DE102012105226A1

DE102012105226A1 - Infrared reflective concrete product useful as paving stone, exterior facade stone, masonry block or roof tile, comprises infrared reflective nanoparticles in concrete matrix, covering layer including concrete covering layer, and core layer

Info

Publication number: DE102012105226A1
Application number: DE102012105226A
Authority: DE
Inventors: Andreas Brunkhorst
Original assignee: Lithonplus GmbH and Co KG
Current assignee: Lithonplus GmbH and Co KG
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Infrared reflective concrete product (10) comprises infrared reflective nanoparticles (18) having a non-visible size (smaller than 150 nm) included in a matrix (16) of the concrete, a covering layer (14) including a concrete covering layer made by mixing the nanoparticles in cement slurry and applying on a previously molded core layer, which provides volume, shape and stability, and a core layer (12) including a concrete core made by an ordinary cement, aggregate or water mixture, where the infrared reflective nanoparticles are included in the matrix of the concrete covering layer. An independent claim is also included for a cement mixture for preparing the concrete product, comprising the infrared reflective nanoparticles for preparing the concrete covering layer.

Description

STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART

Die Erfindung betrifft ein Infrarot reflektierendes Betonprodukt. The invention relates to an infrared-reflecting concrete product.

Gattungsgemäße Beton- oder Pflastersteine weisen üblicherweise einen Kern (Kernbeton) und eine Oberflächenschicht (Vorsatzschicht, Deckschicht) auf, die auch als Vorsatzbeton bezeichnet wird. Die Vorsatzschicht ist die sichtbare Schicht des Betonprodukts, die bei einem zu erstellenden Bauwerk das optische Aussehen bestimmt. Die Vorsatz- bzw. Deckschicht wird durch die Zementwahl meist als Weiß- oder Grauzement in Form, Farbe und Größe der Gesteinskörnung, je nach Einsatzgebiet, ausgewählt und kann Pigmentstoffe zur farblichen Gestaltung der Oberfläche enthalten. Dabei kann Pigmentgröße und Gesteinskörnung in Form, Farbe und Größe variierend eingestellt werden. Die Gesteinskörnung wird in der Regel so gewählt, dass eine dichte Kornpackung entsteht und die Vorsatzschicht möglichst wasser- und luftdicht ist. Die Kernschicht ist die nicht sichtbare Schicht unterhalb der Vorsatzschicht, die für das Volumen und Gewichte des Betonprodukts und seine Stabilität verantwortlich ist. Der Kernbeton ist in seiner Rezeptur und Konsistenz meist gröber als die Vorsatzschicht, da der Kernbeton im Einbauzustand das Aussehen des Produkts nicht bestimmt und lediglich den mechanischen Anforderungen genügen muss. Generic concrete or paving stones usually have a core (core concrete) and a surface layer (facing layer, top layer), which is also referred to as facing concrete. The facing layer is the visible layer of the concrete product that determines the visual appearance of a building to be created. The intent or cover layer is selected by the choice of cement usually as white or gray cement in the form, color and size of the aggregate, depending on the application, and may contain pigments for color design of the surface. Pigment size and aggregate size, color and size can be varied. The aggregate is usually chosen so that a dense grain packing is formed and the attachment layer is as water and airtight as possible. The core layer is the non-visible layer below the facing layer, which is responsible for the volume and weight of the concrete product and its stability. The core concrete is in its formulation and consistency usually coarser than the facing layer, since the core concrete in the installed state does not determine the appearance of the product and must meet only the mechanical requirements.

Aufgrund der vielfachen Verwendung von Beton in der Gebäude- und Straßenarchitektur kommt es, aufgrund zunehmender Sonneneinstrahlung, zu unerwünschten Aufheizeffekten, so dass das Mikroklima innerhalb von Ballungsgebieten, insbesondere in Sommermonaten verschlechtert wird. Hierzu gibt es in jüngster Zeit Bestrebungen, Baustoffe mit einem hohen Infrarot-reflektierenden Anteil zu verwenden, bei dem der sogenannte TSR- oder Albedowert (total solar reflectance) und der SRI-Wert (solar reflectivity index) deutlich über dem von gewöhnlichem Beton liegt. So wird beispielsweise im LEED-Programm (Leadership in Energy and Environmental Design) der US-Regierung der Einsatz von Baumaterialien, die energetisch effizient, wassersparend sowie klimafördernd sind, ausdrücklich erwünscht. In diesem Zusammenhang wird die Entwicklung von wärmereflektierendem Beton mit Nachdruck gefördert. Due to the multiple use of concrete in the building and street architecture, there is due to increasing sunlight, undesirable heating effects, so that the microclimate is degraded within urban areas, especially in summer months. In recent years, efforts have been made to use building materials with a high infrared-reflecting content, where the so-called TSR or albedo value (total solar reflectance) and the SRI value (solar reflectivity index) are significantly higher than those of ordinary concrete. For example, the United States Government's Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) program explicitly encourages the use of building materials that are energy-efficient, water-efficient, and climate-friendly. In this context, the development of heat-reflecting concrete is promoted emphatically.

Die Verwendung von Infrarot-reflektierenden Pigmenten ist beispielsweise aus der DE 10 2005 061 684 A1 für Farbanstriche und Kosmetika bekannt. Des Weiteren ist der Einsatz Infrarot-reflektierender Pigmente für Betonprodukte beispielsweise in der US 2009 027 2297 A1 offenbart, allerdings weisen diese Infrarot-reflektierenden Pigmente, die einem Beton beigemischt werden können, eine hohe Kerngröße auf und bilden somit einen das optische Erscheinungsbild dominierenden Bestandteil der Fassadenoberfläche. Eine optisch unbeeinflusste Oberflächengestaltung bei hoher IR-Reflektivität ist hierbei nicht möglich. The use of infrared-reflective pigments is for example from the DE 10 2005 061 684 A1 known for paints and cosmetics. Furthermore, the use of infrared-reflecting pigments for concrete products, for example in the US 2009 027 2297 A1 However, these infrared-reflective pigments, which can be admixed with a concrete, have a high core size and thus form a visual appearance dominating part of the facade surface. An optically uninfluenced surface design with high IR reflectivity is not possible here.

In der EP 1 817 383 B1 ist ein dunkles, flächiges Element mit geringer Wärmeleitfähigkeit und niedriger solarer Absorption beschrieben, bei dem das Trägermaterial eine Mischung aus Zement, Calciumsulfat oder Anhydrid ist, wobei darin Nanopartikel mit Dimensionen kleiner als 100nm eingemischt sein können. Die Nanopartikel können anorganisch sein, und z.B. aus Titandioxid, Zinkoxid oder Metallkolloide bestehen. Diese können im Infrarotbereich eine hohe Reflexion aufweisen. In the EP 1 817 383 B1 a dark, low thermal conductivity, low solar absorption surface element is described in which the support material is a mixture of cement, calcium sulfate or anhydride, wherein nanoparticles having dimensions smaller than 100 nm may be mixed therein. The nanoparticles can be inorganic, and consist for example of titanium dioxide, zinc oxide or metal colloids. These can have a high reflection in the infrared range.

