CH651816A5

CH651816A5 - Hydraulic binder and process for its manufacture

Info

Publication number: CH651816A5
Application number: CH549380A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Toegel; Gerhard Dr Dipl-Ing Schwarz
Original assignee: Toegel Rudolf Ing; Schwarz Gerhard
Priority date: 1979-07-17
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1985-10-15
Also published as: DE3026719A1

Description

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein neuartiges Bindemittel zu schaffen, welches dank seiner Zusammensetzung und Beschaffenheit gewährleistet, dass der mit diesem Bindemittel anzufertigende Beton oder Mörtel zwangsläufig den erforderlichen, empirisch ermittelbaren optimalen Luftporengehalt, gleichmässig in der Betonmasse verteilt, zur Erzielung einer ausreichenden Frostsicherheit aufweist. The aim of the present invention is to create a novel binder which, thanks to its composition and nature, ensures that the concrete or mortar to be made with this binder inevitably has the necessary, empirically ascertainable optimal air pore content, evenly distributed in the concrete mass, in order to achieve adequate frost protection having.

Die Erfindung beruht mit dieser Zielsetzung auf der Erkenntnis, dass sich die Herstellung des Betons bzw. Mörtels ausserordentlich vereinfacht und überdies die gleichmässige Verteilung der Luftporen im fertigen Produkt wesentlich zuverlässiger gewährleistet werden kann, wenn diese Luftporen in Form von hohlraumbildenden Teilchen mit dem Bindemittel gemeinsam mit den übrigen Beton- und Mörtel-zuschlagstoffen und dem Anmachwasser vermengt werden. With this aim, the invention is based on the knowledge that the production of the concrete or mortar is extremely simplified and, moreover, the uniform distribution of the air pores in the finished product can be ensured much more reliably if these air pores in the form of cavity-forming particles together with the binder the other concrete and mortar aggregates and the mixing water are mixed.

Gegenstand der Erfindung ist somit im Sinne dieser Zielsetzung ein hydraulisches Bindemittel, insbesondere auf Zementbasis, welches in feinverteilter Form Hohlteilchen mit einem Grösstdurchmesser unterhalb 0,1 mm enthält, wobei die Hohlteilchen mindestens einen Hohlraum aufweisen. The object of the invention is therefore in the sense of this objective a hydraulic binder, in particular based on cement, which contains, in finely divided form, hollow particles with a maximum diameter below 0.1 mm, the hollow particles having at least one cavity.

Durch die Struktur des Bindemittels wird nicht nur für eine der Verteilung des Bindemittels im Gemenge entsprechende, also ebenso gleichmässig gute Verteilung der Luftporen im Beton oder Mörtel gesorgt, sondern es braucht ausserdem auf eine richtige, optimale Dosierung der Luft-porenzugabe bzw. der Zugabe eines Luftporenbildners nicht mehr geachtet werden, vielmehr enthält das Bindemittel in seiner richtigen Dosierung die jeweils erforderlichen Luftporen bereits von vornherein in einer gleichfalls richtigen, otpimalen, anteilsmässigen Dosierung und kann mit den darin enthaltenen Porenträgern unbegrenzt transportiert und gelagert werden. Es ist dies insbesondere deshalb von grossem Vorteil fiir die Praxis, als bekanntlich eine Überschreitung des optimalen Anteiles zu einer Verringerung der Festigkeit, eine Unterschreitung hingegen zu einer Minderung der Frostsicherheit des Betons oder Mörtels führt. The structure of the binder not only ensures that the air pores in the concrete or mortar are distributed according to the distribution of the binder in the batch, which is equally good, but it also requires correct, optimal metering of the air pore addition or the addition of one Air entraining agents are no longer respected, rather the binder in its correct dosage contains the required air pores from the outset in an equally correct, optimal, proportional dosage and can be transported and stored indefinitely with the pore carriers contained therein. This is particularly advantageous in practice because, as is known, exceeding the optimum proportion leads to a reduction in strength, while falling short of it leads to a reduction in the frost resistance of the concrete or mortar.

Es erübrigt sich dank der Beschaffenheit des Bindemittels, z.B. Zement, auch eine gesonderte Beschaffung Lager-5 haltung chemischer Luftporenbildner bzw. vorgefertigter luftporenbildender Hohlteilchen; das erfindungsgemässe Bindemittel selbst gewährleistet ohne weiteres Zutun, lediglich durch seine Zusammensetzung allein schon die Frostsicherheit des damit hergestellten Betons oder Mörtels, io Das Bindemittel soll demnach selbst bzw. ein mit dem Bindemittel gut verträgliches Material die erforderlichen Luftporen einschliessen und es soll — infolge eines ähnlichen spezifischen Gewichtes und einer ähnlichen inneren Reibung der Hohlteilchen — einer Entmischung des aus 15 Hohlteilchen und Bindemittel bestehenden Gemenges vorgebeugt werden. Thanks to the nature of the binder, e.g. Cement, also a separate procurement of storage of chemical air-entraining agents or prefabricated air-entraining hollow particles; The binder according to the invention itself ensures without further action, simply by its composition alone the frost resistance of the concrete or mortar produced therewith, io The binder should therefore itself or a material that is well compatible with the binder should enclose the necessary air pores and it should - as a result of a similar one specific weight and a similar internal friction of the hollow particles - a segregation of the mixture consisting of 15 hollow particles and binder can be prevented.

