DE2444382B1 - Leichtbeton auf der basis von polystyrolpartikeln, hochofenschlacke und zement - Google Patents

Description

• In weiterer Ausbildung der Erfindung wurde festgestellt, daß der erfindungsgemäße Leichtbeton die granulierte Hochofenschlacke in der Form enthalten kann, wie sie beim Granulationsprozeß anfällt. Somit wird erfindungsgemäß ein Leichtbeton geschaffen, der
• neben relativ geringen Polystyrolmengen einen äußerst preiswerten Zuschlagstoff enthält und bei vergleichsweise geringem Zementbedarf - das Granulat besitzt auch noch zusätzliche latenthydraulische Eigenschaften - eine gute Festigkeit ergibt.
• In den Schaubildern sind die durch Versuche festgestellten Werte des erfindungsgemäßen Leichtbetons dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 das Festbetonraumgewicht in Abhängigkeit von der Zementdosierung und Polystyrolzugabe, Fig. 2 die Festigkeit, gleichfalls in Abhängigkeit von der Zementdosierung und Polystyrolzugabe, und Fig. 3 die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit vom Festbetonraumgewicht.
• In Fig. list auf der Ordinate das Festbetonraumgewicht (Alter 28 Tage) je in t je m3 in Abhängigkeit von der auf der Abszisse aufgetragenen Zementdosierung in kg Zement je m3 Festbeton (kg Z/m3) des erfindungsgemäßen Leichtbetons aufgetragen. Die einzelnen Kurven geben die Mengen des Polystyrolzuschlages an und zwar bezieht sich die Kurve 3 auf eine Polystyrolzugabe von 3 kg Polystyrolpartikeln je m3 Festbeton, die Kurven 4, 5, 6, 7 und 8 betreffen eine Polystyrolzugabe von 4, 5, 6, 7 und 8 kg. Aus dem Schaubild ist zu erkennen, daß man in der Lage ist, den erfindungsgemäßen Leichtbeton durch Variation der Polystyrol- und Zementzugabe mit Raumgewichten zwischen etwa 1,2 und etwa 1,9 t/m3 herzustellen.
• In Fig. 2 ist auf der Ordinate die erzielte Festigkeit in kp/cm2 in Abhängigkeit von der Zementdosierung in kg Zement je m3 Festbeton (Abszisse) des erfindungsgemäßen Leichtbetons dargestellt. Auch hier geben die Zahlen bei den einzelnen Kurven die Mengen der Styroporzugabe in kg je m3 Festbeton an. Die erfindungsgemäß erzielten Festigkeiten kann man also in den weiten Grenzen zwischen etwa 25 und etwa 360 kp/cm2 nach Belieben einstellen.
• Bei den Untersuchungen hat es sich herausgestellt, daß es nicht ratsam ist, mit der Zementdosierung unter 200 kg Zement je m3 Festbeton zu gehen, weil dann die Umhüllung der einzelnen Körner des Polystyrols und der granulierten Hochofenschlacke mit Zementleim und damit die Festigkeitswerte nicht mehr sicher gewährleistet sind. Auch die Menge und die Korngröße der Polystyrolkügelchen sind kritisch. Überschreiten die zugesetzten Mengen oder die Korngrößen die erfindungsgemäßen Höchstgrenzen, so besteht nicht nur die Gefahr des Aufschwimmens beim maschinellen oder manuellen Verdichten, sondern es werden dann auch nicht mehr die dargestellten Festigkeitswerte zuverlässig erreicht.
• In Fig. 3 ist Wärmeleitfähigkeit auf der Ordinate und das Festbetonraumgewicht auf der Abszisse aufgelegen. Die Wärmedämmfähigkeit des erfindungsgemäßen Leichtbetons hängt hauptsächlich vom ausgewählten Festbetonraumgewicht ab und ist im Vergleich mit gleich schweren anderen Baustoffen als sehr günstig zu bezeichnen. Die Wärmeleitzahl beträgt nach Fig. 3 bei einem Festbetonraumgewicht von 1,2 t/m3 nämlich etwa nur 0,20 kcal/m h C und steigt auf etwa 0,46 kcal/m h "C bei einem Festbetonraumgewicht von 1,9 t/m3 an.
• Auf Grund der gemachten Angaben ist es für den Fachmann sodann leicht möglich, den erfindungsgemäßen Leichtbeton herzustellen. Wenn beispielsweise die Ausführung eines Bauwerkselementes einen Leichtbeton mit einer Wärmeleitzahl von 0,26 kcal/m h "C erfordert, dann ist ein Festbetonraumgewicht von etwa 1,5 t/m3 anzustreben. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß sich ein derartiges Raumgewicht ergibt, wenn mindestens ein Polystyrolanteil von 4,5 kg und 200 kg Zement je m3 Festbeton gewählt werden. Die Styropor und Zementanteile können bis auf 8 kg Styropor und 500 kg Zement je m3 Festbeton gesteigert werden. Für diese Mischungsverhältnisse ergeben sich dann aus Fig. 2 je nach Polystyrol- bzw. Zementanteil erreichbare Festigkeiten zwischen etwa 35 und 120 kp/cm2, wobei übliche Wasser/Zementfaktoren zwischen etwa 0,45 und 0,65 zur Anwendung kommen.
• Bei der Herstellung der Betonmischung für den erfindungsgemäßen Leichtbeton ist zu berücksichtigen, daß die Styroporpartikeln ziemlich weich sind. Um sie nicht zu sehr zu zerreißen, sollen sie daher erst möglichst spät in den Mischer kommen. Man kann so vorgehen, daß zuerst die granulierte Hochofenschlacke und Zement trocken vorgemischt und dann Wasser zugegeben wird, worauf schließlich gegen Ende des Mischens die Polystyrolpartikeln zugesetzt werden.
• Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur granulierten Hochofenschlacke den Zement zuzusetzen, und erst dieser trockenen Mischung die Polystyrolpartikeln und das Wasser zuzumischen.
• Auf Grund der guten Wärmeisolier- und Festigkeitseigenschaften ist der erfindungsgemäße Leichtbeton sowohl als Schüttbeton als auch für die Herstellung von Wandelementen und von Formsteinen universell einsetzbar.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Aus geschlossenzelligen Polystyrolpartikeln in der Körnung von 2 bis 6 mm, Hochofenschlackenprodukten und Zement bestehender Leichtbeton, dadurch gekennzeichnet, daß er bei einem Gefüge mit Haufwerksporigkeit je m3 Fertigbeton 3 bis 8 kg Polystyrolpartikeln enthält und die Hochofenschlackenprodukte aus granulierter Hochofenschlacke mit folgender Kornzusammensetzung bestehen: Korngröße Gewichtsprozent 0 bis 0,25 mm weniger als .... 6 über 0,25 bis 2 mm mehr als 50 über 2 bis 8 mm mehr als 10 über 6 bis 8 mm weniger als 10.
2. 2. Leichtbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er die granulierte Hochofenschlacke in der beim Granulationsprozeß anfallenden Form enthält.