Des Weiteren sind aus der DE 600 03 181 T2 eingefärbte Nanopigmente aus Ton mit einem organischen Farbstoff bekannt. Furthermore, from the DE 600 03 181 T2 colored nanopigments of clay with an organic dye known.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Betonprodukt bereitzustellen, dass ganz oder teilweise innerhalb und/oder außerhalb seiner Matrix infrarotes Sonnenlicht reflektiert, und den solaren Reflektionsgrad (SRI) bzw. den thermischen Emissionsgrad (TSR-/Albedowert) derart erhöht, dass ein übermäßiges Aufheizen des Betonprodukts vermieden werden kann. Dabei soll die Betonmatrix optisch weitgehend unverändert bleiben, so dass ein gewünschtes optisches Erscheinungsbild des Betonprodukts beliebig einstellbar bleibt. Des Weiteren sollen störende sichtbare Lichtreflexionen für das Auge vermindert und das natürliche und herkömmliche Aussehen des Betonprodukts beibehalten werden. Der übermäßige Anteil des IR-reflektierenden Betonprodukts soll mit unveränderter Basisrezeptur, d.h. Zement, Wasser, und Gesteinskörnung herstellbar sein, und sowohl im Aussehen als auch im Aufbau des Kernbeton und auch der Vorsatzschicht beibehalten werden, um einen niedrigen Preis des Betonprodukts beizubehalten. It is therefore an object of the invention to provide a concrete product which reflects infrared sunlight in whole or in part within and / or outside its matrix, and increases the solar reflectance (SRI) or the thermal emittance (TSR / albedo value) such that an excessively high Heating the concrete product can be avoided. The concrete matrix should remain optically largely unchanged, so that a desired visual appearance of the concrete product remains arbitrarily adjustable. Furthermore, it is intended to reduce disturbing visible light reflections to the eye and to preserve the natural and conventional appearance of the concrete product. The excessive portion of the IR-reflecting concrete product should remain unchanged with the base formulation, i. Cement, water, and aggregate can be produced, and both in appearance and in the construction of the core concrete and the facing layer to be maintained in order to maintain a low price of the concrete product.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Infrarot reflektierendes Betonprodukt vorgeschlagen wird, bei dem in der Matrix des Betons infrarot-reflektierende Nanopartikel (18) in einem nicht sichtbaren Größenbereich kleiner 150 nm umfasst sind. In der Matrix des Betons sind somit infrarot-reflektierende Nanopartikel in einem nicht sichtbaren Größenbereich kleiner 150 nm, bevorzugt kleiner 100 nm, insbesondere kleiner 30 nm, und im speziellen zwischen 5 bis 10 nm umfasst. Durch die Zugabe eines Nanokomposits in den Größenordnungen < 150 nm, insbesondere kleiner 100 nm und bevorzugt in den Größenbereich von 5 bis 10 nm können infrarot-reflektierende Partikel beigemischt werden, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind, aber eine funktionale Veränderung der optischen Betoneigenschaften erreichen, so dass nicht sichtbare Bestandteile des Sonnenlichtes im Infrarotspektrum reflektiert werden, ohne dass der optische Gesamteindruck des Betonprodukts verändert wird. Somit ist es weiterhin möglich, das optische Äußere des Betonprodukts wunschgemäß anzupassen, beispielsweise in Form, Farbe und Oberflächengestaltung, jedoch thermisch günstige Reflexionseigenschaften zu erreichen. According to the invention, the object is achieved by proposing an infrared-reflecting concrete product in which infrared-reflecting nanoparticles ( 18 ) are included in a non-visible size range less than 150 nm. Infrared-reflecting nanoparticles in a non-visible size range of less than 150 nm, preferably less than 100 nm, in particular less than 30 nm, and in particular between 5 to 10 nm are thus included in the matrix of the concrete. By adding a nanocomposite in the order of magnitude of <150 nm, in particular less than 100 nm and preferably in the size range of 5 to 10 nm, it is possible to admix infrared-reflecting particles which are not visible to the human eye. but achieve a functional change in the optical concrete properties, so that non-visible components of the sunlight are reflected in the infrared spectrum, without the overall visual impression of the concrete product is changed. Thus, it is also possible to adapt the optical appearance of the concrete product as desired, for example in shape, color and surface design, but to achieve thermally favorable reflection properties.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt somit in der Beigabe von Nanopartikeln, beispielsweise Indium-Zinnoxid (ITO) oder Aluminiumoxid als nanostrukturiertes Komposit in Pulverform mit einer Partikelform von < 150 nm, dass eine sichtbare Transparenz und somit eine Neutralität in Bezug auf Aussehen der Deckschicht gewährleistet. Die Nanopartikel können als Pulver oder als Bestandteil eines dispersiven Systems, wie Feststoffgemisch, Suspension oder Emulsion vorliegen. Die Nanopartikel können in die Zementschlemme des Deckschichtbetons eingemischt werden, und somit eine homogene Durchsetzung des Deckschichtbetons gewährleisten. Solche Betonprodukte können insbesondere Dachziegel- oder Plattenprodukte für eine Bedachung, Hausfassadenbedeckung oder ähnliches sein. Vorteilhafterweise sind solche Betonprodukte dünnwandig ausgestaltet, da die Nanopartikel gleichmäßig im Produktvolumen verteilt sind. Es ist auch denkbar, eine graduelle Variation der Nanopartikel von einer geringeren Verteilung im Volumeninneren zu einer höheren Konzentration an der Oberfläche des Betonproduktes vorzusehen. An essential aspect of the invention thus lies in the addition of nanoparticles, for example indium tin oxide (ITO) or aluminum oxide as a nanostructured composite in powder form with a particle shape of <150 nm, which ensures a visible transparency and thus a neutrality with respect to appearance of the cover layer , The nanoparticles may be present as powder or as part of a dispersive system, such as solid mixture, suspension or emulsion. The nanoparticles can be mixed into the cement slurry of the cover layer concrete, thus ensuring homogeneous penetration of the cover layer concrete. Such concrete products may be, in particular, roof tile or tile products for roofing, house facade covering or the like. Advantageously, such concrete products are designed thin-walled, since the nanoparticles are evenly distributed in the product volume. It is also conceivable to provide a gradual variation of the nanoparticles from a lower distribution in the interior of the volume to a higher concentration at the surface of the concrete product.