Bei der Herstellung von Beton oder Mörtel mit den beschriebenen Porenträgern kann es allenfalls technische Schwierigkeiten bereiten, wenn extrem lange Mischzeiten 20 angesetzt werden, weil dabei die Porenträger zermahlen und zerrieben werden könnten. Hiefür können zweckmässigerweise zur Herstellung der Porenträger Substanzmischungen vorgesehen sein, welche einen vergleichsweise hohen Anteil wasserunlöslicher und möglichst harter Materialien be-25 sitzen, um in der Pore gewissermassen einen Stützkörper zu bilden. Die Untersuchung frost- und tausalzunempfind-licher Betone hat gezeigt, dass das Eindringen und die Ausdehnung von Eiskristallen in der Pore auch dann möglich ist, wenn mindestens 20% Luftraum in der Pore vorhanden 30 ist oder aber die Füllung einer solchen Pore derart elastisch oder plastisch ist, dass der Poreninhalt verformt werden kann. In the production of concrete or mortar with the described pore carriers, it can at most be technically difficult if extremely long mixing times 20 are used, because the pore carriers could be ground and ground. For this purpose, substance mixtures which have a comparatively high proportion of water-insoluble and as hard as possible materials can expediently be provided for the production of the pore carriers in order to form a support body to a certain extent in the pore. The examination of concretes sensitive to frost and thawing has shown that the penetration and expansion of ice crystals in the pore is also possible if there is at least 20% air space in the pore or if the filling of such a pore is so elastic or plastic is that the pore content can be deformed.

Die mit dem Bindemittel vermegten, mikroskopisch kleinen Hohlteilchen können — wie schon erwähnt — entweder 35 aus einem vom Bindemittel verschiedenen Material, z.B. Kunststoff, oder aus dem Bindemittel selbst bestehen. Im erstgenannten Fall vereinfacht sich die Herstellung des er-findungsgemässen Bindemittels, weil die Hohlteilchen lediglich in das Bindemittel eingemischt werden brauchen. Im 40 letztgenannten Fall hingegen ergibt sich der Vorteil, dass das Bindemittel keine Fremdstoffe enthält, welche die Eigenschaften der gebundenen Masse in irgend einer Weise beeinflussen könnten. The microscopic hollow particles agitated with the binder can - as already mentioned - either 35 from a material different from the binder, e.g. Plastic, or consist of the binder itself. In the former case, the manufacture of the binder according to the invention is simplified because the hollow particles only need to be mixed into the binder. In the latter case, on the other hand, there is the advantage that the binder contains no foreign substances which could influence the properties of the bound mass in any way.

Ferner besteht die Möglichkeit, dass die einzelnen Hohl-45 teilchen aus jeweils einer einen einzigen Hohlraum einschliessenden, also umfanggeschlossenen Haut, Kruste oder Schale bestehen oder dass die einzelnen Hohlteilchen aus jeweils eine Vielzahl von Hohlräumen enthaltenden Teilchen bestehen. Im erstgenannten Fall bestehen die Mög-50 lichkeiten, die Haut bzw. Schale undurchlässig oder durchlässig zu gestalten. Im zweitgenannten Fall muss der Hohlraumteil der Teilchen selbstverständlich so gross sein, dass diese Teilchen noch so weit als Hohlkörper ansprechbar sind, als sie den ihnen zugedachten Zweck, die Bildung von 55 Luftporen, zu erfüllen vermögen. There is also the possibility that the individual hollow particles each consist of a skin, crust or shell that encloses a single hollow space, that is to say a circumferentially closed skin, or that the individual hollow particles each consist of a large number of hollow space-containing particles. In the former case, there are possibilities to make the skin or shell impermeable or permeable. In the second case, the void part of the particles must of course be so large that these particles can still be addressed as hollow bodies to the extent that they are able to fulfill their intended purpose, the formation of 55 air pores.

Die Gefahr einer Entmischung, d.h. die Gefahr einer ungleichmässigen Verteilung der Hohlteilchen im Betongemenge, ist bei der erfindungsgemässen Lösung, derzufol-ge diese Hohlteilchen in dem meist sehr feinkörnigen, meh-60 Iigen Bindemittel, wie Zement, enthalten sind, von vornherein vergleichsweise gering, weil sich dieses hydraulische, feinver-mahlene Bindemittel mit den Hohlteilchen gut und innig vermengen Iässt und an den Hohlteichen haftet sowie gleiche Adhäsion besitzt. The risk of segregation, i.e. The risk of an uneven distribution of the hollow particles in the concrete quantity is comparatively low from the outset in the solution according to the invention, as a result of which these hollow particles are contained in the mostly very fine-grained, multi-60 binder, such as cement, because this hydraulic, fine - Mix the ground binder with the hollow particles well and intimately and adhere to the hollow ponds and have the same adhesion.

