DE10226176A1

DE10226176A1 - Bauelementen aus Leichtbeton, insbesondere für den Hochbau, sowie Verfahren zur Erhöhung der Druckfestigkeit eines Bauelements aus Leichtbeton

Info

Publication number: DE10226176A1
Application number: DE2002126176
Authority: DE
Inventors: Marco Schmidt; Mario Sandor; Paul Moll
Original assignee: MBS MONTAN BRENNSTOFFHANDEL UN; BASF SE
Current assignee: MBS MONTAN BRENNSTOFFHANDEL UN; BASF SE
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-12-24
Also published as: WO2003106365A3; AU2003238481A1; WO2003106365A2; AU2003238481A8

Abstract

Ein Bauelement aus Leichtbeton, insbesondere für den Hochbau, welches aus einer wässrigen Mischung aus Zement und einem Leichtzuschlagstoff geformt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die wässrige Mischung weiterhin ein Polymerisat in einer solchen Menge enthält, das dessen Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge, im Bereich von 0,01-20 Gew.-% liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement aus Leichtbeton, insbesondere für den Hochbau, sowie ein Verfahren zur Erhöhung der Druckfestigkeit eines solchen Bauelements, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 13.
Bei der Errichtung von Gebäuden und Mauernwerken werden heutzutage in bekannter Weise Bauelemente aus Leichtbeton oder Leicht-Bausteinen eingesetzt.
Der Einsatz von Leichtbeton als Ausgangsmaterial für die nachfolgend allgemein als Bauelement bezeichneten Formteile oder Bauteile bietet hierbei gegenüber den schwereren Bausteinen nicht nur den Vorteil, dass durch das geringere Gewicht ein größeres Volumen transportiert und auch verarbeitet werden kann, sondern dass es darüber hinaus auch hervorragende Wärmedämmeigenschaften besitzt. Aufgrund der sich ständig verschärfenden Wärmeschutzverordnung ist der Einsatz von Bauelementen aus Leichtbeton im Hochbau heutzutage somit nicht mehr wegzudenken.
Die Reduzierung der Dichte der Bauelemente aus Leichtbeton wird hierbei dadurch erreicht, dass das Ausgangsmaterial für das Bauelement aus einer wässrigen Zement- Mörtelmischung besteht, die mit einem Leichtzuschlagsstoff versetzt wird. Der Leichtzuschlagsstoff ist beispielsweise Bims, Hüttenbims, Perlite, Blähton, Blähglas oder Blähschiefer, etc., und besitzt eine gegenüber Normalbeton aus Sand, Kies und Zement deutlich verringerte Dichte.
Aus der AT 406 877 B ist beispielsweise ein Leichtbeton Baustein bekannt, der als Leichtzuschlagsstoff Blähglas oder Blähton enthält und zur Verbesserung der Wärmedämmung mit wellenförmig ausgebildeten nutfederartigen Vertiefungen versehen ist.
Für die Herstellung der Bauelemente aus Leichtbeton wird eine wässrige und vorzugsweise gerade noch streichfähige Mischung aus Zement und dem Leichtzuschlagsstoff durch Rühren in einer hierzu geeigneten Verarbeitungseinrichtung hergestellt. Die Mischung wird unter Druck in entsprechende Formen gepresst, und die fertigen Bauelemente anschließend nach dem Aushärten der Form entnommen. Hierbei kann der Aushärtvorgang gegebenenfalls noch durch eine Erhöhung der Temperatur beschleunigt werden.
Durch die Beimischung der Leichtzuschlagsstoffe wird die Druckfestigkeit des ausgehärteten Leichtbetons herabgesetzt, wobei die Rohdichte für Leichtbaustoffe im Bereich von 0,15 bis 2,0 t/m³ liegen kann.
Die Verminderung der Druckfestigkeit hat zur Folge, dass sich die gefertigten Bauelemente aus Leichtbeton nur bedingt im Hochbau einsetzen lassen.