Grundsätzlich kann das Betonprodukt aus einer Zementschlemme mit eingemischten IR-reflektierenden Nanopartikeln hergestellt werden. Erfindungsgemäß umfasst das Betonprodukt zumindest eine Deckschicht aus einem Deckschichtbeton und eine Kernschicht aus einem Kernbeton. In der Matrix des Deckschichtbetons sind infrarot-reflektierende Nanopartikel umfasst, und der Kernbeton ist aus einer gewöhnlichen Zement/Gesteinskörnung/Wasser-Mischung hergestellt. Im Kernbeton kann auf das Beimischen von Nanopartikel verzichtet werden, da der Kernbeton unsichtbar für den Betrachter bleibt. Grundsätzlich kann das Betonprodukt nur aus dem Infrarot reflektierenden Deckschichtbeton gefertigt sein, bzw. aus diesem bestehen, oder es kann ein Hohlblockprodukt sein, dass nur aus dem Deckschichtbeton gefertigt ist. Somit können die Kosten für das Betonprodukt niedrig gehalten werden. Aufbau und Struktur des Kernbetons kann dem bisher bekannten Stand der Technik entsprechen, da im nicht sichtbaren Teil eines Bauwerkes, hier dem Kernbeton, das Sonnenlicht nicht hinein gelangen kann, so dass Nanokomposite nicht hinzugefügt werden müssen. Der Kernbeton weist eine homogene Dichte auf, die meist höher als die der Deckschicht ist und Festigkeit und Steifheit des Betonprodukts dominiert. Die Vorsatzschicht kann entsprechend dünn gehalten werden, um die Beimengung von relativ teuren Nanopartikeln in geringen Mengen kostengünstig zu gestalten. Es ist auch denkbar, dass Kernschichtbeton und Deckschichtbeton mit eingemischten Nanopartikeln die gleiche Dichte aufweisen, so dass ein Betonprodukt mit homogenen mechanischen Eigenschaften bereitgestellt werden kann. In principle, the concrete product can be produced from a cement slurry with mixed-in IR-reflecting nanoparticles. According to the invention, the concrete product comprises at least one cover layer of a cover layer concrete and a core layer of a core concrete. The matrix of the topcoat concrete includes infrared-reflective nanoparticles, and the core concrete is made of a common cement / aggregate / water mixture. In the core concrete, it is possible to dispense with the addition of nanoparticles, since the core concrete remains invisible to the observer. In principle, the concrete product can only be made of or consist of the infrared-reflecting cover layer concrete, or it can be a hollow block product that is manufactured only from the cover layer concrete. Thus, the cost of the concrete product can be kept low. Structure and structure of the core concrete may correspond to the prior art known, since in the non-visible part of a building, here the core concrete, the sunlight can not get in, so that nanocomposites must not be added. The core concrete has a homogeneous density, which is usually higher than that of the top layer and dominates the strength and stiffness of the concrete product. The attachment layer can be kept correspondingly thin in order to make the addition of relatively expensive nanoparticles in small quantities cost-effective. It is also conceivable that core layer concrete and cover layer concrete mixed with nanoparticles have the same density, so that a concrete product with homogeneous mechanical properties can be provided.

Erfindungsgemäß ist der Deckschichtbeton durch Einmischen der Nanopartikel in eine Zementschlemme hergestellt und auf eine bereits gegossene Kernschicht aufgetragen. Die Zementschlemme ist eine zähflüssige Mischung aus Zement und Wasser und bildet die Grundlage für jeden Beton. In der Zementschlemme für den Vorsatzbeton, der entsprechend der Exponiertheit gegen Wettereinflüsse besonders luft- und wasserdicht ausgestaltet sein kann, können die Nanopartikel bereits während der Herstellung der Zementschlemme eingemischt und auf die Kernschicht aufgegossen werden. Dabei kann die Dicke der Kernschicht frei eingestellt werden. Durch Variation der Einmischung der Nanopartikel können unterschiedliche Reflexionsgrade, beispielsweise für unterschiedliche Ausrichtungen des Betonprodukts gegenüber dem Sonnenverlauf erreicht werden. Auch lässt sich beispielsweise durch eine Strukturierung der Nanopartikeldichte innerhalb des Betonprodukts ein optischer Gesamteindruck eingestellt und eine optische Vorzugswirkung der Infrarotreflexion erreichen, so dass beispielsweise die Rückstrahlung der Infrarotwellen in einem bestimmten Winkel Richtung Himmel und nicht Richtung Erdboden eingestellt werden kann. Die Zementschlemme wird mit Sand, Kies oder anderen Gesteinskörnern vermischt und kann beispielsweise noch mit reinem Quarzsand zur verbesserten Rostschutzwirkung von Stahlarmierungen oder anderen Zuschlagsstoffen beaufschlagt werden. Des Weiteren können Farbpigmente beigemischt werden, um die optische Wirkung des Vorsatzbetons einstellen zu können. According to the invention, the cover layer concrete is produced by mixing the nanoparticles into a cement slurry and applied to an already cast core layer. The cement slurry is a viscous mixture of cement and water and forms the basis for every concrete. In the cement slurry for the facing concrete, which may be designed to be particularly air- and waterproof in accordance with the exposure to weathering, the nanoparticles can already be mixed in during the production of the cement slurry and poured onto the core layer. In this case, the thickness of the core layer can be adjusted freely. By varying the mixing in of the nanoparticles, different degrees of reflection, for example for different orientations of the concrete product compared to the course of the sun, can be achieved. By structuring the nanoparticle density within the concrete product, it is also possible, for example, to set an overall optical impression and achieve an optical preferential effect of the infrared reflection so that, for example, the reflection of the infrared waves can be adjusted at a certain angle in the direction of the sky and not in the direction of the ground. The cement slurry is mixed with sand, gravel or other rock grains and can, for example, still be treated with pure quartz sand for the improved rust protection effect of steel reinforcements or other aggregates. Furthermore, color pigments can be mixed in order to adjust the optical effect of the facing concrete.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß die Deckschicht gegenüber der Kernschicht derart gestaltet, dass die Kernschicht im Wesentlichen Volumen, Form und Stabilität des Betonprodukts bereitstellt. Dies bedeutet, dass die Kernschicht im Wesentlichen das Betonprodukt ausmacht und nur eine im Verhältnis dünne Vorsatzschicht auf die Oberfläche der Kernschicht aufgetragen wird, die die ökologisch günstigen Eigenschaften aufweist. Hierdurch werden Kosten für die Nanopartikelbereitstellung reduziert und das Volumen des Deckschichtbetons kann gegenüber dem Kernschichtbeton erheblich verringert werden. Das Betonprodukt weist dieselben mechanischen Eigenschaften bezüglich Festigkeit, Stabilität und Haltbarkeit wie ein herkömmliches Betonprodukt ohne Nanopartikelbeimischung auf, allerdings wird an seiner Oberfläche eine hohe solare Reflexionsrate erreicht. Furthermore, according to the invention, the cover layer is designed with respect to the core layer such that the core layer essentially provides volume, shape and stability of the concrete product. This means that the core layer essentially constitutes the concrete product and only a relatively thin coating layer is applied to the surface of the core layer, which has the ecologically favorable properties. As a result, costs for the nanoparticle supply are reduced and the volume of the cover layer concrete can be significantly reduced compared to the core layer concrete. The concrete product has the same mechanical properties in terms of strength, stability and durability as a conventional concrete product without added nanoparticles, however a high solar reflection rate is achieved on its surface.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterentwicklung können die Nanopartikel Glimmer, Metallpulverpigmente und/oder eine metallische Halbleiterverbindung, insbesondere Metall-Oxide oder Metall-Zink-Oxide umfassen. Glimmer sind Schichtsilikate und weisen eine glatte Oberfläche sowie eine hohe optische Reflektivität von Licht im Infrarotbereich auf. Die vorgenannten Materialien ermöglichen eine hohe Reflektivität der Vorsatzschicht im infraroten Spektrum des Sonnenlichts und können bereits in geringen Vorsatzschichtdicken eine verbesserte thermische Reflektivität des Betonprodukts bereitstellen. Aufgrund der geringen Größe der Nanopartikel sind diese für das menschliche Auge nicht sichtbar und beeinflussen beim Beimischen in die Matrix des Deckschichtbetons das optische Äußere nicht. According to an advantageous further development, the nanoparticles may comprise mica, metal powder pigments and / or a metallic semiconductor compound, in particular metal oxides or metal-zinc oxides. Mica are phyllosilicates and have a smooth surface as well as a high optical reflectivity of light in the infrared range. The abovementioned materials enable a high reflectivity of the attachment layer in the infrared spectrum of the sunlight and can already provide an improved thermal reflectivity of the concrete product in small attachment layer thicknesses. Due to the small size of the nanoparticles, these are not visible to the human eye and do not influence the visual appearance when added to the matrix of the top layer concrete.

