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Verfahren zur Herstellung von Leichtbaustoffen aus hydraulisch abbindenden
Mörtelmassen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbaustoffen
unter Einleiten von Gasen unter Druck in mit Wasser angeteigte, hydraulisch abbindende,
d. h. zementhaltige Mörtelmassen, Druckverminderung und Verfestigung der Massen.
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Bei der Herstellung von Leichtbaustoffen wird im allgemeinen eines
der folgenden vier Verfahren zur Bildung der gewünschten Hohlräume verwendet: i.
der Zusatz von Stoffen, welche mit einem oder mehreren Bestandteilen der bildsamen
Ausgangsmasse eine Reaktion eingehen, wobei ein Gas entwickelt wird; derartige Stoffe
können Metallpulver sein, z. B. Aluminium-, Magnesium- oder Zinkpulver, oder gewisse
chemische Verbindungen, z. B. Wasserstoffsuperoxyd, Kalziumkarbid u. dgl. ; der
Zusatz vorbereiteten Schaums zu der Ausgangsmasse oder der Zusatz schaumbildender
Stoffe zu derselben, worauf Luft in die Masse eingeblasen wird; das Vergrößern von
in den angeteigten Ausgangsmassen eingeschlossenen Luft- oder Gasbläschen durch
Druckverminderung, wobei die Bläschen den Ausgangsmassen durch Mischen, Einblasen
oder Einpressen beigemengt werden;
q.. das Mischen der Ausgangsmasse
mit einer großen Menge Wasser, das nach dem Erhärten der Masse verdampft wird; 5.
der Zusatz hohler Füllkörper zu der Ausgangsmasse.
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Die erwähnten Verfahren haben mehrere Nachteile, z. B. die Bildung
von Poren unterschiedlichster Größe, was zu inhomogenen und damit in ihren mechanischen
Eigenschaften unbefriedigenden Formkörpern führt, ebenso wie die Schwierigkeit,
die Poren gleichmäßig in der Masse zu verteilen, die unbefriedigende Frostbeständigkeit,
hohe Fabrikationskosten oder große technische Schwierigkeiten, besonders bei der
Herstellung der leichtesten Produkte.
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Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin,
daß in der wäßrigen Phase der Mörtelmischung leichtlösliche, gegen das Bindemittel
inerte Gase, vorzugsweise Stickoxydul, unter Druck aufgelöst werden, worauf die
Masse während des Erhärtungsvorganges einer Druckverminderung und/ oder Erwärmung
ausgesetzt wird.
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Bei Erniedrigung des Überdruckes gibt die Flüssigkeit einen Teil des
gelösten Gases wieder ab, wobei Gasblasen in der Leichtsteinmasse gebildet werden
und diese sich ausdehnt. Es ist zwar schon, wie oben angeführt, bekannt, z. B. durch
Einleiten unter Druck angeteigten Ausgangsmassen Luft- oder Gasbläschen beizumischen
und zur Herstellung von Leichtbaustoffen durch Druckverminderung diese Bläschen
zu vergrößern. Die zunächst eingebrachten Gasbläschen sind aber bereits von unterschiedlicher
Größe, unterliegen demgemäß auch unterschiedlichen Auftriebskräften, so daß bei
Benutzung eines solchen Verfahrens demgemäß auch inhomogene Produkte entstehen.
Demgegenüber führt das erfindungsgemäße Verfahren zu Produkten mit einer Gleichförmigkeit
der Porosität, wie sie bisher nicht erreicht wurde. Diese vorteilhaften Ergebnisse
bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dürften darauf zurückzuführen
sein, daß erfindungsgemäß auf ein echtes Lösen der Gase hingearbeitet wird und hierzu
in der wäßrigen Phase der Mörtelmischung leichtlösliche, gegenüber dem Bindemittel
inerte Gase verwendet werden. Hierdurch wird eine absolut homogene Verbindung des
Gases gewährleistet; bei der im Laufe des Verfestigungsprozesses stattfindenden
Druckverminderung und/oder Erwärmung werden demgemäß an allen Stellen der Mischung
gleichmäßig und aus der molekularen Verteilung des Gases heraus außerordentlich
feine Bläschen und schließlich im Endprodukt Poren gebildet. Die erhaltenen Körper
haben so auch hohe Festigkeit und gute Isoliereigenschaften.
