DE19600606A1 - Leichtbeton - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Leichtbeton, insbesondere einen Konstruktions-Leichtbeton.

Unter Beton wird ein Baustoff verstanden, der aus Zement, Betonzuschlag und Wasser hergestellt wird und dem zur Beeinflussung bestimmter Betoneigenschaften Betonzusätze zugegeben werden können. Beton wird allgemein als Zweistoff­ system betrachtet, da das Gemisch aus Zement und Wasser beim Frischbeton die Verarbeitbarkeit und das Zusammenhaltevormögen und beim erhärteten Beton die Verkettung und Verklebung der Zuschlagskörner und damit das Zustandekommen der Festigkeit und der Dichtigkeit des Betons bewirkt. Normalbeton hat üblicherweise ein sehr hohes Eigengewicht und eine geringe Wärmedämmung, was für bestimmte Anwendungen von Nachteil ist. Dieser Sachverhalt hat zur Entwicklung des Leichtbetons geführt, der dadurch definiert ist, daß seine Trockenrohdichte geringer ist als 2000 kg/m³. Auch beim Leichtbeton gibt es jedoch zwei Richtungen, die durch die Anwendung dieses Baustoffs bestimmt werden. So wird zwischen wärmedämmendem Leichtbeton und Konstruktions-Leichtbeton unterschieden. Als wärmedämmender Leichtbeton für tragende Bauteile mit al­ lerdings geringen Festigkeitsanforderungen findet in erster Linie Leichtbeton mit Haufwerksporigkeit und porigem Leicht­ zuschlag Verwendung. Als Leichtzuschläge werden hier bspw. Kieselgur, Blähperlit, Blähglimmer, Schaumsand und Schaumkies sowie organische Leichtzuschläge auf Holz- oder Kunststoff­ basis, wie z. B. Holzwolle, Holzspäne, Holzmehl oder auch geschäumtes Polystyrol eingesetzt. Diese Zuschläge niedriger Dichte besitzen jedoch eine geringe Formfestigkeit, so daß die erhaltenen Leichtbetone nur für äußerst geringe Lasten ausgelegt sind. Bisher wurden bei Verwendung organischer Leichtzuschläge, insbesondere geschäumtem Kunststoffzuschlag lediglich Betonfestigkeitsklassen bei gefügedichtem Leicht­ beton von LB5 und bei haufwerksporigem Leichtbeton von LB2 erreicht. Dies entspricht einer Nennfestigkeit (Mindestwert für die Druckfestigkeit von nach DIN 4232 untersuchten Probewürfeln) von 5,0 bzw. 2.0 N/mm² (vgl. Betonkalender 1990, Ernst und Sohn Verlag für Architektur und technische Wissen­ schaften, Berlin, Abschnitt 1A 5.3, Tabellen 32 und 33). Unter Konstruktions- Leichtbeton auf der anderen Seite wird Leichtbeton mit geschlossenem Gefüge verstanden, an den höhere Festigkeitsanforderungen als an den wärmedämmenden Leichtbeton gestellt werden. Er wird verwendet als unbewehrter Beton als Stahlleichtbeton und als Spannleichtbeton. Derartige direkt statisch nutzbare Leichtbetone weisen üblicherweise eine relativ hohe Trockenrohdichte auf und haben eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Bei der bloßen Verwendung von Leicht­ zuschlägen wie Blähton oder Blähschiefer kann im allgemeinen nur diejenige Betonfestigkeit erreicht werden, die ein solcher Leichtzuschlag als Korndruckfestigkeit aufweist. Daher wurden gemäß dem Stand der Technik Leichtbetone zur Steigerung der Druckfestigkeit mit schweren Zuschlägen versehen, die eine höhere Korndruckfestigkeit aufwiesen, bspw. Quarzsand. Dies führt selbstverständlich zum Verlust des geringen Gewichtes und erhöht gleichzeitig die Wärmeleitfähigkeit.

