsweise vor dem Einfüllen der Frischmasse in die Gießform.
  • Danach wird die Gießmasse zu einem grünen Poren- oder Schaumbetonkuchen ansteifen gelassen.
  • Nach dem Ansteifen erfolgt in an sich bekannter Weise das Schneiden des Poren- oder Schaumbetonkuchens in einzelne Poren- oder Schaumbetonformkörper.
  • Die geschnittenen Poren- oder Schaumbetonformkörper werden dann im Autoklaven in an sich bekannter Weise unter Sattdampfbedingungen hydrothermal gehärtet.
  • Beispielsweise wird dabei mit einer Haltephase von 6 bis 12 h bei einer Temperatur von 180 bis 190 °C autoklaviert. Die Anfahr- und die Abfahrphase sind zudem vorzugsweise linear, ohne Zwischenhaltephasen. Zudem dauern die Anfahr- und die Abfahrphase jeweils z.B. 1,5 bis 6 h. In einer sehr bevorzugten Autoklavfahrweise beginnt die Autoklavierung mit einer Vakuumphase. Hierbei wird nach dem Verschließen des Autoklaven die Luft aus demselben abgepumpt, bis ein Unterdruck von z.B. 0,4 bar erreicht ist. Dieser Vorgang dauert z.B. 20 - 30 Minuten. Anschließend wird Dampf in den Autoklaven geleitet und die Hochfahrphase beginnt. In einer anderen bevorzugten Fahrweise wird die im Autoklaven vorhandene Luft durch druckloses Spülen mit Dampf reduziert. Dieser Vorgang dauert z.B. 20 - 30 Minuten.
  • Wie bereits erläutert, wurde im Rahmen der Erfindung herausgefunden, dass der grüne Poren- oder Schaumbetonkuchen auf herkömmliche Art und Weise prozessierbar ist, also mittels der auf dem Fachgebiet bekannten unterschiedlichen Schneidverfahren geschnitten werden kann. Das Schneiden kann z.B. wie folgt erfolgen:
    • Sobald der Poren- oder Schaumbetonkuchen seine Grünfestigkeit erreicht hat, wird die gesamte Gießform auf eine Formlängswand, den so genannten Härteboden gekippt. Anschließend werden die anderen Formwände zusammen mit dem Formboden abgenommen. Der so auf einer seiner Längsseiten stehende Poren- oder Schaumbetonkuchen wird zum Längsschneiden z.B. mit seiner Stirnseite voraus in Längsrichtung, also eine horizontale Richtung, durch einen Schneidrahmen mit sich horizontal und senkrecht zur Längsrichtung erstreckenden Schneiddrähten durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich können auch die Schneiddrähte durch den Poren- oder Schaumbetonkuchen durchgeführt werden.
  • Zum Querschneiden wird z.B. der gesamte Poren- oder Schaumbetonkuchen in vertikaler Richtung nach oben durch einen Schneidrahmen mit sich horizontal und ebenfalls senkrecht zur Längsrichtung erstreckenden, ggf. oszillierenden Schneiddrähten durchgedrückt und anschließend wieder abgesenkt. Alternativ dazu wird der Schneidrahmen abgesenkt und wieder nach oben geführt. Zum Schneiden in vertikaler Richtung parallel zu den Querseiten wird der Poren- oder Schaumbetonkuchen z.B. in Längsrichtung durch sich vertikal erstreckende Messerleisten durchgeführt bzw. werden diese durch den Poren- oder Schaumbetonkuchen durchgezogen. Der geschnittene Poren- oder Schaumbetonkuchen wird anschließend auf dem Härteboden stehend dampfgehärtet.
  • Das Längs- und Querschneiden kann selbstverständlich auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen.
  • Alternativ dazu kann der Poren- oder Schaumbetonkuchen auch nach dem Schneidvorgang auf einen Träger, vorzugsweise einen Härterost, in seine ursprüngliche, liegende Position zurück- oder durchgekippt werden. Der geschnittene Poren- oder Schaumbetonkuchen ruht dann auf dem Träger, vorzugsweise dem Härterost, und wird vorzugsweise auf diesem gehärtet. Vor dem Zurückkippen wird vorzugsweise auch die sogenannte Bodenschicht entfernt, mit der der Poren- oder Schaumbetonkuchen zuvor auf der Seitenwand geruht hat.
  • Wird der Poren- oder Schaumbetonkuchen in seiner liegenden Position gehärtet, so bringt das manche Vorteile. Insbesondere kann, wie erläutert, die sogenannte Bodenschicht entfernt werden und es kommt nicht zu vertikalen Verklebungen der Steine. Damit kann der Prozessschritt des Trennens entfallen.
  • Der Poren- oder Schaumbetonkuchen kann aber auch nach Entfernen der Bodenschicht aus seiner liegenden Position in seine vertikale, stehende Position zurückgekippt werden. Vorzugsweise wird er auf die Seitenwand zurück gekippt und auf dieser gehärtet.
  • Weiterhin kann der Poren- oder Schaumbetonkuchen durch ein anderes bekanntes Schneidverfahren geschnitten werden. In diesem Fall wird der Poren- oder Schaumbetonkuchen zunächst umgesetzt. Dafür werden die Seitenwände der Gießform nach dem Ansteifen des Poren- oder Schaumbetonkuchens weggeklappt, so dass der Poren- oder Schaumbetonkuchen plan auf der Formunterseite der Gießform ruht und seitlich nicht mehr gestützt wird. Anschließend wird der Poren- oder Schaumbetonkuchen über seine Längsseiten mit einem Greifer gefasst, angehoben, versetzt und auf einem Sägetisch oder Härterost oder einer anderen Schneidunterlage abgelegt.
  • Der Härterost weist Querträger auf, wobei auf den Querträgern vertikal nach oben abstehende Stifte vorgesehen sind und zwischen den Stiften lose Längsstäbe angeordnet sind, auf denen der Poren- oder Schaumbetonkuchen mit seiner Unterseite aufliegt. Über dem Härterost werden vorher horizontale, sich in eine Querrichtung des Poren- oder Schaumbetonkuchens erstreckende Schneiddrähte gespannt. Die Schneiddrähte werden anschließend von unten nach oben durch den Poren- oder Schaumbetonkuchen durchgezogen. Danach werden die entstandenen Schneidspalte vorzugsweise geschlossen, indem die einzelnen erzeugten Poren- oder Schaumbetonformkörper mittels Stoßen zusammen geschoben werden. Dies ist notwendig, um zu verhindern, dass beim anschließenden Längsschneiden aufgrund der Spalten keine Ecken ausreißen.
