DE2427772C3 - Verwendung von durch Zusatzstoffe modifizierten Calciumsilikatfasern glasiger Struktur zur Armierung von Baumaterialien - Google Patents
Verwendung von durch Zusatzstoffe modifizierten Calciumsilikatfasern glasiger Struktur zur Armierung von BaumaterialienInfo
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- DE2427772C3 DE2427772C3 DE19742427772 DE2427772A DE2427772C3 DE 2427772 C3 DE2427772 C3 DE 2427772C3 DE 19742427772 DE19742427772 DE 19742427772 DE 2427772 A DE2427772 A DE 2427772A DE 2427772 C3 DE2427772 C3 DE 2427772C3
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Description
In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 23 65 392 wird die Verwendung von Calciumsilikatfasem glasiger
Struktur zur Armierung von aus anorganischen Bindemitteln hergestellten Baumaterialien beschrieben.
Die chemische Zusammensetzung dieser Fasern fällt in die Bereiche von 10 bis 60 Gewichtsprozent CaO, 35 bis
75 Gewichtsprozent SiO2 und O bis 20 Gewichtsprozent
Al2Oj, wobei die bevorzugte Zusammensetzung 15 bis
50 Gewichtsprozent CaO, 40 bis 65 Gewichtsprozent SiO2 und 1 bis 20 Gewichtsprozent AI2O3 enthält. Sie
werden aus einer synthetischen Schmelze hergestellt und sind gegenüber basischen Lösungen, insbesondere
gegen Lösungen, wie sie in Beton angetroffen werden, beständig.
Die Herstellbarkeit von Calciumsilikatfasem glasiger Struktur aus der Schmelze war überraschend, weil sie
bekanntlich stark zur Kristallisation neigt und daraus durch einfaches Tempern kristalliner Wollastonit
hergestellt werden kann.
Die Schmelze wird nach bekannten Verfahren zu Glasfasern verarbeitet.
Die natürlichen Verunreinigungen der Schmelze auf Grund der Rohstoffe bestehen insbesondere aus Alk'ali-
und Eisenoxiden, Sie sollen in den Fasern insgesamt höchstens 2 Gewichtsprozent betragen.
Günstig ist es, wenn der Gehalt an Verunreinigungen maximal 1% beträgt. Es hat sich außerdem gezeigt, daß
geringe Gehalte an Fluor und Phosphor unschädlich sind.
Wenn auch derartige Glasfasern im Vergleich mit den aus der DE-AS 19 42 991 bekannten Produkten mit
einem wesentlichen Anteil an Kristallphase und bis zu
11% Fe2O3 und Alkalioxiden schon eine erheblich
höhere Resistenz gegen alkalische Lösungen in Baumaterialien, hergestellt aus anorganischen Bindemitteln,
aufweisen, so konnte festgestellt werden, daß -, eine weitere Steigerung der Alkaliresistenz erzielt
werden kann, wenn den Ausgangsgemischen zur Herstellung der Calciumsilikatfasem glasiger Struktur
bestimmte Stoffe in bestimmten Mengen zugesetzt werden.
κι Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß die
Verwendung von Calciumsilikatfasem glasiger Struktur der Zusammensetzung
10 bis 60 Gewichtsprozent CaO,
35 bis 75 Gewichtsprozent SiO2,
1' 0 bis 20 Gewichtsprozent Al2Oj,
35 bis 75 Gewichtsprozent SiO2,
1' 0 bis 20 Gewichtsprozent Al2Oj,
einem Gehalt an Verunreinigungen aus Eisen- und Alkaliociden von insgesamt höchstens 2 Gewichtsprozent,
die durch ZnO, ZrO2, Cr2Oj, TiO2 allein oder im
2(i Gemisch oder durch diese Oxide enthaltende Produkte
modifiziert sind, zur Armierung von anorganisch
gebundenen Baumaterialien. Die Zusatzmengen betragen 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,5 bis 7 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Ausgangsgemenge. Besonders resistent im alkalischen Milieu von Beton sind Calciumsilikatfasem
glasiger Struktur, die etwa 2 bis 5 Gewichtsprozent ZnO enthalten und deren Zusammensetzung in die
Bereiche 15 bis 50 Gewichtsprozent CaO, 40 bis 65 Gewichtsprozent SiO2, 1 bis 20 Gewichtsprozent AI2O3
jo fällt.