65 Dennoch mag es zweckdienlich sein, dafür zu sorgen, 65 Nevertheless, it may be useful to ensure that

dass die spezifischen Gewichte des Bindemittels bzw. der Hohlteilchen nicht allzu unterschiedlich sind, sondern möglichst eng beisammen im gleichen Bereich liegen. that the specific weights of the binder or the hollow particles are not too different, but are as close together as possible in the same range.

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Man kann nun diese Erhöhung des spezifischen Gewichtes der Hohlteilchen auf ein dem Gewicht des Bindemittels gleichkommendes Ausmass besonders günstig dadurch erreichen, dass die Hohlteilchen mit dem Bindemittel beschichtet werden. Es erhöht sich dadurch nicht nur das spezifische Gewicht, sondern auch die Haftung der Hohlteilchen an den Bindemittelteilchen sowie die innere Reibung des Hohlteilchen-Bindemittel-Trockengemenges. This increase in the specific weight of the hollow particles to a level equivalent to the weight of the binder can now be achieved particularly favorably by coating the hollow particles with the binder. This increases not only the specific weight, but also the adhesion of the hollow particles to the binder particles and the internal friction of the hollow particle-binder dry batch.

Die Beschichtung der Hohlteilchen kann man im einfachsten Falle durch eine Haftung des Bindemittels an der Oberfläche der Hohlteilchen erzielen; eine solche Haftung kann beispielsweise elektrostatisch bewirkt oder zumindest unterstützt sein, sie lässt sich aber auch einfach durch eine Rauhigkeit der Hohlteilchenoberfläche erzielen. In the simplest case, the coating of the hollow particles can be achieved by adhering the binder to the surface of the hollow particles; Such adhesion can, for example, be caused electrostatically or at least be supported, but it can also be achieved simply by roughness of the surface of the hollow particles.

Man kann aber auch so vorgehen, dass man die auf den Hohlteilchen gebildete Bindemittelschicht zu einer Haut bzw. Schale oder Kruste bindet, z.B. hydraulisch oder keramisch bindet, verklebt, verschmilzt oder verkrustet. Unter Umständen mag es ausreichen, die Hohlteilchen vor ihrer Vermengung mit dem Bindemittel zu befeuchten, beispielsweise zu besprühen oder zu bedampfen, wodurch sich dann um jedes Hohlteilchen eine feste, aus dem hydraulischen, abgebundenen Bindemittel bestehende Haut bzw. Schale bildet. However, one can also proceed by binding the binder layer formed on the hollow particles to form a skin or shell or crust, e.g. binds hydraulically or ceramically, glues, melts or encrusts. Under certain circumstances, it may be sufficient to moisten the hollow particles, for example by spraying or steaming them, before they are mixed with one another, as a result of which a solid skin or shell consisting of the hydraulic, set binder is then formed around each hollow particle.

Mit solchen Methoden lassen sich auch Hohlteilchen schaffen, die aussschliesslich oder weitgehend aus dem Bindemittel selbst bestehen, indem nämlich temporär als Träger einer Bindemittelschicht dienende, z.B. hohle oder auch volle Teilchen nach Bindung dieser Schicht zu einer porösen, durchlässigen Schale aus dieser entfernt, z.B. gelöst oder vergast, werden. Solche Hohlteilchen bestehen dann also zunächst bloss aus einem Trägerkörper, der voll oder hohl sein kann und mit dem Bindemittel beschichtet wird. Sobald dieses Bindemittel zu einer Schale, Haut oder Kruste gebunden ist und einen Hohlkörper bildet, kann dann der darin befindliche Trägerkörper zumindest teilweise verflüchtigt, z.B. verdampft, gelöst oder ausgewaschen, werden und es bleibt der ganz oder weitgehend aus dem Bindemittel bestehende Hohlkörper zurück. Such methods can also be used to create hollow particles which consist exclusively or largely of the binder itself, namely by temporarily serving as the carrier of a binder layer, e.g. hollow or full particles are removed from this layer after binding this layer to form a porous, permeable shell, e.g. solved or gassed. Such hollow particles then initially consist only of a carrier body which can be full or hollow and is coated with the binder. As soon as this binding agent is bound to a shell, skin or crust and forms a hollow body, the carrier body located therein can at least partially volatilize, e.g. are evaporated, dissolved or washed out, and the hollow body consisting entirely or largely of the binder remains.

Man kann dafür sorgen, dass das die Beschichtung der Hohlkörper bildende Bindemittel zunächst nur anteilsweise abbindet, gerade nur so viel, um eine Haut bzw. Kruste zu bilden, um dann den Restanteil erst im Zuge der Verwendung des solche Hohlkörper enthaltenden Bindemittels abbinden zu lassen, wodurch sich solche Hohlkörper natur-gemäss besonders fest und innig in das mit dem Bindemittel gefertigte Baumaterial einfügen. It can be ensured that the binder forming the coating of the hollow body initially only partially binds, just enough to form a skin or crust, and then only allow the remaining portion to set when the binder containing such hollow body is used, whereby such hollow bodies naturally fit particularly firmly and intimately into the building material made with the binder.

