DE2622465C3 - Mit künstlichen Mineralfasern wie z.B. Glasfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen - Google Patents
Mit künstlichen Mineralfasern wie z.B. Glasfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende MassenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft mit künstlichen Mineralfasern, wie z. B. Glasfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende
Massen, die in Faserverbundwerkstoffe mit geringer Schwind- und Reißneigung, großer Abriebfestigkeit,
hoher Schlagzähigkeit, Zug- und Biegezugfestigkeit bei günstigem Langzeitverhalten überfuhrbar sind, v-,
wobei die Matrix der Massen außer Bindemittel, Zusatzmittel und Wasser Zuschläge mit einem Korndurchmesser
bis 4 mm enthält.
Zuschläge, sind in diesem Zusammenhang Korngemische natürlichen oder künstlichen Ursprungs mit
dichtem oder porösem Gefüge, die in der Regel inert sind, aber auch puzzolanische oder hydraulische
Eigenschaften besitzen können.
In neuester Zeit gewinnen mit künstlichen Mineralfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen standig
an Bedeutung, wobei die zahlreichen Vorteile der aus diesen Massen geschaffenen Faserverbundwerkstoffe
als bekannt unterstellt werden dürfen.
Die Matrix solcher Massen besteht bei Verwendung künstlicher Mineralfasern in der Regel aus Bindemittel t,o
und Wasser. In Sonderfällen werden Zusatzmittel und zementfeine Zusatzstoffe wie z. B. Flugasche oder
Gesteinsmehl bis zu 20Vol.-%, bezogen auf das Volumen der eingebauten Masse, zugegeben.
Man ging bisher davon aus, daß es nicht möglich b5
und auch nicht empfehlenswert wäre, Zuschläge wie beispielsweise Sand oder Leichtsand in größeren
Mengen zuzusetzen, da diese Zuschläge bei gleicher Konsistenz den Wasseranspruch und damit das Wasser/
Bindemittel-Verhältnis erhöhen. Dies wiederum hat eine beträchtliche Verschlechterung der mechanischen
Eigenschaften, wie z.B. der Biegezugfestigkeit und Schlagzähigkeit zur Folge.
Zuschläge in der Matrix erschweren außerdem das satte Einbetten der Fasern und erhöhen darüber
hinaus die Gefahr der mechanischen Beschädigung der empfindlichen künstlichen Mineralfasern beim
Herstellen des Faserverbundwerkstoffes.
Andererseits führt eine zuschlagarme bzw. zuschlagfreie Matrix zu gewissen Nachteilen, die man bisher
in Kauf nehmen mußte. Sie weist z.B. ein hohes Schwindmaß und eine Neigung zur Rissebildung auf.
Die Abriebfestigkeit ist unbefriedigend. Die gewünschte hohe Duktilität des Faserverbundwerkstoffes
bleibt über längere Zeiträume bei feuchter Lagerung nicht erhalten. Gleichzeitig können über längere Zeiträume
die Zug- und Biegezugfestigkeit durch ein zu starkes Einwachsen der Fasern herabgesetzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, trotz der gegebenen Schwierigkeiten Zuschläge
wie z.B. Sand oder Leichtsand, gegebenenfalls zusammen mit Luftporen in größerer Menge
in die Matrix einzubauen, um die an sich auf diesem Wege erreichbaren bekannten Verbesserungen der
technischen Eigenschaften, wie beispielsweise eine bedeutende Verringerung des Schwindens und Quellens
und damit eine Reduzierung der Reißneigung der hydratisierten Raumformkörper voll auszunutzen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die mit künstlichen Mineralfasern wie z. B.
Glasfasern verstärkten, hydraulisch erhärtenden Massen der eingangs genannten Gattung dadurch gekennzeichnet
sind, daß Zuschläge in einer Menge von oberhalb 20Vol.-%, bezogen auf das Volumen der
fertig eingebauten Masse, zugegen sind, daß der durch den Zuschlag erhöhte Wasseranspruch der
Matrix durch einen Gehalt an Verflüssigern und/oder Fließmitteln kompensiert ist und daß die durch die
Zuschläge erreichte stellenweise unterbundene Haftung zwischen Fasern und Matrix durch eine Bündelung
der Fasern unterstützt ist.
