DE2532423A1 - Verfahren zum herstellen wasserfester fertigbauteile - Google Patents

Description

Dipl.-lng. H. Sauerir?nci · Dr.-Ing. R. König ■ Dipl.-lng. K. Bergen

Patentanwälte ■ 4ooo Düsseldorf 3D ■ Cecilienallee ve ■ Telefon 433732

18. Juli 1975 30 156 K

James Neville Lowe, Quarry Hill House, 48 Gatton Road,

Reigate, Surrey (Großbritannien)

Byron Calvin Grebe, 3981 Glendale Drive,

Memphis, Tennessee 38128 (V.St.A.)

"Verfahren zum Herstellen wasserfester Fertigbauteile"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen wasserfester Fertigbauteile, bei dem eine gebrannten Gips enthaltende feuchte Gießmasse in eine Form gegossen wird und dort unter dem Einfluß der Reaktionswärme aushärtet.

Verfahren der vorerwähnten Art zum Herstellen von Fertigbauteilen sind bekannt und basieren auf der Verwendung teilweise kristallwasserfreien Gipses mit der chemischen Formel CaSO^. 1/2 H₂O anstelle von Portland-Zement als Bindemittel. Der Gips kann unter Normalbedingungen oder auch im Hinblick auf eine höhere Festigkeit im Autoklaven gebrannt werden. Die Verwendung gebrannten Gipses als Bindemittel besitzt den großen Vorteil, daß das gegossene Fertigbauteil wesentlich schneller eine zum Entformen ausreichende Grünfestigkeit erreicht als bei der Verwendung von Portland-Zement oder Mörtel«, Tatsächlich kann das Fertigbauteil bereits nach etwa 30 Minuten oder auch schon früher entformt und schon nach wenigen Stunden gehandhabt und transportiert werden. Damit ist der besondere Vorteil eines hohen Ausnutzungsgrades der Formen und eines geringen Raumbedarfs verbunden. Gleichwohl geht das Bestreben

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dahin, die Produktivität noch weiter zu erhöhen, um eine Kostensenkung zu erreichen.

Da gebrannter Gips nach dem Abbinden immer noch in gewissem Maße wasserlöslich ist, kommen gebrannten Gips enthaltende Fertigbauteile für Passaden, die dem Einfluß des Wetters ausgesetzt sind, oder für Verwendungszwecke, bei denen sie mit Dampf beaufschlagt werden, nicht in Frage„ Zwar sind bereits zahlreiche Versuche unternommen worden, solche Fertigbauteile mit einer wasserfesten Oberfläche zu versehen«, Dabei gingen die Überlegungen stets davon aus, die Oberfläche mit einem durchgehenden wasserfesten Überzug zu versehen, ohne jedoch zum Erfolg zu führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen gebrannten Gips enthaltender Fertigbauteile mit wasserfester Oberfläche ohne einen durchgehenden Überzug zu schaffen« Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß es nicht erforderlich ist, die Bauteiloberfläche mit einem durchgehenden Überzug zu versehen, um eine ausreichende Wasserfestigkeit zu erreichen. Vielmehr genügt es, die bei Gipsbauteilen bekannte Kapillarwirkung auszunutzen, während die Gießmasse noch feucht ist, um ein Versiegelungsmittel in die Bauteiloberfläche hineinzusaugen und das Bauteil auf diese Weise wasserfest zu machen«,

Im einzelnen besteht die Erfindung in einem Verfahren, bei dem eine mit Wasser angefeuchtete, gebrannten Gips enthaltende Gießmasse in eine Form gegossen wird und dort unter dem Einfluß der Reaktionswärme aushärtet, wobei erfindungsgemäß die Oberfläche des noch warmen und feuchten Fertigbauteils mit einem wasserhärtenden Kunstharz behandelt wird, das sich beim Aushärten ausdehnt und durch Kapillarwirkung in die Masse des Fertigbauteils gesaugt wird und dort aushärtet, um auf diese Weise die Oberflächenporen

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auszufüllen und zu versiegeln.

Zum Versiegeln des Fertigbauteils eignet sich insbesondere Polyurethanharz, wenngleich jedes andere wasserhärtende und beim Aushärten schwellende Harz infrage kommt, wie beispielsweise Kunstharze auf Basis von Sojabohnenöl.