   Die Erfindung betrifft einen aus geschlossenzelligen Polystyrolpartikeln in der Körnung von 2 bis 6 mm, Hochofenschlackeprodukten und Zement bestehenden Leichtbeton.

   Zwecks Verringerung des Eigengewichtes von Bauteilen aus statischen Gründen sowie zur Erzielung besserer Wärmedämmwerte bei genügend hoher Festigkeit ist es bekannt, Leichtbetone herzustellen, also relativ leichte, porige Zuschlagstoffe zu verwenden.

   Die Zuschlagstoffe sollen eine genügende Druckfestigkeit aufweisen, um eine gute Festigkeit des Fertigbetons zu erzielen und die Kornzusammensetzung wird so gewählt, daß sich ein Beton ohne Haufwerksporigkeit zwecks Korrosionsschutzes der Stahlarmierung und guter Verankerung derselben ergibt. Als geeignete Zuschlagstoffe wurden bisher entweder Naturbims oder künstlich hergestellte Produkte wie Blähtone, Blähschiefer, Flugaschensinter, Ziegelsplitt und Hochofenschlackenprodukte wie Hüttenbims mit oder ohne zusätzlicher, gebrochener oder gemahlener Hochofenschlacke verwendet. Wird für einen Leichtbeton nur Hüttenbims als Zuschlagstoff verwendet, so muß ein Teil des Hüttenbimses als Feinkorn vorliegen. Wird Hüttenbims nur als Grobkorn von z. B. über 3 mm Korndurchmesser verwendet, so muß der Feinkornanteil, z. B. zugesetzte granulierte Hochofenschlacke so gemahlen bzw. gebrochen sein, daß mindestens 10% Feinstkorn von 0 bis 0,2 mm vorhanden sind. Ein solcher Beton weist dann ein Raumgewicht von etwa 1,8 bis 2 t/m3 und eine Wärmedurchgangszahl von 0,35 bis 0,5 kcal/m h "C auf.