Hierdurch wird ein sattes Einbetten der künstlichen Mineralfasern ermöglicht, ohne die gegen mechanische
Beanspruchung empfindlichen Fasern zu beschädigen.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform vorliegender Erfindung sind die erfindungsgemäßen Massen
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschläge und/oder die Luftporen in einer Menge von oberhalb 30 Vol.-%,
bezogen auf das Volumen der fertig eingebauten Masse, vorhanden sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausfiihrungsform sind die erfindungsgemäßen Massen dadurch gekennzeichnet,
daß als Bindemittel Quellzement vorhanden ist, wodurch die Reißneigung der durch Zuschläge
bereits abgemagerten und damit weniger schwindenden Matrix weiter vermindert wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausfiihrungsform wird die angestrebte hohe Duktilität über längere
Zeiträume noch dadurch verbessert, daß die Fasern auf Teilbereichen schwer wasserlösliche und/oder
wasserunlösliche Überzüge aufweisen, wobei der Überzug gleichzeitig die mechanische Widerstandsfähigkeit
der Fasern erhöht. Diese Überzüge verhindern, daß die Hydratationsprodukte des Zementsteins überall
auf dem Glas aufwachsen. Dadurch bleibt die hohe Düktiütät der Formkörper weitgehend erhalten.
Bei Mischungen mit höherem Anteil an Zuschlägen entstehen relativ weniger Hydratationsprodukte als
bei den bekannten für diesen Zweck verwendeten Mörteln. Dies wirkt sich ebenfalls günstig auf das
Verhalten der Formkörper aus.
Die Matrix der erfindungsgemäßen Massen mit Zement als Bindemittel zeichnet sich durch eine niedrige
Alkalität aus. Bei Verwendung nicht alkalibeständiger künstlicher Mineralfasern wirkt sich' diese auf den
zeitlichen Verlauf des chemischen Angriffs günstig aus.
Zum Stand der Technik ist ferner noch die DE-OS 23 14352 zu nennen, die sich auf eine verstärte Mischung
bezieht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine vergießbare Matrixmasse aus der Gruppe
einer vergießbaren Betonmatrixmasse und einer vergießbaren einfachen Mörtelmatrixmasse enthält, wobei
die vergießbare Betonmatrixmasse und die vergießbare einfache Mörtelmatrixmasse hydraulischen Zement,
Wasser, eine Vielzahl von diskontinuierlichen Verstärkungsfaden, ein Material vom Puzzolan-Typ, :>o
sowie einen Zuschlagstoff enthält; sämtliche Inhaltsstoffe liegen innerhalb gewisser Bereichsgrenzen.
Die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Aufgabe hat mit dem Wesen der verstärkten Mischung
gemäß DE-OS 23 14352 keine Berührungspunkte, zu- ;:s
mal bei diesem bekannten Stand der Technik mechanisch empfindliche Fasern wie beispielsweise Glasfasern
mit mechanisch unempfindlichen Fasern wie beispielsweise Stahlfasern als analog nebeneinandergestellt
sind.
Das Wesen vorliegender Erfindung wird nun anhand von zwei Ausfiihrungsbeispielen, die bevorzugte Ausführungsformen
darstellen, weiterhin erläutert.
Im Faserspritzverfahren wurden Probekörper 6X30mm von lern Dicke aus Glaofaserbeton mit
einem Fasergehalt von 5Vol.-% unter Verwendung eines Portlandzementes 550 und einer alkaliwiderstandsfähigen
Glasfaser mit unterschiedlichem Zuschlaggehalt hergestellt. Der Zuschlag hatte ein Größtkorn
von 2 mm. Alle Mischungen wurden durch Zugabe eines Fließmittels - einem sulfoniertem PoIykondensat
- in etwa auf die gleiche Konsistenz ge- v->
bracht. Die Probekorper wurden 7 Tage feucht und anschließend im Klimaraum bei 200C und 50% rel.
Luftfeuchtigkeit gelagert. Die Zusammensetzung der Probekorper und die im Zeitraum zwischen 7 und
180 Tagen gemessene Schwindung sind in der folgenden Tafel 1 angegeben.
Tafel 1: Zusammensetzung und Schwinden der Probekörper
aus Glasfaserbeton mit 5 Vol.-% Glasfasern
Mischung
Nr.
