DE19822352A1

DE19822352A1 - Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton

Info

Publication number: DE19822352A1
Application number: DE1998122352
Authority: DE
Inventors: Kurt Fiedler; Rolf Mueller
Original assignee: Pmc Mueller & Partner GbR
Current assignee: Pmc Mueller & Partner GbR
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton, beste hend aus Zement, Sand, Schaumpolystyrol, Wasser und Betonzusatzmitteln mit Zuschlägen geringer Rohdichte, vorzugsweise von Polystyrol, sowie Kies, wobei die Zusammenstellung der Sieblinie des Kieses durch Beimen gungen von Einzelfraktionen erfolgt.

An Baustoffe werden in wachsendem Maße ökologische Anforderungen gestellt. Dabei sollen die Bedingungen für gesundes Wohnen mit den Forde rungen nach Umweltverträglichkeit und Energiesparmaßnahmen, insbeson dere die Verwirklichung eines hohen Wärmeschutzes verbunden werden.

Es wurde versucht, diese Forderungen durch den Einsatz neuer Baustoffe, wie z. B. Leichtbeton, bestehend aus Zement, Sand, Kies und Zuschlagstof fen geringer Dichte, wie beispielsweise Schaumpolystyrol, zu erfüllen.

Bei der Verwendung dieses Leichtbetons treten Mängel auf hinsichtlich der erreichbaren Festigkeitswerte sowie durch Schwinden des Materials, was zu Rißbildungen führt.

Bekannt sind Leichtbetone mit verschiedenen Zuschlagstoffen geringer Dichte sowie Leichtbetone mit Gasporen. Bei Gasporenbeton ist nachteilig, daß die Kondensation von relativ großen Wassermengen in den Poren möglich ist. Ein Nachteil aller Leichtbetone ist das Aufschwimmen der leich ten Zuschlagstoffe bzw. der Gasporen im frischem Beton, insbesondere während der Verdichtung des Betons. Um diesen Vorgangs entgegenzuwir ken, werden dem Leichtbeton Stabilisatoren zugesetzt.

Ein weiterer Nachteil ist, daß die jungen Leichtbetone eine starke Schwindneigung aufweisen. Deshalb wird der Leichtbeton vorwiegend als Dämmstoff in Sandwichbauweisen sowie für Fertigteile eingesetzt. Bei derartigen Fertigteilen, wie z. B. Gasbetonblöcken, ist der Schwindvorgang zum Zeitpunkt des Einbaus bereits abgeklungen.

Die Verwendung des Leichtbetons als Ortbeton für Einzelfälle mit statischer Lastenaufnahme, ist dagegen aus den genannten Gründen nur in sehr begrenztem Umfang möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbetons vorzugeben, bei dem Zuschlagstoffe mit extrem geringer Rohdichte verwendet werden können und der sich durch eine hohe Stabilität und eine geringe Schwindneigung auszeichnet.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß der Mischung Polystyrol in Kugelform mit Korngrößen von 0 bis 6 mm und ein Material mit elektrostatischer Ladung als Stabilisator zugesetzt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Zusammensetzung des Betons, d. h. durch die Art der verwendeten Zuschlagstoffe und Zusatz mittel ein Beton herstellbar, der sich durch eine geringe Schwindneigung und eine geringe Neigung zum Entmischen auszeichnet. Dadurch wird eine hohe Stabilität des frischen Betons gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, dem Betonmörtel großvolu mige Zuschlagstoffe sehr geringer Rohdichte beizumischen, ohne daß das Gefüge des Betons gestört wird. Der Beton erreicht eine hohe Stabilität, weil die Gefahr des Aufschwimmens von leichten Zuschlagstoffe während des Verdichtens beseitigt wurde und somit ein Entmischen des Betons verhindert wird. Der Beton zeichnet sich außerdem durch eine geringe Schwindneigung aus und besitzt einen hohen Diffusionswiderstand.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Im Ausführungsbeispiel wird eine Mischung mit folgenden Bestandteilen verwendet:
400 kg Zement nach DIN 1164 Z 45,
100 kg Sand der Korngröße 0-4 mm, vorzugsweise 0-2 mm,
800 l Polystyrol, das entspricht etwa 15 bis 18 kg,
140 l Wasser und
4 kg Asche als Stabilisator
0,8 l Fließmittel.

Die Komplettierung der Sieblinie erfolgt durch Beimengungen von Kiesen entsprechend größerer Korngrößen.

Der Leichtbanddämmstoff Polystyrol wird der Mischung in Kugelform zugesetzt, wobei üblicherweise Korngrößen von 0 bis 4 mm vorgesehen sind. Die Korngröße kann maximal 6 mm betragen. Die Erzeugung der Kugeln erfolgt in handelsüblichen Vorschäumeranlagen zur Herstellung von Polystyrolschaum. Als Ausgangsmaterial für die Polystyrolkugeln werden sowohl neue Produkte als auch Recyclingmaterialien verwendet, wobei vorzugsweise 40% Neuprodukte und 60% Recyclingmaterial eingesetzt werden. Es ist dabei auch möglich, bis zu 100% Recyclingmaterial zu benutzen.

Als Stabilisator zur Verhinderung des Aufschwimmens der Polystyrolkugeln wird ein Material mit elektrostatischer Aufladung verwendet, wodurch das Aufschwimmen sicher verhindert werden kann. Hierzu kann beispielsweise Elektrofilterasche aus Heizkraftwirken verwendet werden.

Es wird Sand der Korngruppe 0/4 mm nach DIN 4226 verwendet und als Zugabewasser Leitungswasser aus der Trinkwasserleitung nach DIN 1045/07.88 benutzt. Die Restwasserverwendung aus Reinigungsprozessen der Mischanlagen ist auszuschließen.