In Bezug auf das vorangegangene Ausführungsbeispiel ist es besonders vorteilhaft, dass die Nanopartikel Aluminium-Partikel, Aluminiumoxid-Partikel, Titandioxid-Partikel (TiO₂), bevorzugt in Anatas-, Brookit- oder Rutilform, Indium-Zinnoxid-Partikel (ITO), insbesondere aluminiumdotiertes Zinnoxid-Partikel oder Zinkoxid-Partikel oder eine Mischung davon umfassen. Die Mischung kann eine Kombination der vorgenannten Partikel sein, z.B. eine Kombination aus Zinkoxid-Partikel, mit Aluminium-Partikel oder weitere Kombinationen mit zwei, drei oder mehreren verschiedenen Partikeltypen. Insbesondere aluminiumdotierte Zinkoxidpartikel eignen sich hervorragend als Beimischung in die Deckschicht. Metallpulverpigmente in Form von Aluminium bzw. Aluminiumoxiden weisen eine sehr hohe IR-Reflektivität auf, und Titandioxid bietet neben der verbesserten IR-Reflexion einen photokatalytischen Selbstreinigungseffekt. Durch die Bestrahlung mit Sonnenlicht können organische Materialien auf der Oberfläche zersetzt werden. Die entstehenden Betonoberflächen bleiben sauber und wirken antimikrobiell. Bei manchen Oberflächen kann Tröpfchenbildung verhindert werden, so dass mit dem Auge kein Beschlagen dieser Oberfläche sichtbar bleibt. Insbesondere können metallische Halbleiterverbindungen solche photokatalytischen Selbstreinigungseffekte bewirken, da durch von Licht erzeugte Elektronenlochpaare freie Radikale zur Zersetzung organischer Substanzen bereitstellen. Diese Eigenschaften können in den beigemischten Nanopartikeln enthalten bzw. durch geeignete Mischungsverhältnisse hinzugefügt werden. With regard to the preceding exemplary embodiment, it is particularly advantageous for the nanoparticles to comprise aluminum particles, aluminum oxide particles, titanium dioxide particles (TiO ₂ ), preferably in anatase, brookite or rutile form, indium tin oxide particles (ITO), in particular aluminum-doped tin oxide particles or zinc oxide particles or a mixture thereof. The mixture can be a combination of the aforementioned particles, for example a combination of zinc oxide particles, with aluminum particles or further combinations with two, three or more different particle types. In particular, aluminum-doped zinc oxide particles are outstandingly suitable as an admixture in the cover layer. Metal powder pigments in the form of aluminum or aluminum oxides have a very high IR reflectivity, and titanium dioxide offers, in addition to the improved IR reflection, a photocatalytic self-cleaning effect. Irradiation with sunlight may degrade organic materials on the surface. The resulting concrete surfaces remain clean and have an antimicrobial effect. For some surfaces, droplet formation can be prevented, so that no fogging of this surface remains visible with the eye. In particular, metallic semiconductor compounds can provide such photocatalytic self-cleaning effects because electron-hole pairs of photons provide free radicals to decompose organic substances. These properties can be contained in the admixed nanoparticles or added by suitable mixing ratios.

Indium-Zinnoxid ITO ist ein halbleitender, in sichtbarem Licht weitgehend transparenter Stoff mit hoher Infrarotreflektivität. Er ist insbesondere zum Aufbau einer Wärmeschutzbeschichtung auf Fensterglas bekannt. Alternativ zu Indium-Zinnoxid können beispielsweise auch SnO₂:F, d.h. mit Fluor dotiertes Zinnoxid, ZnO:Al, d.h. mit Aluminium dotiertes Zinkoxid oder SnO₂:Sb mit Antimon dotiertes Zinnoxid eingesetzt werden. Die vorgenannten Nanopartikel können vorteilhaft in beliebigen Mischungsverhältnissen zur Ausbildung der verbesserten Eigenschaften des Deckschichtbetons beigemischt werden. , Indium Tin Oxide ITO is a semi-conductive, largely transparent material in visible light with high infrared reflectivity. He is known in particular for the construction of a heat protection coating on window glass. As an alternative to indium tin oxide, it is also possible, for example, to use SnO ₂ : F, ie tin oxide doped with fluorine, ZnO: Al, ie zinc oxide doped with aluminum or SnO ₂ : Sb with antimony-doped tin oxide. The abovementioned nanoparticles can advantageously be admixed in any desired mixing ratios to form the improved properties of the cover layer concrete. .

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Zementschlemme des Deckschichtbetons zumindest teilweise Polyurethan umfassen. Hierbei ist es denkbar, dass die Zementschlemme vollständig durch eine Polyurethanschlemme gebildet wird, so dass der Zement durch Polyurethan ersetzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die zugegebenen Infrarot-reflektierenden Nanopartikel ohne mechanische Nachbearbeitung für die Reflexion der IR-Strahlen sich an der Oberfläche ansammeln und somit an der Oberfläche in hoher Konzentration vorliegen. Hierdurch wird die Reflektivität der Deckschichtbeton-Oberfläche deutlich verbessert, insbesondere wenn der Anteil des Polyurethan in der Zementschlemme erhöht wird, bzw. wenn Polyurethan den Zement vollständig ersetzt. In an advantageous development, the cement slurry of the cover layer concrete may at least partially comprise polyurethane. It is conceivable that the cement slurry is completely formed by a polyurethane slurry, so that the cement is replaced by polyurethane. This has the advantage that the added infrared-reflecting nanoparticles without mechanical post-processing for the reflection of the IR rays accumulate on the surface and thus are present on the surface in high concentration. As a result, the reflectivity of the top layer concrete surface is significantly improved, especially when the proportion of polyurethane in the cement slurry is increased, or when polyurethane completely replaces the cement.