Es empfiehlt sich weiters, für die Beschichtung der Hohlkörper ein besonders rasch abbindendes Bindemittel zu verwenden, um die Phase, innerhalb derer sich die auf den Hohlkörpern bildende Bindemittelbeschichtung verfestigt, möglichst kurz zu halten. It is also advisable to use a particularly rapidly setting binder for the coating of the hollow bodies in order to keep the phase within which the binder coating forming on the hollow bodies solidifies as short as possible.

Ferner kann man dem die Beschichtung bildenden Bindemittel, z.B. Zement, ein die Klebrigkeit erhöhendes Mittel, wie es an sich bei der Verarbeitung von Spritzbeton bekannt ist, hinzufügen, z.B. ein Natriumaluminat, Natrium-florid, Soda od. dgl. Furthermore, the binder forming the coating, e.g. Add cement, a tackifier, as is known per se in the processing of shotcrete, e.g. a sodium aluminate, sodium florid, soda or the like.

Sofern der Trägerkörper, wie oben dargelegt, nach Festigung der Bindemittelbeschichtung verflüchtigt werden soll, darf das Material dieses Trägerkörpers — wenn es beispielsweise im Anmachwasser des Betons oder Mörtels gelöst wird und im herzustellenden Material verbleibt — selbstverständlich keine ungünstigen Eigenschaften dieses Materiales zur Folge haben, es soll also zumindest inert sein; darüber hinaus ist aber anzustreben, dass dieses Material zur Verbesserung der Eigenschaften des fertigen Betons bzw. Mörtels beiträgt. So besteht beispielsweise die vorteilhafte Möglichkeit, die als Schichtträger wirkenden If, as stated above, the carrier body is to be volatilized after the binder coating has solidified, the material of this carrier body - if it is dissolved in the mixing water of the concrete or mortar and remains in the material to be produced - must of course not result in any unfavorable properties of this material should at least be inert; in addition, however, it is desirable that this material contribute to improving the properties of the finished concrete or mortar. For example, there is the advantageous possibility of acting as a layer support

Teilchen aus einem nach der Lösung dieser Trägerteilchen im Anmachwasser wirksam werdenden Beton- oder Mörtelzusatzmittel, z.B. einem hydrophobierenden, plastifizieren-den oder dichtenden Zusatzmittel, einem Abbindebeschleuniger oder Abbindeverzögerer, auszubilden. Particles from a concrete or mortar additive which becomes effective after the dissolution of these carrier particles in the mixing water, e.g. a hydrophobic, plasticizing or sealing additive, a setting accelerator or setting retarder.

Die Herstellung der Hohlteilchen stösst unter Zuhilfenahme des Standes der Technik auf keine nennenswerten Schwierigkeiten: The production of the hollow particles with the aid of the prior art does not encounter any noteworthy difficulties:

Man kann diese Hohlteilchen im einfachsten Fall, beispielsweise aus Kunststoff, vorfertigen und dem Bindemittel hinzufügen und durch Vermengen einverleiben, wobei eine innige Vermengung mit dem Bindemittel zunächst ausreichen mag, um die Hohlteilchen im Trockengemenge gleichmässig verteilt festzuhalten. In the simplest case, these hollow particles can be prefabricated, for example made of plastic, and added to the binder and incorporated by mixing, an intimate mixture with the binder initially being sufficient to hold the hollow particles evenly distributed in the dry batch.

Es besteht darüber hinaus die vorteilhafte Möglichkeit, für eine Beschichtung dieser Hohlteilchen mit dem Bindemittel zu sorgen, sei es durch eine elektrostatisch bewirkte oder unterstützte Haftung oder dadurch, dass die Beschichtung während oder nach ihrer Aufbringung zu einer Schale bzw. Haut oder Kruste verfestigt wird. There is also the advantageous possibility of providing a coating of these hollow particles with the binder, be it by means of an electrostatically induced or supported adhesion or by the coating being solidified into a shell or skin or crust during or after its application.

Ein grosser Vorteil dieser erfindungsgemässen Lehre besteht darin, dass nunmehr die Porenträger unmittelbar aus dem Bindemittel erzeugt werden und bestehen, wobei die wasserlösliche Substanz dieser Porenträger zwar einen kleinen Teil des Bindemittels verbraucht, jedoch die Herstellung der Porenträger erheblich verbilligt wird. A great advantage of this teaching according to the invention is that the pore carriers are now produced and consist directly of the binder, the water-soluble substance of these pore carriers consuming a small part of the binder, but the manufacture of the pore carriers is considerably cheaper.

Beispielsweise kann die aus dem Bindemittel selbst bestehende Schicht durch Befeuchten hydraulisch gebunden werden, man kann aber die Bindung auch durch Hinzufügen eines Klebers, eines fremden Bindemittels od. dgl. herbeiführen. Schliesslich besteht grundsätzlich auch noch die Möglichkeit, die Bindung thermisch zu bewirken, beispielsweise durch Erwärmung ein eingemischtes Bindemittel zu aktivieren oder die Hohlteilchen, wenn sie aus thermoplastischem Material bestehen, durch Anschmelzen mit der an ihnen haftenden Beschichtung zu vereinigen. For example, the layer consisting of the binder itself can be hydraulically bonded by moistening, but the bond can also be brought about by adding an adhesive, a foreign binder or the like. Finally, there is basically also the possibility of thermally effecting the bond, for example activating a mixed-in binder by heating or of melting the hollow particles, if they consist of thermoplastic material, with the coating adhering to them.