Rohdichte und Druckfestigkeit stehen i. d. R. in einem festen Verhältnis zueinander. Eine Erhöhung der Druckfestigkeit des Leichtbetonwerkstoffs bei Bauelementen mit einer vorgegebenen Rohdichteklasse kann durch Beimischung der unten aufgeführten Polymerzusätze erreicht werden.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Bauelement aus Leichtbeton, insbesondere für den Hochbau, zu schaffen, mit welchem sich eine höhere Druckfestigkeit bei gleicher Rohdichteklasse des Leichtbetons erreichen lässt, sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem sich die Druckfestigkeit von Bauteilen aus Leichtbeton bei gleicher Rohdichteklasse des Leichtbetons erhöhen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 und 13 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Bauelement aus Leichtbeton besitzt den Vorteil, dass dieses - verglichen mit herkömmlichen Bauelementen gleicher Rohdichte - aufgrund der gesteigerten Druckfestigkeit bei der Errichtung von Hochbauten zum Einsatz kommen kann, das heißt auch, dass eine Reduzierung der Wandstärke bei gleicher Wärmedämmung zu einer Vergrößerung des umbauten Raumes bei gleicher Grundfläche des Gebäudes führt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die in erfindungsgemäßer Weise gesteigerte Druckfestigkeit des Leichtbeton-Werkstoffs die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs nicht verändert. Die Hohlkammern z. B. in einem Hohlblockstein, können somit ein größeres Volumen aufweisen und die Materialstärke der Leichtbausteine von Wänden und Stegen kann demgemäß dünner gewählt werden. Der Wärmefluss z. B. durch einen solchen Hohlblockstein ist somit insgesamt geringer. Hierdurch werden die Vorgaben gemäß der neuen Wärmeschutzverordnung leichter erfüllt. Dabei spielt es keine Rolle, ob das erfindungsgemäße Bauelement als Vollblockstein, Hohlblockstein oder sonstiges zementgebundenes Formteil hergestellt wird, da die verbesserte Wärmeisolation auch durch eine niedrigere Rohdichteklasse erzielt werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich überdies der Vorteil, dass die Druckfestigkeit des Leichtbetons in einer verfahrenstechnisch einfachen Weise durch einfaches Hinzumischen der nachfolgend im einzelnen noch genauer beschriebenen Substanzen beim Ansetzen der wässrigen Mischung erhöht werden kann.
Das erfindungsgemäße Bauelement aus Leichtbeton, welches aus einer wässrigen Mischung aus Zement und einem Leichtzuschlagsstoff geformt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Mischung weiterhin ein Polymerisat in einer solchen Menge enthält, dass dessen Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge, im Bereich von 0,01 bis 20 Gew-% liegt. Das Polymerisat hat innerhalb üblicher Verarbeitungstemperaturen zudem die Eigenschaft, dass es einen Polymerfilm ausbilden kann, oder verflüssigende Wirkung zeigt.
Das Polymerisat kann sowohl in Form einer wässrigen Polymerdispersion, als auch in Form eines polymeren Fließmittels im erfindungsgemäßen Bauelement eingesetzt werden. Falls das Polymerisat in Form einer wässrigen Polymerdispersion verwendet wird, ist es vorteilhaft, dass die Polymerdispersion in einer solchen Menge vorliegt, dass deren Feststoffgehalt, bezogen auf die Zementmenge, im Bereich von 0,5 bis 15 Gew-%, besonders bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 10 Gew.-% liegt.
Bei den hierfür geeigneten Polymerdispersionen handelt es sich um wässrige Dispersionen von Polymerisaten, wobei neben Homopolymerisaten insbesondere auch Copolymerisate aus verschiedenen Monomeren verwendet werden.
Der Feststoffgehalt dieser Polymerdispersionen beträgt vorzugsweise 30 bis 80, besonders bevorzugt 45 bis 75 Gew.-%. Hohe Polymerfeststoffgehalte können zum Beispiel nach Verfahren, welche in der EP-A 37923 beschrieben sind, eingestellt werden.
Das Polymerisat stellt ein radikalisches Emulsionspolymerisat dar. Zu dessen Herstellung können alle durch radikalische Polymerisation polymerisierbaren Monomere eingesetzt werden. Im Allgemeinen ist das Polymerisat aufgebaut aus

