WO2020234462A1 - Verfahren zur herstellung eines schaumbetons und eines bauelements - Google Patents

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WO2020234462A1
WO2020234462A1 PCT/EP2020/064299 EP2020064299W WO2020234462A1 WO 2020234462 A1 WO2020234462 A1 WO 2020234462A1 EP 2020064299 W EP2020064299 W EP 2020064299W WO 2020234462 A1 WO2020234462 A1 WO 2020234462A1
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foam concrete
foam
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Michael Anton Wolfgang WEBER
Ralf RÖDER
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WEKO Consulting and Engineering Ltd.
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a foam concrete.
  • Foam concrete is a concrete that is created by mixing a cement paste (which in particular contains cement and water) and a foam.
  • Foam concrete differs in this sense from aerated concrete, which is typically created by adding a blowing agent (e.g. aluminum powder) to the cement paste.
  • a blowing agent e.g. aluminum powder
  • the blowing agent leads to the foaming of the tough cement paste.
  • the invention solves the problem with the features of claim 1 and is accordingly characterized in that the cement used is a mixture which contains a first, preferably larger, proportion of a first type of cement, in particular a normal cement, and a second , preferably smaller, portion of a second type of cement, in particular a quick-release cement.
  • the idea of the invention is to produce foam concrete in a process in which two different types of cement or types of cement are used to produce the cement paste, namely in particular a conventional cement (or a conventional type of cement) and a special cement, namely in particular a quick-setting cement or a quick-setting cement Cement, used or mixed.
  • the rapid cement is particularly important here, since the use of (at least a portion) of this rapid cement ensures that the foam concrete hardens particularly quickly after the cement paste and foam have been mixed. In this way, it is prevented that the foam can break down or collapse excessively during the hardening process of the foam concrete. Overall, a higher strength or stability of the foam concrete produced is achieved as a result.
  • the applicant came up with the idea of improving the strength of the foam concrete by changing the properties of the cement used or the cement mixture used with regard to a particularly rapid setting time be adapted or optimized.
  • a certain reliability and an advantageous cost structure can be achieved through the use of conventional normal cement.
  • a cement as defined in EN 197 (-1) and / or DIN 1164 (as a type of normal cement) is regarded as normal cement.
  • a so-called 52.5 R cement applies as normal cement in this context (although any other combination from the group with the designation AB should also be considered normal cement, with A from group 32.5; 42.5 and 52 , 5 is selected and B from the group L, N or R; A relates to the so-called standard strength, B the so-called initial strength).
  • Portland cement can be regarded as normal cement within the meaning of the application.
  • a so-called special cement can in particular be selected as the second type of cement.
  • This is in particular a rapid cement, for example a so-called CSA cement.
  • Rapid cement is also known as lightning cement. This is a cement that sets particularly quickly. Mortars made from this type of cement usually have a working time of just a few minutes. However, cements with a processing time of up to one hour can also be regarded as rapid cement.
  • quick-setting cements can have high proportions of aluminum and / or calcium and / or sulfonate, for example.
  • CSA actually stands for calcium sulfo-aluminate cement in CSA cement.
  • This exemplary cement is a rapid cement that typically uses bauxite and / or limestone and / or gypsum as raw material.
  • quick-setting cements can be characterized by a high proportion of gypsum.
  • the CSA cement mentioned could also be viewed as a mixture between Portland and alumina cement.
  • a mixture of two types of cement is used as the cement, the proportion of the first type of cement being preferably greater than the proportion of the second type of cement.
  • the first type of cement with the greater proportion is typically normal cement and the second type of cement is special cement or rapid cement.
  • the production method for a foam concrete according to the present invention provides in particular that the cement paste is produced using water and cement.
  • the proportion of the provided by cement or by the cement mixture The total solids content of the cement paste is advantageously between 55% and 95%. All percentages in this patent application are to be understood as mass weight information.
  • the mixture of the (at least) two types of cement provided according to claim 1 thus makes up a proportion between 55% and 95% of the total solids which, in addition to the water, are used to produce the cement paste.
  • the proportion of the cement mixture in the total solids content of the cement paste is approximately between 65% and 92%.
  • the amount of the proportion also depends on the desired density of the cured foam concrete.
  • the method for producing the foam concrete comprises in particular the steps mentioned in claim 1, which do not necessarily have to take place in chronological order.
  • the cement paste is brought together with the foam, of course, after its respective production.
  • an additional mixture (a so-called “compound”) can be added during the production of the cement paste (which in any case takes place with the addition of water and cement) or (shortly) after it has been produced.
  • This “compound” serves in particular as an “alkali booster”, so it ensures a higher alkalinity of the cement paste and / or the foam concrete.
  • foam concrete which is also called aerated lightweight concrete or mineral foam
  • aerated concrete for aerated concrete on the other
  • the pores of aerated concrete components are connected to one another by a capillary system.
  • aerated concrete components Water to a considerable extent.
  • foam concrete on the other hand, the individual pores are (at least predominantly) separated from one another and not connected to one another. For this reason, foam concrete components, for example, cannot absorb any or almost no water.
  • foam concrete and aerated concrete are hardened under the influence of heat and pressure.
  • the foam concrete according to the invention typically hardens without the supply of heat and / or at atmospheric pressure.
  • the process according to the invention is in particular not carried out with the application of heat or pressure, for example in an autoclave.
  • heat or pressure for example in an autoclave.
  • the foam concrete according to the invention can typically have a dry bulk density of between 10 kg / m 3 and 300 kg / m 3 , in particular between 30 kg / m 3 and 190 kg / m 3 , for example about 120 kg / m 3 to 140 kg / m 3 3 .
  • the foam concrete is produced according to the invention by bringing together or mixing a cement paste with foam.
  • the foam is typically under the cement paste raised or the other way around. This is typically done in a mixing station, for example a mixing station in the manner of an agitator. Folding in or mixing is usually done at a low speed. This enables gentle mixing.
  • the mixing time can for example be between a few seconds and a few minutes, for example between 30 seconds and 5 minutes, more preferably between 1 and 2 minutes.
  • the foam required for this is typically generated in a separate foam unit and then fed to the mixing station.
  • the foam can of course also be produced in the mixing station itself, for example in the manner of a large basin.
  • the cement paste can be added successively or cyclically to the foam, which is then located in the mixing station, and lifted or mixed with an agitator.
  • the cement paste is also referred to as "slurry".
  • the stirring or folding in is advantageously carried out with a certain regularity, and new cement paste can be added continuously.
  • This is a known procedure, for example from the ice cream or Kaiserschmarrn production area. So preferably not all of the cement paste and all of the foam are already in the mixing station at the beginning of the stirring process.
  • an exemplary mixing station there are, for example, 750 to 800 liters of foam and 100 to 300 liters of cement paste in one cubic meter of the mixed mass.
  • the ratio mentioned can of course also be between 5: 1 and 20: 1, preferably between 3: 1 and 50: 1.
  • the mass produced in this way which can also be referred to as (liquid or viscous) foam concrete or foam concrete raw material, is then typically pumped out and further shaped or processed into a component.
  • the foam which is mixed with the cement paste to produce the foam concrete, typically consists of a composition of air and a foaming agent which has proteins and / or aluminum salts and / or surfactants and / or water.
  • the foaming agent is therefore typically liquid or in any case fluid.
  • the foaming agent is foamed with air to produce the foam, for which purpose the foaming agent is preferably added to an air space. This can be done using a foam generator, which then directly fills the mixing station itself with foam, or first a separate basin or the like, from which the foam is then fed to the mixing station.
  • the foaming agent and / or the foam and / or the foamed concrete advantageously contain lipids, in particular rhamnolipids.
  • the cement paste is taken, for example, from a colloid mixer, which is also referred to as a colloidal mixer.
  • Colloid or colloidal mixers are used, for example, in the production of suspensions with the smallest particles.
  • the breakdown of the particles i.e. the separation of clumps, is the focus.
  • Particle breakdown is aimed at, among other things, in order to increase the reactive surface area of the material.
  • any other suitable mixer can also be used, for example even a hand mixer or the like.
  • certain additives are used. In addition to the cement mixture, these additives are of course also
  • Metakaolin, microsilica, nanosilica, hydroxyapatite, trycalcium phosphate and / or pyrogenic silica, for example, can be used as additives.
  • the innovative foam concrete according to the invention opens up a large number of new areas of application due to its significant advantages over other thermal insulation materials (inexpensive, non-flammable, environmentally friendly, etc.).
  • the obvious development towards the replacement of Styrofoam and other known insulation materials requires an adaptation of the foam concrete to the specific requirement profiles of the component constructions (e.g. ETICS or thermal insulation of steep and flat roofs).
  • ETICS thermal insulation of steep and flat roofs
  • the foam concrete can also be used on the inner wall.
  • it is preferably shaped and, for example, sawn and / or cut in the manner of plates or blocks. It can then be used particularly advantageously as an insulation board, in particular with particularly low thermal conductivity properties.
  • the foam concrete, or that taken from the mixing station is processed further to form a component.
  • the process can also be considered to have been completed beforehand.
  • the further processing can in particular involve shaping and / or a drying process.
  • the not yet hardened foam concrete removed from the mixing station hardens in the autoclave.
  • the autoclave may or may not be used.
  • the foam concrete which is then still liquid or pulpy or viscous, should be placed in a mold in order to dry.
  • the shape can be a casing, for example.
  • the finished insulation board can then be designed in the form of blocks or plates.
  • that which has been removed from the mold can be sawn or cut to size or the like, for example in a plate shape.
  • that which has been removed from the mold can be sawn or cut to size or the like, for example in a plate shape.
  • several insulation panels can be worked out of a casing.
  • Other shapes for other components can of course also be easily implemented.
  • the foam concrete can also be made of another material, such as wood or stone or the like, existing element are entered, which then represents the finished component with the entered, dried foam concrete.
  • the component can also have materials other than foam concrete, in particular wood or stone or another type of concrete or the like, for example.
  • Portland cement is used as the first type of cement, in particular a Portland cement EN 197-1, preferably 32.5; 42.5 or 52.5
  • the CSA cement described above ie calcium sulfo-aluminate cement, is preferably used as the second type of cement.
  • the ratio of the first type of cement (e.g. normal cement) to the second type of cement (e.g. rapid cement) is between 1.5 and 4 or between 1.5: 1 and 4: 1.
  • the ratio is advantageously between 1.8 and 2.5, more preferably about 2: 1.
  • the cement for example the first and / or second type of cement
  • the cement is finely ground, for example after it has been mixed or before.
  • the grinding process can lead to a particle and / or grain size of on average less than 10 micrometers, further advantageously less than 5 micrometers, further advantageously between 1 and 4 micrometers (on average).
  • the grinding process can take place in a ball mill, for example.
  • Typical cement has a grain size of about 40 to 50 micrometers. According to the most preferred embodiment it is provided that the
  • Cement or cement paste contains an additive that increases the alkalinity, a so-called "compound”. This can ensure a particularly high alkalinity of the cement paste.
  • This additive or “compound” can therefore also be referred to as an “alkali booster”.
