DE2147629A1

DE2147629A1 - Faserverstärktes zementartiges Material sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2147629A1
Application number: DE19712147629
Authority: DE
Inventors: Edward Llanelly Carmarthenshire Wales Kempster (Großbritannien)
Original assignee: Thyssen (Great Britain) Ltd., Llanelly, Carmarthenshire (Grossbritannien)
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1971-09-23
Publication date: 1972-03-30
Also published as: ZA716391B; GB1314253A; FR2108461A5

Description

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DlPL.-Ir.iG. H. WiiiCKMANil, Di.jl'}..--PhVS. Dr. K. FlKCkE

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

<983921/22>

( GREAOJ BRII¹AIN) LIMITE!)
Bynea Industrial Estate,
Llanelly, Carmarthenshire, England

Faserverstärktes zementartiges Material sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf zementartige Verbundmaterialien und insbesondere auf glasfaserverstärkte Materialien.

Die Anwendung von glasfaserverstärktem Portiand-Zement und ähnlicher stoffe kann zu einem Verbundmaterial hoher Spannungsund Biegefestigkeit führen. Darüber hinaus werden durch eine Faserverstärkung die Auswirkungen einer Schrumpfung vermindert, die auftreten, wenn Zement ohne Zusatz von großen Mengen von Zusatzstoffen gemischt wird. 9

Es ist bekannt, Stoffe, wie Harze, mit Glasfasern zu verstärken. Das Glas ist dabei wesentlich steifer als das Harz.

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Im Zusammenhang mit Zement werden zur Verstärkung Üblicherveise Asbestfasern vervendet. Glasfasern sind zwar fester als A?bestfasern, jedoch sind die Größen der Youngs-Module (E) für Glas und Zement sehr unterschiedlich; das Zement bindemittel ist wesentlich steifer als die Glasfasern. Dies führt dazu, daß der Zement bereits vollständig reißt bzw. springt, bevor die Glasfasern irgendeine wirksame Verstärkung liefern können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes, verstärktes zementartiges Material zu schaffen, bei dem die P vorstehend aufgezeigte Schwierigkeit überwunden oder zumindest gemildert ist .

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.

Gemäß der Erfindung wird ein faserverstärktes zementartiges Material dadurch gebildet, daß ein zementartiges Material und eine Emulsion eines gummiartigen Harzes mit Wasser vermischt werden und daß die Mischung vor einem Abbinden mit Glasfasern eines Glases verstärkt wird, das mit dem zementartigen Material kompatibel ist.

Das gummiartige Harz verringert den Elastizitätsmodul des Gefügematerials, Dadurch wird die Flexibilität des Verbundmaterials bzw. zusammengesetzten Materials verbessert, wodurch die Neigung, zu reißen, vermindert ist. Der Anteil des zementartigen Materials zu dem gummiartigen Harz kann über einen weiten Bereich geändert werden, wird nur wenig Gummi verwendet, so weist das Verbundmaterial im wesentlichen die Eigenschaft des verwendeten zementartigen Materials auf, während im anderen Fall das Verbundmaterial ein Gummimaterial mit einer Zementfüllung sein wird. Für ein zementartiges

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Verbundmaterial wird vorzugsweise das gummiartige Harz in einem solchen Anteil verwendet, daß ein Festgummianteil zvischen 1 und 15 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der gesamten Feststoffe erhalten wird. Vorzugsweise liegt der betreffende Anteil zwischen 5 und 15%.

In entsprechender weise kann die Stärke der Glasfaserverstärkung entsprechend den jeweils gewünschten Endeigenschaften gewählt werden.

Das zementartige Material kann Gips sein. Dieses Material wird jedoch, wie an sich bekannt, nach dem Abbinden durch Wasser beeinflußt. Mit Gips sind jedoch Gläser eines großen Bereiches von Gläsern kompatibel, Hblicherweisf» ist das zementartige Material jedoch ein Zement, wie er für Konstruktionszwecke verwendet wird, z.B. ein Portland-zement oder ein Fozzolana-Zement oder Fondu-Zement oder Schlackenzement oder wasserkalk. Derartige Zemente sind im wesentlichen alkalisch, weshalb in diesem Fall ein alkalibeständiges Glas oder eine Glasfaser mit einem schutzüberzug für die Glasfaserverstärkung zu verwenden ist. In dem Zement können bekannte Füllstoffe enthalten sein. Pulverisierte Brennstoffasche ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, da sie dazu neigt, den ungebundenen Kalk zu neutralisieren, wodurch der Angriff des Alkali auf das Glas vermindert ist. Die Verwendung von Sand als Füllstoff vermindert die Kosten. Zur Erzielung einer Anordnung mit geringem Gewicht kann Vermiculit oder Perlit verwendet werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines glasfaserverstärkten zementartigen Materials dadurch gekennzeichnet, daß ein gummiartiges Harz in der Mischung vorgesehen wird, und zwar

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in solcher Menge, daß ein Festgujiunianteil zwischen 1 und 15 Gewichtsprozent bezogen auf die gesamte Feststoffmenge vorgesehen ist.