- 80 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 85 bis 99,9 Gew.-%, bezogen, auf das Gesamtgewicht der Monomere für das Polymerisat, wenigstens eines ethylenisch ungestättigten Hauptmonmeren sowie
- 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere für das Polymerisat, wenigstens eines ethylenisch ungesättigten Comonomeren.

Selbstverständlich können im Polymerisatz auch jeweils mehrere Hauptmonomere oder Comonomere verwendet werden.
Das Hauptmonomer ist vorzugsweise ausgewählt unter

- Estern aus vorzugsweise 3 bis 6 C-Atomen aufweisenden α,β-monoethylenisch ungestättigten Mono- oder Dicarbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure mit C₁-C₁₂-, vorzugsweise C₁-C₈- Alkanolen. Derartige Ester sind insbesondere Methyl-, Ethyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, tert-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl- und 2-Ethylhexylacrylat und/oder -methacrylat;
- vinylaromatischen Verbindungen, bevorzugt Styrol, α-Methylstyrol, o-Chlorstyrol, Vinyltoluolen und Mischungen davon;
- Vinylestern von C₁-C₁₈-Mono oder Dicarbonsäuren, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl-n-butyrat, Vinyllaurat und/oder Vinylstearat;
- Butadien;
- linearen 1-Olefinen, verzweigtkettigen 1-Olefinen oder cyclischen Olefinen, wie z. B. Ethen, Propen, Buten, Isobuten, Penten, Cyclopenten, Hexen oder Cyclohexen. Des Weiteren sind auch Metallocen-katalysiert hergestellte Oligoolefine mit endständiger Doppelbindung, wie z. B. Oligopropen oder Oligohexen geeignet;
- Acrylnitril, Methacrylnitril;
- Vinyl- und Allylalkylethern mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen im Alkyrest, wobei der Alkylrest noch weitere Subsituenten, wie eine oder mehrere Hydroxylgruppen, eine oder mehrere Amino- oder Diaminogruppen oder eine, bzw. mehrere Alkoxylatgruppen tragen kann, wie z. B. Methylvinylether, Ethylvinylether, Propylvinylether und 2-Ethylhexylvinylether, Isobutylvinylether, Vinylcyclohexylether, Vinyl-4-hydroxybutylether, Decylvinylether, Dodecylvinylether, Octadecylvinylether, 2-(Diethylamino)ethylvinylether, 2-(Di-n-butyl-amino)ethylvinylether, Methyldiglykolvinylether sowie die entsprechenden Allylether, bzw. deren Mischungen.

Besonders bevorzugte Hauptmonomere sind Styrol, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, Ethylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Vinylacetat, Ethen und Butadien sowie Mischungen aus diesen Hauptmonomeren.
Das Comonomer ist vorzugsweise ausgewählt unter

- ethylenisch ungestättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder deren Anhydriden, vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Methacrylsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure und/oder Itaconsäure;
- Acrylamiden und alkylsubstituierten Acrylamiden, wie z. B. Acrylamid, Methacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Methylolmethacrylamid, N-tert.- Butylacrylamid, N-Methymethacrylamid und Mischungen davon;
- sulfogruppenhaltigen Monomeren, wie z. B. Allysulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, Vinylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2- methylpropansulfonsäure, Allyloxybenzolsulfonsäure, deren entsprechenden Alkali- oder Ammoniumsalzen bzw. deren Mischungen sowie Sulfopropylacrylat und/oder Sulfopropylmethacrylat;
- C₁-C₄-Hydroxyalkylestern von C₃-C₆-Mono- oder Dicarbonsäuren, insbesondere der Acrylsäure, Methacrylsäure oder Maleinsäure, oder deren mit 2 bis 50 Mol Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Mischungen davon alkoxylierten Derviate oder Estern von mit 2 bis 50 Mol Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder Mischungen davon alkoxylierten C₁-C₁₈-Alkoholen mit den erwähnten Säuren, wie z. B. Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Butandiol-1,4-monoacrylat, Ethyldiglykolacrylat, Methylpolyglykolacrylat (11 EO), (Meth)acrylsäureester von mit 3, 5, 7, 10 oder 30 Mol Ethylenoxid umgesetzten C₁₃/C₁₅-Oxoalkohol bzw. deren Mischungen;
- Vinylphoshonsäuren und deren Salzen, Vinylphosphonsäuredimethylester und anderen phosphorhaltigen Monomeren;
- Alkylaminoalkyl (meth) acrylaten oder Alkylaminoalkyl (meth) acrylamiden oder deren Quarternisierungsprodukten, wie z. B. 2-(N,N-Dimethylamino)-ethyl (meth) acrylat oder 2-(N,N,N-Trimethylammonium)-ethylmethacrylat-chlorid, 3-(N,N-Dimenthyl-amino)-propyl(meth)acrylat, 2-Dimethylamino-ethyl (meth) acrylamid, 3-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, 3- Trimethylammoniumpropyl(meth)acrylamid-chlorid und Mischungen davon;
- Allylestern von C₁-C₃₀-Monocarbonsäuren;
- N-Vinylverbindungen, wie N-Vinylformamid, N-Vinyl-N-methylformamid, N- Vinylpyrrolidon, N-Vinylimidazol, 1-Vinyl-2-methyl-imidazol, 1-Vinyl-2- methylimidazolin, 2-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin, N-Vinylcarbazol und/oder N- Vinylcaprolactam;
- Diallyldimethylammoniumchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylchlorid, Acrolein, Methacolein;
- 1,3-Diketogruppen enthaltenen Monomeren, wie z. B. Acetoacetoxyethyl(meth)acrylat oder Diacetonacrylamid, harnstoffgruppenhaltigen Monomeren, wie Ureidoethyl(meth)acrylat, Acrylamidoglykolsäure, Methacrylamidoglykolatmethylether;
- Silylgruppen enthaltenden Monomeren, wie z. B. Trimethoxysilylpropylmethacrylat;
- Glycidylgruppen enthaltenen Monomeren, wie z. B. Glycidylmethacrylat.