Schliesslich besteht auch noch die Möglichkeit, die schon oben erwähnten, ausschliesslich aus Bindemittel bestehenden Hohlteilchen herzustellen, indem mit Bindemittel beschichtete hohle oder volle Teilchen, nach Bindung einer Bindemittelbeschichtung durch ein Verdunsten, Verdampfen, Auflösen, Vergasen, Verbrennen od. dgl. aus der vom Bindemittel gebildeten, durchlässigen Schale bzw. Haut oder Kruste zumindest teilweise entfernt werden, worauf dann die leere Beschichtung für sich allein einen nur oder überwiegend aus dem Bindemittel bestehenden hohlen oder porösen Körper bildet. Finally, there is also the possibility of producing the above-mentioned hollow particles, which consist exclusively of binder, by hollow or solid particles coated with binder, after binding a binder coating by evaporation, evaporation, dissolution, gasification, combustion or the like from the Binder-formed, permeable shell or skin or crust are at least partially removed, whereupon the empty coating on its own forms a hollow or porous body consisting only or predominantly of the binder.

Beispielsweise können nach dieser Lehre Wassertröpfchen oder Eiskörnchen mikroskopisch kleinen Durchmessers in einen aus Bindemittelstaub, vorzugsweise Zementstaub, gebildeten Nebel eingesprüht werden, wobei sich dann um solche Tröpfchen oder Körnchen eine Haut aus ganz oder teilweise abgebundenem Zement bildet, die — nach Verdunsten des darin enthaltenen Wassers — einen Hohlraum ein-schliesst. For example, according to this teaching, water droplets or ice granules of microscopic diameter can be sprayed into a mist formed from binder dust, preferably cement dust, a skin of wholly or partially set cement then forming around such droplets or granules, which - after the water contained therein has evaporated - encloses a cavity.

Weiters besteht die Möglichkeit, flüssige oder feste; jedenfalls aber wasserlösliche Substanzen in der erforderlichen Partikelgrösse dem hydraulischen Bindemittel hinzuzufügen und diese Partikel damit zu beschichten. In Anbetracht dessen, dass sich diese Partikel bzw. deren wasserlösliche Bestandteile langsamer im Anmachwasser lösen als der mit dem Bindemittel herzustellende Betonkörper zur Gelierung oder Aushärtung benötigt, hinterbleibt im fertigen Beton anstelle eines jeden Partikels ein in sich geschlossener Hohlraum, welchcr als Pore definierbar ist. Man kann aber auch eine wasserlösliche Substanz mit einer wasserunlöslichen zum Zweck der Herstellung solcher porenbildender Partikel vermengen, damit der wasserunlösliche An5 There is also the possibility of liquid or solid; in any case add water-soluble substances in the required particle size to the hydraulic binder and coat these particles with them. In view of the fact that these particles or their water-soluble constituents dissolve more slowly in the mixing water than the concrete body to be produced with the binder requires for gelation or hardening, a self-contained cavity remains in the finished concrete instead of each particle, which cavity can be defined as a pore. However, it is also possible to mix a water-soluble substance with a water-insoluble one for the purpose of producing such pore-forming particles so that the water-insoluble An5

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teil in der sich nach Auflösung des wasserlöslichen Anteiles bildenden Pore verbleibt und dort eine Stützfunktion ausübt. part remains in the pore which forms after the water-soluble fraction has dissolved and has a supporting function there.

Wesentlich ist in allen oben erläuterten Varianten, dass luftporenbildende Partikel eine fest oder nur schwachhaftende Bindemittelhaut erhalten, die — nach Aufnahme von Wasser — eine hohlraumumschliessende Kruste bildet. Das Einbringen dieser vorgefertigten luftporenbildenden Partikel in das Bindemittel kann schon längere Zeit vor der Mischung, aber auch erst knapp vor Verwendung des Bindemittels erfolgen. Die Masse der Partikel kann auf beliebige Weise zum Verschwinden gebracht oder verringert werden, also z.B. auf chemische oder physikalische Art, durch chemische Reaktion oder durch Verdampfen, Lösen usw. It is essential in all the variants explained above that air-pore-forming particles receive a firm or only weakly adhering binder skin which - after absorption of water - forms a crust enclosing the cavity. These prefabricated air-entraining particles can be introduced into the binder for a long time before the mixture is mixed, but only just before the binder is used. The mass of the particles can be made to disappear or reduced in any way, e.g. in a chemical or physical way, by chemical reaction or by evaporation, dissolution, etc.

Der Zeitpunkt der Krustenbildung, z.B. einer Kruste aus Zementstaub, ist im Rahmen der Erfindung frei bestimmbar, spätestens muss diese Krustenbildung im abbindenden Beton erfolgen, um sodann im fertigen Beton den gewünschten Porenhohlraum einzuschliessen. The time of crust formation, e.g. a crust of cement dust can be freely determined within the scope of the invention, at the latest this crust formation must take place in the setting concrete in order to then enclose the desired pore cavity in the finished concrete.