  • Anschließend wird der Poren- oder Schaumbetonkuchen längsgeschnitten. Dazu wird er durch eine Schneidvorrichtung durchgefahren, die einen Schneidrahmen mit darin eingespannten, sich vertikal erstreckenden Schneiddrähten aufweist. Die Schneiddrähte sind vorzugsweise zur Erzeugung einer glatten Schnittfläche in ihre Längsrichtung oszillierend antreibbar. Der Poren- oder Schaumbetonkuchen wird der Schneidvorrichtung auf dem Härterost zugeführt. Zum Schneiden wird der Härterost abgesenkt und der Poren- oder Schaumbetonkuchen nur noch auf den Längsstäben aufliegend durch die Schneidvorrichtung durchgefahren, wobei die Schneiddrähte durch die Zwischenräume zwischen den Längsstäben durchgeführt werden. Nach dem Schneiden wird der geschnittene Poren- oder Schaumbetonkuchen mit den Längsstäben wieder auf einem Härterost positioniert und mit diesem und den Längsstäben liegend im Autoklaven dampfgehärtet.
  • Gemäß einem weiteren Verfahren, bei dem die Längsstäbe verwendet werden, wird der Poren- oder Schaumbetonkuchen mit den Längsstäben auf sich horizontal und quer zu den Längsstäben erstreckende Querleisten aufgelegt. Die Querleisten sind vertikal einzeln auf und ab bewegbar. Zum Schneiden wird ein vertikaler Schneidrahmen mit sich vertikal und/oder horizontal erstreckenden Schneiddrähten in Längsrichtung durch den liegenden Poren- oder Schaumbetonkuchen durchgefahren. Dabei werden die Querleisten nacheinander einzeln abgesenkt, damit der Schneidrahmen zwischen den Stabunterseiten und den Querleisten hindurch geführt werden kann.
  • Selbstverständlich kann das Schneiden auch gemäß der WO 2009/121635 A1 erfolgen. Zudem kann es auch gemäß der EP 2 189 262 A1 erfolgen.
  • Nach dem Schneiden kann der Poren- oder Schaumbetonkuchen jeweils liegend dampfgehärtet werden. Alternativ ist es möglich, den geschnittenen Poren- oder Schaumbetonkuchen, z.B. unter Verwendung eines Kipptisches, aufzustellen und in stehender Position zu härten.
  • Wie bereits erläutert, wurde erfindungsgemäß nicht nur festgestellt, dass die Frischbetonmasse und der Poren- oder Schaumbetonkuchen ohne weiteres prozessierbar sind, sondern es war auch überraschend, dass die erfindungsgemäß hergestellten Poren- und/oder Schaumbetonformsteine trotz des fehlenden Sulfatträgers dennoch einen ausreichend hohen Tobermoritgehalt und dadurch gute Festigkeitseigenschaften aufweisen. Somit ist die Menge und Ausbildung der CSH-Phasen überraschenderweise auch ohne Sulfatträger steuerbar.
  • Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Poren- oder Schaumbetonformkörper dabei einen Gehalt an 11Å Tobermorit, bezogen auf die Trockenmasse des Poren- oder Schaumbetonformkörpers, von 25 bis 60 M.-%, bevorzugt 30 bis 55 M.-%, bestimmt mittels Röntgendiffraktometrie, auf. Die Bestimmung des Gehalts an 11A Tobermorit erfolgt wie im Rahmen der Ausführungsbeispiele detailliert dargelegt.
  • Der Ersatz des in der Porenbetonherstellung üblicherweise verwendeten Portlandzementes durch reines Portlandzementklinkermehl hat vor allem den Vorteil, dass - im Gegensatz zur Herstellung mit einer reinen Kalkrezeptur - die Grünstandsfestigkeit des Poren- oder Schaumbetonkuchens gleich bleibt und der Poren- oder Schaumbetonkuchen auf den vorhandenen Anlagen prozessiert werden kann. Auch die Härtung im Autoklaven bereitet keine Probleme.
  • Die erfindungsgemäßen Poren- oder Schaumbetondämmkörper, insbesondere Poren- oder Schaumbetondämmplatten, weisen vorzugsweise eine Druckfestigkeit von 0,1 bis 0,6 N/mm2, bevorzugt von 0,15 bis 0,4 N/mm2, gemäß DIN EN 826:2013 nach Trocknung bei 40°C auf Massekonstanz auf.
  • Die erfindungsgemäßen Poren- oder Schaumbetondämmkörper, insbesondere Poren- oder Schaumbetondämmplatten, weisen eine Trockenrohdichte ρ0 von 70 bis 150 kg/m3, bevorzugt von 85 bis 115 kg/m3, gemäß DIN EN 1602: 2013-05 auf.
  • Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Poren- oder Schaumbetonformkörper zudem eine A-Zahl zwischen 300 und 2600 [], bevorzugt zwischen 600 und 2000 [] und besonders bevorzugt zwischen 1000 und 1800 [], auf. Die A-Zahl ergibt sich aus einem rechnerischen Bezug der Druckfestigkeit zur Trockenrohdichte. Sie repräsentiert die relative Druckfestigkeit des Poren- oder Schaumbetonformkörpers. Je größer die A-Zahl ist, desto besser ist das Druckfestigkeitsniveau. Die A-Zahl wird wie folgt berechnet:
    • A-Zahl [-] = Druckfestigkeit [N/mm2] / ((Trockenrohdichte [kg/dm3])2 · 0,016 [Ndm6/mm2kg2])
  • Zudem wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass insbesondere auch die hygrischen Eigenschaften und der Sorptionsfeuchtegehalt im Vergleich zu einer reinen Kalkrezeptur verbessert sind. Dies kann unter anderem zu einer Verringerung der Wärmeleitfähigkeit (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit bzw. λDesign,unit) führen. Die Wärmeleitfähigkeit λDesign,unit ergibt sich aus dem Trockenwert der Wärmeleitfähigkeit λ10,dry,unit multipliziert mit dem Umrechnungsfaktor für den Feuchtegehalt Fm. Die Wärmeleitfähigkeit λDesign,unit berücksichtigt somit, dass die Wärmeleitfähigkeit des Materials während der Anwendung maßgeblich durch seinen Adsorptionsfeuchtegehalt beeinflusst wird.
  • Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Poren- oder Schaumbetondämmkörper vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit λ10,dry,unit von 0,039 bis 0,050 W/(m·K), bevorzugt von 0,039 bis 0,045 W/(m·K), insbesondere von 0,039 bis 0,042 W/(m·K), gemäß DIN EN 12667:2001-05 auf.
  • Des Weiteren weisen die erfindungsgemäßen Poren- oder Schaumbetondämmkörper vorzugsweise ein Gesamtschwindmaß εcs,tot gemäß DIN EN 680:2006-03 von 0,2 bis 0,8 mm/m, bevorzugt von 0,2 bis 0,4 mm/m, auf.
  • Und der Adsorptionsfeuchtegehalt um,80 der erfindungsgemäßen Poren- oder Schaumbetondämmkörper beträgt vorzugsweise 2 bis 8 M.-%, bevorzugt 2,5 bis 5 M.-%, besonders bevorzugt 2,5 bis 4,5 M.-%, gemäß DIN EN ISO 12571: 2013-12.
  • Zusammenfassend sind aus Frischbetonmassen, welche zwar Portlandzementklinkermehl, aber keinen zugesetzten Sulfatträger enthalten, überraschenderweise auf einfache Art und Weise Poren- oder Schaumbetonformkörper herstellbar mit guten mechanischen und hygrischen Eigenschaften.
  • Im Folgenden wird nun die Erfindung anhand von einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht, auch wenn diese Porenbetone mit höheren Rohdichten betreffen.
  • Ausführungsbeispiele:
    • Im Rahmen der Ausführungsbeispiele wurden Porenbetonformkörper mit unterschiedlichen Rezepturen hergestellt. Die Herstellung der Porenbetonformkörper erfolgte dabei immer wie folgt:
      • Die Versuchsproben wurden mit einem Dissolvermischer bei 550 U/min (Scheibendurchmesser 12 cm) in einem 20 I Rührgefäß wie folgt gemischt:
        1. 1. Vorlage von Wasser und ggf. Rückschlamm und ggf. Additive im Mischgefäß
        2. 2. Zugabe von Quarzmehl, ggf. Kalksteinmehl, ggf. Porenbetonmehl Mischzeit 30 Sekunden
        3. 3. Zugabe der Bindemittel, Mischzeit 30 Sekunden
        4. 4. Aluminiumzugabe in Suspension (100 ml), Mischzeit 20 Sekunden
        5. 5. Abguss
  • Die Versuchsproben wurden nach 3 - 5 Stunden entschalt, auf den Härteboden umgesetzt und anschließend autoklaviert.
  • Die Autoklavierung begann mit einer Vakuumphase über 30 Minuten, dabei wurde ein Druck von 0,4 barabs erreicht. Danach wurde der Druck über 1,5 Stunden linear auf 12 barabs erhöht, 7 Stunden gehalten und danach, ebenfalls linear, über 1,5 Stunden auf Umgebungsdruck abgesenkt.
  • Für die Durchführung der Versuche wurden folgende Rohstoffe verwendet: Tabelle 1: Verwendete Rohstoffe
    Material/Bezeichnung Anmerkung Hersteller
    Kristallquarzmehl Dorsilit 16900 Spezifische Oberfläche nach Blaine 6.000 cm2/g Blaine Gebrüder Dorfner GmbH
    Weißfeinkalk WFK 11/6 Kalklöschprüfung t60 = 11 min Fels Werke GmbH
    Portlandzement CEM I 42,5 R (ft) Spezifische Oberfläche nach Blaine 5000 cm2/g Blaine Dornburger Zement
    Anhydrit Microanhydrit B Technischer Anhydrit Casea GmbH
    Portlandzementklinkermehl Spezifische Oberfläche nach Blaine 5210 cm2/g Blaine Buzzi Dyckerhoff
    Kalksteinmehl Spezifische Oberfläche nach Blaine 3.500 cm2/g Lafarge
    Aluminiumpulver QT9/10 100 % Aluminium-Wirkstoffqehalt Lerberghe, AVL
    Aluminiumpaste N905/75 75 % Aluminium-Wirkstoffgehalt Eckart GmbH
    Tabelle 2: Eigenschaften Klinkermehl
    SiO2 [1] M.-% 20,24
    TiO2 [1] M.-% 0,26
    Al2O3 [1] M.-% 5,29
    Fe2O3 [1] M.-% 1,94
    Mn3O4 [1] M.-% 0,11
    MgO [1] M.-% 0,91
    CaO l1l M.-% 64,57
    Na2O [1] M.-% < 0,05
    K2O [1] M.-% 0,90
    P2O5 [1] M.-% 0,14
    Glühverlust M.-% 3,08
    H2O (berechnet.) M.-% 0,71
    CO2 [2] M.-% 2,38
    SO3 [2] M.-% 1,38
    Spezifische Oberfläche nach BLAINE [3] cm2/g 5210
    [1] Bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse unter Nutzung eines AXIOS PW 4400 der Firma PANalytical B.V.
    [2] Bestimmt mittels Infrarotspektrometrie unter Nutzung eines Eitra CS-2000 von der Eltra GmbH
    [3] Bestimmt nach der DIN EN 196-6:2017-05 unter Nutzung eines ToniPERM 6565 der Firma Toni Technik Baustoffprüfsysteme GmbH
    Tabelle 3: Verwendete Zusatzmittel
    Hersteller Vertrieb Produktbezeichnung Beschreibung Anwendungsgebiet
    BK Giulini Calgon N Natriumpolyphosphat Netz- und Dispergieradditiv
    BASF Dispex AA 4140 Natriumacrylatpolymer Netz- und Dispergieradditiv
    CIMACHEM PBTC 2-Phosphono-1,2,4-butantricarbonsäure Chelatbildner
    BASF SKY 519 Polycarboxylatether Betonzusatzm ittel
    BASF Master X-Seed 120 Kristall isationskeime (Seeding-Stoff) mit Polycarboxylatether Betonzusatzmittel
    Nabaltec AG Apyral Aluminiumhydroxid Funktionales Additiv
  • Versuchsreihe 1:
    • Im Rahmen der ersten Versuchsreihe wurde das C/S-Verhältnis von erfindungsgemäßen zementklinkerhaltigen Rezepturen variiert. Hierzu wurden die Anteile an Quarzmehl, Weißfeinkalk und Portlandzementklinkermehl variiert:
    Tabelle 4: Zusammensetzungen der Rezepturen der 1. Versuchsreihe
    Versuch 1A 1B 1C 1D 1E Rückschlamm
    Gesamteinwaage Feststoffe [g] 5000 5000 5000 5000 5000 7000
    [M.-%] [M.-%] [M.-%] [M.-%] [M.-%] [M.-%]
    Quarzmehl 48,0 46,0 41,0 38,0 34,0 46,0
    Klinkermehl 16,0 17,0 19,5 21,0 23,0 22,0
    Weißfeinkalk 16,0 17,0 19,5 21,0 23,0 22,0
    Kalksteinmehl 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0
    Rückschlamm 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 0,0
    Summe Feststoffe 100 100 100 100 100 100
    Aluminiumpulver 1) 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,20
    W/F [-] 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
    Abgusstemperatur [°C] 40+/-1 40+/-1 40+/-1 40+/-1 40+/-1 40+/-1
    C/S- Verhältnis 0,46 0,51 0,66 0,78 0,95 0,67
    1) Mengenangabe bezogen auf Summe Feststoffe
  • Der Rückschlamm wurde am Vortag angesetzt und ständig gerührt. Vor dem Einsatz in der Gießung wurde durch Zugabe von Wasser eine Rückschlammdichte von 1,35 kg/dm3 eingestellt. Die Rückschlammtemperatur betrug zum Zeitpunkt der Verarbeitung 25 +/- 1 °C.