  • the mass of the additive can in particular correspond approximately to the mass of the cement type with the lower proportion, plus / minus 20 percent.
  • the mass of the “compound” can correspond to the mass of the quick-setting cement.
  • the ratio of the mass of the additive or “compound” to the cement mixture can therefore be roughly similar to that of the first type of cement (which has a larger proportion) to the second type of cement (which has a smaller proportion).
  • the ratio of cement mixture to “compound” can be between 2.5 and 5, for example.
  • the additive or “compound” can advantageously comprise sodium bicarbonate and / or potassium. These substances can be used, for example, in oxidic form or as hydroxide.
  • soda it can be in the form of caustic soda, powder, caustic soda or the like in the “compound”.
  • the “compound” can also have microselikia, as described elsewhere as an additive in this application.
  • a concrete liquefier or plasticizer is used in the production of the cement paste.
  • This can in particular be a so-called flow agent for concrete according to EN 934-2.
  • Such a substance can bring about advantageous properties in particular by reducing the surface tension of the water, for example strong plasticization of the foam concrete without introducing air pores into the concrete.
  • Fly ash can particularly advantageously be used in the production of the cement paste.
  • Very fine fly ash is preferably used, which according to the invention has in particular been subjected to an additional grinding process, for example in a (separate) or the same ball mill.
  • Fly ash is typically the solid, disperse (particulate, particulate, dusty) residue from burns.
  • fly ash cement can also be used as one of the types of cement, for example as the first type of cement, but in principle also.
  • the present invention relates to a method for producing a structural element made of foam concrete, comprising the following steps:
  • the foam concrete can in particular be further processed into an insulating board.
  • the present invention also relates to a recipe for a cement paste for the production of foam concrete according to claim 10, this cement paste having at least the following components: a) water, b) cement of a mixture which has a first, preferably larger, proportion a first type of cement, in particular a normal cement, and a second, preferably smaller, portion of a second type of cement, in particular a rapid cement.
  • a cement paste can be produced which can be used in one of the above-described methods for producing a foam concrete or a structural element.
  • a first advantageous embodiment provides that the proportion of cement, based on the total solids content of the cement paste, is at least 55%, advantageously at least 60%, further advantageously at least 70%, further advantageously at least 80%.
  • the proportion of anhydride based on the total solids content of the cement paste is at least 0.4%, preferably at least 0.5%, further advantageously at least 2%, further advantageously at least 5% or about 5 %.
  • the proportion of aluminum sulfate based on the total solids content of the cement paste is at least 0.4%, advantageously at least 0.5%, further advantageously at least 2%, further advantageously at least 5% or about 5%.
  • the present invention relates to a component, for example an insulating board, according to claim 11.
  • the invention relates to a method according to claim 12.
  • fly ash is mixed with cement, in particular quick-release cement (for example CSA cement), and this is used as a (cement) mixture, which then leads to the production of a cement paste for a foam concrete with the addition of water.
  • quick-release cement for example CSA cement
  • a cement paste is used with the following components:
  • Alkali Booster (“Compound”) approx. 10 kg, comprising approx. 50% anhydride and approx. 50% aluminum sulfate,
  • H 2 O water
  • foam preferably based on aluminum salts or proteins
  • the addition of superplasticizers ensures better product properties in the foam concrete.
  • cement (s) with a normal particle size of 40 to 50 micrometers are used, in particular with conventional normal cement as described above, but which is reduced or ground down to 2 to 3 micrometers by a further grinding process using, for example, a ball mill, in order to improve material properties in foam concrete.
  • the high-performance cement (especially based on Portland cement) achieved by grinding (in a ball mill or similar) shows better material properties in foam concrete.
  • ultra-fine fly ash or, depending on the case, ultra-fine ground fly ash in the ball mill or similar
  • the optional use of ultra-fine fly ash (or, depending on the case, ultra-fine ground fly ash in the ball mill or similar) in the foam concrete ensures better material properties in the foam concrete.
  • CO 2 emissions can also be reduced in the manufacture of the end product, foam concrete, in particular in comparison to conventional cement, the manufacture of which is CO 2 -intensive.
  • the invention relates to a component according to claim 13.
  • a component according to claim 13 Such a component has been produced according to the invention by a method according to claim 12.
  • the invention relates to a method according to claim 14.
  • the invention is in turn based on the object of specifying a method with which a structural element made of foam concrete can be provided with greater strength.
  • the invention solves the problem with the features of claim 14.
  • the cement comprises at least a portion of a rapid cement.
  • high strengths of the foam concrete can be achieved quickly in the manufacturing process.
  • the foam concrete and a correspondingly produced foam concrete element can dry very quickly and thus be made available for further processing.
  • the invention relates to a component according to claim 15.
  • the invention relates to a method according to claim 16. This invention is in turn based on the object described above.
  • the special feature of the invention according to claim 16 is that the cement and / or the cement paste used for the use in the method according to the invention according to claim 15 has portions of a compound mixture or that portions of the compound mixture are added to the cement and / or the cement paste will.
  • the special feature is that the compound mixture has at least the components anhydrite and aluminum sulfate.
  • An anhydrite is an anhydrous calcium sulfate in the customary definition. This is basically an extremely dry plaster of paris.
  • Anhydrite is also known as anhydrite spar, as a frequently occurring mineral from the mineral class of sulfates with the chemical composition Ca (SO 4 ).
  • the compound mixture has aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) as a further component.
  • the cement has the components anhydrite and aluminum sulfate in not insignificant amounts.
  • the compound mixture has only the two components anhydrite and aluminum sulfate. These two components can, for example, be present in approximately equal parts.
  • the invention also encompasses when the ratio of these two constituents is about 20:80, up to 30:70, and / or up to 40:60 or also 60:40, and / or up to 70:30 and / or 80:20 is.
  • the compound mixture can be added as a mixture of a cement type or a cement paste. However, it is also covered by the invention if several different types of cement are used in the process according to the invention according to the technical teaching of claim 1 and a corresponding compound mixture is added to such a mixture of several types of cement.
  • the invention also encompasses when the two constituents anhydrite and aluminum sulfate are not added as a prefabricated compound mixture to the cement or to the several types of cement or to the cement paste, but successively, i. H. at different times.
  • the decisive factor is that the two components anhydrite and aluminum sulfate are present in the cement or cement paste that is used in the method according to the invention.
  • the amount of the compound mixture added to the cement or cement paste can be approximately the same as the amount of a portion of a quick-release cement.
  • the anhydrite component and / or the aluminum sulfate component can each amount to about 1% to 30% by weight based on the total weight of the cement.
  • the invention recognizes that, as a result of the use of anhydrite, extremely rapid water absorption can take place, and in this way very rapid drying becomes possible. In this way, on the one hand, rapid processing of the component, but also particularly good strength of the component is achieved.
  • the invention also recognizes that the use of the aluminum sulfate component - in particular in combination with the anhydrite component - results in particularly homogeneous foaming.
  • the aluminum sulfate in combination and in the presence of anhydrite ensures extremely precise, homogeneous and optimized foaming during the manufacturing process.
  • the invention further recognizes that the surfaces of components produced by the method according to the invention have particularly good strength and, in particular, good processability, e.g. B. sawing, ensure.
  • the surfaces of the component produced by the method according to the invention are in particular also very dimensionally stable.
  • the components produced accordingly are not brittle, so that here, for. B. no material areas crumble.
  • the invention relates to a component according to claim 18.
  • the component produced according to the invention has at least one surface in particular a surface to which a deep base is applied.
  • a deep base is also referred to as an inlet base and is generally used in numerous areas in construction, e.g. B. as a primer for surfaces for the purpose of applying colors below, known.
  • the deep bottom can, for. B. be applied to the surface of the component in a spray process or in a dipping process.
  • the surface can be made harder and more grippy. In particular, this considerably reduces the surface flowability.
  • the material and mineral components that have not yet been sufficiently integrated into the solid structure by gluing or bonding during the manufacture of the component can adhere even better with the aid of the deep base.
  • the depth base means can also have an impregnation means.
  • FIG. 1 In the manner of a very schematic
  • Fig. 4 in a representation comparable to Fig. 1 in a schematic diagram of an embodiment of the invention in which a compound mixture is added to a cement or a cement mixture or a cement paste, which has at least the components anhydrite and aluminum sulfate, and
  • FIG. 5 shows another in a representation according to FIG
  • Embodiment of a method according to the invention in which the additives anhydrite or aluminum sulfate are added separately, in particular successively, to a cement or a cement mixture or a cement paste and the compound is only contained in the ready-mixed cement.
  • FIG. 1 initially shows a certain dichotomy: the production of a cement paste 20 is initially shown in the left half of FIG.
  • a cement mixture 12 is added to water 11, in particular with the addition of an additive 26 which can advantageously increase the alkalinity of the cement paste 20.
  • the cement mixture 12 contains two types of cement, namely a first type of cement 27 and a second type of cement 28.
  • first type of cement 27 is present in a larger proportion than the second type of cement 28, i.e. has a greater proportion by weight in the finished cement mixture 12 on.
  • the first type of cement 27 can in particular be a normal cement and / or the second type of cement 28 can be a special cement, for example a rapid cement.
  • the first type of cement 27 can be, for example, 32.5 or 42.5 or 52.5 normal cement act, especially R-cement (Rapid cement). Regardless of this, it can be a Portland cement, for example.
  • the second type of cement 28 can be provided, for example, by rapid cement, in particular so-called CSA cement.
  • the mixing of these two types of cement 27 and 28 can lead to an advantageous end product, concrete foam, or an advantageous structural element, in a manner to be described below.
  • the ratio of the two types of cement 27 and 28 to one another is approximately 2: 1 in the present exemplary embodiment, but can in principle be in the range of 1, 5: 1 and 4: 1, for example.
  • the cement mixture consists of about two thirds of the first cement type 27 and about one third of the second cement type 28.
  • the cement particles which typically have a size of 40 to 50 micrometers, can be reduced or ground down to (on average) 2 to 3 micrometers.
  • an alkalinity-increasing additive 26 a so-called “compound” or “alkali booster”, is also added to the mixer 19.
  • This additive 26 can in particular contain soda and / or potassium, preferably in oxidic form or as a hydroxide.
  • the soda can be used, for example, in the form of a lye or in powder form or as caustic soda.
  • the additive 26 can also contain microselects 15, as they could for example also be used as (separate) aggregate 13 and are described in more detail in connection with this.
  • FIG. 1 shows that the additive 26 is typically introduced into the mixer 19 together with the water 11 and the cement mixture 12.
  • a dashed line in FIG. 1 indicates that the additive 26 can alternatively be mixed with one of the two types of cement 27 or 28, in particular the first type of cement 27 or the second type of cement 28, even before being fed into the mixer 19.
  • the arrow also allows the possibility that the additive 26 can be mixed with the cement mixture 12 before this is introduced into the mixer 19 (and / or is ground in the mill 29).
  • the mill 29 or an additional or separate mill can also be used to finely grind fly ash (which in the present exemplary embodiment is optionally added to the mixer or is used to produce the cement paste 20).