Das flüssige Versiegelungsmittel bzw. -harz wird vorzugsweise kurz vor oder unmittelbar nach dem Entformen auf die Bauteiloberfläche aufgetragen, während die Bauteilmasse noch unter dem Einfluß der Wärmeentwicklung aus der exothermen Reaktion des gebrannten Gipses mit dem Wasser steht. Die Reaktionswärme trägt auf diese Weise zu einem raschen Aushärten des Kunstharzes bei, so daß das die Oberfläche imprägnierende Harz in gewissem Maße während des Aushärtens gebrannt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise zusammen mit einem anderen neuen Verfahren angewandt, bei dem die Masse vor dem Vergießen angewärmt und anschließend durch die Reaktionswärme auf eine Temperatur von 32 bis 82⁰C gebracht wird.

Des weiteren besteht bei diesem Verfahren das Bindemittel aus einem Gemisch von 10 bis 9096 Gips und 90 bis 10% Portland-Zement. Um den Zementanteil auszuhärten und eine wesentlich höhere Druckfestigkeit als bei der Verwendung gebrannten Gipses allein zu erreichen, wird das Bauteil nach dem Entformen bei einer Temperatur von 32 bis 82°C temperatur- und feuchtigkeitsgesteuert abgekühlt, um die Temperatur und Feuchtigkeit eine gewisse Zeit von mindestens zwei, vorzugsweise drei Stunden zum Abbinden des Zements hochzuhalten. Während dieser Zeit härtet auch das auf die Bauteiloberfläche aufgetragene Imprägnierharz aus, so daß nach dem Aushärten die Bauteiloberfläche bereits wasserfest ist.

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Nach dem Abbinden des Portland-Zements wird das Bauteil entweder in strömender Luft oder im Vakuum getrocknet, wenngleich die Feuchtigkeit angesichts der Oberflächenversiegelung nur über unversiegelte Oberflächenzonen entweichen kann_o Damit ist der besondere Vorteil verbunden, daß sich die für das Abbinden des Zements erforderliche Feuchtigkeit wesentlich leichter einstellen und beibehalten läßt. Wenn beispielsweise ein L-förmiges Bauteil gegossen wird, dessen einer Schenkel doppelt so dick ist als der andere Schenkel, kann eine Fläche des dünneren Schenkels mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wasserfest gemacht werden, so daß während des nachfolgenden Trocknens die Feuchtigkeit über beide Flächen des dickeren Schenkels, jedoch nur über eine Fläche des dünneren Schenkels entweichen kann. Auf diese Weise läßt sich ein gleichmäßiges Entfeuchten beider Schenkel des Bauteils erreichen. Somit lassen sich innere Spannungen vermeiden und die Gefahr einer Rißbildung infolge eines ungleichmäßigen Trocknens wesentlich verringern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen von Wandelementen und

Fig. 2 Teilansichten der Anlage gemäß Fig„ 1 zur näheren Erläuterung des Arbeitsablaufs.

Die Anlage besteht aus einem Mischer 1 mit zwei gegenläufig rotierenden Mischflügeln und einem Einfülltrichter 2 für das Mischgut, Ein Wasserrohr 3 ist mit einer Heizung 4 versehen und mündet in den Einfülltrichter 2. Der Mischer ist über einen Hahn 6 mit einem flexiblen Füllrohr 5 versehen.

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Neben dem Mischer 1 befindet sich ein verschwenkbarer Gießtisch 7, der aus einer in Fig. 2a dargestellten Horizontallage in eine in Fig. 2b dargestellte senkrechte Lage verschwenkt werden kann. Der Gießtisch 7 enthält eine Form 8 zum Herstellen eines Wandelements 9 mit fünf parallelen Versteifungsrippen 10.

Auf der dem Mischer 1 gegenüberliegenden Seite des Gießtisches 7 befindet sich ein Trockner 11 mit wärmeisolierten und feuchtigkeitsdichten Wänden 12 und einzelnen Kammern 13. Die Kammern 13 sind an ihren Stirnseiten durch den Wänden 12 entsprechende Wände und oben durch einen entfernbaren Deckel 14 verschlossen. Sämtliche Wände 12 und der Deckel besitzen einen Kern aus geschäumtem Polystyren als Wärmeisölation, der mit Polyäthylen als Dampfsperre beschichtet ist. Außerdem sind die Wände 12 in regelmäßigen Abständen mit Stahlstützen versehen, auf denen Querträger des Deckels 14 ruhen. Ein Gebläse 15 versorgt einen Verteiler 16 mit Luft, von dem Abzweigungen zum Boden jeder Kammer 13 des Trockners 11 führen. Ein Brückenkran 17 zum Transportieren der Wandelemente ist auf Schienen 18 verfahrbar und überspannt den Gießtisch 7 sowie den Trockner 11.

