NL2009250C2

NL2009250C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van doorlatend schuimbeton, doorlatend constructiedeel en gebruik hiervan.

Info

Publication number: NL2009250C2
Application number: NL2009250A
Authority: NL
Inventors: Richard Faber
Original assignee: Faber Betonpompen B V
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-11-26
Also published as: NL2010848A; FR2990941B1; FR2990941A1; DE102013209592A1; BE1022883B1; NL2010848B1

Description

WERKWIJZE VOOR HET VERVAARDIGEN VAN DOORLATEND SCHUIMBETON, DOORLATEND CONSTRUCTIEDEEL EN GEBRUIK HIERVAN

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van schuimbeton. Schuimbeton omvat cement, water, schuimmiddel en lucht. Door middel van het schuimmiddel en de lucht wordt een schuim verkregen, waardoor het beton luchtbellen bevat. Hierdoor heeft 10 schuimbeton een gering gewicht.

Een andere eigenschap van schuimbeton is dat het niet of nauwelijks doorlatend is. Zo kan schuimbeton niet of nauwelijks water opnemen. In sommige toepassingen is echter een doorlatend bouwmateriaal vereist met een gering gewicht 15 en sterkte vergelijkbaar met de sterkte van schuimbeton. Conventioneel schuimbeton is voor dergelijke toepassingen ongeschikt. Met name kan als toepassing worden gedacht aan een materiaal voor een ondergrond zodat deze doorlatend is, bijvoorbeeld voor water en lucht. Dit komt onder andere de 20 afwatering ten goede.

Een doel van de uitvinding is bovenstaand probleem te verhelpen of verminderen en een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van een lichtgewicht, sterk en doorlatend bouwmateriaal.

25 Dit doel wordt bereikt met de werkwijze voor het vervaardigen van doorlatend schuimbeton volgens de uitvinding, de werkwijze omvattende: - het vormen van een mengsel door het mengen van water, betonversterkende vezels, cement en een 30 plastificeerder; en - het met een schuimmiddel opschuimen van het mengsel.

2

Opgemerkt wordt dat de stappen van de werkwij ze in iedere geschikte volgorde kunnen worden uitgevoerd.

In het bijzonder kunnen het water, de vezels, het cement en de plastificeerder in iedere geschikte volgorde 5 worden toegevoegd. Bijvoorbeeld wordt het water gemengd met de betonversterkende vezels, waarna de overige grondstoffen worden toegevoegd. Hiermee wordt een uniforme verdeling van vezels in het uiteindelijke beton verkregen, wat de sterkte van het beton ten goede komt. Bij voorkeur wordt hierbij 10 eerst cement toegevoegd aan het mengsel van water en vezels, en vervolgens de plastificeerder. In een ander voorbeeld wordt eerst het water met het cement gemengd, waarna de overige grondstoffen worden toegevoegd.

Uit de praktijktesten is gebleken dat door het 15 uitvoeren van de stappen uit de werkwijze een schuimbeton wordt verkregen dat doorlatend is, bijvoorbeeld doorlatend voor vloeistoffen zoals water en/of luchtdoorlatend. Bovendien is verrassenderwijs gebleken dat de sterkte van het volgens de uitvinding verkregen schuimbeton 20 vergelijkbaar is met de sterkte van conventioneel schuimbeton. Ook de dichtheid van zo'n 400-600 kg/m3 van het doorlatende schuimbeton verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding is vergelijkbaar met de dichtheid van conventioneel schuimbeton.

25 Bijvoorbeeld wordt het mengsel van water, cement, vezels, plastificeerder en schuim voor het verkrijgen van schuimbeton gestort in een bekisting. Vervolgens laat men het schuimbeton uitharden.

Volgens de uitvinders zorgt het toevoegen van de 30 plastificeerder, ook wel bekend als waterreduceerders of plast, in grote mate voor de doorlatendheid van het schuimbeton. Waar bij conventioneel schuimbeton geïsoleerde luchtbellen in het beton worden gecreëerd, worden de 3 luchtbellen in het schuimbeton volgens de werkwijze volgens de uitvinding met elkaar verbonden, zodat het materiaal doorlatend wordt.