  • a so-called superplasticizer is also shown in FIG. 1 with the reference numeral 30, which is also added to the mixer 19 or used to produce the cement paste 20.
  • Such a plasticizer can also be called a concrete plasticizer.
  • aggregates 13 may also be added (this is optionally possible, which is indicated by the dashed box).
  • additives can be metakaolin 14 and / or microsilica 15 and / or nanosilica 16 and / or hydroxyapatite 17 and / or trycalcium phosphate 18.
  • Plasticizer 30 and / or the additives 13 are then mixed in a mixer 19.
  • the components mentioned can either be transferred individually, for example one after the other, into the mixer, or they can be mixed together beforehand and transferred together into the mixer 19.
  • the mixer 19 is, in particular, a colloid mixer which in particular performs more than 1000 revolutions, preferably more than 2000 revolutions per minute. Colloid mixers are also called colloid mixers in technical terms.
  • the right-hand side according to FIG. 1 shows, purely schematically, the production of a foam 21 to be mixed with the cement paste 20.
  • air 22 is combined with a foaming agent 23 in a separate foam unit, not shown in FIG. 1, and in this way the foam 21 created.
  • the foaming agent 23 is foamed with the aid of the air 22, for example.
  • the foaming agent 23 is typically already in liquid form, in particular comprising (aluminum) salts and / or surfactants and / or proteins and / or water.
  • the foam 21 is produced and on the other hand the already mentioned cement paste 20, which is also referred to as “slurry”.
  • the foam 21 is now lifted under the cement paste 20 in a next step. This takes place in a preferably slowly rotating mixing station 24.
  • the mixing station 24 is in particular a mixing station which is separate from the mixer 19. This typically rotates much more slowly than the mixer 19. It can, for example, comprise a basin that is first filled with foam 21. A certain amount of cement paste 20 can then be added to this foam 21 successively or in a timed manner.
  • the mixing station 24 can include an agitator, which now regularly folds in the foam or folds the cement paste 20 into the foam.
  • the mixing ratio of foam 21 to liquid cement paste 20 or slurry can for example be between 5: 1 and 50: 1, preferably between 10: 1 and 20: 1, more preferably about 15: 1.
  • the mixing station 24 or the mentioned agitator can then mix the foam 21 and the cement paste 20, for example for less than 5 minutes, for example between half a minute and three minutes of mixing time.
  • the foam concrete can bond very quickly or solidify very quickly, namely before the foam sets 21 begins to change during the mixing process, for example to fall in or to change its properties or the like. In this way, it is also possible to counteract a lack of strength in the foam concrete obtained or the foam concrete that can be removed from the mixing station.
  • alkaline-increasing additive 26 is contained in the cement paste 20.
  • its high alkalinity ensures that the foam concrete mixture or foam concrete solidifies more quickly (before the foam can change too much).
  • a foam concrete mass is achieved in the mixing station 24, which (possibly after later curing) has a consistency that has a higher stability or strength in relation to the masses that are achieved according to the prior art.
  • the method shown can also protect the environment, at least in comparison to conventional cement, the production of which, for example, is relatively C - intensive.
  • the amount to be removed from the mixing station 24 can either be further processed directly at 25 or, according to an alternative embodiment of the method according to the invention, can first be transferred (once) to a (different or the already known) mixer 19 .
  • the subsequent further processing takes place at 25 to a finished component 10 then finally.
  • This further processing can in particular consist in pouring the mass (also called liquid or viscous foam concrete) removed from the mixing station 24, which may have been introduced into the mixer 19 ', into molds or blocks. This can then take place in a production plant or production line or on a construction site.
  • the shape or the block can then be stripped out and the shaped, dried mass made of the desired foam concrete material can be shaped, for example by sawing or cutting or dividing or the like.
  • a corresponding product can be sawn to size, in the form of a plate, which can then be used as an insulation board.
  • FIG. 3 shows an alternative method to the method illustrated in particular in FIG. 1.
  • a mixture 34 of fly ash 3T and a type of cement 28 ′ is fed into the mixer 19.
  • the type of cement 28 ′ can in particular be the same type of cement 28 that is shown in FIG. 1 was designated as the second type of cement 28, so for example a rapid cement, in particular a CSA cement.
  • FIG. 3 is only to be understood as a detail and is intended to replace the area mentioned in FIG. 1. All other special features and configurations according to FIG. 1 or 2 should follow this section of a schematic view according to FIG. 3 (for example the entire right-hand part relating to the foam and / or a mill 29 into which the mixture 34 could be input, or of course the water 11, the alkalinity-increasing additive 26 or the plasticizer 30 or the additives 13). In this respect, there are no other differences between the section according to FIG. 3 and the corresponding section in FIG. 1. The addition of fly ash 31, as indicated in FIG. 1, would then generally no longer be necessary.
  • a compound 100 can be added to a cement mixture 12 or a cement 12 according to the invention, in accordance with method claim 16.
  • the compound contains at least the components anhydrite and aluminum sulfate.
  • the compound is denoted by the reference symbol 100.
  • the arrow 101 comprises the method variant, according to which the compound 100 is fed directly to the cement 12 or the cement mixture 12 before it reaches the mixer 19.
  • a process variant makes it clear, according to the broken process-step line 102, that the compound can, however, also be introduced directly into the mixer 19 and only there can be mixed with the cement or the cement mixture. At this In a process variant, the compound 100 is thus fed to the cement paste 20 which is produced in the mixer 19.
  • the cement 12 or the cement mixture 12 is not supplied with a compound 100, but rather the anhydrite component 103 and the aluminum sulfate component 104 separately.
  • the two components anhydrite 103 and aluminum sulfate 104 can be fed in simultaneously or successively.
  • the component anhydrite can be added directly to the cement or cement mixture 12 according to the process arrow 105 or the component aluminum sulfate 104 can be added directly to the cement or the cement mixture 12 according to the process arrow 106 or alternatively the component anhydrite 103 according to the process arrow 107 and / or the component aluminum sulfate 104 according to the process arrow 108 is fed directly to the mixer 19 and only mixed there with the cement or cement mixture 12, i.e., more precisely, with the cement paste 20 formed in the mixer 19 can be.

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Abstract

Beschrieben ist unter anderem ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons, umfassend z. B. folgende Schritte: Herstellen eines Zementleims unter Verwendung von Wasser und Zement, Herstellen eines Schaums aus Luft und Schaumbildner und das Zusammenbringen des Zementleims mit dem Schaum, insbesondere in einer Mischstation, und Mischen der beiden Bestandteile zu einem Schaumbeton, dadurch gekennzeichnet, dass als Zement eine Mischung venvendet wird, welche einen ersten, vorzugsweise größeren, Anteil einer ersten Zementart, insbesondere eines Normalzements, und. einen zweiten, vozugsweise kleineren, Anteil einer zweiten Zementart, insbesondere eines Schnellzements, aufiryeist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons und eines Bauelements
Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons.
Derartige Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2017 129 140 A1 der Anmelderin.
Als Schaumbeton wird ein Beton bezeichnet, der durch Mischen eines Zementleims (welcher insbesondere Zement und Wasser enthält) und eines Schaums entsteht. Schaumbeton unterscheidet sich in diesem Sinne von Porenbeton, der typischerweise durch die Zugabe eines Treibmittels (beispielsweise Aluminiumpulver) in den Zementleim erzeugt wird. Das Treibmittel führt bei der Herstellung von Porenbeton zum Aufschäumen der zähen Zementleimmasse. Dabei erfolgt jedoch keine Mischung von Schaum und Zementleim, wie bei der Herstellung von Schaumbeton.
Das Unterheben von Schaum unter einen Zementleim, und damit die bekannte Herstellung von Schaumbeton, ermöglicht in der Bauindustrie die Bereitstellung neuartiger Bauelemente, wie beispielsweise Dämmplatten aus besagtem Schaumbeton, welche besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.
Gemäß dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, dem Zementleim gewisse Zuschlagstoffe beizufügen, welche insbesondere die Wärmeleitfähigkeit oder die Rohdichte beeinträchtigen können.
Auch wenn sich der bekannte Schaumbeton und die daraus hergestellten Bauelemente als durchaus geeignet herausgestellt haben, liegt doch das grundsätzliche Bedürfnis vor, die Rezeptur weiter zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf eine größere Festigkeit des hergestellten Schaumbetons beziehungsweise Bauelementes.
Gemäß dem ersten Aspekt löst die Erfindung die gestellte Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ist demgemäß insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass als Zement eine Mischung verwendet wird, welche einen ersten, vorzugsweise größeren, Anteil einer ersten Zementart, insbesondere eines Normalzements, und einen zweiten, vorzugsweise kleineren, Anteil einer zweiten Zementart, insbesondere eines Schnellzements, aufweist.
Mit anderen Worten liegt die Idee der Erfindung darin, Schaumbeton in einem Verfahren herzustellen, bei welchem zur Herstellung des Zementleims zwei unterschiedliche Zementsorten oder Zementarten, nämlich insbesondere ein herkömmlicher Zement (beziehungsweise eine herkömmliche Zementart) und ein Sonderzement, nämlich insbesondere ein Schnellzement oder ein schnellhärtender Zement, eingesetzt beziehungsweise gemischt werden.
Hierbei kommt insbesondere dem Schnellzement eine besondere Wichtigkeit zu, da durch die Verwendung (jedenfalls eines Anteils) dieses Schnellzements erreicht wird, dass der Schaumbeton nach dem Mischen von Zementleim und Schaum besonders schnell aushärtet. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich der Schaum während des Erhärtungsprozesses des Schaumbetons übermäßig abbauen beziehungsweise einfallen kann. Insgesamt wird dadurch eine höhere Festigkeit oder Stabilität des hergestellten Schaumbetons erreicht.
Die Anmelderin ist somit erstmalig auf die Idee gekommen, die Festigkeit des Schaumbetons zu verbessern, indem die Eigenschaften des verwendeten Zements beziehungsweise der verwendeten Zementmischung hinsichtlich einer besonders zügigen Aushärtezeit angepasst beziehungsweise optimiert werden. Andererseits kann durch die Verwendung des herkömmlichen Normalzements eine gewisse Verlässlichkeit und auch vorteilhafte Kostenstruktur erreicht werden.
Als Normalzement wird dabei insbesondere ein Zement angesehen, wie er in der EN 197(-1 ) und/oder der DIN 1164 (als Normalzementart) definiert ist.
Insbesondere gilt in diesem Zusammenhang zum Beispiel ein sogenannter 52,5 R-Zement als Normalzement (wobei allerdings auch jegliche andere Kombination aus der Gruppe mit der Bezeichnung AB als Normalzement gelten soll, wobei A aus der Gruppe 32,5; 42,5 und 52,5 gewählt wird und B aus der Gruppe L, N oder R; A betrifft dabei die sogenannte Normfestigkeit, B die sogenannte Anfangsfestigkeit).
Beispielsweise kann Portlandzement im Sinne der Anmeldung als Normalzement angesehen werden.