Das Material besitzt auf seine Abbindung hin eine beträchtlich verminderte Durchlässigkeit £ür Wasser im Vergleich zu einer entsprechenden Zusammensetzung ohne das gummiartige Harz. Die erhöhte Flexibilität steigert im übrigen die Widerstandsfähigkeit gegenüber Frostangriff.

Es hat sich gezeigt, daß das gumraiartige Harz die Wasserabsorption durch die Glasfasern vermindert· Dadurch ist das erforderliche Wasser-Zement-Verhältnis kleiner als bei einem glasfaserverstärkten Zement ohne irgendein Latex.

Durch die Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines glasfaserverstärkten zementartigen Materials geschaffen, welches folgende Verfahrensschritte umfaßt: Mischen eines Zements und eines Gummilatex mit Wasser, und zvar mit oder ohne einen Füllstoff, und Verstärkung der Mischung vor ihrem Abbinden mit einer alkalibeständigen Glasfaser. Die Menge des Gummilatex bzw, gummiartigen Harzes wird vorzugsveise " so gevählt, daß ein Festgumraianteil zvischen 1 und 15 Gewichtsprozent bezogen auf die gesamte Feststoffmenge erhaltenwird. Die Glasfaser kann vor ihrer Hinzugabe zu der Zement-Latex-Mischung mit einem Polyäthylenoxydgel gemischt werden.

Als im Rahmen der Erfindung liegend vird ferner ein glasfaserverstärktes Material betrachtet, das nach dem oben angegebenen Verfahren hergestellt ist.

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Beispiel 1

Die in diesem Beispiel vervendeten Bestandteile varen:

50 kg Portland-Zement 1,5 kg alkalibeständige Glasfasern

5 kg synthetisches Gummi-Latex mit einem Peststoffanteil von 55%

5 g Polyäthylenoxyd 15 kg Wasser

Das 5 Gramm Polyäthylenoxydpulver vurde in einem Gel mit 3 kg Wasser gebildet, vobei die Glasfasern in diesem Gel umgerührt vurden. Der übrige Anteil des Wassers, des synthetischen Gummi-Latex und des Zements vurden dann in einem sogenannten Cumflov-Einlage-Labormischer unter Bildung eines gleichmäßigen Vergußmaterials vermischt. Sodann vurde die Glasfaser- und Polyäthylenoxyd-Kombination dem Latex-Zement-Vergußmaterial hinzugesetzt. Diese Mischung vurde dann in einer Gießform mit den Abmaßen 1140 mm zu 254 mm zu 12 mm zu einer flachen Platte vergossen.

Im feuchten Zustand sind die Bearbeitungseigenschaften der Mischung bei einem niedrigen Wasser-Zement-Verhältnis wesentlich verbessert. Bei dieser bestimmten Mischung betrug das Wasser-Zement-Verhältnis 0,35, während eine entsprechende Mischung ohne das Latex ein Wasser-Zement-Verhältnis von 0,6 für eine entsprechende Bearbeitbarkeit erforderte.

Auf die Abbindung hin konnte die Platte ohne zu zerbrechen in Richtung ihrer Längsabmessung um 12 mm ausgebogen verden. Eine aus einer entsprechenden Mischung ohne das Latex hergestellte Platte zerriß bei einer Auslenkung von 10 mm.

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Die beiden Platten vurden bezüglich der Schlagfestigkeit geprüft, indem eine 50-g-Stahlkugel aus einer Höhe von 2,5 m auf die Platten fallengelassen vurde. Die Platten vurden dabei an zvei Punkten abgestützt, die um 1 m voneinander beabstandet varen. Im Falle der das Latex enthaltenden Platte mußte die betreffende Kugel sechsmal auf die betreffende Platte hinabfallen, um durch diese ein Loch zu schlagen. Bei der ohne Latex aufgebauten Platte fiel die Kugel dreimal auf diese Platte hinab, die dann über ihre Breite zerriß.