Die Zusatzstoffe werden dem Ausgangsgemenge beigemengt, worauf es geschmolzen wird und dann nach
bekannten Verfahren Glasfasern gezogen werden. Man kann aber auch die Zusatzstoffe der flüssigen Schmelze
j) zugeben und diese dann sofort oder nach Granulierung
und Schmelzen zu Glasfasern verarbeiten.
Bevorzugt werden Glasfasern insbesondere in Form von endlosen Glasfaserbündeln, Glasfasermatten, seilähnlichen
Ausführungen oder Abschnitten von Glas-
■,<) faserbündeln mit einer Länge zwischen 0,05 und 5,0 cm
und einem Durchmesser von 0,005 bis 0,05 mm. Sie besitzen einen hohen Elastizitätsmodul im Bereich von
etwa 5600 bis etwa 6400 kg/mm2 und Zugfestigkeitswerte in der Größenordnung von 800 bis 1300 kg/cm2.
4i Mittels Röntgenbeugungsanalysen konnte festgestellt
werden, daß die erfindungsgemäß verwendeten modifizierten Calciumsilikatfasem keine kristalline Phase
aufweisen, sondern vollkommen glasig erstarrt sind.
Aus der folgenden Tabelle 1 p°ht hervor, daß der
Aus der folgenden Tabelle 1 p°ht hervor, daß der
-,ο pH-Wert der Glasfasern durch die genannten Zusatzstoffe
veränderbar ist. Die pH-Werte wurden wie folgt ermittelt: jeweils 7 Gewichtsteile Glasfasern, jeweils
etwa gleicher Länge und gleichen Durchmessers, wurden in Kunststoffgefäßen mit 10 Gewichtsteilen
",5 doppelt destilliertem Wasser geschüttelt und dann
viermal im Laufe von zwei Wochen der pH-Wert in der Flüssigkeit nach Absetzen des Feststoffes bestimmt. Im
Mittel ergaben sich die folgenden pH-Werte:
Material
Gehalt an
SiO2
in %
CaO
in %
1. Kieselglasfaser
2. E-Glas-Faser
99
55
55
21
pH-Wert
7,5
10,4
10,4
pH-Won
10,9
11,1
IU
11.4
11,7
11,5
IU
11.4
11,7
11,5
Darüber hinaus kann der pH-Wert selbstverständlich auch durch vlie jeweils gewählten Zusatzmengen
eingestellt werden. Bei Kenntnis des pH-Wertes der
Material | C"ichi|.l | an | Cat) |
SiO.· | ill "ι | ||
in "-'" | 25 | ||
3. Glasfaser | 60 | ||
gemäß DE-OS | |||
23 65 392 | 46 | ||
Glasfaser gemäß | 41 | ||
Erfindung mit | |||
4. 3,2% TiO-. | |||
5. 3,1% CnO3 | |||
6. 4,1% ZrO, | |||
7. 2,9% ZnO | |||
8. 43% (TiO2, Cr2O3, | |||
ZrO2, ZnO |
Calciumsilikatfasern ist auch ihre optimale Verwendbarkeit
bestimmbar, d. h, daß die jeweilige Verwendung nach dem pH-Wert des Baumaterial-Milieus gewählt
wird, wobei die beiden pH-Werte möglichst nahe beieinanderliegen bzw. gleich sein sollen. Insofern ergibt
sich eine besonders günstige Verwendbarkeit der Faser Nr. 7 in Tabelle 1 zur Armierung von Beton.