Als zweite Zementart kann insbesondere ein sogenannter Sonderzement gewählt werden. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Schnellzement, beispielsweise einen sogenannten CSA-Zement.
Schnellzement wird auch als Blitzzement bezeichnet. Dies ist ein Zement der besonders schnell abbindet. Mörtel, die aus solchem Zement hergestellt sind, haben in der Regel eine Verarbeitungszeit von nur wenigen Minuten. Jedoch können insbesondere auch Zemente mit einer Verarbeitungszeit von bis zu einer Stunde als Schnellzement gelten.
Weil ein Abbinden jedoch viel zu schnell eintritt, gelten Schnellzemente eigentlich als für die Betonherstellung ungeeignet, da Verarbeitungszeiten von unter einer Stunde auf einer Großbaustelle als viel zu kurz gelten. Die Anmelderin ist daher insbesondere auf die Idee gekommen, derartige Schnellzemente (lediglich) anteilig einzusetzen, um im regulären Baubetrieb die Herstellung von Schaumbeton zu ermöglichen und trotzdem ein schnelleres Erhärten zu erreichen und somit dem zügigen Abbau des Schaums zuvorzukommen.
Typischerweise können Schnellzemente beispielsweise hohe Anteile von Aluminium aufweisen und/oder Kalzium und/oder Sulfonat.
Tatsächlich steht die Abkürzung CSA beim CSA-Zement für Calcium- Sulfo-Aluminat-Zement. Dieser beispielhafte Zement ist ein Schnellzement, der als Rohstoff typischerweise Bauxit und/oder Kalkstein und/oder Gips verwendet.
Allgemein können sich Schnellzemente durch einen hohen Gipsanteil auszeichnen.
Den genannten CSA-Zement könnte man auch als eine Mischung zwischen Portland- und Tonerde-Zement ansehen.
Erfindungsgemäß wird als Zement also eine Mischung von zwei Zementarten verwendet, wobei vorzugsweise der Anteil der ersten Zementart größer als der Anteil der zweiten Zementart ist. Bei der ersten Zementart mit dem größeren Anteil handelt es sich dabei typischerweise um den normalen Zement und bei dem zweiten Anteil der zweiten Zementart um den Sonderzement oder Schnellzement.
Das Herstellungsverfahren für einen Schaumbeton gemäß der vorliegenden Erfindung sieht insbesondere vor, dass der Zementleim unter Verwendung von Wasser und Zement hergestellt wird. Der von Zement bzw. von der Zementmischung bereitgestellte Anteil an dem Gesamtfeststoffgehalt des Zementleims beträgt vorteilhaft zwischen 55 % und 95 %. Sämtliche Prozentangaben in dieser Patentanmeldung sind jeweils als Massengewichtsangabe zu verstehen.
Die gemäß Anspruch 1 vorgesehene Mischung der (wenigstens) zwei Zementarten macht also einen Anteil zwischen 55 % und 95 % der gesamten Feststoffe aus, die neben dem Wasser zur Herstellung des Zementleims dienen. Insbesondere beträgt der Anteil der Zementmischung an dem Gesamtfeststoffgehalt des Zementleims etwa zwischen 65 % und 92 %. Die Höhe des Anteils hängt auch von der gewünschten Rohdichte des ausgehärteten Schaumbetons ab.
Das Verfahren zur Herstellung des Schaumbetons umfasst dabei insbesondere die in Anspruch 1 genannten Schritte, welche nicht zwingend in chronologischer Abfolge erfolgen müssen. Insbesondere erfolgt das Zusammenbringen des Zementleims mit dem Schaum aber natürlich nach dessen jeweiliger Herstellung.
Vorteilhafterweise kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass bei der Herstellung des Zementleims (welche jedenfalls unter Hinzufügung von Wasser und Zement erfolgt) oder (kurz) nachdem dessen Herstellung erfolgt ist, noch eine zusätzliche Mischung (ein sogenannter„Compound“) zugegeben werden kann. Dieser „Compound“ dient insbesondere als „Alkali-Booster“, sorgt also insbesondere für eine höhere Alkalität des Zementleims und/oder des Schaumbetons.
Infolge der gänzlich unterschiedlichen Herstellungsarten beim Schaumbeton einerseits (welcher auch Porenleichtbeton oder mineralischer Schaum genannt wird) und beim Porenbeton andererseits, entstehen unterschiedliche Strukturen in dem ausgehärteten Beton. So sind die Poren bei Porenbeton-Bauteilen durch ein Kapillarsystem miteinander verbunden. Porenbeton-Bauteile nehmen aus diesem Grunde Wasser in beträchtlichem Umfang auf. Beim Schaumbeton hingegen sind die einzelnen Poren (zumindest überwiegend) voneinander getrennt und gerade nicht miteinander verbunden. Deswegen können beispielsweise Schaumbeton-Bauteile kein oder nahezu kein Wasser aufnehmen.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen Schaumbeton und Porenbeton liegt in der Herstellungsart: Porenbeton wird unter Einfluss von Wärme und Druck ausgehärtet. Der erfindungsgemäße Schaumbeton erhärtet hingegen typischerweise ohne Zufuhr von Wärme und/oder bei Atmosphärendruck.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines
Schaumbetons umfasst daher vorteilhafterweise den folgenden Schritt:
"Aushärtenlassen des Schaumbetons, ohne Zufuhr von Wärme, ohne Zufuhr von Energie, und bei Atmosphärendruck".
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insoweit insbesondere nicht unter Aufbringung von Wärme oder Druck, zum Beispiel in einem Autoklaven, durchgeführt. Damit können gegenüber Verfahren des Standes der Technik, die einen Autoklaven verwenden (müssen), erhebliche Kosteneinsparungen und eine Vereinfachung des Fertigungsprozesses erreicht werden.
Der erfindungsgemäße Schaumbeton kann typischerweise eine Trocken rohdichte von zwischen 10 kg/m3 und 300 kg/m3 aufweisen, insbesondere von zwischen 30 kg/m3 und 190 kg/m3, beispielsweise etwa 120 kg/m3 bis 140 kg/m3.
Der Schaumbeton entsteht erfindungsgemäß durch ein Zusammenbringen oder Vermischen eines Zementleimes mit Schaum. Der Schaum wird dabei typischerweise unter den Zementleim untergehoben oder anders herum. Dies geschieht typischerweise in einer Mischstation, beispielsweise einer Mischstation nach Art eines Rührwerkes. Das Unterheben oder Durchmischen erfolgt dabei in der Regel eher niedrigdrehend. Dies ermöglicht ein schonendes Mischen. Die Mischdauer kann dabei beispielsweise zwischen einigen Sekunden und einigen Minuten, beispielsweise zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten liegen, weiter vorzugsweise zwischen 1 und 2 Minuten.
Der hierfür benötigte Schaum wird typischerweise in einer gesonderten Schaumeinheit erzeugt und der Mischstation dann zugeführt. Alternativ kann der Schaum selbstverständlich auch in der Mischstation selber erzeugt werden, beispielsweise nach Art eines großen Beckens. In beiden Fällen kann in den Schaum, welcher dann in der Mischstation befindlich ist, sukzessive oder getaktet der Zementleim hinzugefügt werden und mit einem Rührwerk untergehoben oder vermischt werden. Der Zementleim wird dabei auch als„Slurry“ bezeichnet.
Vorteilhafterweise geschieht das Umrühren beziehungsweise Unterheben mit einer gewissen Regelmäßigkeit, wobei immer neuer Zementleim stetig zugegeben werden kann. Dies ist ein bekanntes Vorgehen, beispielsweise aus dem Eisschaum- oder Kaiserschmarrn- Herstellungsbereich. Vorzugsweise befindet sich also nicht sämtlicher Zementleim und sämtlicher Schaum bereits am Anfang des Rührprozesses in der Mischstation.
Bei einer beispielhaften Mischstation befinden sich in einem Kubikmeter der gemischten Masse beispielsweise 750 bis 800 Liter Schaum und 100 bis 300 Liter Zementleim. Dies ist aber selbstverständlich nur ein beispielhafter Wert. Das genannte Verhältnis kann selbstverständlich auch zwischen 5:1 und 20:1 liegen, vorzugsweise zwischen 3:1 und 50:1. Die so hergestellte Masse, welche auch als (flüssiger beziehungsweise viskoser) Schaumbeton oder Schaumbetonrohmaterial bezeichnet werden kann, wird dann typischerweise abgepumpt und zu einem Bauelement weitergeformt oder verarbeitet.
Der Schaum, der mit dem Zementleim zur Herstellung des Schaumbetons vermischt wird, besteht typischerweise aus einer Zusammensetzung von Luft und einem Schaumbildner, welcher Proteine und/oder Aluminiumsalze und/oder Tenside und/oder Wasser aufweist. Der Schaumbildner ist daher typischerweise flüssig oder jedenfalls fluid.
Der Schaumbildner wird mit Luft aufgeschäumt zur Herstellung des Schaums, wozu vorzugsweise einem Luftraum der Schaumbildner zugegeben wird. Dies kann unter Einsatz eines Schaumgenerators erfolgen, welcher dann die Mischstation selbst direkt mit Schaum befüllt oder erst ein separates Becken oder ähnliches, aus welchem der Schaum dann der Mischstation zugeführt wird.
Vorteilhafterweise weist der Schaumbildner und/oder der Schaum und/oder der Schaumbeton Lipide, insbesondere Rhamnolipide, auf.
Der Zementleim wird beispielsweise einem Kolloidmischer entnommen, welcher auch als Kolloidalmischer bezeichnet wird.
Kolloid- beziehungsweise Kolloidalmischer werden zum Beispiel bei der Herstellung von Suspensionen mit kleinsten Partikeln eingesetzt. Neben der gleichmäßigen Verteilung der Feststoffteilchen in der fluiden Phase steht dabei der Aufschluss der Partikel, also das Trennen von Verklumpungen, im Fokus. Der Partikelaufschluss wird unter anderem angestrebt, um eine Erhöhung der reaktiven Oberfläche des Materials zu erreichen. Alternativ kann aber auch jeder andere geeignete Mischer verwendet werden, beispielsweise sogar ein Handmischer oder Ähnliches. Je nach Anwendungsfall werden bestimmte Zuschlagsstoffe eingesetzt. Diese Zuschlagsstoffe sind neben der Zementmischung freilich auch
Bestandteile, die zum Gesamtfeststoffgehalt des Zementleims beitragen.
Als Zuschlagsstoffe kommen beispielsweise Metakaolin, Microsilika, Nanosilika, Hydroxylapatit, Trycalciumphosphat und/oder pyrogene Kieselsäure in Frage.