Es können ferner die mit dem Bindemittel zu beschichtenden Teilchen aus einer Emulsion, Dispersion oder Lösung mit einem bei niedriger Temperatur verdampfenden oder chemisch reagierenden Anteil, der auch Wasser sein kann, und einem festen oder sich verfestigenden Anteil, z.B. aus einer Paraffin-Emulsion, bestehen, die dann im flüssigen Zustand in Form feiner Tröpfchen mit Bindemittel beschichtet wird, worauf der verdampfbare oder wässri-ge Anteil verdampft bzw. chemisch gebunden wird und der unverdampfte Rest, z.B. als poröser oder hohler sphärischer Körper, einen Träger für die Bindemittelschicht verkörpert. The particles to be coated with the binder can also consist of an emulsion, dispersion or solution with a portion which evaporates or chemically reacts at low temperature, which can also be water, and a portion which is solid or solidifies, e.g. consist of a paraffin emulsion, which is then coated in the liquid state in the form of fine droplets with binder, whereupon the vaporizable or aqueous portion is evaporated or chemically bound and the undevaporated rest, e.g. embodied as a porous or hollow spherical body, a carrier for the binder layer.

Es sind dies lediglich einige wenige Beispiele für die technologischen Möglichkeiten der Herstellung mikroskopisch kleiner Hohlteilchen, wie sie für ein erfindungsgemäss zusammengesetztes Bindemittel erforderlich sind. Diese Beispiele sollen aufzeigen, dass hinsichtlich dieser Herstellung keine nennenswerten Schwierigkeiten für eine praktische Verwirklichung des Erfindungsgedankens auftreten können. These are just a few examples of the technological possibilities for producing microscopic hollow particles, as are required for a binder composed according to the invention. These examples are intended to show that no significant difficulties can arise for the practical implementation of the inventive concept with regard to this production.

Nachstehend seien einige Ausführungsbeispiele des er-findungsgemässen Verfahrens erläutert. Some exemplary embodiments of the method according to the invention are explained below.

Beispiel 1 example 1

Gelatine wurde fein gemahlen und das Mahlprodukt wurde so ausgesiebt, dass die einzelnen Partikel einen Durchmesser von 0,05 bis 0,1 mm darstellten. Gelatine wurde gewählt, weil es eine Substanz ist, welche sich wohl in Wasser löst, und weil der Lösungsprozess, bedingt durch einen erforderlihcen Quellvorgang, ziemlich lange dauert, d.h. jedenfalls länger dauert, als eine herkömmliche Betonmischung zum Glieren und Abbinden benötigt. Eine Mischung, bestehend aus Portland-Zement und einem Zuschlagstoff mit einer Körnung von 0-8 mm Korngrösse, in der Sieblinie der DIN-Norm entsprechend und dem zugehörigen Wasseranteil unter Berücksichtigung des üblichen WZ-Faktors wurden 2 Gew.-% des Gelatine-Mahlproduk-tes bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Portland-Zementes hinzugefügt und vermischt. Nach erfolgter Aushärtung des erzeugten Betons konnte an angeschliffenen Teilen des Formlinges dessen Porenstruktur mit dem Mikroskop festgestellt werden. Eindeutig hatte sich jeder Gelatine-Partikel im Anmachwasser des Betons aufgelöst und 5 einen Hohlraum bzw. eine Pore hinterlassen. Gelatin was ground finely and the ground product was sieved so that the individual particles represented a diameter of 0.05 to 0.1 mm. Gelatin was chosen because it is a substance that is likely to dissolve in water and because the dissolving process, due to a required swelling process, takes quite a long time, i.e. in any case, takes longer than a conventional concrete mix for glazing and setting. A mixture consisting of Portland cement and an aggregate with a grain size of 0-8 mm grain size, in the sieve line in accordance with the DIN standard and the associated water content, taking into account the usual tool factor, was 2% by weight of the gelatin mill product -ths based on the weight of the Portland cement used added and mixed. After the concrete had hardened, the pore structure of the sanded parts of the molding could be determined using a microscope. Clearly, each gelatin particle had dissolved in the mixing water of the concrete and 5 left a cavity or pore.

' Beispiel 2 'Example 2

Aus 50 Gew.-% Wasser und 50 Gew.-% Paraffin wurde eine Emulsion hergestellt, die so beschaffen war, dass io die einzelnen Paraffintröpfchen einen Durchmesser von nur ein bis drei Mikron aufwiesen. Anschliessend wurde die erhitzte Emulsion versprüht, und zwar derart, dass während des Verprühens der Sprühnebel abkühlen konnte, so dass kleine Tröpfchen der erstarrten Emulsion anfielen, deren 15 Durchmesser etwa 0,03 mm betrug. Diese erstarrten Tröpfchen wurden wie im Beispiel 1 zu einem Betonformling verarbeitet und nach dessen Aushärtung konnten im Beton Hohlräume von durchschnittlich 0,05 mm nachgewiesen werden, welche partiell kristallines Paraffin enthielten. An emulsion was produced from 50% by weight of water and 50% by weight of paraffin, so that the individual paraffin droplets had a diameter of only one to three microns. The heated emulsion was then sprayed, in such a way that the spray mist was allowed to cool down during spraying, so that small droplets of the solidified emulsion were obtained, the diameter of which was approximately 0.03 mm. These solidified droplets were processed into a concrete molding as in Example 1 and after it had hardened, voids of an average of 0.05 mm could be detected in the concrete, which contained partially crystalline paraffin.