  • An den hergestellten Porenbetonformkörpern wurde jeweils die Trockenrohdichte gemäß DIN EN 772-13: 2000-09, die Druckfestigkeit gemäß DIN EN 772-1: 2011-07, die A-Zahl, die Adsorptionsfeuchte um,80 gemäß DIN EN ISO 12571: 2013-12 sowie das Schwindmaß εcs,tot gemäß DIN EN 680:2006-03 ermittelt. Zudem wurde mittels Röntgendiffraktometrie die mineralogische Phasenzusammensetzung ermittelt. Dies erfolgte wie folgt:
    • Den Porenbetonformkörpern wurde mittels handelsüblicher Ständerbohrmaschine (HSS-Bohrer, Durchmesser 24 mm) Bohrmehl entnommen. Diese Pulverproben wurden zunächst für 24 h bei 40°C im Trockenschrank getrocknet. Für die nachfolgende Nassmahlung wurden jeder Probe 10 M.-% innerer Standard Zinkit (ZnO der Firma J. T. Baker Avantor Performance Materials, Inc.) zugesetzt, das entspricht jeweils 1,8 g Substanz und 0,2 g ZnO. Die Nassmahlung in der Mikronenmühle (McCrone micronising mill) erfolgte in 10 ml 2-Propanol über 4 ½ min in PVC Mahlbechern mit ZrO2 Mahlzylindern. Das Mahlgut wurde ausgespült, viermal mit je 5 ml 2-Propanol (AnalaR NORMA-PUR, VWR) nachgespült und 24 h über hartes Filterpapier (84 g/m2, Nr. 1291; Fa. Sartorius) unter dem Abzug abfiltriert und bei Raumtemperatur (20°C) getrocknet. Das vom Filterpapier abgepinselte und 2 min im Achatmörser homogenisierte Pulver wurde zu einer Diffraktometer-Pulvertablette verpresst (Backloading Verfahren). Von jeder entnommenen Materialprobe wurde eine Pulvertablette präpariert und gemessen.
  • Die Messung der Proben erfolgte auf einem Panalytical MPD Pro Diffraktometer. Die qualitative Phasenbestimmung erfolgte mit der Software Panalytical HighScorePlus. Die Messbedingungen und weitere Angabe sind in Tabelle 5 genannt. Tabelle 5: Messbedingungen und weitere Angaben
    Goniometer Einheit Panalytical MPD Pro
    Winkel bereich °2 Theta 5-80
    Schrittweite °2 Theta 0,017
    Messzeit pro Schritt s 45
    Anodenmaterial Kupfer
    Stromstärke I mA 40
    Spannung U kV 45
    Automatikblende
    bestrahlte Probenlänge mm 10
    Detektor (Halbleitertechnik) X'Celerator (128 Kanäle)
    qualitative Auswertung:
    HiqhScore Plus 3.0e vom 30.01.2012
    Datenbankqrundlaqe PDF2 von 2004
    HiqhScore Plus ICSD
  • Die quantitative Bestimmung erfolgte mit der Rietveld-Methode. Als Auswertesoftware diente Bruker AXS Topas (Version 5). Zur Bestimmung des amorphen Phasenanteils wurde dem Messpräparat 10 M.-% Zinkoxid (s.o.) als innerer Standard hinzugefügt und bei der Auswertung entsprechend abgezogen. Die restlichen Phasen einschließlich röntgenamorpher Phasen werden auf 100 % normiert.
  • Zur Auswertung des quantitativen Phasenbestandes wurden folgende Strukturen aus der ICSD-Datenbank (Inorganic Crystal Structure Database, Stand 2016) verwendet:
    • • 11Å-Tobermorit (# 92943)
    • • Quarz (# 34636)
    • • Anhydrit (# 15876)
    • • Katoit (# 49772)
    • • Calcit (# 18165)
    • • Zinkit (# 65120)
  • Die Ergebnisse der Messungen der mechanischen und hygrischen Eigenschaften der ersten Versuchsreihe sind in Tabelle 6 aufgeführt. Tabelle 7 zeigt die mineralogischen Phasenzusammensetzungen der Versuche der ersten Versuchsreihe. Tabelle 6: Ergebnisse der Messungen der mechanischen und hygrischen Eigenschaften der 1. Versuchsreihe
    Versuch C/S Trockenrohdichte Würfeldruckfestigkeit (Massekonstanz 50°C) A-Zahl (Massekonstanz 50°C) Adsorptionsfeuchte um,80 Schwindmaß εcs,tot
    [-] [kg/dm3] [N/mm2] [-] [M.-%] [mm/m]
    1A 0,46 0,418 2,75 984 3,0 0,66
    1B 0,51 0,425 3,91 1353 2,4 0,46
    1C 0,66 0,443 5,27 1678 2,2 0,33
    1D 0,78 0,442 5,15 1648 2,2 0,36
    1E 0,95 0,461 4,38 1288 3,5 0,48
    Tabelle 7: Ergebnisse der Messungen der mineralogischen Phasenzusammensetzungen der 1. Versuchsreihe
    Proben nummer Amorph 11 Å-Tobermorit Quarz Anhydrit Katoit Calcit
    1A 36 29 23 0 2 10
    1B 30 39 19 0 2 10
    1C 27 51 11 0 2 9
    1D 28 53 8 0 2 9
    1E 40 37 7 0 4 12
  • In 1 sind zudem die ermittelten A-Zahlen und der amorphe Phasengehalt über dem C/S-Verhältnis aufgetragen.