Besonders bevorzugte Comonomere sind Hydroxyethylacrylat, Hydroxpropylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, ethylarisch ungestättigte Mono- oder Dicarbonsäuren, wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure sowie Acrylamide wie z. B. Acrylamid, Methacrylamid, N-tert. Butylacrylamid. Die Comonomere können auch als Gemische verschiedener derartiger Comonomere eingesetzt werden.
Besonders geeignete Polymerisate enthalten als Hauptmonomere Acrylate (Acrylat- Dispersionen), Mischungen aus Acrylaten und Styrol (Styrol-Acrylat-Dispersionen), Mischungen aus Styrol und Butadien (Styrol-Butadien-Dispersionen) und Vinylacetat (Vinylacetatdisperionen).
Die Herstellung des Polymerisats erfolgt vorzugsweise durch radikalische Polymerisation. Geeignete Polymerisationsmethoden, wie Substanz-, Lösungs-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation sind dem Fachmann bekannt.
Vorzugsweise wird das Copolymerisat durch Lösungspolymerisation mit anschließender Dispergierung in Wasser oder besonders bevorzugt durch Emulsionspolymerisation hergestellt, sodass wässrige Copolymerdispersionen entstehen.
Die Emulsionspolymerisation kann diskontinuierlich, mit oder ohne Verwendung von Saatlatices, unter Vorlage aller oder einzelner Bestandteile des Reaktionsgemisches, oder bevorzugt unter teilweise Vorlage und Nachdosierung der oder einzelner Bestandteile des Reaktionsgemisches, oder nach dem Dosierverfahren ohne Vorlage durchgeführt werden.
Die Monomeren können bei der Emulsionspolymerisation wie üblich in Gegenwart eines wasserlöslichen Initiators und eines Emulgators bei vorzugsweise 30 bis 95°C polymerisiert werden.
Geeignete Initiatoren sind z. B. Natrium-, Kalium- und Ammoniumpersulfat, tert.- Butylhydroperoxide, wasserlösliche Azoverbindungen oder auch Redoxinitiatoren wie H₂O₂/Ascorbinsäure.
Als Emulgatoren dienen z. B. Alkalisalze von längerkettigen Fettsäuren, Alkylsulfate, Alkyksulfonate, alkylierte Arylsulfonate oder alkylierte Biphenylethersulfonate. Des weiteren kommen als Emulgatoren Umsetzungsprodukte von Alkylenoxiden, insbesondere Ethylen- oder Propylenoxid mit Fettalkoholen, -säuren oder Phenol, bzw. Alkylphenolen in Betracht.
Im Falle von wässrigen Sekundärdispersionen wird das Copolymerisat zunächst durch Lösungspolymerisation in einem organischen Lösungsmittel hergestellt und anschließend unter Zugabe von Salzbildern, z. B. von Ammoniak, zu Carbonsäuregruppen enthaltenden Copolymerisaten, in Wasser ohne Verwendung eines Emulgators oder Dispergierhilfsmittels dispergiert. Das organische Lösungsmittel kann abdestilliert werden. Die Herstellung von wässrigen Sekundärdispersionen ist dem Fachmann bekannt und z. B. in der DE-A-37 20 860 beschrieben.
