DE2940623C2 - Faserbewehrtes Zementerzeugnis sowie Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Faserbewehrtes Zementerzeugnis sowie Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zementerzeugnis, das mit Zellstoff-Fasern und gegebenenfalls mit
Kunststoffasern bewehrt ist
Es ist bekannt Asbestfasern für die Bewehrung von Zementerzeugnissen zu verwenden. So finden Asbestfasern
bei der Herstellung der sogenannten Asbestzementplatten, wie Eternite-Platten weitgehend Verwendung.
Asbestzementerzeugnisse besitzen eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, wie eine große Biegezugfestigkeit
gegen chemische Angriffe und gute Halterungseigenschaften.
Ein erheblicher Nachteil der Asbesterzeugnisse ist jedoch darin zu sehen, daß die Herstellung und die
Bearbeitung derartiger Erzeugnisse eine so wesentliche Gesundheitsgefährdung darbieten, daß ein Verbot
gegen die Verwendung von Asbestfasern als Bewehrungsmaterial in Zementerzeugnissen in den nächsten
Jahren zu erwarten ist
Es ist bekannt, als Bewehrungsfasern sowohl Asbestfasern als auch Zellstoffasern bei der Herstellung von
Asbestzementerzeugnissen zu verwenden.
Versuche, die Asbestfasern durch 0,5 bis 20 Gewichtsprozent Zellstoffasern bei faserbewehrten Zementerzeugnissen
zu ersetzen, gaben keine befriedigenden Festigkeitsergebnisse. So hat man (bei einer vierwöchigen
Lagerung) nur eine Biegezugfestigkeit von etwa 1618,1 N/cm2 für Fichtenholz-Zellstoffasern enthaltende faserbewehrte
Erzeugnisse erzielt Eine solche Festigkeit wird durch Verwendung von etwa 4% Fasern erzielt, und
die Festigkeit wird nicht wesentlich durch die Verwendung von größeren Mengen Fasern erhöht. Eine solche
Festigkeit ist nicht befriedigend, indem man eine Biegezugfestigkeit von mindestens 1618,1 N/cm2 erforderlich
hält, um Asbestzementerzeugnisse ersetzen zu können.
Es hat sich jetzt in überraschender Weise gezeigt, daß eine bestimmte Art von Zellstoffasern eine besonders
große Bewehrungswirkung besitzen, wenn sie in den im Anspruch 1 genannten Mengen als Bewehrungsfasern in
faserbewehrten Zementerzeugnissen verwendet werden, und daß man durch Verwendung dieser Fasern faserbewehrte
Zementerzeugnisse erzielen kann, deren Biegezugfestigkeitswerf.e wesentlich höher sind, als der oben
erwähnte Minimumwert.
Das erfindungsgemäße faserbewehrte Zementerzeugnis ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsfasern
ganz oder teilweise durch Eukalyptuszellstoffasern gebildet werden.
Es hat sich in nicht zu erwartender Weise gezeigt, daß durch die Verwendung von Eukalyptuszellstoffasern in
faserbewehrten Zementerzeugnissen eine Biegezugfestigkeit von über 2157,5 N/cm2 (nach vierwöchiger Lagerung),
d. h. eine Festigkeitserhöhung von über 30% im Vergleich zu Fichtenzellstoffasern erzielt wird.
Als Beispiele von verschiedenen für die Verwendung im erfindungsgemäßen Zementerzeugnis geeigneten
Arten von Eukalyptusfasern können die Fasern von Eukalyptus camaldulensis erwähnt werden. Vorzugsweise
so wird ein durch das Sulfatverfahren gewonnenes und gebleichtes Fäsermaterial verwendet.
Es sind Versuche durchgeführt worden, um die Bewehrungswirkung von Eukalyptuszellstoffasern bzw. Fichtenholzzellstoffasern
in faserbewehrten Zementerzeugnissen zu bestimmen. Bei diesen vergleichenden Versuchen
wurden die Zellstoffasern zunächst in 1 1 Wasser dispergiert, und es wurden 51 Wasser und gegebenenfalls
Steinwollfasern zugegeben, wonach die Mischung vor der Zugabe von Zement 5 Minuten umgerührt wurde.
Nach weiteren 5 Minuten Umrühren wurde Polyelektrolyt (Reten®123 χ) in einer Menge von 4,2 ppm beigegeben.
Dann wurde noch eine Minute weitergerührt, worauf die hergestellte Mischung auf ein Blattbildungselement
überführt wurde, dessen Netz mit Filtrierpapier abgedeckt war. Nach Entwässerung der Mischung durch
Absaugung wurde die auf dem Filtrierpapier gebildete Schicht unter ansteigendem Druck (1 Minute bei
490332,5 Pa, 1 Minute bei 980665,0 Pa und 1 Minute bei 1470997,5 Pa) gepreßt. Dann wurden fünf Blatt Filtrierpapier
an jeder Seite der hergestellten Faserzementplatte angeordnet, und diese wurde 2 Minuten unter einem
Druck von 5883990,0 Pa gepreßt.