In einer vorteilhaften Weitergestaltung kann zu einer weiterhin verbesserten IR-Reflektivität weiße bzw. hell reflektierende Zusatzstoffe und/oder helle, lichtreflektierende Gesteinskörnungen und Sande den Nanopartikeln und/oder der Zementmatrix, d.h. dem Zement beigemischt werden. Diese Zusatzstoffe können eine Partikelgröße < 100 nm, allerdings auch eine Partikelgröße weit über 100 nm aufweisen, so dass der optische Gesamteindruck durch die Zusatzstoffe beeinflusst wird. Die Gesteinskörnungen und Sande können Bestandteil des Zements sein und verbessern durch ihre helle, reflektierende Färbung die Reflexionswirkung des Deckschichtbetons. Durch die helle Farbgebung der Außenoberfläche wird zusätzlich zu der Infrarot-reflektierenden Nanopartikelwirkung eine verbesserte Infrarotreflektivität, insbesondere an der Oberfläche des Betonprodukts erreicht. In an advantageous further embodiment, white or brightly reflecting additives and / or bright, light-reflecting aggregates and sands may be added to the nanoparticles and / or the cement matrix, i. be added to the cement. These additives may have a particle size <100 nm, but also have a particle size well above 100 nm, so that the overall visual impression is influenced by the additives. The aggregates and sands can be part of the cement and improve the reflection effect of the top layer concrete by their bright, reflective coloring. Due to the light color of the outer surface, in addition to the infrared-reflecting nanoparticle effect, an improved infrared reflectivity is achieved, in particular on the surface of the concrete product.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Gewichtsanteil der Nanopartikel im Deckschichtbeton mindestens 5 bis 30%, insbesondere 8 bis 20 % auf. Durch eine Erhöhung des Gewichtsanteils wird in der Regel die vorteilhafte Wirkung der Infrarot-reflektierenden Nanopartikel verbessert. Allerdings kann bei einem zu hohen Anteil der Nanopartikel der optische Gesamteindruck verändert werden, so dass ein Kompromiss in den vorgegebenen Mengenanteil gefunden werden kann. Mit den angegebenen Mischungsverhältnissen bleibt der Gesamteindruck der Oberflächengestaltung des Betonprodukts erhalten, und durch die infrarot-reflektierende Wirkung kann ein zufrieden stellendes Ergebnis erreicht werden. According to an advantageous development of the invention, the proportion by weight of the nanoparticles in the cover layer concrete is at least 5 to 30%, in particular 8 to 20%. By increasing the proportion by weight, the advantageous effect of the infrared-reflecting nanoparticles is generally improved. However, if the proportion of nanoparticles is too high, the overall visual impression can be changed so that a compromise can be found in the given amount. With the given mixing ratios, the overall impression of the surface design of the concrete product is retained, and by the infrared-reflective effect, a satisfactory result can be achieved.

Grundsätzlich können die Nanopartikel aus den vorgegebenen Zusatzstoffen aufgebaut sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein mehrschichtiger Aufbau der Nanopartikel, insbesondere in einer Abfolge Glimmer-Metallpulver/Halbleiterverbindung erfolgen. Bevorzugt sind die Nanopartikel mit Aluminium oder einem anderen Metall, beispielsweise Zink, Zinn, Eisen, Kupfer, Wolfram oder einem anderen Metall dotiert, um eine Verbesserung der Infrarot-reflektierenden Eigenschaften in der Betonmatrix zu bewirken. Durch den mehrschichtigen Aufbau kann neben der verbesserten IR-Reflektivität eine erhöhte Langlebigkeit und chemische Stabilität der Nanopartikel gegen äußere Umwelteinflüsse erreicht werden. In principle, the nanoparticles can be composed of the specified additives. In an advantageous development, a multilayer structure of the nanoparticles, in particular in a sequence of mica metal powder / semiconductor compound, can take place. Preferably, the nanoparticles are doped with aluminum or another metal, for example zinc, tin, iron, copper, tungsten or another metal, in order to bring about an improvement in the infrared-reflecting properties in the concrete matrix. Due to the multi-layered structure, in addition to the improved IR reflectivity, an increased longevity and chemical stability of the nanoparticles against external environmental influences can be achieved.

So können in einer weiterführenden vorteilhaften Ausgestaltung die Nanopartikel eine Beschichtung aufweisen, insbesondere eine Glimmer-Metall- und/oder eine Oxidbeschichtung, beispielsweise eine Beschichtung mit einer durchsichtigen SiO₂-Oberfläche. Hierdurch werden die Nanopartikel gekapselt und langlebig chemisch beständig gegen Umwelteinflüsse geschützt. Hiermit kann eine dauerhafte und vorteilhafte IR-Reflektivität des Betonprodukts über Jahrzehnte bereitgestellt werden. Thus, in a further advantageous embodiment, the nanoparticles may have a coating, in particular a mica-metal and / or an oxide coating, for example a coating with a transparent SiO ₂ surface. As a result, the nanoparticles are encapsulated and long-lasting chemically resistant to environmental influences. This can provide a lasting and advantageous IR reflectivity of the concrete product over decades.

Grundsätzlich kann die Dicke der Deckschicht beliebig sein. Vorteilhaft kann die Dicke in einer Größenordnung von 3 bis 20 mm, insbesondere 5 bis 10 mm ausgeführt sein. Somit weist bei den meist großvolumigen Betonprodukten die Deckschicht nur einen kleinen Bestandteil der Dicke des Betonprodukts auf, so dass erhöhte Kosten für die Nanopartikel kaum ins Gewicht bezüglich der Gesamtherstellkosten des Betonproduktes fallen. Durch die vorgegebenen Dicken wird selbst bei stark strapazierten Fahrbahn- oder Gehwegsoberflächen mit hohem Oberflächenabrieb eine langlebige und dauerhafte Deckschicht gewährleistet und es kann eine ausreichend hohe Dichte an Nanopartikel aufgebracht werden, um die vorteilhaften Eigenschaften des Betonprodukts aufrecht zu erhalten. In principle, the thickness of the cover layer can be arbitrary. Advantageously, the thickness may be of the order of 3 to 20 mm, in particular 5 to 10 mm. Thus, in the most bulky concrete products, the topcoat only has a small component of the thickness of the concrete product, so that increased costs for the nanoparticles are negligible with respect to the overall production costs of the concrete product. Due to the given thicknesses, a long-lasting and durable cover layer is guaranteed even in heavily used pavement or pavement surfaces with high surface abrasion and a sufficiently high density of nanoparticles can be applied to maintain the advantageous properties of the concrete product.