P Beispiel 2

Eine Platte vurde in der im Beispiel 1 beschriebenen weise hergestellt, indem folgende Bestandteile vervendet vurden: 50 kg Zement (Portland Aberthaur)

15 kg Gummilatex (Revertex 29 Y 40),

synthetisch, mit 55% Peststoffen

2 kg alkalibeständige Glasfasern 10 kg Wasser
5 g Polyäthylenoxyd

Beispiel 3

Bine Platte wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

25 kg Zement (Portland Aberthaur) feiner Quarzsand

Gummilatex (Revertex 29 Y 40), synthetisch, mit 55% Peststoffen

alkalibeständige Glasfasern Wasser Polyäthylenoxyd

Beispiel 4

Eine Platte vurd in der im Beispiel 1 angegebenen Weise hergestellt, indem folgende Bestandteile vervendet vurden:

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15	kg
10	kg
2	kg
7	kg
7	g

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25 kg Zement (Portland-Blaukreis) 25 kg feiner Quarzsand

2 kg Gummilatex (natürlicher Gummilatex mit 60% Gummifeststoffen)

2 kg alkalibeständige Glasfasern 8,5 kg Wasser

5 g Polyäthylenoxyd

Überprüfungen dieser und weiterer Platten zeigten, daß der Zusatz von Latex zwischen 1 Gewichtsprozent und 5 Gewichtsprozent der Feststoffe eine bemerkenswerte Wirkung hinsichtlich der Bearbeitbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung zeigte. Außerdem zeigte sich eine bemerkenswerte Wirkung hinsichtlich der Schlagfestigkeit und der Biegefestigkeit. Oberhalb von 5% war die Auswirkung auf die Schlagfestigkeit, die Flexibilität und die Biegefestigkeit sogar noch bedeutender. So wurde eine Verbesserung um einen Faktor von 4 oder 5 bei einem Gummianteil von 10 bis 15% erzielt.

Zur Ausführung von Spritzvorgängen oder eines Spritzgießens oder Strangpressens kann ferner der Mischung Wasser hinzugesetzt werden. Bei Anwendung eines Spritzverfahrens kann ts zweckmäßiger sein, die Glasfasern gleichzeitig mit einer Mischung aus anderen Bestandteilen zu verspritzen. Auf Grund der Verwendung des Gummilatex weist das Material vor dem Abbinden eine teigartige Konsistenz auf, weshalb es ohne nennenswerte Trennung des Wassers verarbeitet bzw. bearbeitet νerden kann.

Zur Herstellung von Tafeln kann das betreffende Material in einem Glättungsprozess bearbeitet werden.

Als Füllstoff kann Sand verwendet werden. Um eine leichte Anordnung zu erzielen, kann Vermiculit oder Perlit verwendet werden.

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Claims

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Patentansprüche

/iy Faserverstärktes zementartiges Material, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Mischen eines zementartigen Materials und einer Gummilatex-Emulsion ait Wasser hergestellt ist und das die Mischung vor dem Abbinden mit Glasfasern eines Glases verstärkt ist, velches mit dem zementartigen Material kompatibel ist.
2. Faserverstärktes zeaentartiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sementartige Material Gips ist.
3. Faserverstärktes zementartiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zementartige Material ein Portland-Zement oder ein Pozzolana-Zement oder ein Fondu-Zement oder ein Schlackenzement oder Wasserkalk ist und daß das Glas ein alkalibeständiges Glas ist.
4. Faserverstärktes zementartiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllstoff vorgesehen ist,
5. Faserverstärktes zementartiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Gummilatex so gewählt ist, daß ein Festgummianteil zwischen 1 und 15 Gewichtsprozent bezogen auf die Menge der Feststoffe erzielt ist.
6. Verfahren zur Herstellung eines glasfaserverstärkten zementartigen Materials, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischling aus einem zementartigen Material und einem Gumrailatex hergestellt wird, welches in einer solchen

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Menge der betreffenden Mischung hinzugegeben wird, daß ein Pestgummianteil zwischen 1 und 15 Gewichtsprozent bezogen auf die gesamte Peststoffmenge erzielt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das der Mischung ggfs. ein Füllstoff hinzugesetzt vird und daß die Verstärkung der Mischung mit einer alkalibeständigen Glasfaser vor ihrem Abbinden vorgenommen wird.
8· Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet» daß die Menge des Gummilatex so gewählt wird, daß ein Pestgummianteil zwischen 5 und 15 Gewichtsprozent bezogen auf die gesamte Peststoffmenge erzielt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaser mit einem Polyäthylenoxydgel gemischt wird, bevor sie der Zement-Gummilatex-Mischung hinzugesetzt wird.

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