Der erfindungsmäße innovative Schaumbeton eröffnet aufgrund seiner wesentlichen Vorteile gegenüber anderen Wärmedämmstoffen (kostengünstig, nicht brennbar, umweltfreundlich, etc.) eine Vielzahl von neuen Anwendungsgebieten. Die naheliegende Entwicklung hin zum Ersatz von Styropor und anderen bekannten Dämmstoffen erfordert eine Anpassung des Schaumbetons an die spezifischen Anforderungsprofile der Bauteilkonstruktionen (zum Beispiel WDVS oder Wärmedämmung von Steil- und Flachdächern). Sowohl in Neubauten als auch in der energetischen Bestandsanierung bilden sich umfangreiche Anwendungspotenziale für die nachhaltige Wärmedämmung. Darüber hinaus werden zukunftsorientierte und vollkommen neue Konstruktionen durch die vorteilhaften Eigenschaften und Fertigungsverfahren des Schaumbetons ermöglicht, wie zum Beispiel tragfähige Verbundkonstruktion für Außenwände und Dächer mit Beton-, Mauerwerk- und Holzelementen.
Ein typischer Einsatz ist in der Außenwand- oder Dachkonstruktion. Insbesondere kann der Schaumbeton aber auch an der Innenwand eingesetzt werden. Vorzugsweise wird er dazu geformt und beispielsweise nach Art von Platten oder Blöcken gesägt und/oder geschnitten. Hierbei kann er dann besonders vorteilhafterweise als Dämmplatte eingesetzt werden, insbesondere mit besonders niedrigen Wärmeleitfähigkeiteigenschaften.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schaumbeton, beziehungsweise das der Mischstation Entnommene, zu einem Bauelement weiterverarbeitet. Sollte das Bauelement allerdings keiner besonderen Form bedürfen, kann das Verfahren auch schon vorher als abgeschlossen gelten. Bei der Weiterverarbeitung kann es sich insbesondere um eine Formgebung und/oder einen Trocknungsprozess handeln.
Optional kann vorgesehen sein, dass der der Mischstation entnommene, noch nicht ausgehärtete Schaumbeton im Autoklav aushärtet. Je nach Anwendungsfall kann eine Nutzung des Autoklavs vorgesehen sein oder nicht.
Beispielsweise für den Fall, dass das Bauelement als Dämmplatte ausgebildet sein soll, sollte der dann gegebenenfalls noch flüssige oder breiige oder viskose Schaumbeton in eine Form gegeben werden, um zu trocknen. Bei der Form kann es sich beispielsweise um eine Verschalung handeln.
Die fertige Dämmplatte kann dann block- oder plattenartig ausgebildet sein. Insbesondere kann das aus der Form Entnommene zugesägt oder zugeschnitten werden oder ähnliches, beispielsweise in eine Plattenform. Aus einer Verschalung können auf diese Weise auch mehrere Dämmplatten herausgearbeitet werden. Auch andere Formen für andere Bauelemente sind selbstverständlich ohne weiteres realisierbar.
Der Schaumbeton kann allerdings auch in ein aus einem anderen Material, wie Holz oder Stein oder ähnliches, bestehendes Element eingegeben werden, welches dann mit dem eingegebenen, getrockneten Schaumbeton das fertige Bauelement darstellt. Das Bauelement kann in diesem Sinne beispielsweise auch andere Materialien als Schaumbeton aufweisen, insbesondere Holz oder Stein oder eine andere Betonsorte oder ähnliches.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als erste Zementart Portlandzement verwendet, insbesondere ein Portlandzement EN 197-1 , vorzugsweise 32,5; 42,5 oder 52,5
Portlandzement.
Als zweite Zementart wird vorzugweise der oben beschriebene CSA- Zement, also Calcium-Sulfo-Aluminat-Zement.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt das Verhältnis von der ersten Zementart (also beispielsweise Normalzement) zur zweiten Zementart (also beispielsweise Schnellzement) zwischen 1 ,5 und 4 beziehungsweise zwischen 1 ,5:1 und 4:1. Vorteilhafterweise liegt das Verhältnis zwischen 1 ,8 und 2,5, weiter vorzugsweise bei etwa 2:1.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zement (also beispielsweise die erste und/oder zweite Zementart) kleingemahlen wird, beispielsweise nachdem er vermischt wurde oder davor.
Der Mahlprozess kann bis zu einer Partikel- und/oder Korngröße von im Mittel weniger als 10 Mikrometern führen, weiter vorteilhafterweise von weniger als 5 Mikrometern, weiter vorteilhafterweise von zwischen 1 und 4 Mikrometern (im Mittel).
Der Mahlprozess kann beispielsweise in einer Kugelmühle erfolgen. Typischer Zement hat eine Korngröße von etwa 40 bis 50 Mikrometern. Gemäß der bevorzugsten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der
Zement oder der Zementleim einen alkalitätserhöhenden Zusatz, einen sogenannten„Compound“ enthält. Dieser kann für eine besonders hohe Alkalität des Zementleims sorgen. Dieser Zusatz oder„Compound“ kann daher auch als„Alkali-Booster“ bezeichnet werden. Die Masse des Zusatzes kann dabei insbesondere etwa der Masse der Zementart mit dem geringeren Anteil entsprechen, plus/minus 20 Prozent. Beispielsweise kann die Masse des„Compounds“ also beispielsweise der Masse des Schnellzements entsprechen.
Für das Verhältnis von Masse des Zusatzes beziehungsweise „Compounds“ zu Zementmischung kann sich daher ein in etwa ähnliches Verhältnis ergeben wie von erster (einen größeren Anteil aufweisender) Zementart zu zweiter (einen kleineren Anteil aufweisender) Zementart. Das Verhältnis von Zementmischung zu „Compound“ kann dabei also beispielsweise zwischen 2,5 und 5 liegen.
Vorteilhafterweise kann der Zusatz oder „Compound“ Natron und/oder Kalium aufweisen. Diese Stoffe können beispielsweise in oxidischer Form beziehungsweise als Hydroxid verwendet werden.
Sofern Natron verwendet wird, kann dies beispielsweise in Form von Natronlauge, in Pulverform, als Ätznatron oder ähnlichem im„Compound“ vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich kann der„Compound“ auch Mikroselikia aufweisen, wie sie an anderer Stelle als Zuschlagstoff in dieser Anmeldung beschrieben werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Herstellung des Zementleims ein Betonverflüssiger oder Plastifizierer verwendet. Hierbei kann es sich insbesondere um ein sogenanntes Fließmittel für Beton nach EN 934-2 handeln. Eine derartige Substanz kann insbesondere durch die Herabsetzung der Oberflächenspannung des Wassers vorteilhafte Eigenschaften herbeiführen, so beispielsweise eine starke Plastifizierung des Schaumbetons, ohne hierbei Luftporen in den Beton einzubringen.
Besonders vorteilhafterweise kann beim Herstellen des Zementleims Flugasche verwendet werden. Vorzugsweise wird hochfeine Flugasche verwendet, welche erfindungsgemäß insbesondere noch einem zusätzlichen Mahlprozess unterzogen worden ist, beispielsweise in einer (separaten) oder derselben Kugelmühle. Bei Flugasche handelt es sich typischerweise um den festen, dispersen (teilchenförmigen, partikelförmigen, staubförmigen) Rückstand von Verbrennungen.
Zusätzlich oder alternativ kann als eine der Zementarten, beispielsweise als erste Zementart, aber grundsätzlich auch ein sogenannter Flugasche-Zement verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes aus Schaumbeton, umfassend folgende Schritte:
•Herstellen eines Schaumbetons nach einem der voranstehenden
Verfahren, •Weiten/erarbeiten des Schaumbetons zu einem Bauelement.
Der Schaumbeton kann insbesondere zu einer Dämmplatte weiterverarbeitet werden.
Gemäß einem weiteren, unabhängigen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Rezeptur für einen Zementleim zur Herstellung von Schaumbeton nach Anspruch 10, wobei dieser Zementleim mindestens folgende Bestandteile aufweist: a) Wasser, b) Zement einer Mischung, welche einen ersten, vorzugsweise größeren, Anteil einer ersten Zementart, insbesondere eines Normalzements, und einen zweiten, vorzugsweise kleineren, Anteil einer zweiten Zementart, insbesondere eines Schnellzements, aufweist.
Mit einer derartigen Rezeptur kann insbesondere ein Zementleim hergestellt werden, welcher in einem der oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons beziehungsweise eines Bauelementes benutzt werden kann.
Zu der Rezeptur nach Anspruch 10 werden nachfolgend besonders vorteilhafte und voneinander unabhängige Ausführungsbeispiele der Erfindung vorgestellt.
Ein erstes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Zementanteil bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Zementleims mindestens 55 %, vorteilhafterweise mindestens 60 %, weiter vorteilhafterweise mindestens 70 %, weiter vorteilhafterweise mindestens 80 % beträgt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 beträgt der Anteil an Anhydrid bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Zementleims mindestens 0,4 %, vorzugsweise von mindestens 0,5 %, weiter vorteilhafterweise von mindestens 2 %, weiter vorteilhafterweise mindestens 5 % oder etwa 5 %.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Anteil an Aluminiumsulfat bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt des Zementleims wenigstens 0,4 %, vorteilhafterweise wenigstens 0,5 %, weiter vorteilhafterweise wenigstens 2 %, weiter vorteilhafterweise mindestens 5 % oder etwa 5 %.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt noch ein Bauelement, beispielsweise eine Dämmplatte, nach Anspruch 11.
Schließlich betrifft die Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren nach Anspruch 12.
Die Idee besteht hierbei darin, die erste Zementart gemäß Patentanspruch 1 durch Flugasche zu substituieren. Mit anderen Worten wird Flugasche mit Zement, insbesondere Schnellzement (beispielsweise CSA-Zement), gemischt und dies als (Zement-)Mischung verwendet, welche dann unter Wasserzugabe zur Herstellung eines Zementleims für einen Schaumbeton führt.
Auch eine solche Mischung kann beispielsweise noch gemahlen werden bevor sie mit dem Wasser zusammenkommt. Auch sind die oben beschriebenen Beigaben selbstverständlich möglich, insbesondere die Zugabe des Compounds. Lediglich aus Gründen der Vollständigkeit sollen bezüglich der vier letztgenannten Aspekte der Erfindung (also hinsichtlich der Patentansprüche 10, 11 , 12 und 13) nicht noch einmal sämtliche zum ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen angeführt werden, insbesondere aus Gründen der Übersichtlichkeit der Anmeldung. Sämtliche bezüglich des ersten Aspektes der Erfindung genannten Vorteile und Ausführungen sollen aber auch im Zusammenhang mit den technischen Lehren der Ansprüche 10, 11 , 12 und 13 als offenbart gelten.
Schließlich sollen zu den Erfindungen folgende beispielhafte, stichpunktartige Ausführungen angefügt werden:
Als Richtrezeptur kann gelten: für etwa 130 kg/m3 Trockenrohdichte des Schaumbetons wird ein Zementleim verwendet mit den Bestandteilen:
Ca. 1/3 CSA-Zement (ca. 10 kg),
Ca. 2/3 Zement 32,5/42,5 oder 52,5 Portlandzement ca. 64 kg
Alkali Booster („Compound“) ca. 10 kg, umfassend etwa 50 % Anhydrid und etwa 50 % Aluminiumsulfat,
20 bis 30 Liter H2O (Wasser), und 75 bis 800 Liter Schaum (vorzugsweise auf Basis von Aluminiumsalzen oder Proteinen).