Mischungsverhält- Fließ-
nis in Gewichts- mittel
teilen
Zement: Zuschlag:
Wasser Gew.-%')
Zuschlag- Schwingehalt den
VoL-%2) mm/m Das Schwinden der Mischungen Nr. 3 und 4 mit
über 20Vol.-% Zuschlagen ist deutlich geringer als die der Mischung Nr. 1.
Von den Mischungen Nr. 1 und 3 wurden nach 28 Tagen, 1 und 2 Jahren, bei ständiger Wasserlagerung
die Biegezugfestigkeiten und Biegeschlagzähigkeiten an jeweils 10 Probekörpern gleicher Art ermittelt Die
Mittelwerte sind in Tafel 2 zusammengestellt.
,ο Tafel 2: Biegezugfestigkeit und Biegeschlagzähigkeit
von Glasfaserbeton mit 5Vol.-% Glasfasern
Eigenschaft
Mischung Nr. 1 3
Biegezugfestigkeit in kp/cm1
28 Tage 385 360
1 Jahr 260 335
2 Jahre 235 310 Biegeschlagzähigkeit in cm
kp/cm2
28 Tage 23 21
1 Jahr 13 19
2 Jahre 8 16
Die erfindungsgemäße Mischung Nr. 3 ist der bisherigen
gebräuchlichen Mischung Nr. 1 nicht nur im Schwinden, sondern auch in den Festigkeitseigenschaften
und der Duktilität über längere Zeiträume bei feuchter Lagerung deutlich überlegen.
In einem Zwangsmischer wurden gießfähige Mischungen aus Portlandzement 550 mit und ohne
Sand als Zuschlag unter Einsatz von 3 Vol.-% 25 mm langer alkaliwiderstandsfähiger Glasfaserschnitzel hergestellt
und anschließend zu Probekörpern 6 X 30 cm von 1 cm Dicke weiter verarbeitet. Der Sand hatte
ein Größtkom von 3 mm. Die Konsistenz der Mischungen wurde durch Zugabe eines Fließmittels einem
sulfoniertem Polykondensat - in etwa auf die gleiche Konsistenz gebracht.
Die Probekorper wurden 7 Tage feucht und anschließend
im Klimaraum bei 50% rel. Luftfeuchtigkeit gelagert. Die Zusammensetzung der Probekorper
und die zwischen 7 und 180 Tagen gemessene Schwindung
sind in der folgenden Tafel 3 eingetragen.
Tafel 3: Zusammensetzung und Schwinden von Glasfaserbeton mit 3 VoI.-% Glasfaserschnitzel
Mi- Mischungsverhältschung nis in Gew.-Teilen
Zem. : Zuschl. :
Nr. Wass.
Nr. Wass.
Fließmittel
Zuschlag- Schwingehalt den
Gew.-%') Vol.-%2) mm/m
0,5
1,0
3,0
1,0
3,0
0,4
0,4
0,4
0,4
0
2
3,2
4
0
20
34
60
20
34
60
3,2
2,1
1,4
1,0
2,1
1,4
1,0
0,5
0,4
0,4
0,4
2,9
0 19 32
3,3 2,3 1,2
) Bezogen auf Zement.
2) Bezogen auf den Probekörper.
2) Bezogen auf den Probekörper.
') Bezogen auf Zement.
2) Bezogen auf den Probekorper.
Die erfindungsgemäße Mischung Nr. 3 ist den beiden Mischungen mit niedrigeren Zuschlaggehalten im
Hinblick auf das Schwinden deutlich üherlegen.
Von den Mischungen Nr. 1 und 3 wurden nach 28 Tagen, 1 und 2 Jahren bei ständiger Wasserlagerung
die Biegezugfestigkeiten und Schlagzähigkeiten an jeweils 10 Probekörpern gleicher Art ermittelt Die
Mittelwerte sind in der Tafel 4 eingetragen.
