Leichtbeton
Die Erfindung betrifft einen Leichtbeton, der aus Glasschaumgranulat mindestens einer Kornfraktion mit einem Bindemittel, vorzugsweise Zement, Bitumen oder Kunstharz, besteht. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton.
Aus der EP 1 044 938 A1 ist es bekannt, gebrochenes Schaumglas als Zuschlagsstoff für eine mit einem Bindemittel gebundene fließfähige Gussmasse zu verwenden. Dabei sollen die Zuschlagsstoffe eine der Fullerkurve angenäherte Siebkurve aufweisen. Nachteilig dabei ist, dass zur Erreichung der Korngrößen der Zuschlagsstoffe entsprechend einer Fullerkurve aufwendige Arbeitsvorgänge, wie mechanische Zerkleinerungen, notwendig sind.
Die Definition der Fullerkurve ist allgemeiner Stand der Technik und kann der einschlägigen Fachliteratur sowie den entsprechenden Normen entnommen werden.
Auch die Verwendung eines Monokoms aus gebrochenen Schaumglasbrocken als Zuschlagsstoff für Leichtbeton ist aus der EP 0 012 1 14 A sowie aus der JP 10 203836 A bekannt.
Weiters ist aus der EP 0 292 424 A1 bekannt, Schaumkörper aus Glasmehl und einem besonderen Aktivator herzustellen.
Nachteilig bei den oben angeführten Leichtbetonarten und deren Herstellung ist vor allem die Erzeugung des Feinanteiles, da dieser mit aufwendigen mechanischen Vorgängen durchgeführt werden muß. Ein weiterer gravierender Nachteil ist darin zu sehen, dass bei der Erzeugung des Feinanteiles schwere Umweltverschmutzungen nur durch aufwendigste Vorkehrungen vermieden werden können.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Leichtbeton der eingangs zitierten Art zu schaffen, der einerseits die obigen Nachteile vermeidet und der anderseits rationell und wirtschaftlich hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Der erfindungsgemäße Leichtbeton ist dadurch gekennzeichnet, dass das Glasschaumgranulat eine Kornfraktion mindestens der Größe 2, vorzugsweise mindestens der Größe 4, aufweist und dass als Feinanteil ein Füllermaterial mit einer Kornfraktion bis 4, vorzugsweise bis 2, und einem Volumenanteil am
Leichtbeton von 0,1 bis 50 %, vorzugsweise von 0,1 bis 25 %, enthalten ist. Mit dem erfindungsgemäßen Leichtbeton ist es erstmals möglich, ein Baumaterial nach optimalen wirtschaftlichen Gesichtspunkten herzustellen, das auch die entsprechenden Anforderungen, seien es die einschlägigen Normen oder sonstigen gesetzlichen Bestimmungen, mit Sicherheit erfüllt. So können aus dem erfindungsgemäßen Leichtbeton Fertigelemente, wie Leichtbauteile, monolithische Wände oder Konstruktionsbeton, aber auch Ziegel, insbesondere Hohlziegel, Vorsatzelemente, Schallschutzelemente oder Transportbeton oder Ortsbeton hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Leichtbeton für die verschiedenen Anwendungen wird aus Glasschaumgranulat, entsprechend der erforderlichen Korngröße und des Komgefüges und einem Bindemittel bzw. eines Füllermaterials für die gewünschten Eigenschaften hergestellt.
Der gravierende Vorteil dieses erfindungsgemäßen Leichtbetons ist vor allem darin zu sehen, dass bei der Herstellung des Glasschaumgranulates bewusst kein Feinanteil produziert wird. Dadurch ist eine Umweltbelastung, auch des Maschinenparks, durch Staub nicht gegeben. Weiters wird durch die Vermeidung des Feinanteiles keine Brechtechnik benötigt, die in den Bereich des Mahlens kommt. Diese normalerweise zwingenden Arbeitsvorgänge entfallen. Eine rationellere Herstellungsmethode ist dadurch gewährleistet.