Insbesondere sorgt die Zugabe von Superplastifizierer für bessere Produkteigenschaften im Schaumbeton. Es erfolgt vorteilhafterweise eine sehr schnelle Bindung/ein sehr schnelles Erstarren des Schaumbetons durch erhöhte Alkalität, bevor der Schaum anfängt, sich in seiner Form und Eigenschaft zu verändern.
Insbesondere erfolgt der Einsatz von Zement(en) mit normaler Partikelgröße von 40 bis 50 Mikrometern, insbesondere beim herkömmlichen Normalzement wie oben beschrieben, der jedoch durch einen weiteren Mahlprozess mittels zum Beispiel einer Kugelmühle auf 2 bis 3 Mikrometer reduziert beziehungsweise heruntergemahlen wird, um verbesserte Materialeigenschaften im Schaumbeton zu erreichen.
Der durch das Mahlen (in einer Kugelmühle oder ähnlichem) erzielte Hochleistungszement (insbesondere auf Basis von Portlandzement) zeigt bessere Materialeigenschaften im Schaumbeton.
Der optionale Einsatz von hochfeiner Flugasche (beziehungsweise je nachdem auch in der Kugelmühle oder ähnlichem hochfein gemahlener Flugasche) im Schaumbeton sorgt für bessere Materialeigenschaften im Schaumbeton.
Dadurch kann in der Fertigung des Endproduktes Schaumbeton auch die CO2 Emission reduziert werden, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichem Zement, dessen Herstellung CO2-intensiv ist.
Durch das Mahlen der beschriebenen Rohstoffe mittels einer Kugelmühle wird eine größere Fläche der Partikel insgesamt erreicht. Dies wirkt sich positiv/erhöhend auf die Stabilität des Schaumbetons aus (insbesondere Druckfestigkeit, Biegezug, E-Modul).
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf ein Bauelement nach Anspruch 13. Ein solches Bauelement ist erfindungsgemäß nach einem Verfahren nach Anspruch 12 hergestellt worden.
Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf ein Verfahren nach Anspruch 14.
Der Erfindung liegt wiederum die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Bauelement aus Schaumbeton mit einer größeren Festigkeit bereitgestellt werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 14.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Zement zumindest einen Anteil eines Schnellzementes umfasst. Hierdurch kann ein schnelles Erreichen hoher Festigkeiten des Schaumbetons im Herstellungsprozess erreicht werden.
Schrumpfungsprozesse werden damit vermieden bzw. es werden nur sehr geringe Schrumpfungen erreicht. Außerdem kann unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens der Schaumbeton und ein entsprechend hergestelltes Schaumbetonelement sehr schnell trocknen und damit für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden.
Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt ein Bauelement nach Anspruch 15.
Bezüglich der Erfindung geltend die zu Anspruch 14 aufgeführten Vorteile analog.
Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren nach Anspruch 16. Dieser Erfindung liegt wiederum die oben geschriebene Aufgabe zugrunde.
Diese wird durch ein Verfahren nach Anspruch 16 gelöst.
Die Besonderheit der Erfindung nach Anspruch 16 besteht darin, dass der für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 15 eingesetzte Zement und/oder der Zementleim Anteile einer Compound-Mischung aufweist oder dass dem Zement und/oder dem Zementleim Anteile der Compound-Mischung zugegeben werden. Die Besonderheit besteht darin, dass die Compound-Mischung zumindest die Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat aufweist.
Als Anhydrit wird in fachmännisch üblicher Definition ein wasserfreies Calziumsulfat bezeichnet. Dieses ist im Prinzip ein extrem trockener Gips.
Anhydrit ist auch als Anhydritspat bekannt, als ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Sulfate mit der chemischen Zusammensetzung Ca(SO4).
Als weiteren Bestandteil weist die Compound-Mischung Aluminiumsulfat (AI2(SO4)3 auf.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weist der Zement die Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat in nicht unwesentlichen Mengen auf.
Gemäß einer Variante der Erfindung weist die Compound-Mischung nur die beiden Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat auf. Diese beiden Bestandteile können beispielsweise zu etwa gleichen Teilen vorliegen. Von der Erfindung ist aber auch umfasst, wenn das Verhältnis dieser beiden Bestandteile etwa 20:80, bis zu 30:70, und/oder bis zu 40:60 oder auch 60:40, und/oder bis zu 70:30 und/oder 80:20 beträgt.
Der Compound-Mischung können auch noch weitere Bestandteile zugefügt werden.
Die Compound-Mischung kann als Mischung einer Zementart oder einem Zementleim hinzugefügt werden. Es ist von der Erfindung aber auch umfasst, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere unterschiedliche Zementarten gemäß der technischen Lehre des Anspruches 1 verwendet werden und einer solchen Mischung von mehreren Zementarten eine entsprechende Compound-Mischung zugesetzt wird.
Von der Erfindung ist weiter umfasst, wenn die beiden Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat nicht als vorgefertigte Compound-Mischung dem Zement oder den mehreren Zementarten oder dem Zementleim zugesetzt werden, sondern sukzessive, d. h. zu verschiedenen Zeitpunkten. Das Entscheidende ist, dass in dem Zement oder Zementleim, der bei den erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, die beiden Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat vorhanden sind.
Wie oben bereits dargelegt, kann die dem Zement oder Zementleim zugesetzte Menge der Compoud-Mischung etwa der Menge eines Anteils eines Schnellzementes betragen.
Bezogen auf die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat, kann der Anteil des Bestandteils Anhydrit und/oder der Anteil des Bestandteiles Aluminiumsulfat jeweils etwa 1 % bis 30% Gewichtsanteil bezogen auf das Gesamtgewicht des Zementes ausmachen. Die Erfindung erkennt, dass infolge einer Verwendung von Anhydrit eine extrem schnelle Wasseraufnahme erfolgen kann, und auf diese Weise eine sehr schnelle Trocknung möglich wird. Hierdurch wird einerseits eine schnelle Verarbeitbarkeit der Bauelementes, aber auch eine besonders gute Festigkeit des Bauelementes erreicht.
Die Erfindung erkennt des Weiteren, dass durch Verwendung des Bestandteils Aluminiumsulfat - insbesondere in Kombination mit dem Bestandteil Anhydrit - ein besonders homogenes Aufschäumen erfolgt. Angesichts der beobachteten Versuchsprozesse kann gemutmaßt werden, dass das Aluminiumsulfat in Kombination und bei Anwesenheit von Anhydrit für ein äußert präzises homogenes und optimiertes Aufschäumen beim Herstellungsverfahren sorgt.
Weiter erkennt die Erfindung, dass die Oberflächen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteilen eine besonders gute Festigkeit aufweisen und insbesondere eine gute Verarbeitbarkeit, z. B. ein Sägen, gewährleisten. Die Oberflächen des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils sind insbesondere auch sehr formstabil. So sind die entsprechend hergestellten Bauelemente nicht spröde, so dass hier z. B. keine Werkstoffbereiche abbröckeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Bauelement nach Anspruch 18.
Dieses zeigt und umfasst die oben, zu Anspruch 16 geschilderten Vorteile, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf diese Ausführungen verwiesen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erfindungsgemäß hergestellte Bauelement wenigstens eine Fläche, insbesondere eine Oberfläche auf, auf die ein Tiefengrund aufgebracht ist. Ein solcher Tiefengrund wird auch als Einlassgrund bezeichnet und ist im Bauwesen grundsätzlich in zahlreichen Bereichen, z. B. als Grundierung für Oberflächen zu dem Zweck, nachfolgend Farben aufzubringen, bekannt.
Der Tiefengrund kann z. B. in einem Sprühverfahren oder in einem Tauchverfahren auf die Oberfläche des Bauelementes aufgebracht werden. Im Zuge der Aufbringung des Tiefengrundes auf die Oberfläche oder auf einen Abschnitt der Oberfläche des Bauelementes kann die Oberfläche härter und griffiger ausgebildet werden. Insbesondere nimmt hierdurch die Oberflächenrieselfähigkeit erheblich ab. Die Werkstoff- und Mineralanteile, die bei der Herstellung des Bauelementes noch nicht hinreichend in die Festkörperstruktur durch Verklebung oder Verbindung mit eingebunden worden sind, können unter Zuhilfenahme des Tiefengrundes noch besser anhaften.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Tiefengrund-Mittel auch ein Imprägnier-Mittel aufweisen.
Die gemäß der vorliegenden Ausführungsform gemäß Anspruch 19 geschilderten Vorteile gelten gleichermaßen auch für die Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 20.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand gegebenenfalls nicht zitierter Unteransprüche sowie anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Darin zeigen: Fig. 1 : Nach Art eines sehr schematischen
Diagramms, den Kemablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens, von den einzelnen Baustoffen bis zur Erstellung eines Schaumbetongemisches in einer Mischstation,
Fig. 2: in einer ebenfalls sehr schematischen, diagrammartigen Ansicht die mögliche Fortsetzung eines entsprechenden Verfahrens von einem Schaumbetongemisch zu einem fertigen, geformten Bauelement,
Fig. 3: in einer Ansicht, etwa entsprechend einem
Ausschnitt aus Fig. 1 ein alternatives Verfahren, bei welchem eine Zementart (vollständig) durch Flugasche substituiert wird,
Fig. 4 in einer Darstellung vergleichbar der Fig. 1 in einem schematischen Diagramm ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem einem Zement oder einer Zementmischung oder einem Zementleim eine Compound- Mischung hinzugefügt wird, die zumindest die Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat aufweist, und
Fig. 5 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem einem Zement oder einer Zementmischung oder einem Zementleim die Zusatzstoffe Anhydrit bzw. Aluminiumsulfat gesondert, insbesondere sukzessiv, zugeführt werden und der Compound erst in dem fertiggemischten Zement enthalten ist.
Der folgenden Figurenbeschreibung sei vorangestellt, dass gleiche oder vergleichbare Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sein können, teilweise unter der Hinzufügung kleiner Buchstaben oder von Apostrophs, wobei diese in den der Figurenbeschreibung nachfolgenden Patentansprüchen der Übersichtlichkeit halber gegebenenfalls fortgelassen sind.
Fig. 1 zeigt dabei zunächst eine gewisse Zweiteilung: So ist in der linken Hälfte gemäß Fig. 1 zunächst die Herstellung eines Zementleims 20 diagrammartig dargestellt.
Hierfür wird Wasser 1 1 mit einer Zementmischung 12 versetzt, insbesondere unter Beigabe eines Zusatzes 26, welcher vorteilhafterweise die Alkalität des Zementleims 20 erhöhen kann.
Für die Erfindung entscheidend ist hierbei, dass die Zementmischung 12 zwei Zementarten enthält, nämlich eine erste Zementart 27 sowie eine zweite Zementart 28. Typischerweise liegt die erste Zementart 27 im Verhältnis zur zweiten Zementart 28 in einem größeren Anteil vor, weist also einen größeren Gewichtsanteil in der fertigen Zementmischung 12 auf.