Zur Ermittlung der Beständigkeit der modifizierten Fasern in einem Milieu, wie es in erhärteten! Beton
anzutreffen ist, wurden Prismen der Größe 1 χ 1 χ 6 cm
eingeschlagen und 180 Tage bei 200C unter Wasser
gelagert Anschließend wurde der freie Ca(OH)2-GehaIt
der Prismen chemisch ermittelt. Diese Werte wurden jeweils mit dem Wert der Prismen verglichen, die ohne
Fasern hergestellt waren, wobei dieser Wert gleich 100 gesetzt wurde. Wenn also die Glasfasern mit dem
Ca(OH)2 reagieren, so muß der freie Ca(OH)2-Gehalt
der glasfaserverstärkten Prismen sinken. In Tabelle 2 wurden die relativen Gehalte an freiem Ca(OH)2 nach
180 Tagen für die verschiedenen Proben zusammengestellt.
Tabelle 2 | Relativer Gehalt an |
Prismen, hergestellt unter Zusatz | freiem Ca(OHk |
von 5% | nach 180 Tagen |
100 | |
Ohne Zusatz | 90 |
Fasern ohne Zusatzstoff | |
Fasern mit Zusatzstoff | 96 |
? 2% TiO2 | 97 |
3,1% Cr2O3 | 100 |
4.Γ4 ZrO2 | 99 |
2,9% ZnO | |
43% (TiO2, Cr2O3, ZrO2, ZnO) 100
Es ist zu erkennen, daß die Fasern ohne Zusatzstoff stärker reagiert haben, als die Fasern mit Zusatzstoff. Es
ist außerdem zu erkennen, daß die erfindungsgemäS verwendeten Calciumsilikatfasern je nach Zusatzmittel
bzw. Zusatzmenge unterschiedliche Reaktionswerte aufweisen. Die Ergebnisse zeigen auch, daß sich die
Verwendung einer Calciumsilikatfaser glasiger Struktur, die ZnO als Zusatzstoff enthält, besonders zur
Armierung von Beton anbietet.
Die modifizierten Calciumsilikatfasern glasiger Struktur eignen sich als Zuschlagstoff zur Armierung von
Beton auf Tonerdezement- und Portlandzementbasis gleichermaßen. Sie erhöhen die Zugfestigkeit des
Betons, auch ohne daß dieser Stahlarmierungen trägt und damit zugleich dessen Biege- und Schlagfestigkeit
sowie seinen Widerstand gegen Abplatzungen bei höherer Temperaturbeanspruchung. Die Armierung des
Betons durch Glasfasern kann in vorteilhafter Weise mit der durch Stahleinlagen kombiniert werden.
Die modifizierte Calciumsilikatfaser glasiger Struktur eignet sich darüber hinaus für die Herstellung anderer
Baumaterialien auf Zementbasis, insbesondere für solche, die bislang mit Asbestfasern armiert wurden, wie
Edelputze, Fertigmörtel und -putze, sowie Platten, Wellplatten, Druckrohre, Blumenkästen, Dachrinnen,
Dachrinnenrohre und andere al? Asbestzementartikel gekennzeichnete Produkte.
Des weiteren ist die Verwendung der modifizierten Calciumsilikatfaser in Baumaterialien auf Basis anderer
anorganischer Bindemittel, wie z. B. Baukalk und Gips, und in Baumaterialien auf Basis organischer Bindemittel
möglich.
Ein weiteres interessantes Verwendungsgebiet ist der Sektor der hydrothermal gehärteten Betone. Hier
dienen die modifizierten Glasfasern ebenfalls als Zuschlagstoff zur Armierung des Betons. Sie reagieren
im Autoklavprozeß mit der basischen Lösung nur unmerklich und bleiben daher in ihrer Formenfestigkeit
nahezu erhalten. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang ihre helle Farbe, so daß die daraus
hergestellten Calciumsilikatbetone nicht nur in der Festigkeit verstärkt werden, sondern auch ihren hellen
bzw. weißen Farbton behalten.
Weiterhin ist es möglich, zahlreiche andere insbesondere flächenhafte Glasfaserzementartikel zu erzeugen
und wirtschaftlich einzusetzen, die sich wegen ungeeigneter Ε-Moduln mit Asbestfasern nicht bewährt haben.