De betonversterkende vezels voorkomen dat het 5 schuimbeton in elkaar zakt door zijn eigen gewicht. Hoewel betonversterkende vezels conventioneel gebruikt worden voor het tegengaan van krimp in de overgang van plastische fase naar vaste fase en zodoende voor een betere waterdichtheid, blijkt verrassenderwijs dat de vezels geen negatieve invloed 10 hebben op de doorlatendheid van het schuimbeton resulterende uit de werkwijze volgens de uitvinding. Het is gebleken dat in combinatie met de plastificeerder de vezels voor stevigheid zorgen en de plastificeerder in hoofdzaak de doorlaatbaarheid verschaft. Betonversterkende vezels, in het 15 bijzonder kunststofvezels of glasvezels, hebben bovendien het voordeel dat ze goed bestand zijn tegen vocht, in tegenstelling tot conventionele metalen bewapening. Gezien de open structuur van het schuimbeton is dit van groot belang.

20 Bijvoorbeeld worden de vezels zodanig voorzien dat zij in het resulterende schuimbeton in hoofdzaak dezelfde oriëntatie hebben. Daarmee wordt een anisotroop beton verkregen.

Uit experimenten blijkt bovendien dat ondanks de 25 open structuur van het verkregen schuimbeton, het schuimbeton niet beschadigt wanneer het wordt blootgesteld aan vocht en kou. Conventioneel beton kan bijvoorbeeld gaan scheuren wanneer het vriest. Verrassenderwijs leidt de werkwijze volgens de uitvinding tot een doorlatend 30 schuimbeton dat niet of nauwelijks beschadigt door vrieskou.

Bij voorkeur wordt in het geheel geen toeslagmateriaal toegepast in de werkwijze volgens de uitvinding. Indien in een alternatieve uitvoeringsvorm 4 volgens de uitvinding toch toeslagmaterialen worden toegepast, worden bij voorkeur relatief groffe toeslagmaterialen, zoals grind of grof zand, toegevoegd aan het mengsel. Toeslagmaterialen met een korrelgrootte van 5 minder dan ongeveer 1 mm worden bij voorkeur vermeden, aangezien deze materialen de doorlatendheid van het schuimbeton in enige mate verminderen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding omvat de plastificeerder een zogeheten 10 superplastificeerder, ook wel superplast genoemd.

Bijvoorbeeld omvat de plastificeerder een polycarboxylaatether (PCE) superplastificeerder. Door middel van superplastificeerder kan meer water worden afgehouden waardoor een sterker doorlatend schuimbeton kan worden 15 verkregen. Bovendien blijkt dat in vergelijking met conventionele plastificeerder minder superplastificeerder nodig is om hetzelfde resultaat te verkrijgen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt per kilogram cement 1-50 ml plastificeerder 20 toegepast, bij voorkeur 1-25 ml plastificeerder en met meer voorkeur 1-12 ml plastificeerder.

Bij voorkeur wordt de hoeveelheid plastificeerder afgestemd op de gewenste openheid van het te vervaardigen schuimbeton. Het toevoegen van meer plastificeerder leidt 25 tot een opener structuur, waardoor bijvoorbeeld vloeistofopname sneller verloopt. De hoeveelheid plastif iceerder blijkt geen, of in ieder geval weinig, invloed te hebben op het totale volume vloeistof of lucht dat een kubieke meter doorlatend schuimbeton volgens de 30 werkwijze kan opnemen, slechts op de snelheid waarmee de vloeistof of lucht wordt opgenomen.

Het volumepercentage wateropname van het schuimbeton verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding 5 bedraagt 10—50 volumeprocent. Daarmee kan 1 m3 schuimbeton ongeveerd 100-500 1 water bufferen.

Bij voorkeur wordt 0,3 liter - 1,7 liter plastificeerder per m3 doorlatend schuimbeton toegevoegd, met 5 meer voorkeur 0,4 liter -1,6 liter, bijvoorbeeld 0,4 - 0,8 liter.

Bij voorkeur wordt de hoeveelheid plastificeerder omgekeerd evenredig afgestemd op het vermogen waarmee wordt gemengd. Het blijkt dat minder plastificeerder noodzakelijk 10 is wanneer krachtiger wordt gemengd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding bedraagt de water/cement-factor 0,3-0,6, bij voorkeur 0,35-0,55 en met meeste voorkeur 0,4-0,5.

De water/cement-factor, ook wel wcf, is de 15 gewichtsverhouding tussen water en cement. In de context van de uitvinding wordt de verhouding tussen water en cement bedoeld exclusief eventueel water dat wordt toegepast voor het opschuimen van het mengsel. Dit sluit aan met de gangbare definitie van water/cementfactor.