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Beispiel 3 Example 3

Eine Paraffin-Wasser-Emulsion wie im Beispiel 2 wurde unmittelbar in Zement versprüht. Die Sprüheinrichtung verfügte über Organe zur Regelung des Druckes, der Förder-25 menge und der Düsengrösse, so dass Tröpfchen vorbestimmter Grösse erzeugt werden konnten. Im Beispielsfall hatten die Tröpfchen eine mittlere Grösse von 0,07 mm. Der besprühte Zement wurde mittels eines Förderbandes in einer dünnen Schicht gefördert. Innerhalb kurzer Zeit legten sich 30 an der Oberfläche der Tröpfchen erwartungsgemäss Feinteilchen des Zementes an und bildeten nach dem Abbinden einen vergleichsweise festen Mantel, wobei sie zu einem Hohlkörper erstarrten. Solche Hohlkörper werden dann in Portlandzement eingerührt und mit diesem vermengt, bis 35 sie sich im Zement fein und gleichmässig verteilen. A paraffin-water emulsion as in Example 2 was sprayed directly into cement. The spraying device had organs for regulating the pressure, the delivery quantity and the nozzle size, so that droplets of a predetermined size could be generated. In the example, the droplets had an average size of 0.07 mm. The sprayed cement was conveyed in a thin layer using a conveyor belt. Within a short period of time, as expected, 30 fine particles of cement settled on the surface of the droplets and, after setting, formed a comparatively firm coat, where they solidified into a hollow body. Such hollow bodies are then stirred into Portland cement and mixed with it until they are finely and evenly distributed in the cement.

So kann beispielsweise jenen Partikeln, welche die Bidlung der Luftporen bewirken, indem sie gelöst, verdampft oder vergast werden, ein Anteil eines Luftporenbildners hinzugefügt werden, welcher bei der Bewegung des 40 noch nicht ausgehärteten Betons, d.h. beim Mischen und Verarbeiten, zu einer Vergrösserung der sich bildenden Luftpore führt. Auf diese Weise kann an dem für die Herstellung der Partikel verwendeten Material gespart werden. For example, a proportion of an air-entraining agent can be added to those particles which effect the air pore formation by being dissolved, evaporated or gasified, which are formed during the movement of the 40 not yet hardened concrete, i.e. when mixing and processing, leads to an enlargement of the air pore that forms. In this way, savings can be made in the material used for the production of the particles.

Wie schon oben erwähnt, können die porenbildenden, 45 als Träger einer Bindemittelkruste dienenden Partikel vorteilhafterweise aus Materialien bestehen, deren Vorhandensein der Qualität des Endproduktes, also des erhärteten Betons oder Mörtels dienlich ist. Beispielsweise kann ein auf diese Art erfolgender Zusatz chemischer Produkte bei der 50 Herstellung von Beton oder Mörtel auf dessen Abbindezeit, Festigkeit oder Dichte Einfluss nehmen oder dessen Verar-beitbarkeit als Plastifizierer begünstigen. As already mentioned above, the pore-forming particles 45, which serve as carriers of a binder crust, can advantageously consist of materials whose presence is conducive to the quality of the end product, that is to say of the hardened concrete or mortar. For example, the addition of chemical products in this way during the production of concrete or mortar can influence its setting time, strength or density or favor its workability as a plasticizer.

Solcherart kann allein durch Wahl des Bindemittels ein Prenbeton bestimmter Eigenschaften zielführend bestimmt 55 und hergestellt werden, ohne dass es hiezu der Einhaltung einer komplizierten Rezeptur bei der Anfertigung des Trok-kengemenges bedarf. Gleichwohl lässt sich aber erfindungs-gemässes Bindemittel mit gewöhnlichem Bindemittel beliebig mischen und in bestimmten Anteilen hinzufügen. In this way, just by choosing the binder, a pre-cast concrete of certain properties can be determined and produced in a targeted manner 55 without the need for a complicated recipe for the preparation of the dry batch. Nevertheless, the binder according to the invention can be mixed with conventional binder as desired and added in certain proportions.

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Claims

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1. Hydraulic binder, in particular based on cement, characterized in that it has hollow particles in a finely divided form with a largest diameter below

Contains 0.1 mm, the hollow particles having at least one cavity.

Binder according to claim 1, characterized in that the hollow particles mixed with the binder are made of a material different from this binder, e.g. made of plastic.

3. Binder according to claim 1, characterized in that the hollow particles mixed with the binder are formed from the binder itself.

4. Binder according to claim 2 or 3, characterized in that the individual hollow particles each from a shell enclosing a single cavity,

Skin or crust.

5. Binder according to claim 2 or 3, characterized in that the individual hollow particles each consist of a plurality of cavities including particles.