  • Bereits die erste Versuchsreihe belegt, dass alle Rezepturen gut prozessierbar sind und die hergestellten Porenbetonformkörper gute mechanische Festigkeitseigenschaften aufweisen. Das Bindemitteloptimum für die verwendete Quarzmehlfeinheit liegt dabei bei einem C/S-Verhältnis von ca. 0,66, was auch für herkömmliche Zementrezepturen mit Sulfatträger üblich ist.
  • Für höhere Quarzmehlfeinheiten liegt das Festigkeitsoptimum bei höheren C/S-Verhältnissen, bei niedrigen Feinheiten auch unter 0,46. Die Erfindung funktioniert bei jeglichen üblichen C/S-Verhältnissen, z.B. auch bei 0,38 oder 1,0.
  • Versuchsreihe:
  • In einer zweiten Versuchsreihe wurde das Quarzmehl teilweise durch Aluminiumhydroxid (Produktbezeichnung Apyral der Firma Nabaltec) ersetzt: Tabelle 8: Zusammensetzungen der Rezepturen der 2. Versuchsreihe
    Versuch 2A 2B 2C 2D 2E
    Gesamteinwaage Feststoffe [g] 5000 5000 5000 5000 5000
    [%] [%] [%] [%] [%]
    Quarzmehl 45,6 45,3 44,9 43,3 42,3
    Klinkermehl 21,7 21,8 21,9 22,2 23,0
    Weißfeinkalk 21,7 21,8 21,9 22,2 23,0
    Kalksteinmehl 11,0 11,1 11,3 11,3 11,7
    Summe Feststoffe 100 100 100 100 100
    Aluminiumhydroxid 1) 0,0 0,5 1,1 2,4 6.0
    Alupaste 1) 0,16 0,16 0,16 0,16 0,17
    W/F [-] 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
    Abgusstemperatur [°C] 35+/-1 35+/-1 35+/-1 35+/-1 35+/-1
    1) Mengenangabe bezogen auf Summe Feststoffe
    Tabelle 9: Ergebnisse der Messungen der mechanischen und hygrischen Eigenschaften der 2. Versuchsreihe
    Versuch Aluminiumhydroxid Trockenrohdichte Würfeldruckfestigkeit (Massekonstanz 50°C) A-Zahl (Massekonstanz 50°C) Adsorptionsfeuchtegehalt um,80 Gesamtschwindmaß εcs,tot
    [M.-%] bezogen auf Feststoffe [kg/dm3] [N/mm2] [-] [M.-%] [mm/m]
    2A 0,0 0,402 4,14 1601 2,7 0,39
    2B 0,5 0,392 4,21 1712 2,6 0,38
    2C 1,1 0,386 3,64 1527 2,6 0,34
    2D 2,4 0,399 4,13 1621 2,6 0,36
    2E 6,0 : 0,403 3,92 1509 2,4 0,34
    Tabelle 10: Ergebnisse der Messungen der mineralogischen Phasenzusammensetzungen der 2. Versuchsreihe
    Probennummer Amorph 11A-Tobermorit Quarz Anhydrit Katoit Calcit
    2A 27 53 9 0 0 11
    28 28 52 9 0 0 11
    2C 29 51 9 0 0 11
    2D 25 49 10 0 4 12
    2E 23 44 12 0 9 12
  • Es wurde festgestellt, dass sich ein geringer Zusatz von Aluminiumhydroxid positiv auf das Festigkeitsniveau der Porenbetonformkörper auswirkt. Der Tobermoritgehalt nimmt allerdings mit steigendem Gehalt von Aluminiumhydroxid ab.
  • Versuchsreihe:
  • Im Rahmen der dritten Versuchsreihe wurden drei unterschiedliche bauchemische Additive eingesetzt, nämlich der Kristallisationsbeschleuniger X-Seed 120, das Dispergieradditiv PBTC sowie das Fließmittel Sky 519. Die Konzentrationen der bauchemischen Additive entsprechen dabei den üblicherweise bei herkömmlichen Kalk-Zementrezepturen verwendeten Konzentrationen: Tabelle 11: Zusammensetzungen der Rezepturen der 3. Versuchsreihe
    3A 3B 3C 3D
    Gesamteinwaage Feststoffe [g] 5000 5000 5000 5000
    [%] [%] [%] [%]
    Quarzmehl 45,6 45,6 45,6 45,6
    Klinkermehl 21,7 21,7 21,7 21,7
    Weissfeinkalk 21,7 21,7 21,7 21,7
    Kalksteinmehl 11,0 11,0 11,0 11,0
    Summe Feststoffe 100,0 100,0 100,0 100,0
    X-seed 120 (sus.)1) 0,00 2,00 0,00 0,00
    SKY 519 (sus.)1) 0,00 0,00 0,10 0,00
    PBTC (fl.)1) 0,00 0,00 0,00 0,14
    Alupaste1) 0,22 0,22 0,22 0,22
    W/F [-] 0,70 0,70 0,70 0,70
    Abgusstemperatur [°C] 35+/-1 35+/-1 35+/-1 35+/-1
    1) Mengenangabe bezogen auf Summe Feststoffe
    Tabelle 12: Ergebnisse der Messungen der mechanischen und hygrischen Eigenschaften der 3. Versuchsreihe
    Versuch Additivanteil Trockenrohdichte Würfeldruckfestigkeit (Massekonstanz 50°C) A-Zahl (Massekonstanz 50°C) Adsorptionsfeuchtegehalt um,80 Gesamtschwindmaß εcs,tot
    [%/FS] [kg/dm3] [N/mm2] [-] [M.-%] [mm/m]
    3A 0,00 0,359 3,44 1668 2,3 0,38
    3B 2,00 (X-SEED) 0,369 3,80 1744 2,4 0,38
    3C 0,10 (SKY519) 0,360 3,63 1751 2,3 0,36
    3D 0,14 (PBTC) 0,335 2,92 1626 2,5 0,41
    Tabelle 13: Ergebnisse der Messungen der mineralogischen Phasenzusammensetzungen der 3. Versuchsreihe
    Probennummer Amorph 11Å-Tobermorit Quarz Anhydrit Katoit Calcit
    3A 28 52 10 0 0 10
    3B 26 55 10 0 0 10
    3C 28 53 10 0 0 10
    3D 29 52 10 0 0 10
  • Es hat sich gezeigt, dass die Additive, bis auf PBTC, einen positiven Einfluss auf das Festigkeitsniveau besitzen. Zudem werden auch die hygrischen Eigenschaften verbessert oder bleiben auf gleichem Niveau. Auch die Phasenanalyse zeigt, dass Sky 519 und X-Seed 120 tendenziell den Tobermoritgehalt erhöhen und den amorphen Phasengehalt verringern.