20 In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvatten de betonversterkende vezels kunststofvezels.

Het blijkt dat in het bijzonder kunststofvezels geschikt zijn voor het versterken van de doorlatende 25 schuimbeton. Bijvoorbeeld zijn de kunststofvezels ongecoat of voorzien van een speciale coating.

Bij voorkeur zijn de kunststofvezels nylonvezels. Alternatief zijn bijvoorbeeld polypropeenvezels mogelijk.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt per kilogram 30 cement 1-20 g betonversterkende vezels toegepast, bij voorkeur 1-10 g vezels en met meer voorkeur 2-5 g vezels.

De bovengenoemde hoeveelheden blijken het te verkrijgen schuimbeton zodanig te versterken dat het in een 6 laag met een laagdikte tot in ieder geval 1 meter kan worden aangebracht, waarbij het schuimbeton voldoende sterk is.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding omvat het opschuimen het vormen van 5 een schuim op basis van een schuimmiddel en het vervolgens mengen van het schuim met het mengsel.

Met andere woorden eerst wordt afzonderlijk een schuim gecreëerd, waarna dit schuim met het mengsel wordt vermengd. Alternatief wordt schuimmiddel toegevoegd aan het 10 mengsel, of een deel van het mengsel, waarna het mengsel met schuimmiddel wordt opgeschuimd, door bijvoorbeeld water en lucht toe te voegen.

Zoals bovenstaand beschreven, zijn verschillende volgorden in het toevoegen van grondstoffen en in de 15 opschuimstap van de uitvinding mogelijk. Zo kunnen de betonversterkende vezels en/of de plastificeerder voor het opschuimen worden toegevoegd of na het opschuimen van het mengsel.

Bij voorkeur wordt voorafgaand aan het vormen van 20 het schuim plastificeerder aan het schuimmiddel toegevoegd. Het mengsel van cement, water en betonversterkende vezels wordt zodoende gemengd met het schuim verkregen uit een mengsel van schuimmiddel en de plastificeerder. Bijvoorbeeld zijn hierbij de vezels eerst gemengd met water, waarna 25 cement is toegevoegd.

Het mengen van het schuimmiddel en de plastificeerder vóór de opschuimstap bewerkstelligt dat de plastificeerder in hoofdzaak uniform is verdeeld in het uit dit mengsel verkregen schuim. De invloed van de 30 plastificeerder op de luchtbellen in het schuimbeton is daarmee vergroot. Hierdoor wordt met relatief weinig plastif iceerder een doorlatend schuimbeton gevormd.

7

Alternatief worden de betonversterkende vezels naderhand toegevoegd, zodat een mengsel van cement en water wordt gemengd met het schuim verkregen uit een mengsel van schuimmiddel en plastificeerder, waarna de betonversterkende 5 vezels worden toegevoegd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt per kilogram cement 1-10 liter schuim toegepast, bij voorkeur 1-5 liter schuim en met meer voorkeur 2-3,5 liter schuim.

10 In het geval dat het schuimmiddel aan het mengsel wordt toegevoegd waarna het mengsel wordt opgeschuimd, wordt een hoeveelheid schuimmiddel toegevoegd equivalent als benodigd voor de eerder genoemde hoeveelheden per kilogram cement.

15 In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat het cement Portlandcement type A en/of type B en/of een cement met een vergelijkbare korrelgrootte verdeling.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het cement een cement van sterkteklasse A (32,5 MPa) en/of B (42,5 20 MPa). Bijvoorbeeld omvat het cement CEM I/A, CEM I/B, CEM II/A, CEM II/B, CEM III/A, CEM III/B, CEM IV/A, CEM IV/B, CEM V/A of CEM V/B.

Het blijkt dat groffe cementtypes tot een beter resultaat leiden dan fijne cementtypes, zoals bijvoorbeeld 25 Portlandcementtype C. Hoewel ook in dat geval nog steeds enige mate van doorlatendheid wordt verkregen, zijn de resultaten met grof gemalen cementtypes vele malen beter.

Bij voorkeur omvat het cement een cement van klasse B.

De uitvinding heeft voorts betrekking op één 30 doorlatend constructiedeel voor het vormen van een ondergrond, omvattende een laag van schuimbeton vervaardigd met de werkwijze zoals bovenstaand beschreven.