Aus der DE-C 37 31 993 ist ein gefügedichter Konstruktions-Leichtbeton auf rein mineralischer Basis bekannt, bei dem zum Erreichen einer Trockenrohdichte von höchstens 850 kg/m³ bei verbesserter Nennfestigkeit die eingesetzten unbehandelten und vorbehandelten Zuschläge niederer Dichte vor dem Einsatz in Beton- oder Mörtelmischungen einer Oberflächenbehandlung mit Kieselsäure bildenden Verbindungen unterworfen wurden. Durch diese Oberflächenbehandlung soll die Korndruckfestigkeit erhöht und die Wasseraufnahmefähigkeit der Zuschläge mit niedriger Dichte vermindert werden. Mit einem derartigen Leichtbeton konnten zwar hervorragende Trockenrohdichtewerte von ca. 700 bis 840 kg/m³ erhalten werden, jedoch betrug die Druckfestigkeit noch deutlich unter 10 N/mm², so daß die statisch belastete Einsetzbarkeit derartiger Betone stark eingeschränkt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Leichtbeton zu schaffen, der bei guten Wärmedämmeigenschaften eine erhöhte Festigkeit aufweist und daher höheren statischen Belastungen ausgesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen durch einen Leichtbeton mit einer Trockenrohdichte von weniger als 1500 kg/m³ und einer Nennfestigkeit von mehr als 20 N/mm² gelöst, der Zement, Verflüssiger, Wasser sowie Styropor als Leichtzuschlag enthält. Durch die Verwendung von Styropor als Leichtzuschlag kann der Beton erheblich leichter gemacht werden, wobei überraschenderweise herausgefunden wurde, daß dennoch eine sehr hohe Nennfestigkeit erreichbar ist. Durch die Zugabe von Verflüssiger (BV) kann der Wasseranteil verringert und dadurch die Festigkeit weiter erhöht werden. Gleichzeitig erreicht der Leichtbeton eine relativ niedrige Trockenrohdichte und damit Wärmeleitfähigkeit, so daß seine Wärmedämmeigenschaften verbessert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Styropor eine feinkörnige Konsistenz hat, vorzugsweise mit einem Korndurchmesser von weniger als 1 mm. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß durch derart bspw. fein gemahlenes Styropor bei weiterhin geringer Dichte eine verbesserte Festigkeit erreichbar ist.

Um die Herstellungskosten des Leichtbetons zu senken, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Styroporanteile des Leicht­ betons aus Abfallprodukten von Verpackungsmaterial, wie Poresta, oder Baustoffabfällen zu gewinnen. Das Abfallstyropor kann ohne erneutes Aufschäumen feingemahlen und anschließend in der gewünschten Menge in den Leichtbeton eingearbeitet werden.

Der Anteil des Verflüssigers liegt erfindungsgemäß bei 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise ca. 0,2 bis 0,3 Gewichts­ prozent. Bei Zugabe von ca. 2 kg Verflüssiger zu 1 m³ Trocken­ volumen läßt sich die erforderliche Wassermenge pro m³ Leichtbeton um ca 120 Liter verringern und gleichzeitig die Festigkeit um ca. 2 N/mm² erhöhen. Je höher die Wasserzugabe ist, desto geringer ist die erreichbare Festigkeit.

Zusätzlich können dem Leichtbeton Bindemittel, wie Baukalk, bspw. mit einem Gewichtsanteil von 2-10%, und Füllstoffe, wie Kohleflugasche oder dgl., bspw. mit einem Gewichtsanteil von ca. 5 bis 15% zugegeben werden. Die Füllstoffe werden benötigt, um Feinsträume zu schließen und dadurch eine höhere Festigkeit zu erreichen.

Schließlich werden dem Leichtbeton bei einer Ausgestaltung der Erfindung Luftporenbildner beigegeben, deren Gewichtsanteile etwa im Rahmen derjenigen des Verflüssigers liegen. Durch den Luftporenbildner werden Hohlräume geschaffen bzw. erhalten, um dadurch das Gewicht zu vermindern.

In Versuchen wurde festgestellt, daß zufriedenstellende Eigenschaften mit einem Leichtbeton erreicht werden, der folgende Bestandteile aufweist: 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Styropor, 40 bis 70 Gewichtsprozent Zement, 2 bis 6 Gewichts­ prozent Baukalk, 5 bis 15 Gewichtsprozent Füller, 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Verflüssiger und 20 bis 40 Gewichtsprozent Wasser.

Folgende Zusammensetzungen haben sich als besonders vorteil­ haft herausgestellt: 0,8 bis 1,4% Styropor, 50 bis 60% Zement, 3 bis 4% Baukalk, 10 bis 12 Prozent Füller, ca. 0,2 % Verflüssiger und 25 bis 35% Wasser.