Die Masse zum Herstellen des Wandelements ist wie folgt zusammengesetzt:

im Autoklaven gebrannter Gips 23 kg

feingemahlener sulfatbeständiger

Zement 23 kg

Fließmittel (Melment oder Gummi

Arabicum 0,14 kg

Sisalfaser 0,23 kg

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Schäummittel (Natrium].auryl-

SuIfonat) 0,23 kg

Verzögerungsmittel (Natrium-

Citrat) 0,023 kg

Wachsharz (In-Wasser-Emulsion) 0,45 kg Wasser 17,2 kg

Das Mischen läuft nach folgendem Zeitplan ab:

· 9O96 des Wassers werden in den Mischer gegeben;

2. das Natrium-Citrat wird in dem Wasser gelöst;

3. der Mischer wird mit 40 Upm betrieben und 9096 des Trockengemischs werden eingefüllt;

4. gründliches Durchmischen; 1 min,

5. das Schäummittel und die restlichen IO96 des Wassers werden eingefüllt;

6_e die Rührgeschwindigkeit wird für 30 Sekunden auf 55 Upm erhöht; 1,5 min,

7. die restlichen 10% der Trockensubstanz werden unter weiterem dreiminütigen Rühren in den Mischer gegeben; 4,5 min,

8. das Gemisch wird über das Fallrohr 5 in

die Form 8 gegeben; 5 min.

9. die Temperatur der vergossenen Masse

steigt an; 45 min. \

10. der Gießtisch wird in die Vertikale verschwenkt und das Wandelement entfernt. 46 min.

Sofern das Wandelement für eine höhere Belastung bestimmt

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ist, erhält es eine Verstärkung in Gestalt einer Baustahlmatte 19, die üblicherweise vor dem Gießen in die Form 8 gelegt wirde Die Matte 19 besitzt eine Öse 20, oder im Falle eines verstärkungsfreien Wandelements wird ein Ösenhaken in das Wandelement eingegossen.

Nach dem Hochschwenken des Gießtisches 7 wird das Wandelement mit Hilfe des am Kran 17 befestigten Trocknerdeckels 14 aus der Form genommen.

Der Gießtisch wird danach in die Horizontale zurückgeschwenkt und ist dann fertig zum Gießen des nächsten Wandelementes, während das voraufgehende Wandelement auf dem Boden abgesetzt und vom Kran in vertikaler Stellung gehalten wird.

Die spätere Außenfläche des Wandelementes, im vorliegenden Falle die linke Oberfläche in Fig. 2b, wird alsdann mit dem Polyurethanharz besprüht, wenngleich dies auch bereits geschehen kann, während sich das Wandelement nach dem Gießen noch in der Form befindet. Das aufgesprühte Polyurethanharz wird unter dem Einfluß der Kapillarwirkung in die warme und feuchte Masse bis in eine Tiefe von etwa 6 mm gesaugt. Dabei wird das Sprühen so lange fortgesetzt, wie die Lösung absorbiert wird. Durch Versuche konnte festgestellt werden, daß eine Auftragmenge von etwa 1 l/m normalerweise ausreicht, wenngleich in zahlreichen Fällen eine weniger vollständige Versiegelung mit einer Auftragmenge von 0,1 l/m genügt.

Unmittelbar nach dem Aufsprühen des flüssigen Polyurethanharzes wird das Wandelement in eine der Kammern des Trockners 11 gebracht und der Trockner mit dem Deckel 14 verschlossen. Der weitere Ablauf der exothermen Reaktion des gebrannten Gipses mit dem Wasser führt zu einer Temperatur-

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erhöhung und zur Beibehaltung der erhöhten Temperatur angesichts der wärmeisolierenden Kammerwände 12. Die relative Feuchtigkeit der Kammeratmosphäre erhöht sich auf 100%, so daß der Zementanteil des Gemischs in der heißfeuchten Atmosphäre rasch abbindet. Während dieser Phase liegt die Kammertemperatur bei 60 bis 82°C und beträgt üblicherweise etwa 70°C. Das Aushärten dauert drei bis fünf Stunden oder manchmal auch langer, wobei die heißfeuchte Atmosphäre äußerst günstig für ein rasches Aushärten des in den Poren der Oberfläche des Bauelementes befindlichen flüssigen Harzes ist. Beim Aushärten dehnt sich das Harz aus und verleiht der Oberfläche eine ausreichende Wasserfestigkeit.