   Es ist auch schon vorgeschlagen worden, für Leichtbetone als Zuschlag nur geschlossenzellige Polystyrolpartikeln zu verwenden. Um überhaupt ein Mischen dieses Zuschlagstoffes mit Zement zu ermöglichen und ein Aufschwimmen der leichten Kügelchen einigermaßen zu verhindern, müssen diese vorher mit einem Haftvermittler, vornehmlich Epoxidharzemulsion, überzogen oder mit Zement und Steinmehl umhüllt werden. Selbst wenn als weiterer Zuschlagstoff Sand verwendet wird, so bleibt dieser zusätzliche Arbeitsgang erforderlich. Je nach Wahl der Mischungsverhältnisse erhält man sogenannten Styroporbeton mit einem Raumgewicht zwischen 0,3 und 1 t/m3 und einer Wärmedurchgangszahl von 0,05 bis 0,30 kcal/m h "C.

   Die Festigkeiten liegen zwischen 3 und 85 kp/cm2 und 12 bis 15 kg Styropor je m3 Fertigbeton werden benötigt.

   Dieser sogenannte Styroporbeton ist je nach Raumgewicht ein Beton mit Haufwerksporen oder ein gefügedichter Beton. Seine Hauptnachteile sind der zusätzliche Arbeitsaufwand für das Überziehen der Polystyrolpartikeln und der relativ hohe Preis des Polystyrols selbst und des Materials für den Überzug, sowie die geringe Festigkeit.

   Aus diesen Gründen hat man weiters einen gefügedichten Leichtbeton vorgeschlagen, der als Zuschlagstoffe Hüttenbims (mit den bereits oben angegebenen Feinstanteilen) und geschlossenzelligen Polystyrolpartikeln in der Körnung von 3 bis 6 mm enthält. Der Vorteil dieser Kombination besteht darin, daß in Folge der rauhen Oberfläche der Hüttenbimskörner die Polystyrolpartikeln nicht mehr aufschwimmen und sich gleichmäßig im Betongefüge verteilen, die Vorbehandlung des Überziehens der Polystyrolpartikeln mit einem Haftvermittler oder Zement-Steinmehl-Gemisch also entfallen kann. Hüttenbims ist jedoch ein relativ teurer Zuschlagstoff.

   Aufgabe der Erfindung ist es, einen aus geschlossenzelligen Styroporpartikeln in der Körnung von 2 bis 6 mm, Hochofenschlackeprodukten und Zement bestehenden Leichtbeton zu schaffen, der noch billiger ist und trotzdem bei guter Wärmedämmung eine hohe Festigkeit aufweist. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch) daß der Leichtbeton ein Gefüge mit Haufwerksporigkeit aufweist, daß er je m3 Fertigbeton nur 3 bis 8 kg Polystyrolpartikeln enthält und die HO-Schlackenprodukte aus granulierter Hochofenschlacke mit folgender Kornzusammensetzung bestehen: Korngröße Gewichtsprozent 0 bis 0,25 mm weniger als . ..... 6 über 0,25 bis 2 mm mehr als 50 über 2 bis 8 mm mehr als ....... 10 über 6 bis 8 mm weniger als 10.

   Obwohl der erfindungsgemäße Leichtbeton als HO-Schlackeprodukt nicht mehr porösen Hüttenbims, sondern einfaches HO-Schlackengranulat enthält, weist er in Folge der Haufwerksporigkeit einen vergleichbaren Wärmedämmwert auf. Dadurch bedingt, daß die scharfen Kanten und Ecken des HO-Schlakkengranulats trotz der mit 8 mm nach oben begrenzten Korngröße überraschenderweise zum Festhalten der Schaumstoffkügelchen beim Verdichten der Betonmischung genügen, erübrigt sich eine Vorbehandlung des Polystyrols auch hier, sofern die erfindungsgemäße Höchstgrenze von 8 kg Polystyrol nicht überschritten wird. Die Haufwerksporigkeit dürfte zusätzlich mithelfen, das Aufschwimmen der an sich hydrophoben Styroporkügelchen zu verhindern. Trotz der Haufwerksporigkeit ergibt der erfindungsgemäße Leichtbeton überraschend gute Festigkeitswerte des Fertigbetons.