Als Füllermaterial für den erfindungsgemäßen Leichtbeton wird insbesondere ein im Handel erhältliches, marktübliches Produkt verwendet. Entsprechend den
Anforderungen an den erfindungsgemäßen Leichtbeton wird in der Füllermaterialpalette gewählt. Entsprechende Beispiele sind nachstehend angeführt.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung werden maximal zwei
Kornfraktionen des Glasschaumgranulates verwendet. Dadurch kann der derart hergestellte Leichtbeton mit wirtschaftlichem Aufwand entsprechend seinem Verwendungszweck hergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Anteil an Glasschaumgranulat maximal 75%. Dadurch werden nicht nur die entsprechenden Normwerte erreicht, sondern der physische Eindruck von herkömmlichem Beton, insbesondere Leichtbeton, verstärkt hervorgerufen.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung werden als Füllermaterial
Biähglaskugeln, vorzugsweise mit einer gesinterten Oberfläche, verwendet. Ein derartiges Füllermaterial hat ein geringeres Gewicht als der Feinanteil des Glasschaumgranulates, wodurch eine extrem leichte Betonart hergestellt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird als Füllermaterial Blähtonsand verwendet. Durch die Verwendung dieses Füllermaterials wird die Druckfestigkeit des derart hergestellten erfindungsgemäßen Leichtbetons erhöht. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von Blähtonsand eine Feuchtigkeitsspeicherung im Leichtbeton ermöglicht.
Nach einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird als Füllermaterial Bimsstein verwendet. Dieses in der Natur vorkommende Füllermaterial fügt sich nahtlos in die heute im Trend liegende Bio-Philosophie des Wohnens ein und ermöglicht auch in Kombination mit Glasschaumgranulat eine gute Wärmedämmung und eine ausreichende Druckfestigkeit.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird als Füllermaterial Natursand oder Flugasche verwendet. Auch dieses Füllermaterial liegt im Trend
der Bio-Philosophie und weist durch das höhere spezifische Gewicht eine hohe Druckfestigkeit des Leichtbetons auf.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird als Füllermaterial, vorzugsweise zerkleinertes, expandiertes und/oder extrudiertes Polystyrol verwendet. Dadurch wird ein überaus leichter und hoch wärmedämmender Leichtbeton herstellbar.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden als Füllermaterial Perlite verwendet. Dieses Füllermaterial ist nicht nur sehr leicht, sondern ist von seinen Eigenschaften her, ein Kompromiss zwischen Blähtonsand und Blähglaskugeln.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird als Füllermaterial Fasern aus Hanf verwendet. Hanffasern dienen als Verstärkung, ähnlich einer Armierung, und erhöhen die Biegezug- und Druckfestigkeit. Gleichzeitig dienen die Fasern aus Hanf als Dämmstoffzuschlag. Darüber hinaus dienen sie zur Wasserspeicherung und Feuchtigkeitspufferung, so dass ein besonders günstiges Wohnklima erreicht wird. Hanf ist außerdem eine der wenigen natürlichen Fasern, die resistent gegen mikrobiellen Befall sind und dem heutigen ökologischen Trend sehr entgegen kommen. Als sekundärer Effekt für Hanffasern ist zu sehen, dass der Anbau dieses Naturproduktes die Landwirtschaft fördert und im Zuge seines Wachstums dreimal soviel Stickoxide speichert, wie herkömmliche Pflanzen. Dadurch wird ein Düngen des Bodens für nachfolgende Pflanzen praktisch nicht mehr notwendig.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung weist der Leichtbeton ein geschlossenes Korngefüge auf. Ein Leichtbeton mit einem geschlossenen Komgefüge wird vor allem bei der Herstellung von monolithischen Wänden benötigt. Natürlich kann ein derartiger Leichtbeton auch für Fertigteile jeglicher Art oder Konstruktionselemente, beispielsweise Schalschutzelemente, Verwendung finden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Luftporenbildner zugesetzt. Dadurch kann wirtschaftlich ein Leichtbeton hergestellt werden, der leicht ist und trotzdem eine komplett geschlossene Oberfläche aufweist.