Sobald der Zement ausreichend abgebunden und das Polyurethanharz ausgehärtet ist, wird das Gebläse 15 eingeschaltet und Luft in die das Wandelement 9 enthaltende Kammer geblasen. Unter dem Einfluß der Luft und der Restwärme verdampft die Feuchtigkeit des Wandelements bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 10 Gew_e%. Nach einem zweibis dreistündigen Lufttrocknen wird das Wandelement aus dem Trockner genommen und besitzt dann bereits eine ausreichende Transportfestigkeitβ Anstatt mit Luft kann das Wandelement auch durch Anlegen eines Vakuums an die nichtimprägnierte Oberfläche getrocknet werden. Auf diese Weise wird der Feuchtigkeitsgehalt innerhalb weniger Minuten ausreichend verringerte

Soll die Bauteiloberfläche, soweit sie nicht durch Imprägnieren mit Polyurethan- oder einem anderen Kunstharz wasserbeständig gemacht worden ist, beispielsweise mit einem Farbanstrich versehen werden, dann werden die Flächen vorzugsweise zunächst teilweise nach dem Trocknen mit einer Acryl-Latex-Emulsion versiegelt. Diese Emulsion versiegelt anders als das aushärtende Kunstharz die Poren der Oberfläche nicht völlig und erlaubt ein Atmen der Oberfläche, so

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daß sich der Feuchtigkeitsgehalt des Bauelements über die entsprechende Fläche selbsttätig einstellen kann und sich kein Wasserdampfdruck in den Poren aufbauen kann_s wie das der Fall sein würde, wenn die gesamte Oberfläche wasserfest gemacht worden wäre.

Wird die Oberfläche teilweise mit einer Acryl-Latex-Emulsion versehen, dann wird das Fertigbauteil vorzugsweise im Vakuum getrocknet und ist nach dem Vakuumtrocknen noch so warm, daß sich ein schnelles Trocknen der Acryl-Latex-Emulsion ergibt.

Die Gießmasse und/oder das Polyurethanharz oder ein anderes Harz zur Oberflächenbehandlung können auch mit einem
Farbstoff versehen werden«,

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Claims (1)

1. James Neville Lowe, Quarry Hill House, 48 Gatton Road,

   Reigate, Surrey (Großbritannien)

   Byron Calvin Grebe, 3981 Glendale Drive,

   Memphis, Tennessee 38128 (V₀St.A.)

   Patentansprüche;

   ( 1,y/Verfahren zum Herstellen wasserfester Fertigbauteile, bei dem eine gebrannten Gips enthaltende feuchte Gießmasse in eine Form gebracht wird und dort unter dem Einfluß der Reaktionswärme aushärtet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einen Teil des noch warmen und feuchten Fertigbauteils ein wasserhärtendes, beim Aushärten sich ausdehnendes Kunstharz aufgetragen wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethanharz aufgetragen wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Harz noch während der Reaktion des gebrannten Gipses mit dem Wasser aufgetragen wird.

   4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz unmittelbar vor oder nach dem Entformen bei einer Bauteiltemperatur von 30 bis 85°C aufgetragen und die Temperatur und Feuchtigkeit mindestens zwei Stunden gehalten wird.

   5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

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   dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil in einer wärmegedämmten und feuchtigkeitsdichten Kammer gehalten wird.

   Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel 10 bis 90# gebrannten Gips und 90 bis 10% Portland-Zement enthält.

   7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen nichtimprägnierten Teil der Bauteiloberfläche nach dem Trocknen eine Acryl-Latex-Emulsion aufgetragen wird.

   8, Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil nach einem mindestens zweistündigen Halten der Temperatur und Feuchtigkeit im Vakuum getrocknet und die Acryl-Latex-Emulsion unmittelbar nach dem Trocknen auf das noch wärme Bauteil aufgetragen wird.

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