Bei der ersten Zementart 27 kann es sich insbesondere um einen Normalzement handeln und/oder bei der zweiten Zementart 28 um einen Sonderzement, beispielsweise um einen Schnellzement.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 kann es sich bei der ersten Zementart 27 beispielsweise um 32,5 oder 42,5 oder 52,5 Normalzement handeln, insbesondere R-Zement (Rapid-Zement). Unabhängig davon kann es sich beispielsweise um einen Portlandzement handeln.
Die zweite Zementart 28 kann beispielsweise von Schnellzement, insbesondere sogenanntem CSA-Zement, bereitgestellt werden. Die Vermengung dieser beiden Zementarten 27 und 28 kann auf noch zu beschreibende Weise zu einem vorteilhaften Endprodukt Betonschaum beziehungsweise einem vorteilhaften Bauelement führen. Das Verhältnis der beiden Zementarten 27 und 28 zueinander beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 2:1 , kann grundsätzlich aber beispielsweise im Bereich von 1 ,5:1 und 4:1 liegen. Mit anderen Worten besteht die Zementmischung zu etwa zwei Dritteln aus der ersten Zementart 27 und zu etwa einem Drittel aus der zweiten Zementart 28.
Weiter lässt sich Fig. 1 entnehmen, dass besagte Zementmischung 12, bevor sie mit dem Wasser 1 1 in einen Mischer 19 gegeben wird, insbesondere noch in einer Mühle 29 gemahlen werden könnte. Bei der Mühle 29 kann es sich beispielsweise um eine Kugelmühle handeln. Die Zementpartikel, welche typischerweise eine Größe von 40 bis 50 Mikrometern aufweisen, können hierbei auf (im Mittel) 2 bis 3 Mikrometer reduziert beziehungsweise heruntergemahlen werden.
Lediglich der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass die beiden Zementarten 27 und 28 natürlich alternativ oder zusätzlich (in einer Mühle) gemahlen werden könnten, bevor sie miteinander gemischt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass lediglich die erste oder die zweite Zementart kleingemahlen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt ein derartiger Mahlprozess lediglich exemplarisch anschließend. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird in den Mischer 19 außerdem ein alkalitätserhöhender Zusatz 26, ein sogenannter „Compound“ oder„Alkali-Booster“ hinzugefügt.
Dieser kann den zu erstellenden Zementleim 20 von grundsätzlichen alkalischen Eigenschaften hin zu einem hochalkalischen Zementleim beeinflussen.
Dieser Zusatz 26 kann insbesondere Natron und/oder Kalium enthalten, vorzugsweise in oxidischer Form, beziehungsweise als Hydroxid. Das Natron kann beispielsweise in Form einer Lauge oder in Pulverform oder als Ätznatron Verwendung finden.
Der Zusatz 26 kann auch Mikroselikia 15 enthalten, wie sie beispielsweise auch als (separater) Zuschlagstoff 13 eingesetzt werden könnten und in Zusammenhang mit diesem näher beschrieben sind.
Fig. 1 verdeutlicht dabei, dass der Zusatz 26 typischerweise gemeinsam mit dem Wasser 11 und der Zementmischung 12 in den Mischer 19 eingegeben wird. Eine gestrichelte Linie deutet in Fig. 1 an, dass der Zusatz 26 alternativ bereits vor Eingabe in den Mischer 19 mit einer der beiden Zementarten 27 oder 28, insbesondere der ersten Zementart 27 oder der zweiten Zementart 28, gemischt werden kann. Alternativ lässt der Pfeil auch die Möglichkeit zu, dass der Zusatz 26 mit der Zementmischung 12 gemischt werden kann, bevor diese in den Mischer 19 eingegeben wird (und/oder in der Mühle 29 gemahlen wird).
Die Mühle 29 oder eine zusätzliche oder separate Mühle können auch dazu verwendet werden, Flugasche (welche in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel optional mit in den Mischer beigegeben beziehungsweise zur Herstellung des Zementleims 20 verwendet wird) kleinzumahlen. Schließlich ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 30 auch noch ein sogenannter Superplastifizierer dargestellt, welcher ebenfalls in den Mischer 19 mit eingegeben beziehungsweise zur Herstellung des Zementleims 20 verwendet wird. Ein derartiger Plastifizierer kann auch Betonverflüssiger genannt werden.
In dem Ausführungsbeispiel wird offengelassen, ob gegebenenfalls noch Zuschlagsstoffe 13 beigegeben werden (dies ist optional möglich, was durch den gestrichelten Kasten angedeutet wird).
Bei diesen Zuschlagstoffen kann es sich um Metakaolin 14 und/oder Microsilika 15 und/oder Nanosilika 16 und/oder Hydroxylapatit 17 und/oder Trycalciumphosphat 18 handeln.
Bezüglich dieser Stoffe sei angemerkt, dass sich die Schreibweise in den Figuren beziehungsweise in der Figurenbeschreibung gegebenenfalls leicht voneinander unterscheidet. Dies mag an unterschiedlichen Schreibweisen, wie sie in der Literatur und wie sie in der Fachwelt bekannt sind, liegen.
Zu Fig. 1 sei angemerkt, dass die Reihenfolge oder Abfolge, in welcher die Zugaben in den Mischer 19 geführt werden, bewusst offen gelassen ist. Diese Reihenfolge oder auch Abfolge kann je nach Bedarf variiert werden. Insbesondere ist es in diesem Sinne auch vorstellbar, dass beispielsweise zunächst die erste oder zweite Zementart mit dem Zusatz 26 gemischt wird, bevor sie mit der anderen Zementart gemischt wird oder ähnliches. Vergleichbares gilt auch für die Zugabe der Flugasche 31 des
Plastifizierers 30 und/oder der Zuschlagstoffe 13. Die genannten Komponenten Wasser 11 , Zementmischung 12 und insbesondere eine oder mehrere der anderen dargestellten Zugaben, werden dann in einem Mischer 19 gemischt. Hierzu können die genannten Komponenten entweder einzeln, beispielsweise nacheinander, in den Mischer überführt werden oder bereits vorher zusammengemengt und gemeinsam in den Mischer 19 überführt werden.
Bei dem Mischer 19 handelt es sich insbesondere um einen Kolloidmischer, welcher insbesondere mehr als 1000 Umdrehungen, vorzugsweise mehr als 2000 Umdrehungen pro Minute durchführt. Kolloidmischer werden in der Fachsprache auch als Kolloidalmischer bezeichnet.
In dem Mischer 19 entsteht auf diese Art und Weise ein zunächst noch im Wesentlichen flüssiger beziehungsweise viskoser Zementleim 20.
Soviel zur Herstellung des Zementleims 20 gemäß der linken Seite nach Fig. 1.
Die rechte Seite gemäß Fig. 1 stellt rein schematisch die Herstellung eines mit dem Zementleim 20 zu vermischenden Schaumes 21 dar. Hierzu wird Luft 22 mit einem Schaumbildner 23 in einer gesonderten, in Fig. 1 nicht dargestellten Schaumeinheit zusammengeführt und auf diese Weise der Schaum 21 erstellt. In der Schaumeinheit wird der Schaumbildner 23 beispielsweise mit Hilfe der Luft 22 aufgeschäumt. Der Schaumbildner 23 liegt dabei typischerweise bereits in flüssiger Form vor, wobei er insbesondere (Aluminium-)Salze und/oder Tenside und/oder Proteine und/oder Wasser umfasst.
Somit wird einerseits der Schaum 21 erzeugt und andererseits der bereits genannte Zementleim 20, welcher auch als„Slurry“ bezeichnet wird. Der Schaum 21 wird nunmehr in einem nächsten Schritt unter den Zementleim 20 untergehoben. Dies geschieht in einer vorzugsweise langsam drehenden Mischstation 24. Bei der Mischstation 24 handelt es sich insbesondere um eine von dem Mischer 19 gesonderte Mischstation. Diese dreht typischerweise sehr viel langsamer als der Mischer 19. Sie kann beispielsweise ein Becken umfassen, das zunächst mit Schaum 21 befüllt wird. In diesem Schaum 21 kann dann sukzessive oder getaktet eine gewisse Menge an Zementleim 20 hineingegeben werden. Die Mischstation 24 kann dabei ein Rührwerk umfassen, welches nun regelmäßig den Schaum unterhebt beziehungsweise den Zementleim 20 in den Schaum unterhebt.
Das Mischverhältnis von Schaum 21 zu flüssigem Zementleim 20 oder Slurry kann beispielsweise zwischen 5:1 und 50:1 liegen, vorzugweise zwischen 10:1 und 20:1 , weiter vorzugsweise bei etwa 15:1.
Die Mischstation 24 beziehungsweise das genannte Rührwerk kann den Schaum 21 und den Zementleim 20 dann beispielsweise für weniger als 5 Minuten, beispielsweise zwischen einer halben und drei Minuten Mischdauer, mischen.
Erfindungsgemäß kann hierbei insbesondere durch die Verwendung der unterschiedlichen Zementarten 27 und 28, vorzugsweise für den Fall, dass es sich bei einer der Zementarten 28 um einen Schnellzement handelt, eine sehr schnelle Bindung beziehungsweise ein sehr schnelles Erstarren des Schaumbetons erfolgen, nämlich bevor sich der Schaum 21 sich bei dem Mischprozess anfängt, zu verändern, beispielsweise einzufallen oder seine Eigenschaften zu verändern oder ähnliches. Auf diese Weise kann auch einer mangelnden Festigkeit des erhaltenen beziehungsweise der Mischstation entnehmbaren Schaumbetons entgegengewirkt werden.
Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass der alkalitätserhöhende Zusatz 26 im Zementleim 20 enthalten ist. Dessen hohe Alkalität sorgt alternativ oder zusätzlich für ein schnelleres Erstarren der Schaumbetonmischung beziehungsweise des Schaumbetons (bevor der Schaum sich zu sehr verändern kann).
Gemäß Fig. 1 wird in der Mischstation 24 also eine Schaumbetonmasse erreicht, welche (gegebenenfalls nach einem späteren Aushärten) eine Konsistenz aufweist, die im Verhältnis zu denjenigen Massen, welche gemäß dem Stand der Technik erreicht werden, eine höhere Stabilität beziehungsweise Festigkeit aufweist.
Zusätzlich kann durch das gezeigte Verfahren auch die Umwelt geschont werden, jedenfalls im Vergleich zu herkömmlichem Zement, dessen Herstellung beispielsweise relativ C - intensiv ist.
Fig. 2 zeigt dann exemplarisch, dass die der Mischstation 24 zu entnehmende Menge entweder direkt bei 25 weiterverarbeitet werden kann, oder gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst noch (einmal) in einen (anderen oder den bereits bekannten) Mischer 19 überführt werden kann.
Allerdings ist das erneute Abmischen im Kolloidmischer 19' gemäß einem alternativen Verfahren nicht zwingend notwendig und es kann optional direkt eine Weiterverarbeitung bei 25 erfolgen, wie das durch die Pfeildarstellung in Fig. 2 verdeutlicht wird. An dieser Stelle sein angemerkt, dass der Mischer gemäß Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 19' versehen ist, da es sich entweder um den bereits aus Fig. 1 bekannten Mischer 19 handeln kann oder um einen separaten Mischer. Auch dieser kann hochdrehend sein und im wesentlichen mit den gleichen Eigenschaften ausgebildet, weshalb es typischerweise dazu kommen wird, dass der Mischer 19 gemäß Fig. 1 und der Mischer 19' gemäß Fig. 2 identisch sind.