Des Weiteren ist vorteilhaft möglich, dass die Deckschicht beliebig einfärbbar ist, und die Nanopartikel unabhängig von der Farbgebung für die notwendige Infrarotreflexion, insbesondere bei hoher Konzentration der Nanopartikel an der Oberfläche der Deckschicht sorgen. Da die Nanopartikel optisch unauffällig erscheinen, kann eine beliebige Einfärbung des Decksichtbetons vorgenommen werden, um einen gefälligen optischen Gesamteindruck zu erreichen. So kann die Deckschicht hell, dunkel oder farbig beliebig eingefärbt sein, wobei eine gleichbleibende IR-Reflektivität unabhängig von der Farbgebung erreicht werden kann, und somit ein angepasstes und individuelles Oberflächenerscheinungsbild mit hoher Infrarot-Reflektivität geschaffen werden, so dass das Betonprodukt vielfältig eingesetzt werden kann. Für die Einfärbung kann die Art der Gesteinskörnung variiert und verschiedene Oxide, insbesondere Metall- und Siliziumoxide eingesetzt werden. Furthermore, it is advantageously possible that the cover layer can be colored as desired, and the nanoparticles, regardless of the coloration, provide the necessary infrared reflection, in particular with a high concentration of the nanoparticles on the surface of the cover layer. Since the nanoparticles appear visually inconspicuous, any coloring of the cover concrete can be made in order to achieve a pleasing overall visual impression. Thus, the cover layer may be bright, dark or colored in any color, with a constant IR reflectivity can be achieved regardless of the color, and thus an adapted and individual surface appearance with high infrared reflectivity are created so that the concrete product can be used in many ways , For the coloring, the type of aggregate can be varied and various oxides, in particular metal and silicon oxides can be used.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Deckschicht zur Freilegung der Infrarot reflektierenden Nanopartikel mechanisch nachbearbeitet, insbesondere geschliffen, gestrahlt, gefräst oder andersartig aufgeraut werden. Durch eine mechanische Nachbearbeitung können abdeckende Zementschleier und Zementschichten entfernt und die Oberfläche gesäubert werden, so dass die IR-reflektierenden Partikel freigelegt werden können. Auch wird die Oberfläche der Deckschicht aufgeraucht und vergrößert, beispielsweise durch Wasser-Sand- oder Kugelstrahlen, mechanisches Fräsen, Schleifen, Rillieren. Durch Aufrauen wird die effektive Oberfläche der Deckschicht vergrößert, und IR-reflektierende Nanopartikel freigelegt, so dass eine höhere Reflexionsrate erreicht werden kann. In an advantageous embodiment, the covering layer for exposing the infrared-reflecting nanoparticles can be post-processed mechanically, in particular ground, blasted, milled or otherwise roughened. Mechanical reworking can be used to remove covering cement veils and cement layers and to clean the surface so that the IR-reflecting particles can be exposed. Also, the surface of the cover layer is smoked and enlarged, for example by water-sand or shot peening, mechanical milling, grinding, creasing. Roughening increases the effective surface area of the cover layer and exposes IR-reflecting nanoparticles so that a higher rate of reflection can be achieved.

In einer vorteilhaften Ausführungsform können zusätzliche Nanopartikel vor Aushärtung der Deckschicht in die Oberfläche der Deckschicht eingebracht werden, insbesondere eingeblasen, eingestreut oder andersartig aufgebracht werden. Somit kann eine erhöhte Konzentration von Nanopartikel vor Aushärtung der Deckschicht in die Oberfläche der Deckschicht eingebracht werden und eine graduelle Verteilung der Nanopartikel mit erhöhter Konzentration auf der Oberfläche und abnehmender Konzentration in Richtung Kernbeton erreicht werden, so dass die IR-reflektierende Wirkung auf der Oberfläche deutlich verbessert werden kann. Die Nanopartikel können in die noch nicht vollständig ausgehärtete Deckschicht eingestreut, mit Luftdruck eingeblasen oder eingesputtert bzw. durch ein Gasphasenabscheidungsverfahren in die Oberfläche eingebracht oder adsorbiert werden In an advantageous embodiment, additional nanoparticles can be introduced into the surface of the cover layer prior to curing of the cover layer, in particular blown in, scattered in or applied in a different manner. Thus, an increased concentration of nanoparticles can be introduced into the surface of the cover layer prior to curing of the cover layer, and a gradual distribution of the nanoparticles with increased concentration on the surface and decreasing concentration in the direction of core concrete can be achieved so that the IR-reflecting effect on the surface becomes clear can be improved. The nanoparticles may be interspersed into the not completely cured top layer, blown or sputtered with air pressure or introduced by a vapor deposition process in the surface or adsorbed

Alternativ kann in einer vorteilhaften Ausführungsform die Deckschicht mit einer flächigen Nanobeschichtung versehen sein. Somit wird auf die Deckschicht eine zusätzliche Nanostruktur aufgebraucht, die beispielsweise superhydrophob, d.h. flüssigkeitsabweisend und flüssigkeitsperlenbildend oder superhydrophil, d.h. flüssigkeitsabweisend und flüssigkeitsfilmbildend, wirken kann. Die Nanobeschichtung kann aufgesprüht oder mechanisch auf der Oberfläche abgetragen werden, wobei auch gängige Adsorptions- und Abscheidungsverfahren angewendet werden können. Somit wird die Deckschichtoberfläche versiegelt und wirkt wasserabweisend, wobei die Oberfläche leicht gereinigt werden kann. Die Nanobeschichtung kann vorteilhaft selbst infrarot-reflektierende Eigenschaften aufweisen bzw. infrarot-reflektierende Nanopartikel enthalten. Die Beschichtung kann ein Anhaften von Sprayfarbe verhindern und gegebenenfalls einen Lotus-Effekt ermögliche, so dass auch Fette, Oele und Säuren abgewiesen werden können. Des Weiteren kann durch die Nanobeschichtung die mechanische Festigkeit und Abriebsfestigkeit der Oberfläche verbessert werden. Die Beschichtung kann in die Gesteinskörnung eindringen und somit eine glatte Oberfläche sowie eine tiefeneindringende Versiegelung des Betonproduktes bewirken. Alternatively, in an advantageous embodiment, the cover layer may be provided with a planar nanocoating. Thus, an additional nanostructure is used up on the cover layer, which can act, for example, superhydrophobic, ie liquid repellent and liquid bead forming or superhydrophilic, ie liquid repellent and liquid film forming. The nano-coating can be sprayed on or mechanically removed on the surface, whereby common adsorption and deposition methods can be used. Thus, the topcoat surface is sealed and water repellent, whereby the surface can be easily cleaned. The nanocoating can advantageously have infrared-reflecting properties or contain infrared-reflecting nanoparticles. The coating can prevent spray paint from adhering and, if necessary, provide a lotus effect, so that greases, oils and acids are also rejected can. Furthermore, the nano-coating can improve the mechanical strength and abrasion resistance of the surface. The coating can penetrate into the aggregate and thus cause a smooth surface and a deep-penetrating seal of the concrete product.

Schließlich kann in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel das Betonprodukt als Pflasterstein, als Außenfassadenstein, als Mauerstein oder als Dachziegel ausgeführt sein. Insbesondere bei hohen mechanischen Belastungen, wie bei Fahrbahn- oder Fußwegbepflasterung kann durch Einmischen der Partikel in die Matrix des Decksichtbetons eine hohe Langlebigkeit erreicht werden gegenüber IR-reflektierenden Farbanstrichen oder einer Oberflächenaufbringung Infrarot-reflektierender Partikel. Finally, in an advantageous embodiment, the concrete product may be designed as a paving stone, as an external facade stone, as a brick or as a roof tile. Particularly in the case of high mechanical loads, such as pavement or pavement pavement, a high longevity can be achieved by mixing the particles into the matrix of the cover layer of vis-a-vis IR-reflecting paints or a surface application of infrared-reflecting particles.