8

Een dergelijk doorlatend constructiedeel kan worden toegepast voor waterberging, bijvoorbeeld in kassen. Ook voor toepassingen waar buffercapaciteit van regenwater van belang is, vindt het doorlatende constructiedeel volgens 5 de uitvinding zijn toepassing, zoals bij sportvelden, zoals voetbalvelden, tennisbanen en atletiekbanen, evenals bijvoorbeeld bij parkeerterreinen. Bovendien vriest de sportbaan bij vorst niet op, waardoor gevaarlijke situaties en/of schade worden voorkomen. Een verder voordeel is dat 10 vocht tijdelijk kan worden vastgehouden zodat uitdroging van een laag op of onder het constructiedeel wordt voorkomen.

Bijvoorbeeld omvat het doorlatende constructiedeel een op de laag van schuimbeton aangebrachte rubberen toplaag.

15 Een dergelijk constructiedeel is met name interessant voor toepassing als ondergrond bij sportbanen. Door de open structuur van het schuimbeton volgens de uitvinding wordt door de dampspanning de rubberen mat enigszins los van de ondergrond gedrukt.

20 In een ander voorbeeld is kunstgras of gravel voorzien op het constructiedeel. Een voordeel van het constructiedeel volgens de uitvinding is dat geen tussenlaag nodig is voor het aanbrengen van een toplaag. Bij conventioneel schuimbeton moet een tussenlaag worden 25 voorzien, bijvoorbeeld asfalt, omdat de toplaag niet direct op de onderlaag gelijmd kan worden.

Ten slotte heeft de uitvinding betrekking op het gebruik van een dergelijk doorlatend constructiedeel als doorlatende ondergrond. Bijvoorbeeld wordt de ondergrond 30 toegepast bij sportvelden, parkeerterreinen, kassen, wegen en/of pleinen.

Voor het doorlatende constructiedeel en het gebruik daarvan volgens de uitvinding gelden dezelfde 9 voordelen en effecten zoals bovenstaand beschreven met betrekking tot de werkwijze volgens de uitvinding.

Navolgend zal de uitvinding worden beschreven aan de hand van voorbeelduitvoeringsvormen daarvan, waarbij 5 wordt verwezen naar de figuren.

Figuur 1 toont schematisch de verschillende stappen van de werkwijze volgens de uitvinding in een eerste voorkeursuitvoeringsvorm;

Figuur 2 toont schematisch de verschillende 10 stappen van een tweede uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding;

Figuur 3 toont schematisch de verschillende stappen van de werkwijze volgens een derde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; en 15 Figuur 4 toont schematisch een mogelijke interne structuur van het schuimbeton dat wordt verkregen met de werkwijze volgens de uitvinding.

In een voorbeelduitvoering wordt 900 g kunststofvezels gemengd met 90 kg water in stap 2 uit figuur 20 1. Het betreft vezels met een lengte van zo'n 5 mm. Hoewel de vezels in de figuur kartelvormig schematisch zijn weergegeven zijn deze in het algemeen recht. Vervolgens wordt in stap 4 225 kg cement toegevoegd.

Vervolgens wordt in stap 6 2500 cc 25 superplastificeerder toegevoegd. In stap 8 wordt schuimmiddel en water gemengd dat vervolgens in stap 10 door middel van lucht onder druk wordt opgeschuimd zodat 750 1 schuim wordt verkregen. In dit geval betreft het synthetisch schuim.

30 In stap 12 wordt het schuim gemengd met het mengsel uit stap 6. Het uiteindelijke mengsel wordt ten slotte gegoten in een bekisting om een constructiedeel te 10 vormen (stap 14). Dit mengsel laat men uitharden tot doorlatend schuimbeton.

In een alternatieve uitvoeringsvorm volgens de uitvinding worden eveneens 900 g vezels met 90 kg water 5 gemengd in stap 2, waarna in stap 4 225 kg cement wordt toegevoegd. Echter, nu wordt in stap 16 plastificeerder met schuimmiddel en water gemengd, welk mengsel vervolgens in stap 10 wordt opgeschuimd door het toevoeren van lucht onder verhoogde druk. Het resulterende schuim wordt toegevoegd aan 10 het mengsel uit stap 4 in stap 12, waarna wederom een constructiedeel kan worden gegoten in stap 14 (figuur 2).

Bij voorkeur is de verhouding tussen schuimmiddel en plast 50%-60% schuimmiddel tegenover 50%-40% plast, met meer voorkeur 53%-60% schuimmiddel tegenover 47%-40% plast en met 15 de meeste voorkeur ongeveer 60% schuimmiddel tegenover ongeveer 40% plast.