  • Versuchsreihe:
  • Im Rahmen der vierten Versuchsreihe wurden eine klassische Zement-Anhydritrezeptur (CAH), eine sulfatreduzierte Zementrezeptur (SRC), bei der der Sulfatträger ausschließlich aus dem Zement kommt, und eine erfindungsgemäße sulfatträgerfreie Rezeptur (KLINK) miteinander verglichen.
  • Die drei unterschiedlichen Bindemittelansätze wurden jeweils mit zwei unterschiedlichen Dispergiermitteln (Calgon N und Dispex AA 4041) sowie einem Fließmittel (Sky 519) versetzt: Tabelle 14: Zusammensetzungen der Rezepturen der 4. Versuchsreihe
    Serie CAH
    Versuch 4A 4B 4C 4D
    Gesamteinwaage Feststoffe [g] 3500 3500 3500 3500
    [%] [%] [%] [%]
    Quarzmehl 44,0 44,0 44,0 44,0
    Portlandzement 21,0 21,0 21,0 21,0
    Klinkermehl 0,0 0,0 0,0 0,0
    Weißfeinkalk 20,9 20,9 20,9 20,9
    Anhydrit 3,1 3,1 3,1 3,1
    Kalksteinmehl 11,0 11,0 11,0 11,0
    Summe Feststoffe 100,0 100,0 100,0 100,0
    Calgon (fest)1) 0,0 0,0 0,0 0,4
    Dispex (fl)1) 0,0 0,0 0,4 0,0
    Sky 519 (fl.)1) 0,0 0,4 0,0 0,0
    Aluminiumpulver1) 0,19 0,19 0,19 0,19
    W/F [-] 0,70 0,70 0,70 0,70
    Abgusstemperatur [°C] 40+/-1 40+/-1 40+/-1 40+/-1
    1) Mengenangabe bezogen auf Summe Feststoffe
    Serie SRC
    Versuch 4E 4F 4G 4H
    Gesamteinwaage Feststoffe [g] 3500 3500 3500 3500
    [%] [%] [%] [%]
    Quarzmehl 45,6 45,6 45,6 45,6
    Portlandzement 21,7 21,7 21,7 21,7
    Klinkermehl 0,0 0,0 0,0 0,0
    Weißfeinkalk 21,7 21,7 21,7 21,7
    Anhydrit 0,0 0,0 0,0 0,0
    Kalksteinmehl 11,0 11,0 11,0 11,0
    Summe Feststoffe 100,0 100,0 100,0 100,0
    Calgon (fest) 1) 0,0 0,0 0,0 0,4
    Dispex (fl) 1) 0,0 0,0 0,4 0,0
    Sky 519 (fl.) 1) 0,0 0,4 0,0 0,0
    Aluminiumpulver 1) 0,19 0,19 0,19 0,19
    W/F [-] 0,70 0,70 0,70 0,70
    Abgusstemperatur [°C] 40+/-1 40+/-1 40+/-1 40+/-1
    1) Mengenangabe bezogen auf Summe Feststoffe
    Serie KLINK
    Versuch 41 4J 4K 4L
    Gesamteinwaage Feststoffe [g] 3500 3500 3500 3500
    [%] [%] [%] [%]
    Quarzmehl 45,6 45,6 45,6 45,6
    Portlandzement 0,0 0,0 0,0 0,0
    Klinkermehl 21,7 21,7 21,7 21,7
    Weißfeinkalk 21,7 21,7 21,7 21,7
    Anhydrit 0,0 0,0 0,0 0,0
    Kalksteinmehl 11,0 11,0 11,0 11,0
    Summe Feststoffe 100,0 100,0 100,0 100,0
    Calgon (fest)1) 0,0 0,0 0,0 0,4
    Dispex (fl)1) 0,0 0,0 0,4 0,0
    Sky 519 (fl.)1) 0,0 0,4 0,0 0,0
    Aluminiumpulver1) 0,19 0,19 0,19 0,19
    W/F [-] 0,70 0,70 0,70 0,70
    Abgusstemperatur [°C] 40+/-1 40+/-1 40+/-1 40+/-1
    1) Mengenangabe bezogen auf Summe Feststoffe
  • Um die Verarbeitbarkeit der Frischbetonmassen zu testen, wurde das Ausbreitmaß wie oben beschrieben bestimmt.
  • Die Ergebnisse der Messungen des Ausbreitmaßes sind in 2 zu erkennen. In 3 sind die ermittelten A-Zahlen aufgeführt.
  • Tabelle 15 zeigt die Ergebnisse der Messungen der mechanischen, thermischen und hygrischen Eigenschaften der vierten Versuchsreihe. Tabelle 16 zeigt die Ergebnisse der Messungen der mineralogischen Phasenzusammensetzungen der vierten Versuchsreihe: Tabelle 15: Ergebnisse der Messungen der mechanischen, thermischen und hygrischen Eigenschaften der 4. Versuchsreihe
    Versuch Rezeptur Trockenrohdichte Würfeldruckfestigkeit (Massekonstanz 50°C) A-Zahl (Massekonstanz 50°C) Wärmeleitfähigkeit λ10,dry,unit Adsorptionsfeuchtegehalt um,80
    [kg/dm3] [N/mm2] [-] W/(m·K) [M.-%]
    4A CAH (REF) 0,375 4,2 1867 n. b. 3,1
    4B CAH + PCE 0,558 6,53 1311 n. b. 3,1
    4C CAH + DIS 0,359 3,41 1654 0,0816 4,1
    4D CAH + CAL 0,344 3,11 1643 0,0797 3,4
    4E SRC (REF) 0,327 3,07 1794 0,0748 2,9
    4F SRC + PCE 0,437 4,52 1479 n. b. 3,1
    4G SRC + DIS 0,321 1,24 752 0,0688 4,6
    4H SRC + CAL 0,326 2,24 1317 0,0729 3,7
    41 KLINK (REF) 0,326 2,81 1653 0,0743 3,1
    4J KLINK + PCE 0,315 2,24 1411 0,0742 3,0
    4K KLINK + DIS 0,341 2,53 1360 0,0749 3,8
    4L KLINK + CAL 0,347 2,13 1106 0,0716 4,0
    CAH: Zement-Anhydrit-Rezeptur; SRC: Sulfat reduzierte Zementrezeptur; KLINK: Klinkermehl-Rezeptur; PCE: Sky 519; DIS: Dispex AA 4140; CAL: Calgon N; REF: Referenz ohne Additive
    Tabelle 16: Ergebnisse der Messungen der mineralogischen Phasenzusammensetzungen der 4. Versuchsreihe
    Probennummer Amorph 11Å-Tobermorit Quarz Anhydrit Katoit Calcit
    4A 28 51 9 3 0 9
    4B 27 51 10 2 0 10
    4C 32 43 12 2 0 11
    4D 34 45 9 2 0 10
    4E 29 53 9 0 0 9
    4F 28 53 10 0 0 9
    4G 39 30 14 0 3 14
    4H 34 46 9 0 0 11
    41 28 52 10 0 0 10
    4J 27 51 9 0 2 11
    4K 32 43 11 0 2 12
    4L 32 44 9 0 2 13
  • Aus 2 ist erkennbar, dass die erfindungsgemäße sulfatträgerfreie Rezeptur (KLINK) ohne Additive ein deutlich geringeres Ausbreitmaß aufweist als die beiden sulfatträgerhaltigen Rezepturen. Dies war zu erwarten gewesen (Stichwort Löffelbinder).