In einem nebengeordneten Aspekt betrifft die Erfindung eine Zementmischung, die beispielsweise als Transportbeton verarbeitungsfertig vorliegen kann, oder als Zement beispielsweise als Sackware vorliegt, wobei die Zementmischung infrarot-reflektierende Nanopartikel zur Herstellung eines Deckschichtbetons umfasst. Die Zementmischung ist entsprechend der oben beschriebenen Eigenschaften des Betonproduktes verarbeitungsfertig konfektioniert und verarbeitungsfertig dazu vorgesehen, als Zementschlemme, z.B. gelöst in Wasser zur Herstellung einer Deckschicht des Betonproduktes eingesetzt zu werden. Die Zementmischung ist somit ein wesentliches Element zur Herstellung des Infrarot-reflektierenden Betonprodukts und seine Zusammensetzung bestimmt die reflektierende Wirkung des herzustellenden Betonproduktes. Die dem Zement oder Polyurethan beigemischten Nanopartikel können die vorgenannten Eigenschaften aufweisen und die Mischung kann helle, reflektierende Zuschlagsstoffe enthalten. Die Zementmischung stellt eine verarbeitungsfertige Mischung zur einfachen und kostengünstigen Herstellung beliebiger Betonprodukte bereit, die sowohl vorproduziert als auch unmittelbar an einer Baustelle zur individualisierten Gestaltung eines Betonproduktes verwendet werden können. In a secondary aspect, the invention relates to a cement mixture, which can be present ready for processing, for example as ready-mixed concrete, or as cement, for example as bagged product, the cement mixture comprising infrared-reflecting nanoparticles for producing a cover layer concrete. The cement mixture is prepared ready for use according to the properties of the concrete product described above and ready for use as a cement slurry, e.g. dissolved in water for the production of a top layer of the concrete product to be used. The cement mixture is thus an essential element for the production of the infrared-reflecting concrete product and its composition determines the reflective effect of the concrete product to be produced. The cement or polyurethane blended nanoparticles may have the aforementioned properties and the mixture may contain bright, reflective additives. The cement mix provides a ready-to-use mix for the simple and cost-effective production of any concrete products that can be pre-produced as well as used directly on a construction site for customizing a concrete product.

ZEICHNUNGEN DRAWINGS

Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages result from the present description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen: Show it:

1 ein Pflasterstein eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Betonprodukts mit vergrößerter Nanostruktur des Deckschichtbetons; 1 a paving stone of an embodiment according to the invention of a concrete product with an enlarged nanostructure of the cover layer concrete;

2 ein Ausführungsbeispiel eines Pultsteins gemäß der Erfindung; 2 an embodiment of a piling stone according to the invention;

3 ein Ausführungsbeispiel eines Decksteins gemäß der Erfindung; 3 an embodiment of a capstone according to the invention;

4 ein Ausführungsbeispiel eines Mantelsteins gemäß der Erfindung; 4 an embodiment of a jacket stone according to the invention;

5 ein Ausführungsbeispiel eines Mauersteins gemäß der Erfindung; 5 an embodiment of a brick according to the invention;

6 ein Ausführungsbeispiel eines Vollmantelsteins gemäß der Erfindung. 6 an embodiment of a solid casing stone according to the invention.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG EMBODIMENTS OF THE INVENTION

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference numerals.

1 zeigt einen Pflasterstein 10, der aus einer Kernschicht 12 und einer Deckschicht 14 besteht. Die Deckschicht 14 ist aus widerstandsfähigem und abriebsfestem Beton, der luft- und wasserundurchlässig ist, und der eine geringfügige Dicke gegenüber der Kernschicht 12 aufweist. In der Matrix 16 des Deckschichtbetons 12 sind Nanopartikel 18 eingemischt, die Infrarot-reflektierend wirken. Die Nanopartikel 18 haben eine Größe < 150 nm und sind für das menschliche Auge unsichtbar. Durch einen hohen Anteil Nanopartikel 18 bezogen auf die Gesamtoberfläche der Deckschicht kann ein hoher Infrarotreflexionsgrad der Deckschicht 14 erreicht werden. Die Besonderheit des Pflastersteins 10 liegt darin, dass Infrarot-reflektierendes Material beispielsweise Indium-Zinnoxid oder ähnliche Stoffe in dem Deckschichtbeton direkt in die Zementschlemme eingemischt und gleichmäßig verteilt in nanostrukturierter Pulverform zur gezielten Reflexion von Sonnenlicht-Infrarotstrahlung enthalten ist. Die Vorteile eines direkten Einmischens liegen in der kompletten Durchdringung der Zementmatrix 16. Da die Betonoberfläche durch eine Verkehrsabnutzung in ihrer Lebensdauer stark beansprucht wird, sind insbesondere infrarot-reflektierende Oberflächenbeschichtungen ungeeignet, so dass die Einmischung in den Vorsatzbeton eine hohe Langlebigkeit und Witterungsbeständigkeit der Infrarot-reflektierenden Wirkung des Pflastersteins gewährleistet. Die Optik der Betonoberfläche bleibt unbeeinflusst, und durch die Verkehrsbelastung nutzt sich zwar die Vorsatzschicht ab, aber behält ihre infrarot-reflektierende Wirkung bei. Somit wird die gewünschte baubiologische Funktion des Betonprodukts über die gesamte Lebensdauer erhalten. 1 shows a paving stone 10 that's made of a core layer 12 and a cover layer 14 consists. The cover layer 14 is made of durable and abrasion-resistant concrete, which is impermeable to air and water, and of a slight thickness compared to the core layer 12 having. In the matrix 16 of the top layer concrete 12 are nanoparticles 18 mixed, the infrared reflective effect. The nanoparticles 18 have a size <150 nm and are invisible to the human eye. Due to a high proportion of nanoparticles 18 based on the total surface of the cover layer, a high infrared reflectance of the cover layer 14 be achieved. The peculiarity of the paving stone 10 is that infrared-reflective material such as indium tin oxide or similar substances in the top layer concrete mixed directly into the cement slurry and evenly distributed in nanostructured powder form for targeted reflection of sunlight-infrared radiation is included. The advantages of direct mixing are the complete penetration of the cement matrix 16 , Since the concrete surface is heavily stressed by a traffic wear in their lifetime, in particular infrared-reflecting surface coatings are unsuitable, so that the interference in the facing concrete ensures a long service life and weather resistance of the infrared-reflective effect of the paving stone. The appearance of the concrete surface remains unaffected, and the traffic load wears off the facing layer, but retains its infrared-reflective effect. Thus, the desired building biology function of the concrete product is maintained throughout its lifetime.