Nach einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung weist der Leichtbeton ein offenes bzw. haufwerksporiges Komgefüge auf. Ein derartiger Leichtbeton findet vor allem bei der Herstellung von Ziegeln, insbesondere Hohlziegel, Verwendung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dem Leichtbeton ein
Schaumbildner zugesetzt. Dieser Schaumbildner füllt die Hohlräume zwischen den einzelnen Glasschaumgranulaten aus. Da das spezifische Gewicht dieses Schaumbildners weit unter dem spezifischen Gewicht eines Glasschaumgranulat- Feinanteiles liegt, wird ein extrem leichter Beton erreicht. Darüber hinaus lassen sich damit sowohl sehr hohe statische Anforderungen, als auch sehr hoch wärmedämmende Teile, auch in Sichtbetonqualität, kostengünstig realisieren.
Nach einer weiteren alternativen Ausbildung wird dem Leichtbeton ein Stärkeether zugesetzt. Mit der Zugabe eines derartigen Stärkeethers in der Dosierung von beispielsweise 0,025 - 0,5 Masse % des Bindemittels, beispielsweise Zement, wird insbesondere eine Entmischung bei der Verarbeitung vermieden. Insbesondere bei der Verarbeitung von Massen mit verschiedenen Kornrohdichten, wie beispielsweise Glasschaumgranulat und Polystyrol oder Sand ist dies von Vorteil. Dabei wirkt der Stärkeether ähnlich einem Kleber, der ein vorbei gleiten der einzelnen Körner und damit ein Entmischen verhindert. Die
Problematik, dass das Füllermaterial mit Korngrößen unter 4, insbesondere unter 2, zum Untergehen in der Mischung neigen und die Kornfraktionen über 4 stark aufschwimmen, kann dadurch vermieden werden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt aber auch darin, ein äußerst wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Leichtbeton zu schaffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Glasschaumgranulat ausschließlich aus einer Mischung von Glasmeh! und Siliciumkarbid hergestellt wird, wobei in an sich bekannter Weise das Glasmehl und das Siliciumkarbid trocken vermischt werden und die Mischung anschließend in einem thermischen Prozess gebläht wird. Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, Leichtbeton herzustellen, der sowohl den normenmäßigen wie auch den gesetzlichen Anforderungen entspricht und der auch rationell und daher den wirtschaftlichen Gesichtspunkten entgegenkommend erzeugt werden kann.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung werden die im thermischen Prozess hergestellten Glasschaumplatten unmittelbar nach dem thermischen Prozess mit einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel schockartig behandelt. Durch den gezielten Einsatz der Kühlmittel, sei es beispielsweise Luft, Wasser oder Wasserdampf kann das Brechen des den Blähofen verlassenden Materials direkt beeinflusst werden. Dabei kann das heiße Material mit dem Kühlmittel, beispielsweise in Form eines Strahles oder auch flächig, behandelt werden. Bei einem optimierten Kühlmitteleinsatz kann die gewünschte Korngröße des brechenden Glasschaumgranulates weitgehenst erreicht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die im thermischen Prozess hergestellten Glasschaumplatten mit einer mechanischen Vorrichtung, beispielsweise einer Stachelwalze mit Schneidwerkzeugen, zerkleinert. Dabei könnte sich die direkt oder nahe des Ofenausganges angeordnete Stachelwalze mit der Umfangsgeschwindigkeit des Materialausstoßes bewegen. Durch ein „Zerschneiden" oder „Zerstechen" könnten die gewünschten Kornfraktionen hergestellt werde, wobei praktisch der Feinanteil vermieden werden kann.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt eine Brechung der Glasschaumplatte entsprechend einer Siebkurve, die abweichend, insbesondere bei den kleineren Kornfraktionen stark abweichend, der Fuller-Siebkurve ist. Darüber hinaus wird aber auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Siebkurve angestrebt, die in einigen Bereichen von der Fuller-Kurve bewusst