In een derde uitvoeringsvorm worden vezels met water gemengd in stap 2 (figuur 3), waarna cement wordt toegevoegd in stap 4. Schuim wordt bereid zoals in de eerste 20 uitvoeringsvorm in stappen 8 en 10 en toegevoegd aan het mengsel in stap 12. Vervolgens wordt pas de superplastificeerder toegevoegd in stap 6, waarna het beton kan worden gegoten in stap 14.

Alternatief wordt in de bovenstaande 25 uitvoeringsvormen (figuur 1-3) eerst het cement met water gemengd en vervolgens de kunststofvezels toegevoegd.

In figuur 4 is schematisch weergegeven hoe een interne structuur van schuimbeton vervaardigd volgens de werkwijze volgens de uitvinding kan zijn opgebouwd. Het 30 schuimbeton 18 omvat luchtbellen 20 die zijn verbonden door middel van kanalen 22. Daarnaast zijn in het schuimbeton 18 kunststofvezels 24 aanwezig.

11

Op de bovenzijde van het schuimbeton is in deze uitvoering een dempingslaag 26 geplaatst waarop een toplaag 28 is voorzien. Bijvoorbeeld is de toplaag 28 kunstgras, gravel of rubber. Laag 26 is bijvoorbeeld een laag zand, 5 zoals brekerszand. Laag 26 is optioneel.

Het mag duidelijk zijn dat ook andere verhoudingen tussen cement en water kunnen worden gekozen. Bijvoorbeeld wordt 350 kg cement met 175 kg water gemengd en wordt 400 cc superplastificeerder toegevoegd. Daarnaast is in het 10 bijzonder elke tussenliggende waarde ook mogelijk, dat wil zeggen: 225-350 kg cement, 90-175 kg water en 400 cc - 2500 cc plastificeerder.

Dit leidt tot een drainerend schuimbeton met een dichtheid van 400-600 kg per kubieke meter. De eerste 15 uitvoeringsvorm (figuur 1) met 225 kg cement en 90 kg water leidt tot een dichtheid van 400 kg per kubieke meter en een uitvoering met 350 kg cement en 175 kg water leidt tot een dichtheid van 600 kg per kubieke meter.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de 20 bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan vele modificaties denkbaar zijn.

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van doorlatend schuimbeton, omvattende: 5. het vormen van een mengsel door het mengen van water, betonversterkende vezels, cement en een plastificeerder; en - het met een schuimmiddel opschuimen van het mengsel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de plastificeerder een superplastificeerder omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarin per kilogram cement 1 tot 50 ml plastificeerder wordt toegepast, bij 15 voorkeur 1 tot 25 ml plastificeerder en met meer voorkeur 1 tot 12 ml plastificeerder.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarin de water/cementfactor ligt in het bereik van 0,3 - 0,6, bij 20 voorkeur in het bereik van 0,35 - 0,55 en met meeste voorkeur in het bereik van 0,4 - 0,5.

5. Werkwijze volgens ten minste één van de conclusies 1-4, waarin de betonversterkende vezels kunststofvezels omvatten. 25

6. Werkwijze volgens ten minste één van de conclusies 1-5, waarin per kilogram cement 1 tot 20 gram betonversterkende vezels wordt toegepast, bij voorkeur 1 tot 10 gram vezels en met meer voorkeur 2 tot 5 gram vezels. 30

7. Werkwijze volgens ten minste één van de conclusies 1-6, het opschuimen omvattende het vormen van een schuim op basis van het schuimmiddel en het vervolgens mengen van het schuim met het mengsel. 5

8. Werkwijze volgens conclusies 7, waarin voorafgaand aan het vormen van het schuim plastificeerder aan het schuimmiddel wordt toegevoegd.

9. Werkwijze volgens ten minste één van de conclusies 1-8, waarin per kilogram cement 1 tot 10 liter schuim wordt toegepast, bij voorkeur 1 tot 5 liter schuim en met meer voorkeur 2 tot 3,5 liter schuim.

10. Werkwijze volgens ten minste één van de conclusies 1-9, waarin het cement een cement van sterkteklasse A of B omvat.

11. Doorlatend constructiedeel voor het vormen van een ondergrond, omvattende een laag van schuimbeton vervaardigd 20 met de werkwijze volgens één van de conclusies 1-10.

12. Doorlatende constructiedeel volgens conclusie 12, omvattende een op de laag van schuimbeton aangebrachte rubberen toplaag. 25

13. Gebruik van een doorlatend constructiedeel volgens conclusie 11 of 12 als doorlatende ondergrond.