Da Indium einen hohen Preis aufweist und nur in geringen Mengen zur Verfügung steht, können andere vergleichbare Metallhalbleiterprodukte beispielsweise Zinnoxid FTO, Aluminiumzinkoxid AZO oder Antimonzinnoxid ATO verwendet werden. Durch die Verwendung von günstigen, bereits schon im Makrobereich eingesetzten Infrarot-reflektierenden Partikeln in nanostrukturierten Bereichen kann ein günstiges wirtschaftliches Betonprodukt bereitgestellt werden. Metallpigmente auf Aluminiumbasis weisen innerhalb der Metalle eine erhöhte Infrarotreflexion auf. Des Weiteren sind Nanopartikel aus Titandioxid, bevorzugt in Anatas- und Rutilform sehr gut geeignet, hohe Infrarotreflexionsfähigkeiten der Vorsatzschicht zu gewährleisten. Since indium has a high price and is available only in small amounts, other comparable metal semiconductor products, for example tin oxide FTO, aluminum zinc oxide AZO or antimony tin oxide ATO can be used. By using inexpensive, already in the macro range used infrared-reflecting particles in nanostructured areas, a cheap economic concrete product can be provided. Aluminum-based metal pigments have increased infrared reflection within the metals. Furthermore, nanoparticles of titanium dioxide, preferably in anatase and rutile form, are very well suited for ensuring high infrared reflection capabilities of the facing layer.

In den 2 bis 6 sind weitere Betonprodukte für verschiedene Einsatzzwecke dargestellt. So zeigt 2 einen Pultstein, wie er beispielsweise als Absatzstein für eine Fahrbahn- oder einen Fußgängerwegübergang dienen kann, und der auf zwei Seiten eine Deckschicht 14 aus Infrarot-reflektierendem Material um einen Kern aus Kernschichtbeton 12 aufweist. In the 2 to 6 other concrete products for different applications are shown. So shows 2 a piling stone, as he can serve as a paragraph stone for a roadway or a pedestrian crossing, for example, and on two sides a cover layer 14 of infrared-reflective material around a core of core-layer concrete 12 having.

In 3 ist ein Deckstein dargestellt, wie er beispielsweise als Dachkrone oder als Mauerkrone verwendet werden kann, und der auf der Oberfläche sowie an den beiden Seitenflächen eine infrarot-reflektierende Deckschicht 14 aufweist. In 3 is shown a capstone, as it can be used for example as a roof crown or as a crown, and on the surface and on both side surfaces of an infrared-reflective cover layer 14 having.

4 zeigt einen Mantelstein 40, der beispielsweise zum Bau einer freistehende Stehle oder Steinstrebe voll ummantelt mit einer Deckschicht 14 infrarot-reflektierenden Materials umhüllt ist. 4 shows a coat stone 40 For example, for the construction of a free-standing stile or stone strut fully encased with a cover layer 14 is enveloped infrared-reflective material.

5 zeigt einen Mauerstein 50, wie er zum Aufbau einer Einziegelmauer eingesetzt werden kann, die auf beiden Mauerseiten eine infrarot-reflektierende Beschichtung 14 trägt. 5 shows a brick 50 how it can be used to build a Einziegelmauer, on both sides of the wall an infrared-reflective coating 14 wearing.

Schließlich zeigt 6 einen Vollmantelstein 60, wie er universell für alle Verwendungsarten einen Betonprodukts herangezogen werden kann. Finally shows 6 a full-coat stone 60 How it can be used universally for all types of use of a concrete product.

Denkbar ist darüber hinaus der Einsatz eines Betonprodukts als Dachziegelstein, der im Wesentlichen aus einem Kernbeton besteht, und eine dünne Deckschicht mit Infrarot-eingemischten Nanopartikeln 18 enthält, durch die eine Dachfläche nur gering aufgeheizt und die Masse an Wärme wieder zurück in die Atmosphäre geworfen werden kann. It is also conceivable to use a concrete product as a roof tile, which consists essentially of a core concrete, and a thin cover layer with infrared-mixed nanoparticles 18 contains, through which a roof area only slightly heated and the mass of heat can be thrown back into the atmosphere.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005061684 A1 [0004]
US 20090272297 A1 [0004]
EP 1817383 B1 [0005]
DE 60003181 T2 [0006]

Claims

Infrared-reflecting concrete product ( 10 . 20 . 30 . 40 50 . 60 ) with infrared-reflecting nanoparticles included in the matrix of the concrete ( 18 ) in a non-visible size range smaller than 150 nm, characterized in that the concrete product ( 10 . 20 . 30 . 40 50 . 60 ) at least one cover layer ( 14 ) from a cover layer concrete ( 16 ) and a core layer ( 12 ) of a core concrete, wherein in the matrix of the cover layer concrete ( 16 ) the infrared-reflecting nanoparticles ( 18 ), and the core concrete is made of an ordinary cement / aggregate / water mixture, and wherein the top layer concrete ( 16 ) by mixing in the nanoparticles ( 18 ) in a Zementschlemme and on an already cast core layer ( 12 ), and the core layer ( 12 ) provides substantially volume, shape and stability of the concrete product.

Concrete product according to claim 1, characterized in that the nanoparticles ( 18 ) are smaller than 100 nm, in particular smaller than 30 nm, and in particular between 5 to 10 nm in size.

Concrete product according to claim 1 or 2, characterized in that the nanoparticles ( 18 ) Mica, metal powder pigments and / or a metallic semiconductor compound, in particular metal oxides or metal-zinc oxides.

Concrete product according to claim 3, characterized in that the nanoparticles ( 18 ) Aluminum particles, aluminum oxide particles, titanium dioxide TiO ₂ particles, preferably in anatase, brookite or rutile form, indium tin oxide ITO particles, in particular aluminum-doped tin oxide particles or zinc oxide particles or a mixture thereof.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the cement slurry at least partially comprises polyurethane, in particular consists entirely of polyurethane.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoparticles ( 18 ) and / or the cement matrix comprise white or bright reflecting additives and / or bright, light-reflecting aggregates and sands.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoparticles ( 18 ) 5% to 30% by weight, in particular 8% to 20% by weight, of the cover layer concrete ( 16 ) turn off.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoparticles ( 18 ) have a multilayer structure, in particular a construction mica metal powder / semiconductor compound, and preferably the nanoparticles ( 18 ) are doped with aluminum or another metal.

Concrete product according to claim 8, characterized in that the nanoparticles ( 18 ) have a coating, in particular a mica, metal and / or an oxide coating, in particular a transparent SiO ₂ coating.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer concrete ( 16 ) has a thickness of 3 mm to 20 mm, preferably 5 mm to 10 mm.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 14 ) is arbitrarily dyeable.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 14 ) for exposing the infrared-reflecting nanoparticles ( 18 ) mechanically reworked, in particular ground, blasted, milled or otherwise roughened.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that additional nanoparticles ( 14 ) before curing the topcoat ( 14 ) in the surface of the cover layer ( 14 ) are introduced, in particular blown, sprinkled or otherwise applied.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the cover layer ( 14 ) is provided with a planar nano-coating.

Concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the concrete product ( 10 . 20 . 30 . 40 50 . 60 ) is a paving stone, an outer facade stone, a brick or a roof tile.

Cement mixture for producing a concrete product according to one of the preceding claims, characterized in that the cement mixture infrared-reflecting nanoparticles ( 18 ) for the production of the cover layer concrete ( 16 ).