Zur Einstellung des Molekulargewichts können bei der Polymerisation Regler eingesetzt werden. Geeignet sind z. B. -SH enthaltende Verbindungen wie Mercaptoethanol, Mercaptopropanol, Thiophenol, sowie Thioglykolsäureester.
Der Gelgehalt deratiger radikalischer Polymerisate liegt vorzugsweise unter 40 Gew-.%, vorzugsweise unter 30 Gew.-%, besonders bevorzugt unter 20 Gew.-% bezogen auf das Polymer. Der Gelgehalt sollte vorzugsweise über 5 Gew.-% liegen. Der Gelgehalt ist der Gehalt an unlöslichen Bestandteilen.
Der Gelgehalt wird durch die nachfolgende Methode bestimmt und definiert: Die Dispersion wird bei 21°C zu einem Film der Dicke von ca. 1 mm getrocknet. Ein Gramm Polymerfilms wird in 100 ml Tetrahydrofuran gegeben und eine Woche bei 21°C stehen gelassen. Danach wird die erhaltene Lösung bzw. Mischung mit Hilfe eines Gewebefilters (Maschenweite 125 µm) filtriert. Der Rückstand (gequollener Film) wird bei 21°C 2 Tage im Vakuumtrockenschrank getrocknet und anschließend gewogen. Der Gelgehalt ist die Masse des gewogenen Rückstands dividiert durch die Masse des eingesetzten Polymerfilms.
Die Monomerzusammensetzung wird im Allgemeinen so gewählt, dass für das Polymerisat eine Glasübergangsthermperatur Tg im Bereich von -60°C bis +150°C, insbesondere im Bereich von -50°C bis +100°C, resultiert. Die Glasübergangstermperatur Tg der Polymerisate kann in bekannter Weise z. B. mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) ermittelt werden. Die Tg kann auch mittels der Fox-Gleichung näherungsweise berechnet werden. Nach Fox T. G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, Seite 123 (1956) gilt: 1/Tg = x₁/TG₁ + x₂/Tg₂ + . . . + x_n/Tg_n, wobei x_n für den Massebruch (Gew.-%/100) des Monomers n steht, und Tg_n die Glasübergangstemperatur in Kelvin des Homopolymers des Monomeren n ist. Tg-Werte für Homopolymerisate sind in Polymer Handbook 3rd Edition, J. Wiley % Sons, New York (1989) aufgeführt.
Anstelle der wässrigen Polymerdispersionen können die hierin beschriebenen Polymerisate auch in Form getrockneter Polymerisatpulver der wässrigen Mischung aus Zement und dem Leichtzuschlagsstoff hinzugegeben werden.
Falls das Polymerisat in Form eines polymeren Fließmittels eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, dass das polymere Fließmittel in einer solchen Menge vorliegt, dass dessen Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge, im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-% liegt.
Geeignete polymere Fließmittel sind u. a. Kondensationsprodukte von Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd sowie Kondensationsprodukte von Melaminsulfonsäuren und Formaldehyd, weiterhin Polycarboxylate, Ligninsulfonate, Oxycarboxylate und Glucosaccharide.
Weiterhin geeignete polymere Fließmittel leiten sich ab von wasserlöslichen Polymerisaten mit Polyalkylenglykoletherseitenketten, welche durch Copolymerisation von a) Estern der Formel (I)