Ein besonders zufriedenstellender Leichtbeton wies folgende Zusammensetzung auf: ca. 1% Styropor, ca. 55% Zement, ca. 4% Baukalk, ca. 11% Füller, ca. 0,2% Verflüssiger, ca. 0,2 % Luftporenbildner und ca. 28% Wasser. Ein Leichtbeton mit einer derartigen Zusammensetzung weist bei einer Rohdichte von weniger als 1400 kg/m³ nach 28 Tagen eine Festigkeit von mehr als 30 N/mm² auf, so daß er in der Festigkeitsklasse LB25 einzustufen ist, die unbewehrten Leichtbeton, Stahlleichtbeton und Spannleichtbeton erfaßt, der auch bei nicht vorwiegend ruhenden Lasten einsetzbar ist. Durch die niedrige Trockenroh­ dichte werden gleichzeitig hervorragende Wärmedämmeigen­ schaften sichergestellt.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei bilden alle beschriebenen Merkmale den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Ein erfindungsgemäßer Leichtbeton enthält bei ca. 1 m³ Trockenvolumen etwa 580 kg Zement, (hier Portlandzement der Festigkeitsklasse PZ 45), ca. 40 kg Baukalk, wie er unter der Bezeichnung "Ilsefit" bspw. von dem Zementwerk Anneliese in Enningerloh und Paderborn vertrieben wird, ca. 120 kg Kohleflugasche als Füllstoff, ca. 12 kg feines Styropor sowie jeweils ca. 2 kg BV Verflüssiger und Luftporenbildner. Zusätzlich werden ca. 296 Liter Wasser zugegeben. Bei einem Gesamtgewicht von ca. 1052 kg ergibt sich dabei ein Gewichts­ anteil des Styropors von ca. 1,1%, des Zements von ca. 55%, des Kalks von ca. 4%, des Füllstoffs von ca. 11%, das Verflüssigers und des Luftporenbildners von ca. 0,2% und des Wassers von ca. 28%.

Es wurden Versuche durchgeführt, um die bei einem derartigen Leichtbeton erreichbare Rohdichte und Festigkeitswerte zu überprüfen.

Bei der Überprüfung von 3 Normprismen einer Größe von 0,04×0,04×0,16 m aus Frischmörtel nach 36 Stunden Trocknungszeit bei ca. 110 °C ergaben sich folgende Werte:

Außerdem wurde die Druckfestigkeit an Würfeln der Größe 0,15×0,15×0,15 m (Volumen = 3,38 dm³) geprüft. Hierzu wurde in einer Würfelform frischer Leichtbeton eingefüllt und ohne Trocknung verdichtet. Nach 15 bzw. 28 Tagen wurde die Druckfestigkeit überprüft, indem an einer Presse die Kraft ermittelt wird, bei der der Würfel zerplatzt. Es ergaben sich folgende Werte:

Es ergibt sich, daß an den Normprismen hervorragende Rohdich­ tewerte von 1300 bis 1400 kg/m³ erreicht werden und gleich­ zeitig eine enorm hohe Druckfestigkeit, die nach 28 Tagen mehr als 30 N/mm² betrug. Damit ist der erreichte Leichtbeton in der Festigkeitsklasse LB25 einzustufen, in der es bisher Betonmischungen mit einer derart geringen Trockenrohdichte nicht gab.

Mit der Erfindung wird somit ein Leichtbeton geschaffen, der bei hervorragenden Wärmedämmeigenschaften gleichzeitig sehr hohe Festigkeitswerte aufweist, so daß der auch bei höheren statischen Anforderungen eingesetzt werden kann.

Claims (11)

1. Leichtbeton mit einer Trockenrohdichte von weniger als 1500 kg/m³ und einer Nennfestigkeit von mehr als 20 N/mm², enthaltend Zement, Verflüssiger, Wasser, sowie Styropor als Leichtzuschlag.

2. Leichtbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Styropor eine feinkörnige Konsistenz hat, vorzugsweise mit einem Korndurchmesser von weniger als 1 mm.

3. Leichtbeton nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Styroporanteile aus Abfallprodukten von Verpackungsmaterial oder Baustoffabfällen, wie Poresta, hergestellt sind.

4. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Verflüssigers ca. 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,2 bis 0,3 Gewichtsprozent beträgt.

5. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er pro m³ Trockenvolumen ca. 2 kg Ver­ flüssiger aufweist.

6. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Anteil von ca. 2 bis 10 Gewichtsprozent Baukalk.

7. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Anteil von ca. 5 bis 15% Füllstoffen, insbesondere Kohle­ flugasche oder dgl.

8. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zusätzlich enthaltend einen Luftporenbildner, vorzugsweise in einem Anteil von ca. 0,2 Gewichtsprozent.

9. Leichtbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn­ zeichnet durch 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Styropor, 40 bis 70 Gewichtsprozent Zement, 2 bis 6 Gewichtsprozent Baukalk, 5 bis 15 Gewichtsprozent Füller, 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Verflüssiger und 20 bis 40 Gewichtsprozent Wasser.

10. Leichtbeton nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch 0,8 bis 1,4% Styropor, 50 bis 60% Zement, 3 bis 4% Baukalk, 10 bis 12% Füller, ca. 0,2% Verflüssiger und 25 bis 35% Wasser.

11. Leichtbeton nach Anspruch 10, bestehend aus ca. 1% Styropor, ca. 55% Zement, ca. 4% Baukalk, ca. 11% Füller, ca. 0,2% Verflüssiger, ca. 0,2% Luftporenbildner und ca. 28 % Wasser.