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Auf diese Weise wird es möglich, in einem Mischer eine Masse zu erhalten,
die unmittelbar nach Verlassen des Mischers ihre endgültige Porosität erlangt und
welcher man daher sofort die gewünschte Form geben kann. Beim Treiben mit Aluminiumpulver
erfordert dieser Arbeitsgang bis zu i Stunde, und für die Herstellung wird ein großer
Fabrikationsraum benötigt. Die lange Treibdauer verhindert auch die Verwendung rasch
abbindender Massen. Diese Nachteile werden bei der Herstellung von Leichtsteinen
gemäß der vorliegenden Erfindung völlig beseitigt. Die Porenbildung gemäß der vorliegenden
Erfindung bietet auch den Vorteil, daß sie nicht von besonderen chemischen Reaktionen
abhängig ist, um die Porenbildung herbeizuführen, wie es z. B. bei dem jetzt üblichen
Verfahren der Herstellung von Leichtbeton, wo Aluminiumpulver mit Calciumhydroxyd
zur Reaktion gebracht wird, um Wasserstoffgas zu entwickeln, der Fall ist.
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Eine weitere Ausdehnung der Bläschen erhält man natürlich, wenn die
Masse einem Unterdruck ausgesetzt wird oder wenn man die Temperatur erhöht und die
Druck- und Temperaturverhältnisse dann aufrechterhalten werden, bis die Masse erstarrt
ist. Der erniedrigte Druck bzw. die erhöhte Temperatur führt jedoch nicht nur zu
einer Vergrößerung der bereits gebildeten Gasblasen; es werden auch neue Blasen
gebildet, weil sich die Fähigkeit der Mörtelmasse, das in ihr aufgelöste Gas zurückzuhalten,
geändert hat.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann auch insbesondere für die Herstellung
der allerleichtesten Produkte mit einem Raumgewicht von unter 0,4 kg je Kubikdezimeter
in Kombination mit bekannten Verfahren angewendet werden.
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Man kann zur Herstellung von Leichtbaustoffen nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren z. B. so vorgehen, daß die Mörtelmischung in Formen gegossen wird, die
einem Überdruck ausgesetzt werden können, damit sich das Gas in der wäßrigen Phase
lösen kann. Eine anschließende Minderung des Drucks verursacht dann die gewünschte
Ausdehnung der Masse. Es ist weiter auch möglich, daß man die Gasentwicklung in
zwei oder mehreren Stufen bei verschiedenen Druck-bzw. Temperaturverhältnissen und/oder
verschiedenen Verfestigungsgraden eintreten läßt.
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Bei der Herstellung von hochporösen Leichtbaustoffen, insbesondere
wenn die Mörtelmischung sehr langsam abbindet, ist es vorteilhaft, der Mischung
ein viskositätserhöhendes Mittel, z. B. ein Alkalialginat und Polyvinylalkohol und/oder
Schaumstabilisatoren, z. B. Saponin, zuzusetzen.
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Um die Mörtelmischung nach einer geeigneten Zeitdauer zum Verfestigen
zu bringen, kann es sich als notwendig erweisen, bekannte Mittel zum Regeln des
Verfestigens hinzuzusetzen. Welches Mittel gewählt werden soll, hängt natürlich
von der Zusammensetzung der Mörtelmischung und auch davon ab, ob eine Verlängerung
oder eine Verkürzung der Abbindezeit gewünscht wird. Beispiel 1500 g einer
(einvermahlenen -Mischung aus -25 0/a hydraulischem Binder und 75 °/o Sand werden
mit 0,9o 1 Wasser vermischt. Die Mischtemperatur sollte sich auf etwa 2o' C belaufen.
Nach Beenden des Mischvorganges, der 2 bis 3 Minuten in Anspruch nimmt, wird Stickoxydul,
auch Lachgas genannt, aus einer Druckkammer hinzugefügt, wodurch zuerst die Luft
verdrängt wird, worauf der Druck des Stickoxyduls bis auf 2,5 kg/cm= (absoluter
Druck) erhöht wird. Der Druck wird so lange aufrechterhalten, bis die Masse kein
Stickoxydul mehr absorbiert. Dann
wird das Gemisch in Formen gegossen.
Sobald die Masse keinem Überdruck mehr ausgesetzt ist, gibt sie etwa drei Fünftel
ihres N20-Gehalts ab und bläht sich auf. Ein in der beschriebenen Weise erzeugter
Leichtstein besitzt ein Raumgewicht von etwa o,7 kg/dm3.