Gemäß Fig. 2 geschieht die anschließende Weiterverarbeitung bei 25 hin zu einem fertigen Bauelement 10 dann abschließend. Dieser Weiterverarbeitungsprozess kann insbesondere darin bestehen, die aus der Mischstation 24 entnommene Masse (auch flüssiger beziehungsweise viskoser Schaumbeton genannt), welche gegebenenfalls noch in den Mischer 19' eingebracht wurde, in Formen oder Blöcke zu gießen. Dies kann dann in einer Produktionsanlage oder Fertigungsstraße oder auf einer Baustelle geschehen.
Nach der Durchführung eines Trocknungsprozesses kann die Form oder der Block dann ausgeschalt werden und die geformte, getrocknete Masse aus dem gewünschten Schaumbetonmaterial kann formgebend angepasst werden, beispielsweise durch ein Sägen oder Schneiden oder Teilen oder ähnliches. Insbesondere kann ein entsprechendes Produkt auf Maß gesägt werden, nach Form einer Platte, welche dann als Dämmplatte einsetzbar ist.
Abschließend zeigt Fig. 3 eine alternatives Verfahren zu dem insbesondere in Fig. 1 dargestellten Verfahren. Anstatt der Zementmischung 12 aus erster Zementart 27 und zweiter Zementart 28 gemäß Fig. 1 wird eine Mischung 34 aus Flugasche 3T und einer Zementart 28‘ in den Mischer 19 eingegeben. Bei der Zementart 28‘ kann es sich insbesondere um dieselbe Zementart 28 handeln, welche in Fig. 1 als zweite Zementart 28 bezeichnet wurde, also beispielsweise um einen Schnellzement, insbesondere um einen CSA-Zement.
Fig. 3 ist lediglich als Ausschnitt zu verstehen und soll den in Fig. 1 genannten Bereich ersetzen. Sämtliche anderen Besonderheiten und Ausgestaltungen gemäß Fig. 1 oder 2 sollen sich an diesen Ausschnitt einer schematischen Ansicht gemäß Fig. 3 anschließen (beispielsweise der gesamte rechte Teil den Schaum betreffend und/oder eine Mühle 29 in welche die Mischung 34 eingegeben werden könnte, oder selbstverständlich das Wasser 11 , der alkalitätserhöhende Zusatz 26 oder der Plastifizierer 30 bzw. die Zuschlagsstoffe 13). Insofern bestehen ansonsten zwischen dem Ausschnitt gemäß der Fig. 3 und dem entsprechenden Ausschnitt in Fig. 1 keine Unterschiede. Die Zugabe von Flugasche 31 , wie in Fig. 1 angegeben, wäre dann in der Regel nicht mehr notwendig.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4, vergleichbar der Darstellung der Fig. 1 , wird deutlich, dass einer Zementmischung 12 oder einem Zement 12 erfindungsgemäß, entsprechend Verfahrensanspruch 16 ein Compound 100 zugesetzt werden kann. Der Compound enthält zumindest die Bestandteile Anhydrit und Aluminiumsulfat.
Der Compound ist mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet.
Der Pfeil 101 umfasst die Verfahrens-Variante, wonach der Compound 100 unmittelbar dem Zement 12 oder der Zementmischung 12 zugeführt wird, bevor dieser in den Mischer 19 gelangt.
Eine Prozessvariante macht gemäß der gestrichelten Prozess- Schritt-Linie 102 deutlich, dass der Compound aber auch unmittelbar in den Mischer 19 eingebracht werden kann und erst dort mit dem Zement oder der Zementmischung gemischt werden kann. Bei dieser Prozessvariante wird der Compound 100 also dem Zementleim 20, der in dem Mischer 19 entsteht, zugeführt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird dem Zement 12 oder der Zementmischung 12 kein Compound 100, sondern der Bestandteil Anhydrit 103 und der Bestandteil Aluminiumsulfat 104 gesondert zugeführt. Die Zuführung der beiden Bestandteile Anhydrit 103 und Aluminiumsulfat 104 kann gleichzeitig oder sukzessiv erfolgen. Auch hier ist gemäß der zwei unterschiedlichen Prozessvarianten vorgesehen, dass der Bestandteil Anhydrit gemäß dem Prozesspfeil 105 unmittelbar dem Zement oder der Zementmischung 12 zugesetzt werden kann bzw. der Bestandteil Aluminiumsulfat 104 entsprechend dem Prozesspfeil 106 unmittelbar dem Zement oder der Zementmischung 12 zugesetzt werden kann oder alternativ der Bestandteil Anhydrit 103 gemäß dem Prozesspfeil 107 und/oder der Bestandteil Aluminiumsulfat 104 gemäß dem Prozesspfeil 108 unmittelbar dem Mischer 19 zugeführt wird und erst dort mit dem Zement oder der Zementmischung 12, also genau genommen mit dem in dem Mischer 19 gebildeten Zementleim 20, gemischt werden kann.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons, umfassend folgende Schritte: a) Herstellen eines Zementleims (20) unter Verwendung von Wasser (11 ) und Zement (12), b) Herstellen eines Schaums (21 ) aus Luft (22) und Schaumbildner (23), c) Zusammenbringen des Zementleims (20) mit dem Schaum (21 ), insbesondere in einer Mischstation (24), und Mischen der beiden Bestandteile zu einem Schaumbeton, dadurch gekennzeichnet, dass als Zement eine Mischung (12) verwendet wird, welche einen ersten, vorzugsweise größeren, Anteil einer ersten Zementart (27), insbesondere eines Normalzements, und einen zweiten, vorzugsweise kleineren, Anteil einer zweiten Zementart (28), insbesondere eines Schnellzements, aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als erste Zementart (27) Portlandzement verwendet wird und/oder als zweite Zementart (28) CSA-Zement.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von erster Zementart (27) zu zweiter Zementart (28) zwischen 1 ,5 und 4 liegt.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt des Kleinmahlens (29) des Zements gemäß erster und/oder zweiter Zementart (27, 28), insbesondere auf eine (Partikel-) Größe von weniger als 10 Micrometern im Mittel.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen des Zementleims (20) ein alkalitätserhöhender Zusatz (26) beigegeben wird, welcher den Zementleim (20) insbesondere hochalkalisch werden lässt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen des Zementleims (20) ein Betonverflüssiger oder Plastifizierer (30) zugegeben wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen des Zementleims (20) Flugasche (31 ) zugegeben wird, insbesondere nachdem diese einem Arbeitsschritt des Kleinmahlens (29) unterzogen wurde.
8. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10), insbesondere einer Dämmplatte, aus Schaumbeton, umfassend folgende Schritte:
• Herstellen eines Schaumbetons nach einem der voranstehenden Verfahren,
• Weiterverarbeiten des Schaumbetons zu einem Bauelement (10).
9. Rezeptur für einen Zementleim (20) zur Herstellung von
Schaumbeton, wobei der Zementleim (20) mindestens folgende
Bestandteile aufweist: a) Wasser (11 ), b) Zement einer Mischung (12), welche einen ersten, vorzugsweise größeren, Anteil einer ersten Zementart (27), insbesondere eines Normalzements, und einen zweiten, vorzugsweise kleineren, Anteil einer zweiten Zementart (28), insbesondere eines Schnellzements, aufweist.
10. Rezeptur für einen Zementleim (20) zur Herstellung von Schaumbeton, wobei der Zementleim (20) mindestens folgende Bestandteile aufweist: a) Wasser (11 ), b) Zement wenigstens einer Zementart, c) Anhydrit d) Aluminiumsulfat
11. Bauelement (10), beispielsweise Dämmplatte, aus Schaumbeton, insbesondere hergestellt nach einem der voranstehenden Verfahren, wobei der Schaumbeton aus Zementleim (20) und Schaum (21 ) besteht, und wobei der Zementleim (20) Wasser (11 ) und Zement (12) einer Mischung enthält, welche einen ersten, vorzugsweise größeren, Anteil einer ersten Zementart (27), insbesondere eines Normalzements, und einen zweiten, vorzugsweise kleineren, Anteil einer zweiten Zementart (28), insbesondere eines Schnellzements, aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 , insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Zement (28‘), insbesondere Schnellzement, weiter insbesondere CSA-Zement, mit Flugasche (31‘) gemischt wird.
13. Bauelement, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 11.
14. Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons, insbesondere nach Anspruch 1 , umfassend folgende Schritte: a) Herstellen eines Zementleims (20) unter Verwendung von Wasser (11 ) und Zement (12), b) Herstellen eines Schaums (21) aus Luft (22) und Schaumbildner (23), c) Zusammenbringen des Zementleims (20) mit dem Schaum (21 ), insbesondere in einer Mischstation (24), und Mischen der beiden Bestandteile zu einem Schaumbeton, dadurch gekennzeichnet, dass der Zement (12) zumindest einen Anteil eines Schnellzementes, insbesondere eines CSA-Zementes umfasst.
15. Bauelement (10), beispielsweise Dämmplatte, aus Schaumbeton, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.
16. Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons, insbesondere nach Anspruch 1 , umfassend folgende Schritte: a) Herstellen eines Zementleims (20) unter Verwendung von Wasser (11 ) und Zement (12), b) Herstellen eines Schaums (21 ) aus Luft (22) und Schaumbildner (23), c) Zusammenbringen des Zementleims (20) mit dem Schaum (21 ), insbesondere in einer Mischstation (24), und Mischen der beiden Bestandteile zu einem Schaumbeton, dadurch gekennzeichnet, dass der Zement (12) und/oder der Zementleim (20) Anteile einer Compound-Mischung (100) aufweist, oder dass dem Zement (12) und/oder dem Zementleim (20) Anteile einer Compound-Mischung (100) zugegeben werden, wobei die Compound- Mischung zumindest die Bestandteile Anhydrit (103) und Aluminiumsulfat (104) umfasst.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Compound-Mischung (100) die Bestanteile Anhydrit (103) und Aluminiumsulfat (104) zu gleichen Teilen oder etwa zu gleichen Teilen umfasst.
18. Bauelement (10), beispielsweise Dämmplatte, aus Schaumbeton, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 16 oder nach Anspruch 17.
19. Bauelement nach Anspruch 11 oder nach Anspruch 13 oder nach Anspruch 15 oder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement wenigstens eine Fläche aufweist, auf der ein Tiefengrund angeordnet ist.
20. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes, insbesondere zur Herstellung einer Dämmplatte, aus Schaumbeton, umfassend folgende Schritte
- Herstellen eines Schaumbetons nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 12 oder 14 oder 16 oder 17, und - Weiterverarbeiten des Schaumbetons zu einem Bauelement, wobei auf wenigstens einem Abschnitt einer Oberfläche des Bauelementes eine Grundierung und/oder ein Tiefengrund, aufgebracht wird.
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