  • Durch die Zugabe des Fließmittels (Sky 519) wurde das Ausbreitmaß bei der sulfatträgerfreien Rezeptur (KLINK+PCE) überraschenderweise im Vergleich zur sulfatträgerfreien Referenzrezeptur (KLINK (REF)) nicht erhöht. Die anderen Zusätze allerdings ergaben eine zum Teil deutliche Erhöhung des Ausbreitmaßes der erfindungsgemäßen sulfatträgerfreien Rezepturen (KLINK+CAL).
  • Versuchsreihe:
  • Tabelle 17: Zusammensetzungen der Rezepturen der 5. Versuchsreihe
    Versuch 5A 5B 5C 5D
    Gesamteinwaage Feststoffe [g] 5400 5400 5400 5400
    [%] [%] [%] [%]
    Quarzmehl 49,0 50,6 50,6 50,6
    Portlandzement 18,6 19,2 0,0 0,0
    Klinkermehl 0,0 0,0 19,2 19,2
    Weißfeinkalk 19,6 20,2 20,2 20,2
    Anhydrit 2,8 0,0 0,0 0,0
    Kalksteinmehl 10,0 10,0 10,0 10,0
    Summe Feststoffe 100,0 100,0 100,0 100,0
    X-Seed 120 (fl.)1) 0,00 0,00 1,90 0,00
    Aluminiumpulver 1) 0,12 0,12 0,12 0,15
    W/F [-] 0,7 0,7 0,7 0,7
    Abgusstemperatur [°C] 40+/1 40+/1 40+/1 40+/1
    Hebel Härte 3,5h 520 440 420 280
    Hebel Härte 4,5h n.b. n.b. 580 500
    1) Mengenangabe bezogen auf Summe Feststoffe
  • In der fünften Versuchsreihe konnte gezeigt werden, dass mit erfindungsgemäßen Rezepturen ähnliche Werte für die Grünstandshärte bzw. Grünstandsfestigkeit erreicht werden wie mit den üblichen Kalk-Zement-Rezepturen.
  • Eine Standardrezeptur (5A) mit 18,6 M.-% CEM I und 2,8 M.-% Sulfatträger zeigte nach 210 Minuten eine Festigkeit von 520 Skalenteilen (Skt), gemessen mit einem Taschenpenetrometer CT-421 und einem zylindrischen Prüfkopf Ø 20 mm. Ohne Zusatz von Sulfatträger (5B) wurde ein Wert von 440 Skt erreicht. Die erfindungsgemäße Rezeptur (5D) ohne Zusatz von bauchemischen Additiven erreichte in derselben Zeit eine Festigkeit von 280 Skt, bei Zusatz von 6,49 X-Seed (5C) betrug die Festigkeit 420 Skt. Nach einer Verlängerung der Standzeit um 60 Minuten erreichte (5D) eine Festigkeit von 500 Skt und (5C) von 580 Skt.
  • Die erfindungsgemäßen Rezepturen erreichen somit die notwendige Festigkeit zum Umsetzen des Porenbetonblockes von dem Formboden auf die Schneidmaschine bzw. den Schneidrost. Die erfindungsgemäßen Rezepturen können deshalb auf allen in Porenbetonwerken üblichen Anlagen prozessiert werden. In vorteilhafter Weise können die erfindungsgemäßen Rezepturen auf Anlagen mit der sogenannten Kipptechnik prozessiert werden, sie sind aber nicht auf diese beschränkt. Die Autoklavierung der Poren- oder Schaumbetonformkörper kann in der für das jeweilige Werk üblichen Fahrweise erfolgen. Es sind keine Änderungen oder Anpassungen in der Autoklavierung notwendig.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 9802391 A1 [0011]
    • CN 102757211 A [0012, 0017]
    • EP 2371783 A1 [0013]
    • CN 104628416 A [0014]
    • CN 107963903 A [0015]
    • CN 106045561 A [0016]
    • WO 2009/121635 A1 [0021, 0022, 0023, 0074]
    • EP 3235794 A1 [0024]
    • RU 2159754 C2 [0025]
    • DE 102006038743 A1 [0025]
    • EP 1072566 A1 [0025]
    • DE 19854477 A1 [0025]
    • DE 10141864 A1 [0025]
    • DE 19633447 A1 [0025]
    • EP 2189262 A1 [0074]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 20000-404:2018-04 [0008]
    • DIN EN 197-1:2011-11 [0008]
    • DIN EN 12457-4: 2003-01 [0038]
    • DIN EN 1602: 2013-05 [0080]
    • DIN EN 12667:2001-05 [0083]
    • DIN EN 680:2006-03 [0084, 0094]
    • DIN EN ISO 12571: 2013-12 [0085, 0094]
    • DIN EN 196-6:2017-05 [0091]
    • DIN EN 772-13: 2000-09 [0094]
    • DIN EN 772-1: 2011-07 [0094]

Claims (20)

  1. Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärteten Poren- oder Schaumbetondämmkörpern, insbesondere Poren- oder Schaumbetondämmplatten, mit einer Trockenrohdichte ρ0 von 70 bis 150 kg/m3, gemäß DIN EN 1602: 2013-05, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Herstellen einer Frischbetonmasse enthaltend Portlandzementklinkermehl, vorzugsweise mindestens eine weitere hydrothermal reagierende CaO-Komponente, mindestens eine weitere hydrothermal reagierende SiO2-Komponente, Wasser und mindestens ein Treibmittel oder vorgefertigten Schaum oder einen Schaumbildner, b) Gegebenenfalls Aufschäumen der Schaumbildner enthaltenden Frischbetonmasse durch Rühren, c) Gießen der gießfertigen Frischbetonmasse in eine Gießform, d) Gegebenenfalls Auftreiben lassen der Frischbetonmasse, e) Ansteifen lassen der Frischbetonmasse zu einem Poren- oder Schaumbetonkuchen, f) Schneiden des Poren- oder Schaumbetonkuchens in einzelne Poren- oder Schaumbetondämmkörper, g) Härten der Poren- oder Schaumbetondämmkörper im Autoklaven, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung der Frischbetonmasse weder ein sulfatträgerhaltiger Zement noch ein zusätzlicher Sulfatträger zugemischt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frischbetonmasse hergestellt wird, die einen Gehalt an Portlandzementklinkermehl von 5 bis 45 M.-%, bevorzugt 10 bis 35 M.-%, besonders bevorzugt 10 bis 25 M.