Claims (4)
1. Verwendung von Calciumsilikatfasem glasiger
Struktur der Zusammensetzung
10 bis 60 Gewichtsprozent CaO1
35 bis 75 Gewichtsprozent SiO2,
0 bis 20 Gewichtsprozent AIjO3,
35 bis 75 Gewichtsprozent SiO2,
0 bis 20 Gewichtsprozent AIjO3,
einem Gehalt an Verunreinigungen aus Eisen- und Alkalioxiden von insgesamt höchstens 2 Gewichtsprozent,
die durch ZnO, ZrO2, Cr2Oj, TiO2 allein oder
im Gemisch oder durch diese Oxide enthaltende Produkte modifiziert sind, zur Armierung von
anorganisch gebundenen Baumaterialien.
2. Verwendung von Calciumsilikatfasem nach Anspruch 1, die 0,1 bis 10 Gewichtsprozent des
Zusatzstoffes, bezogen auf das Ausgangsgemisch, enthalten, für den Zweck des Anspruchs 1.
3. Verwendung von Calciumsilikatfasem nach
Anspruch i und 2, deren Zusammensetzung in den Bereichen 15 bis 50 Gewichtsprozent CaO, 40 bis 65
Gewichtsprozent SiO2, 1 bis 20 Gewichtsprozent Al2O3 und 2 bis 5 Gewichtsprozent ZnO fällt, für den
Zweck des Anspruchs 1.
4. Verwendung von Calciumsilikatfasem nach Anspruch 1 bis 3, deren pH-Wert dem des jeweiligen
Baumaterials entspricht bzw. möglichst nahe kommt, für den Zweck des Anspruchs 1.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742427772 DE2427772C3 (de) | 1974-06-08 | 1974-06-08 | Verwendung von durch Zusatzstoffe modifizierten Calciumsilikatfasern glasiger Struktur zur Armierung von Baumaterialien |
CH709475A CH603509A5 (de) | 1974-06-08 | 1975-06-02 | |
BE156995A BE829827A (fr) | 1974-06-08 | 1975-06-03 | Utilisation de fibres de silicate de calcium de structure vitreuse modifiees par des additifs pour l'armature des materiaux de construction |
NL7506645A NL7506645A (nl) | 1974-06-08 | 1975-06-04 | Werkwijze voor het wapenen van bouwmaterialen met behulp van gemodificeerde calciumsilicaat- vezels van glasachtige struktuur. |
AT0427075A AT370400B (de) | 1974-06-08 | 1975-06-05 | Verwendung von fasern glasiger struktur zur armierung von anorganisch gebundenen baumaterialien |
FR7517813A FR2273775A1 (fr) | 1974-06-08 | 1975-06-06 | Utilisation de fibres de silicate de calcium de structure vitreuse modifiees par des additifs pour l'armature des materiaux de construction |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2427772A1 DE2427772A1 (de) | 1975-12-11 |
DE2427772B2 DE2427772B2 (de) | 1976-06-10 |
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FR (1) | FR2273775A1 (de) |
NL (1) | NL7506645A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10050190A1 (de) * | 2000-10-09 | 2002-04-18 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Formkörper zur Herstellung von Hohlräumen |
-
1974
- 1974-06-08 DE DE19742427772 patent/DE2427772C3/de not_active Expired
-
1975
- 1975-06-02 CH CH709475A patent/CH603509A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-06-03 BE BE156995A patent/BE829827A/xx unknown
- 1975-06-04 NL NL7506645A patent/NL7506645A/xx not_active Application Discontinuation
- 1975-06-05 AT AT0427075A patent/AT370400B/de not_active IP Right Cessation
- 1975-06-06 FR FR7517813A patent/FR2273775A1/fr active Granted
Non-Patent Citations (1)
Title |
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NICHTS-ERMITTELT |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10050190A1 (de) * | 2000-10-09 | 2002-04-18 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Formkörper zur Herstellung von Hohlräumen |
Also Published As
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AT370400B (de) | 1983-03-25 |
BE829827A (fr) | 1975-10-01 |
FR2273775A1 (fr) | 1976-01-02 |
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