abweicht. Mit dieser Siebkurve gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren - dargestellt in der Fig. - ist eine Fraktionierung der einzelnen Korngruppen wirtschaftlicher zu erzeugen. Die Herstellung der einzelnen Leichtbetonarten ist auf Grund des fehlenden Feinanteiles weit umweltfreundlicher. Ferner wird dadurch auch die Ausbeute erhöht.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird das Glasschaumgranulat mit einem hochfesten, hochviskosen Bindemittel, beispielsweise im Tauch- oder Flutverfahren, ummantelt bzw. geflutet. Damit können selbst tragende Schallschutzelemente hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Leichtbetons liegt in einem überdurchschnittlichen Absorptionsverhalten und der Möglichkeit selbst tragende Elemente auszuführen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird der Leichtbeton mit einem Füllermaterial, insbesondere einem hochfesten, hochviskosen Bindemittel, versetzt. Damit können hochfeste und dennoch leichte Konstruktionselemente, beispielsweise Stützen aus Stahlbeton in Ortsbeton oder als Fertigteil hergestellt werden. Der herausragende Vorteil ist eine sehr hohe Festigkeit bei gleichzeitiger Wärmedämmung und einer sehr deutlichen Dichtereduktion.
Generell kann gesagt werden, dass der erfindungsgemäße Leichtbeton, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr wohl die Europäische Norm EN 13055-1 bzw. die ÖNORM B 4200-Teil 1 1 erfüllen kann.
Nachstehend werden zur näheren Erläuterung der Erfindung Ausführungsbeispiele aus der Praxis aufgezeigt:
Von der Anwendung her gibt es prinzipiell zwei Gruppen: die Herstellung von Fertigelementen, zu denen auch die Ziegelproduktion zählt, und die Erzeugung von Transportbeton, zu dem auch der Ortsbeton gehört.
Beispiel 1 : sehr leichte Fertigteile, hoch wärmedämmend und entsprechende Druckfestigkeit, beispielsweise Vorsatzbeton bei Terrassenplatten: 67-72 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4/8 und 8/16 mit geschlossenem Komgefüge, dem 28-33 VoI % Blähglaskugeln, insbesondere mit gesinterter Oberfläche oder Bimsstein der Korngröße < 4 als Füllermaterial beigesetzt wird.
Beispiel 2: leichte Fertigteile, wärmedämmend und erhöhte Druckfestigkeit, beispielsweise Konstruktionsbetonelemente:
50-55 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4/8 und 8/16 mit geschlossenem Komgefüge, dem 45-50 VoI % Natursand der Korngröße < 2 als Füllermaterial beigesetzt wird. Auf die Korngröße 2/4 wird bewusst verzichtet.
Beispiel 3: extrem leichte Fertigteile, besonders hohe Wärmedämmung und überaus wirtschaftliche Herstellung, beispielsweise monolithische Wandelemente für den
Hochbau: 65-70 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4/8 mit offenen Komgefüge, dem 0,1 -25 VoI % Blähglaskugeln der Korngröße < 2 und 0,1 -15 VoI % expandiertes und/oder extrudiertes Polystyrol als Füllermaterial und ein Schaumbildner beigesetzt wird. Auch hier wird auf die Korngröße 2/4 verzichtet,
Beispiel 4:
Herstellung von Mauersteinen bzw. Ziegeln, insbesondere Hohlziegel: 65-75 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4/8 oder 8/16 (oder auch 8/16 bzw. 8/12) mit offenen Komgefüge, dem 25-35 VoI % Blähglaskugeln der Korngröße < 2 als Füllermaterial beigesetzt wird. Die Korngruppe 2/4 und gegebenenfalls 4/8 wird bewusst nicht verwendet.