-%, bezogen auf den Feststoffanteil in der Frischbetonmasse, aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frischbetonmasse mit einem Wasser/Feststoff-Wert von 0,45 bis 1,5, bevorzugt 0,55 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,6 bis 1,0, hergestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Treibmittel oder Schaumbildner enthaltende Frischbetonmasse hergestellt wird, die vor dem Aufschäumen oder Auftreiben ein Ausbreitmaß gemäß DIN EN 12350-5: 2009-08 von 20 bis 45 cm, bevorzugt von 25 bis 40 cm, aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frischbetonmasse hergestellt wird, die einen Kristallisationsbeschleuniger enthält, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 5 M.-%, bevorzugt 1 bis 3 M.-%, bezogen auf den Feststoffanteil in der Frischbetonmasse.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Poren- oder Schaumbetonkuchen nach dem Ansteifen und vor dem Schneiden auf eine seiner Längsseiten gekippt wird, wobei der Poren- oder Schaumbetonkuchen vorzugsweise auf eine Formlängswand der Gießform gekippt wird und anschließend die anderen Formwände der Gießform abgenommen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der geschnittene Poren- oder Schaumbetonkuchen auf der Formlängswand stehend gehärtet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der geschnittene Poren- oder Schaumbetonkuchen nach dem Schneiden in eine liegende Position zurück- oder durchgekippt wird und vorzugsweise in der liegenden Position gehärtet wird, wobei vorzugsweise nach dem Zurück- oder Durchkippen eine Bodenschicht des Poren- oder Schaumbetonkuchens entfernt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der geschnittene Poren- oder Schaumbetonkuchen nach dem Schneiden in eine liegende Position zurück- oder durchgekippt wird, nach dem Zurück- oder Durchkippen eine Bodenschicht des Poren- oder Schaumbetonkuchens entfernt wird und der Poren- oder Schaumbetonkuchen anschließend wieder in eine stehende Position zurückgekippt wird und vorzugsweise in der stehenden Position gehärtet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ansteifen des Poren- oder Schaumbetonkuchens Seitenwände der Gießform weggeklappt werden, so dass der Poren- oder Schaumbetonkuchen auf einer Formunterseite der Gießform steht und anschließend der grüne Poren- oder Schaumbetonkuchen, vorzugsweise über seine Längsseiten, mit einem Greifer gegriffen, angehoben und versetzt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetonformkörper hergestellt werden, die bei Auslaugung eine Sulfatkonzentration ≤ 600 mg/l, bevorzugt ≤ 100 mg/l, besonders bevorzugt ≤ 50 mg/l, Sulfat im Eluat gemäß DIN12457-4:2003-01 (DEV S 4) aufweisen.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetondämmkörper mit einem Gehalt an 11A Tobermorit, bezogen auf die Trockenmasse des jeweiligen Poren- oder Schaumbetondämmkörpers, von 25 bis 60 M.-%, bevorzugt 30 bis 55 M.-%, bestimmt mittels Röntgendiffraktometrie, hergestellt werden.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetondämmkörper mit einem Gesamtwert des Trocknungsschwindens εcs,tot gemäß DIN EN 680:2006-03 von 0,2 bis 0,8 mm/m, bevorzugt von 0,2 bis 0,4 mm/m, hergestellt werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetondämmkörper mit einem Adsorptionsfeuchtegehalt um,80 von 2 bis 8 M.-%, bevorzugt 3 bis 5 M.-%, besonders bevorzugt 2,5 bis 4,5 M.-% gemäß DIN EN ISO 12571: 2013-12 hergestellt werden.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetondämmkörper mit einer A-Zahl zwischen 300 und 2600 [], bevorzugt zwischen 600 und 2000 [] und besonders bevorzugt zwischen 1000 und 1800 [], hergestellt werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetondämmkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit λ10,dry,unit von 0,039 bis 0,050 W/(m·K), bevorzugt von 0,039 bis 0,045 W/(m·K), insbesondere von 0,039 bis 0,042 W/(m·K), gemäß DIN EN 12667:2001-05 hergestellt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetondämmkörper, insbesondere Poren- oder Schaumbetondämmplatten, mit einer Trockenrohdichte ρ0 von 85 bis 115 kg/m3, gemäß DIN EN 1602: 2013-05, hergestellt werden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Poren- oder Schaumbetondämmkörper, insbesondere Poren- oder Schaumbetondämmplatten, mit einer Druckfestigkeit von 0,1 bis 0,6 N/mm2, bevorzugt von 0,15 bis 0,4 N/mm2, gemäß DIN EN 826:2013, und Konditionierung bei 40°C auf Massekonstanz, hergestellt werden.
  19. Hydrothermal gehärteter Poren- oder Schaumbetondämmkörper aufweisend ein Feststoffsteggerüst, welches aus einem Schaum resultierende oder durch einen Treibprozess erzeugte Poren umgibt, wobei das Feststoffsteggerüst Calciumsilikathydratphasen und Mikroporen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Poren- oder Schaumbetondämmkörper nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.
  20. Hydrothermal gehärteter Poren- oder Schaumbetondämmkörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Poren- oder Schaumbetondämmkörper die Merkmale eines der Ansprüche 11 bis 18 aufweist.
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