Die in dieser Weise hergestellten Platten wurden darauf bei Raumtemperatur und 100% relativer Feuchtigkeit
gelagert, bis ihre Biegezugfestigkeit und Massendichte in bekannter Weise festgestellt wurden.
Die Zusammensetzung der hergestellten Faserzementproben und deren Eigenschaften können der untenstehenden
Tabelle entnommen werden.
| Menge |
Gemessene Biegezugfestigkeit N/cm2
• Anzahl Nach Messungen lwöchiger Lagerung |
1008,5 ± 127,5 |
Nach
2wöchiger Lagerung |
117,7 |
Nach
4wöchiger Lagerung |
Spezifisches
Trockengewicht g/cm3 |
Korrigierte
Biegezugfestigkeit nach 4wöchiger Lagerung, spezifisches Gewicht 1,7 g/cm3 |
to | |
|
Bewehrungsfasern
Art |
1 | 8 | 1157,2 ± 88,3 | 1539,6 ± | 156,9 | 1353,3 ± 147,0 | 1,88 ± 0,03 | 1108,2 ± 137,3 | ID |
| Eukalyptusfasern | 2 | 8 | 1500,4 ± 78,5 | 1402,4 ± | 39,2 | 1520,0 ± 196,1 | 1,88 ± 0,03 | 1255,3 ± 147,0 | O |
| Eukalyptusfasern | 3 | 8 | 1735,8 ± 49,0 | 1500,4 ± | 117,7 | 1686,7 ± 107,9 | 1,81 ± 0,01 | 1471,0 ± 88,3 | Ch |
| Eukalyptusfasern | 4 | 8 | 1892,7 ± 98,1 | 1951,5 ± | 98,1 | 2039,8 ± 137,3 | 1,78 ± 0,02 | 1873,1 ± 137,3 | LO |
| Eukalyptusfasern | 5 | 8 | 1441,6 ± 68,6 | 1941,7 - | 2216,3 ± 78,5 | 1,73 ± 0,03 | 2147,7 ±117,7 | ||
| Eukalyptusfasern | 10 | 2 | 1225,8 ± 98,1 | — | 98,1 | — | 1,58 ± 0,02 | 1657,3 ± 58,8») | |
| Eukalyptusfasern | 20 | 10 | 892,4 ± 107,9 | 1451,4 ± | 88,3 | 1794,6 ± 117,7 | 1,35 ± 0,02 | 2843,9 ± 117,7 | |
| Eukalyptusfasern | 30 | 10 | 843,4 ± 451,1 | 990,5 ± | 1147,4 ± 98,1 | 1,08 ± 0,03 | 2853,7 ±117,7 | ||
| Eukalyptusfasern | 0 | 10 | 1206,2 ± 166,7 | — | 294,2 | 1314,1 ± 313,8 | 1,78 ± 0,11 | 1196,4 ± 215,7 | |
| Keine | 1 | 8 | 1274,9 ± 58,8 | 1431,8 ± | 29,4 | 1216,0 ± 264,8 | 1,73 ±0,11 | 1216,0 ± 382,5 | |
| Fichtenholzfasern | 2 | 8 | 1765,2 ± 166,7 | 1461,2 ± | 29,4 | 1382,7 ± 98,1 | 1,72 ± 0,10 | 1363,1 ± 225,6 | |
| Fichtenholzfasern | 3 | 8 | 1735,8 ± 156,9 | 1726,0 ± | 49,0 | 1667,1 ± 107,9 | 1,77 ± 0,02 | 1529,8 ± 107,9 | |
| Fichtenholzfasern | 4 | 8 | 1451,4 ± 176,5 | 1598,4 ± | 205,9 | 1657,3 ± 127,5 | 1,72 ± 0,08 | 1588,7 ± 166,7 | |
| Fichtenholzfasern | 5 | 8 | 1716,2 ± | 1676,9 ± 264,8 | 1,72 ± 0,02 | 1618,1 ± 225,6 | |||
| Fichtenholzfasern | lwöchiger Lagerung | ||||||||
| *) jedoch nur nach | |||||||||
Die aus der Tabelle zu entnehmenden Ergebnisse zeigen, daß bis Erreichen einer Faserkonzentration von
etwa 5% die bewehrende Wirkung d<?r Eukalyptusfasern entsprechend einem wachsendem Fasergehalt ansteigt
und daß danach durch wachsenden Fasergehalt kehv- wesentliche Festigkeitsverbesserung erzielt wird. Es ist
deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, die Eukalyptuszellstoffasern in einer Menge von 3 bis 10
5 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Zementerzeugnisses zu verwenden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen faserbewehrten Zementerzeugnisses
ist dadurch gekennzeichnet daß die Bewehrungsfasern sowohl durch Eukalyptuszellstoffasern als auch durch
synthetische Mineralfasern gebildet werden.