Beispiel 5: leichter Transportbeton bzw. Ortbeton, beispielsweise für Kellerdecken: 60-65 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4/8 und 8/16 bzw. 16/22 mit geschlossenem Komgefüge, dem 35-40 VoI % Natursand der Korngröße < 4 als Füllermaterial beigesetzt wird.
Beispiel 6: extrem leichter Transportbeton bzw. Ortbeton, beispielsweise wärmedämmende Wände für Industriebauten: 60-75 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4/8 und 8/16 mit geschlossenem Komgefüge, dem 25-40 VoI % Blähglaskugeln oder Bimsstein der Korngröße < 4 als Füllermaterial beigesetzt wird.
Beispiel 7: drainagefähiger und wärmedämmender Ortbeton, beispielsweise Industriezwischenböden:
55-75 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 16/32 bzw. 32/50 mit haufwerksporigen Komgefüge, dem 0,1 -20 VoI % Natursand oder Perlite der Korngröße < 2 und 24,9-44,9 VoI % expandiertes und/oder extrudiertes Polystyrol (EPS/XPS) als Füllermaterial beigesetzt wird.
Beispiel 8: säurebeständiger Leichtbeton, beispielsweise für Biogasanlagen: 65-70 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4/8 und 8/16 bzw. 8/16 und 16/32 mit geschlossenem Komgefüge, dem 30-35 VoI % Blähglaskugeln der Korngröße < 4 und ein Versiegelungsmittel auf Wasserglasbasis mit einem speziellen Katalysator beigesetzt werden.
Beispiel 9: schalldämpfende und wärmedämmende Ausgleichsschicht für Zwischendecke: 50-75 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 16/32 bzw. 32/50 mit haufwerksporigem Komgefüge, dem 25-50 VoI % Blähglaskugeln der Korngröße
< 2 beigesetzt wird Es wird bewusst auf die Korngroße 2/4 bis 8/16 bzw 2/4 bis 16/32 verzichtet
Beispiel 1 O- superleichter und hoch warmedammender Leichtbeton für monolithische
Betonsysteme in Fertig- oder Ortbetonweise.
73 VoI % Glasschaumgranulat der Komgruppe 4 - 16 mit geschlossenpoπgem
Komgefuge, dem 27 VoI % aufgeschäumtes Polystyrol der Korngroße 0 - 4 beigesetzt wird
Beispiel 1 1 ökologischer und feuchtigkeitsausgleichender Leichtbeton bis 60 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 4 - 16 mit geschlossenporigem
Korngefuge, dem bis 40 VoI % Fasein aus Hanf beigesetzt werden
Beispiel 12 individuell abstimmbarer, hoch warmedammender Leichtbeton für Wand- und
Deckenkonstruktionen, als Transport- oder Ortsbeton1
50- 75 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 12 - 35 und einer mittels speziellen Schaumbildners hergestellten Fullmatπx von 25 - 50 VoI % unterschiedlicher Rohdichte und Festigkeit
Beispiel 13 selbst tragende Schallschutzelemente- bis 75 VoI % Glasschaumgranulat der Kornfraktion 30/50 wobei das
Glasschaumgranulat mit einem hochfesten und hochviskosen Spezialbindemittel ummantelt wird.
Beispiel 14. hochfeste, leichte Konstruktionselemente:
40 - 75 VoI % Glasschaumgranulat der Korngruppe 8/16 oder 30/50 (oder 0/4, 4/8, 16/32) ummantelt mittels hochfesten und hochviskosen Spezialbindemittel und Verfullung ebenfalls mit dem hochfesten, hochviskosen Spezialbindemittel
Wie oben aufgezeigt, kann also das Glasschaumgranulat als Monokorn oder auch als Multikom eingesetzt werden. Die für den erfindungsgemäßen Leichtbeton entsprechenden physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise Dichte, Korngruppe, Korngrößenverteilung, Kornform, Wassergehalt, Kornfestigkeit und auch die chemischen Eigenschaften, wie beispielsweise organische und anorganische Bestandteile oder Reaktivitäten können über den Einsatz des Füllermaterials beeinflusst werden.