Das Schaumpolystyrol kommt in kugeliger Form zum Einsatz. Die Kugeln weisen max. 4 mm Durchmesser bei glatter geschlossener Oberfläche mit einer Korndichte von 0,02-0,04 kg/dm³ auf. Bei Verwendung von recycel tem Polystyrol, das bis zu 60% zugesetzt wird, werden Übergrößen abgesiebt.

Zur Verminderung des Wasseranspruches und zur Verbesserung der Verar beitbarkeit des Betons wird Fließmittel zugegeben.

Durch den Einsatz von Stabilisierer werden Wasserabsonderungen beim Frischbeton sowie das Aufschwimmen der Polystyrolkugeln vermieden.

Für den Betonzuschlag Sand 0/4, bestehend aus werksgemischen Einzelfrak tionen oder abgesiebtem Rohmaterial aus der Gewinnungsstätte, ist darauf zu achten, daß dieser während des Transportes und der Lagerung nicht verunreinigt wird.

Als Mischer kommt ein 500-Liter-Einwellenzwangsmischer als Tellermischer zum Einsatz. Die Mischdauer beträgt für Zwangsmischer, mit dem eine besonders gute Mischwirkung erzielt wird, 1 Minute nach DIN 1045, 9.3.1.

Durch längeres Mischen kann erreicht werden, daß der Beton gleichmäßiger und geschmeidiger wird, da sich der Zementleim dann besser entfaltet und intensiv auf die Kornoberflächen aufgerieben wird. Die Betonzusatzmittel sprechen gleichmäßiger an, wenn sie erst nach kurzem Vormischen der übrigen Bestandteile in den Mischer gegeben werden.

Der Frischbeton wird während des Förderns vor schädlichen Einwirkungen geschützt. Die Frischbetontemperatur darf 30°C nicht über- und + 5°C nicht unterschreiten. Der Beton muß nach 20 Minuten eingebaut sein.

Das Einbringen des Betons erfolgt in 2 Lagen, wobei in einer ersten Lage 15 cm aufgetragen werden und danach bis zur Schalungsoberkante der Form aufgefüllt wird. Beide Lagen werden frisch-auf-frisch geschüttet. Da weicher Beton eingebaut wird, sind wegen des hohen Frischbetondruckes ausrei chend ausgesteifte Schalungen erforderlich. Durch das Verdichten des Frischbetons wird die in diesem enthaltene Luft weitestgehend ausgetrieben. Die übliche Verdichtungsart ist das Rütteln.

Damit der Beton nach dem Einbringen und Verdichten auch in den oberflä chennahen Bereichen optimale Eigenschaften erreicht, ist eine exakte und ausreichend lange Nachbehandlung erforderlich. Der junge Beton ist insbe sondere vor vorzeitigem Austrocknen, extremen Temperaturen und Tempe raturveränderungen, mechanischen Beanspruchungen und chemischen Angriffen zu schützen.

Experimentell konnten an Leichtbetonbauteilen, die nach dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellt wurden, folgende physikalischen Kennwerte nachgewiesen werden:

- Druckfestigkeit: Bei der Fertigung des Betons sind im Zuge der Eigen überwachung bei Rohdichten zwischen 640-690 kg/m³ Festigkeiten von 5 N/mm² nachweisbar;
- Wärmeschutz: Es ergibt sich bei einer Rohdichte von 650 kg/m³ eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0, 179 W/mK;
- Brandschutz: Bei Brandversuchen wurde der Baustoff nach DIN 4102-A2 als "Nur nicht brennbar ohne Anstriche und Beschichtungen" klassifiziert, demzufolge kann er auch als Baustoff bei brandschutztech nischen Anforderungen vorteilhaft eingesetzt werden; die Einstufung erfolgten als F 90A. Als Brandwand verwendbar.
- Wassereindringtiefe
Die Probekörper wurden nach DIN 1048
48 h einem Druck von 1 bar
24 h einem Druck von 3 bar und
24 h einem Druck von 7 bar ausgesetzt.
Die größte Wassereindringtiefe wurde mit 23 mm gemessen.
- Wasserdampfdiffussion
Bei sechs untersuchten Proben mit einer Rohdichte von 680 kg/m³ ergab sich eine mittlere Diffussionswiderstandszahl von µ = 100. Daraus folgt, daß bei Rohdichten von 600 kg/m³ ein µ = 80 und bei einer Rohdichte von 800 kg/m³ ein µ = 120 erreicht werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton, bestehend aus Zement, Sand, Schaumpolystyrol, Wasser und Betonzusatzmitteln mit Zuschlagstoffen geringer Rohdichte, vorzugsweise von Polystyrol, sowie Kies, wobei die Zusammenstellung der Sieblinie durch Beimengungen von Einzelfraktionen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung Polystyrol in Kugelform mit Korngrößen von 0 bis 6 mm und ein Material mit elektrostatischer Aufla dung als Stabilisator zugesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwen dete Mischungsverhältnis folgende Zusammensetzung aufweist:
400 kg Zement,
100 kg Sand der Korngröße 0-4 mm,
15 bis 18 kg Polystyrol,
140 l Wasser und
4 kg Stabilisator
0,8 l Fließmittel.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrol mit Korngrößen von 0 bis 4 mm zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Polystyrolkugeln in Vorschäumeranlagen erzeugt werden, wobei für das Polystyrol sowohl neue Produkte als auch Recyclingmateria lien verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Polystyrol ein Gemisch aus 40% Neumaterial und 60% Recyclingmaterial eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß als Stabilisatormaterial mit elektrostatischer Aufladung Asche verwendet wird.