6. Binder according to claims 2, 4 and 5, characterized in that the hollow particles are coated with the binder.

Binder according to claim 6, characterized in that the coating on the hollow particles, e.g. electrostatic, adheres.

Binder according to claim 6, characterized in that the binder layer formed on the hollow particles is bound, e.g. hydraulically or ceramically bound, glued, fused or encrusted.

9. Binder according to claim 8, characterized in that the binder forming the coating is initially only partially bound in order to allow the remaining portion to set only in the course of using the binder.

10. Binder according to claim 6, 8 or 9, characterized in that the binder forming the coating consists of a rapidly setting cement.

11. Binder according to one of claims 6 and 8 to

10, characterized in that the binder forming the coating, e.g. Cement, an additive that increases tack, e.g. a sodium aluminate, sodium florid, or soda is added.

12. Binder according to claims 1, 2 or 8 to

11, characterized in that the binder layer consists of a hollow porous shell, skin or crust.

13. Binder according to claim 12, characterized in that the particles serving as a layer support from a concrete or mortar additive which becomes effective after its solution in the mixing water, e.g. a hydrophobic, plasticizing, sealing agent, a setting accelerator or retarder.

14. A method for producing the hydraulic binder according to claim 1, characterized in that prefabricated hollow or hollow particles containing particles are initially coated with binder.

15. The method according to claim 14, characterized in that the coating is bonded to a shell or skin or crust during or after its application to the particles.

16. The method according to claim 15, characterized in that the coating consisting of the binder itself is hydraulically, at least partially, bonded by moistening.

17. The method according to claim 15, characterized in that the coating is bound by adding an adhesive.

18. The method according to claim 15, characterized in that the coating is thermal, e.g. is bound by melting thermoplastic hollow particles.

19. The method according to claim 14, characterized in that particles coated with binder are at least partially removed after binding of the binder layer by evaporation, evaporation, dissolution, gasification, burning from the porous shell or skin or crust formed by the binder, whereupon the Binder layer of the individual particle includes one or more cavities.

20. The method according to claim 19, characterized in that the particles to be coated with binder from an emulsion, dispersion or solution with a low-temperature evaporable portion and a solid or solidifying portion, e.g. consist of a paraf-fm emulsion, which is coated in the liquid state in the form of droplets with binder, whereupon the aqueous portion is evaporated or chemically bound and the remaining portion, e.g. embodied as a porous or hollow body, a carrier for the binder layer.

21. The method according to claim 19 or 20, characterized in that the coating of liquid droplets, ice granules volatilizable carrier particles by spraying them into a mist formed from a dusty binder, e.g. a cement powder mist.

22. Use of the hydraulic binder according to one of claims 1 to 13 for the production of concrete or mortar, characterized in that it is mixed as a predetermined proportion of a total amount of binder with other binders or added to such other binders.

It is known that the frost and de-icing salt resistance of concrete and hydraulic mortars can be ensured by using in the area exposed to frost, exposed to the weather, e.g. provides an artificially increased air pore content in the wear layer of concrete road ceilings.

As is known, the formation of air pores in the concrete can be achieved by using foam and wetting agents or by chemical agents which are combined with the binder, e.g. Lime and / or cement, or react with each other in such a way that gas bubbles occur. The foaming, i.e. The use of so-called air-entraining agents has the disadvantage that, regardless of the amount of foam or wetting agent used, but depending on the temperature, the mixing time or the composition of the hydraulic binders and the additives, different pore sizes and pore quantities and thus different porosities of the End product can arise.

Because of the necessity of a precise temperature control and monitoring of the composition of the aggregates, the process of bloating is therefore only applicable in large-scale construction sites, but only with difficulty.

It is also known to add predominantly or approximately spherical porous bodies which consist of a mineral or plastic. Such void-rich bodies can be mixed with the hydraulic binder, but segregation easily occurs and only relatively large pores can be produced with the aid of such foam bodies.

In contrast, small foamy particles have so far been possible

5

10th

15

20th

25th

30th

35

40

45

50

55

60

65

2nd

PATENT CLAIMS

3rd

651816

not produce economically. Secondarily crushed foam bodies do not have a sufficient pore character.

Recently, it has started to add microscopic hollow spheres made of plastic to the frost-proof concrete or mortar, which thus represent air bubbles packed in plastic. In practice, however, this method could not be used due to the high price of this material. In addition, incorporating these beads into the concrete mixture is difficult. Because the hollow particles have a very low weight right from the start, they are difficult to hold together and insert into the concrete mixing vessel. Not only are there difficulties when adding the particles to the concrete or mortar mixture, but there is also a risk of segregation within the concrete or mortar mixture consisting of aggregates, cement and water and thus the risk of an uneven distribution of the hollow particles within the finished one Concrete or mortar.

In addition, due to their nature and / or the manufacturing process, these hollow particles often have an electrostatic charge and, as a result, tend to repel one another.

It is therefore necessary to combine these beads in a carrier paste and hold them together and only this carrier paste can be added to the concrete or mortar mixture, if necessary dispersed in the mixing water, so it cannot be stored or delivered together with the binder, preferably cement, in stock will.