Tafel 4: Biegezugfestigkeit und Biegeschlagzähigkeit von Glasfaserbeton mit 3 Vol.-% Gltsfaserschnitzel
Eigenschaft
Mischung Nr. 1 3
Von den Mischungen Nr. 1 und Nr. 3 wurde die Matrix ohne Fasern zusätzlich auf Biegezugfestigkeit
nach 28 Tagen Wasserlagerung und einer gemischten Lagerung, 7 Tage Wasser und 21 Tage Luft mit 50%
rel. Luftfeuchtigkeit, geprüft. Das Ergebnis enthält
Tafel 5.
Biegezugfestigkeit kp/cm2
28 Tage 180 160
1 Jahr 135 140
2 Jahre 115 145
Biegeschlagzähigkeit in cm
kp/cm2
kp/cm2
28 Tage 15 16
1 Jahr 10 12
2 Jahre 6 10
Die erfindungsgemäße Mischung Nr. 3 ist der bisher
ausgeführten Mischung Nr. 1 auch im Hinblick auf Festigkeit und Duktilität über längere Zeiträume bei
feuchter Lagerung überlegen.
Tafel 5: Biegezugfestigkeit der Matrix von Mischung Nr. 1 und 3 bei verschiedener Lagerung
Matrix der Mischung Nr.
1 3
Biegezugfestigkeit
kp/cm2
kp/cm2
Wasser
Wasser/Luft
Wasser/Luft
70-100 60-90 20-40 40-80
Die Biegezugfestigkeit der Matrix der erfindungsgemäßen Mischung Nr. 3 wird beim Austrocknen
durch Schwindeigenspannungen wesentlich weniger herabgesetzt als die Biegezugfestigkeit der Matrix der
Mischung Nr. 1.
Die erfindungsgemäße Mischung Nr. 3 ist weniger rißanfällig und deswegen der bisherigen Ausrührungsform
erheblich überlegen.
Claims (4)
1. Mit künstlichen Mineralfasern wie z.B. Glasfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen,
die in Faserverbundwerkstoffe mit geringer Schwind- und Reißneigung, großer Abriebfestigkeit, hoher
Schlagzähigkeit, Zug- und Biegezugfestigkeit bei günstigem Langzeitverhalten überführbar sind, wobei
die Matrix der Massen außer Bindemittel, Zusatzmittel und Wasser Zuschläge mit einem Korndurchmesser
bis 4 mm enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß Zuschläge in einer Menge von oberhalb 20 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der
fertig eingebauten Masse, zugegen sind, daß der durch den Zuschlag erhöhte Wasseranspruch der
Matrix durch einen Gehalt an Verflüssigern und/ oder Fließmitteln kompensiert ist und daß die
durch die Zuschläge erreichte stellenweise unterbundene Haftung zwischen Fasern und Matrix
durch eine Bündelung der Fasern unterstützt ist.
2. Mit künstlichen Mineralfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß Zuschläge und/oder Luftporen in einer Menge von oberhalb 30 VoL-%,
bezogen auf das Volumen der fertig eingebauten Masse, zugegen sind.
3. Durch künstliche Mineralfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen nach Ansprüchen 1
und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Quellzement vorhanden ist.
4. Durch künstliche Mineralfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen nach mindestens
einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern teilweise schwer
wasserlösliche und/oder wasserunlösliche Überzüge j5
\ aufweisen.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE19762622465 DE2622465C3 (de) | 1976-05-20 | 1976-05-20 | Mit künstlichen Mineralfasern wie z.B. Glasfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen |
| CH339777A CH636586A5 (en) | 1976-05-20 | 1977-03-18 | Hydraulically setting masses reinforced with artificial mineral fibres such as, for example, glass fibres |
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|---|---|---|---|
| DE19762622465 DE2622465C3 (de) | 1976-05-20 | 1976-05-20 | Mit künstlichen Mineralfasern wie z.B. Glasfasern verstärkte, hydraulisch erhärtende Massen |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE2622465A1 DE2622465A1 (de) | 1977-12-29 |
| DE2622465B2 DE2622465B2 (de) | 1978-11-16 |
| DE2622465C3 true DE2622465C3 (de) | 1979-07-26 |
Family
ID=5978482
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Country Status (2)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| DE102009003196A1 (de) | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Wacker Chemie Ag | Faserhaltige pastöse Baustoffmassen |
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1976
- 1976-05-20 DE DE19762622465 patent/DE2622465C3/de not_active Expired
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1977
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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