Durch die Verwendung einer Kombination von Eukalyptusfasern und synthetischen Fasern, wie Steinwollfalo
sern, wird ein bewehrtes Zementerzeugnis mit ausgezeichneten gebrauchsmäßigen Eigenschaften erzielt Ein
solches Erzeugnis besitzt nämlich eine hohe Zähigkeit die die Handhabung des Zementerzeugnisses gestattet
ohne daß dieses zerbricht Ausgehend von einem solchen Erzeugnis können z. B. Dacheindeckungsplatten
hergestellt werden, die beträchtliche Stoß- bzw. Schlagbeanspruchungen vertragen, ohne zu zerbrechen.
. Dies geht aus der sogenannten Zerbrechungsarbeit hervor, die das Integral von der Fläche unter der Arbeitsli-
. Dies geht aus der sogenannten Zerbrechungsarbeit hervor, die das Integral von der Fläche unter der Arbeitsli-
:.: is nie in einem Diagramm ist in dem die Abszisse die Durchbiegung und die Ordinate die Belastung eines an den
|i Enden abgestützten Probekörpers bezeichnen.
|f Durch Versuche wurde festgestellt daß die Zerbrechungsarbeit für ein durch 5 Gewichtsprozent Eukalyptus-
}} fasern bewehrtes Zementerzeugnis 5,5 ist, und für ein durch Eukalyptusfasern und 5 Gewichtsprozent Steinwoll-
J; fasern bewehrtes Zementerzeugnis 7,7 ist, wobei die Zerbrechungsarbeit für ein ausschließlich aus Zement
% 20 bestehendes Zementerzeugnis auf 1 festgesetzt ist
; Durch die Verwendung einer solchen Kombination von Bewehrungsfasern wird außerdem eine gute Wider-
I Standsfähigkeit gegen Schrumpfrißbildung erzielt, die bei der ausschließlichen Verwendung von Eukalyptusfa-
t; sern als Bewehrungsfasern vorkommen kann. Dadurch wird die Beständigkeit der Zementerzeugnisse gegen die
:λ Einwirkung der Witterung und insbesondere die Frostbeständigkeit erhöht
[,; 25 Bei der Verwendung von sowohl Eukalyptuszellstoffasern als auch synthetischen Mineralfasern als Beweh-
' rungsfasern werden die letzteren z. B. in Mengen von 5 bis 10 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht
:; des faserbewehrten Zementerzeugnisses verwendet
ι- Unter »Mineralfasern« sind aus Mineralien hergestellte Fasern und insbesondere Steinwollfasern, Glasfasern
;: und Schlackenfasern zu verstehen.
i; 30 Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen bewehrten
f\ Zementerzeugnisses. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet das Eukalyptusfaser vorzugsweise in einer
ν Menge von 3 bis 10 Gewichtsprozent bezogen auf das gesamte Erzeugnis sowie gegebenenfalls synthetische
Mineralfasern unter Umrühren in Wasser dispergiert werden, worauf unter fortgesetztem Umrühren Zement
und gegebenenfalls ein Polyelektrolyt zugegeben werden, und daß die sodann hergestellte Mischung zur Bildung
35 des gewünschten Erzeugnisses vergossen und gelagert wird.
Claims (5)
1. Zementerzeugnis, das mit Zellstoffasern und gegebenenfalls mit Kunststoffasern bewehrt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bewehrungsfasern ganz oder teilweise durch Eukalyptuszellstoffasern gebil-
5 det werden.
2. Faserbewehrtes Zementerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Eukalyptuszellstoffasern
3—10 Gewichtsprozent des Gewichtes des Zementerzeugnisses betragen.
3. Faserbewehrtes Zementerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Bewehrungsfasern
sowohl durch Eukalyptuszellstoffasern als auch durch synthetische Mineralfasern gebildet werden.
ίο 4.
Verfahren zur Herstellung eines faserbewehrten Zementerzeugnisses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Eukalyptuszellstoffasern vorzugsweise in einer Menge von 3—10 Gewichtsprozent des
Enderzeugnisses sowie synthetische Mineralfasern unter Umrühren in Wassern dispergiert werden, worauf
unter fortgesetztem Umrühren Zement und gegebenenfalls ein Polyelektrolyt zugegeben werden, und daß
die sodann hergestellte Mischung zur Bildung des gewünschten Erzeugnisses vergossen und gelagert wird.
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