in der
R¹, R² gleich oder verschieden sind und H oder CH₃ bedeuten
A eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 C-Atomen oder -CH₂-CH₂-CH₂-CH₂ ist,
R³ für C₁- bis C₅₀-Alkyl oder C₁ bis C₁₈-Alkylphenyl steht und
n eine Zahl von 2 bis 300 ist,
mit

a) mindestens einer monoethylenisch ungesättigten Carbonsäure oder deren Salzen

Derartige polymere Fließmittel weisen vorzugsweise Molmassen (M_W = Gewichtsmittel) von 15.000-650.000 auf und sind u. a. durch Lösungspolmerisation der Monomeren a) und b), ggf. in Anwesenheit von Initiatoren wie z. B. organische Peroxide und Azoinitiatoren, erhältlich. Die Lösungspolymerisation kann auch in Anwesenheit geeigneter Schleppmittel sowie Regler durchgeführt werden.
Derartige Fließmittel sind in der Betonindustrie weit verbreitet.

Beispiele

Im Labor wurden Modellsysteme gemischt und die Druckfestigkeit sowie die Biegezugfestigkeit der Leichbaustoffe geprüft. Exemplarisch sind hier 2 Systeme angegeben. Es wurde gefunden, dass in einer Zement/Bimsstein-Mischung ein Zusatz von 10% eines carboxylierten Styrol-Butadien-Polymers bezogen auf den Zementanteil die Druckfestigkeit um 251% und die Biegezugfestigkeit um 219% erhöht hat. Der Zusatz einer Styrol-Acrylat-Dispersion bestehend aus Butylacrylat und Styrol zeigte eine ähnliche Tendenz.
Styrofan® D 750 wässrige Dispersion aus einem carboxylierten Styrol-Butadien Copolymerisat (eingetragene Marke der BASF Aktiengesellschaft)
Acronal® S 702 wässrige Dispersion, enthaltend ein Copolymerisat aus n-Butylacrylat und Styrol (eingetragene Marke der BASF Aktiengesellschaft)
W/Z: Verhältnis (Gewicht) Wasser/Zement
K/Z: Verhältnis (Gewicht) Kunststoff (Polymerisat)/Zement

Zusammensetzung

Bei der Entwicklung eines solchen Leichtbaustoffes ist darauf zu achten, dass vorzugsweise sinnvolle Mengen- bzw. Volumenverhältnisse eingehalten werden. Hierbei ist von der Überlegung auszugehen, dass der Leichtzuschlagsstoff vorzugsweise in möglichst dichter Packung vorliegt und der Zementleim bzw. zementäre Mörtel die Kavitäten dazwischen ausfüllt. Wird zu wenig Leichtzuschlagsstoff eingesetzt, wird die spezifische Masse oder Rohdichte unnötig erhöht und damit der wärmedämmende Effekt geringer. Wird zu viel Leichtzuschlagsstoff eingesetzt, ergeben sich Lunker in der zementären Matrix, was das Gesamtgefüge schwächt und damit der überraschenden festigkeitserhöhenden Wirkung der Polymerzusätze entgegenwirkt.
Weiterhin ist vorzugsweise der Restwassergehalt und die Saugfähigkeit des eingesetzten Leichzuschlagsstoffes zu beachten, denn er ist beim Gesamtwassergehalt des Systems mit zu berücksichtigen.
In Versuchsreihen haben sich folgende Gewichtsverhältnisse eingestellt:
Dabei ist die Dichte des zementären Mörtels ca. 2,2 g/cm³.
Die Messwerte sind exemplarisch für die im Versuch verwendeten Leichtzuschlagsstoffe oder Füllstoffe. Je nach Qualität und Lagerstätte können die Schüttdichten, Restwassergehalte und Kornzusammensetzung stark variieren. Das optimale Verhältnis ist vorzugsweise durch Versuche ermittelbar.

Claims

1. Bauelement aus Leichtbeton, insbesondere für den Hochbau, welches aus einer wässrigen Mischung aus Zement und einem Leichtzuschlagsstoff geformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Mischung weiterhin ein Polymerisat in einer solchen Menge enthält, dass dessen Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge im Bereich von 0,01-20 Gew.-% liegt.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymerisat um eine Polymerdispersion handelt, die in einer solchen Menge vorliegt, dass deren Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge, im Bereich von 1,0-10 Gew.-% liegt.

3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Polymerdispersion um eine Styrol-Butadien-Dispersion handelt.

4. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Polymerdispersion um eine Acrylat-Dispersion handelt.

5. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymerisat um ein polymeres Fließmittelt handelt, welches in einer solchen Menge vorliegt, dass deren Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge, im Bereich von 0,1-2 Gew.-% liegt.

6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem polymeren Fließmittel um ein Polymerisat aus Estern der (Meth)acrylsäure mit Polyalkylenglykolether-Seitenketten handelt.

7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gewichtsverhältnis von Zement zu Leichtzuschlagsstoff in der Mischung 1 : 4 bis 1 : 5 beträgt.

8. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtzuschlagsstoff Blähton ist oder solchen enthält.

9. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtzuschlagsstoff Bims und/oder Hüttenbims ist oder solchen enthält.

10. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtzuschlagsstoff Blähschiefer ist oder solchen enthält.

11. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtzuschlagsstoff Perlite ist oder solche enthält.

12. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtzuschlagsstoff Blähglas ist.

13. Verfahren zur Erhöhung der Druckfestigkeit eines Bauelements aus Leichtbeton, welches aus einer wässrigen Mischung aus Zement und einem Leichtzuschlagsstoff geformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Mischung vor dem Abbinden mit einem Polymerisat in einer solchen Menge versetzt wird, dass dessen Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge im Bereich von 0,01-20 Gew.-% liegt.

14. Verwendung einer wässrigen Mischung aus Zement und einem Leichtzuschlagsstoff als Leichtbeton für Bauelemente, wobei die wässrige Mischung weiterhin ein Polymerisat in einer solchen Menge enthält, dass dessen Feststoffanteil, bezogen auf die Zementmenge im Bereich von 0,01-20 Gew.-% liegt.