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Verfahren zum Herstellen von thermohydraulisch gebundenen Steinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen thermohydraulisch gebundener Steine. Seit vielen Jahren werden solche Steine hergestellt. Seit vielen Jahren versucht man vergebens, nach diesem Verfahren Steine sehr grosser Festigkeit, d. h., von über 600 kg/crrt Druckfestigkeit, herzustellen. Es sind zwar häufig entsprechende Vorschläge gemacht worden, es ist auch gelungen, kleine Probestücke mit so hohen Festigkeiten zu erzeugen, es hat sich aber stets ergeben, dass bei fabrikatorischer Herstellung grössere Stücke, also Stücke in der Grösse ublicher Ziegelsteine oder Leichtbetonsteine oder gar Platten, rissig und deshalb unbrauchbar waren. Daher haben sich alle diese Verfahren nicht in der Praxis einführen lassen.
Das Problem thermohydraulisch gebundener Steine hoher Druckfestigkeit in Formaten, wie sie die Bauindustrie verlangt, serienmässig herzustellen, ist somit bisher nicht gelöst.
Langjährige Versuche des Erfinders haben jetzt diese Lösung ergeben. Die Lösung setzt voraus, dass verschiedene, an sich mehr oder weniger bekannte Merkmale in ganz bestimmter Weise und innerhalb ganz bestimmter Grenzen benutzt werden. Das Ergebnis ist ein Verfahren, das mit völliger Sicherheitund auf sehr wirtschaftliche Weise die Massenherstellung von thermohydraulisch gebundenen Steinen und Platten aller für die Bauindustrie erforderlichen Grössen mit Festigkeiten von über 600 kg/cm, u. zw. insbesondere von 800 bis 1200 kg/cm2ergibt,
Der Zweck der Erfindung ist daher, thermohydraulisch gebundene Steine grosser Dichte und hoher Festigkeit sehr wirtschaftlich herzustellen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass Zement und/oder Kalk (berechnet auf Kalzium-
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und unter Zugabe von höchstens 65 Vol.-% Zuschlagstoff und einer Menge Wasser innig gemischt wird, die zum Zement im Gewichtsverhältnis von etwa 0, 2-0, 35, zum Kalkhydrat im Gewichtsverhältnis von etwa 0, 4-0, 6 steht, dass die Masse dann geformt und dann der Luftgehalt des Formlings durch mechanische Behandlung wie Stampfen, Rütteln, Pressen, gegebenenfalls unter Vakuum, auf weniger als 2 Vol.-% verringert wird, und dass dann der Formling in gespanntem Wasserdampf eine solche Zeit auf mindestens etwa 1700C gehalten wird, dass das Produkt aus Dampfdruck und Zeit 120-170 at/h beträgt.
Einzelne der in diesem Verfahren benutzten Merkmale waren an sich bekannt. Beispielsweise war es bekannt, sehr poröse Steine, die ein entsprechend geringes Gewicht und eine entsprechend geringe Festigkeit besitzen, unter Verwendung eines Gemisches von Kalk und Kieselsäure herzustellen, das dem vorerwähnten Gemisch im wesentlichen entspricht, wobei soviel Wasser zugemischt wird, dass eine dünnflüssige Brühe entsteht, die dann in einem Härtekessel unter Rühren bei einer Temperatur von 70 bis 1000C behandelt wird und dann geformt und bei erhöhter Temperatur fertig gehärtet wird. Ferner war es bekannt, für besondere Zwecke Zemente oder hydraulischen Kalk herzustellen, die aus einem Gemisch üblichen Zementes bzw. Kalkes mit feingemahlener Kieselsäure bestehen.
Für die Lösung des Problems, Steine hoher Druckfestigkeit in Formaten serienmässig herzustellen, wie sie in der Bauindustrie verlangt werden, genügen aber diese Vorschläge nicht. Dagegen wird dieses Problem gelöst bei Benutzung aller vorgenannten Merkmale der Erfindung.
Bei gleichzeitiger Verwendung von Zement und Kalk hat es sich als zweckmässig erwiesen, ein Verhältnis Zement : Kalkhydrat von etwa l : 1, 5 bis 1 : 0, 66 einzuhalten.
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Vorzugsweise wird ein Zuschlagstoff von kleiner Körnung benutzt, beispielsweise ein Sand von höch- stens einigen Millimetern. Korngrösse, beispielsweise von maximal l oder 2 mm oder höchstens 5 mm Korn- grösse. Falls der Zuschlagstoff einen Anteil besitzt, der eine Körnung von etwa 0, 1 mm oder weniger auf- weist, so ist dieser Teil des Zuschlagstoffes als Quarzmehl anzusehen und in die vorstehende Berechnung i nicht als Zuschlagstoff sondern als Quarzmehl einzusetzen. Es ist häufig zweckmässig, als Zuschlagstoff einen Sand zu verwenden, dessen Anteil an Körnern, unter 0, 1 mm Durchmesser gering ist.
Eine sorgfältige Vermischung des Materials ist von erheblicher Bedeutung. Um bei der verhältnismä- ssig wenig feuchten Mischung sicherzustellen, dass genügend Anmachwasser an alle Stellen des aus Ze- ment und/oder Kalk und Quarzmehl bestehenden Bindemittels gelangt, kann man dem Wasser ein nicht schäumendes Netzmittel zusetzen.
Es genügt in der Regel ein Zusatz von 0, 1 bis 1 Vol.-%. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, in sol- chem Falle die thermische Behandlung nicht früher vorzunehmen als etwa 6 h nach dem Zusetzen des
Netzmittels.
In manchen Fällen, insbesondere bei der Herstellung von grossen Steinen und bei der Herstellung von
Platten, hat es sich als zweckmässig erwiesen, der Mischung beim Mischen mineralische oder organische
Faserstoffe zuzuführen. Es kommen hiefür beispielsweise Glasfasern, Schlackenwolle aber auch Baumwolle und Kunststoffasern in Betracht.
Die nach diesem Verfahren hergestellten thermohydraulisch gebundenen Steine haben Festigkeiten, die weit über das hinausgehen, was man bisher bei thermohydraulisch gebundenen Steinen in der Massen- fabrikation erreichen konnte. Es ist ohne Schwierigkeit möglich, nach diesem Verfahren Steine von 800 bis 1200 kg/cir Festigkeit zu erhalten. Die Steine sind völlig riss frei und hervorragend scharfkantig.
Das Mischen erfolgt vorzugsweise mit einem Kollermischer, wobei die Zuschlagstoffe von Anfang an dem Zement und/oder Kalk und Quarzmehl zugegeben werden, so dass die grobkörnigeren Zuschlagstoffe die innige Mischung des Zementes und/oder Kalkes mit dem Quarzmehl begünstigen.
Das Entfernen der Luft aus dem Formling erfolgt beispielsweise durch eine Stampfvorrichtung, bei der abwechselnd die eine Hälfte und die andere Hälfte des Steines durch Stempel gestampft werden, so dass die Luft jeweils an der nicht gestampften Stelle austreten kann. Ein solches Stampfen kann mit grosser
Frequenz erfolgen, so dass das gesamte Stampfen in wenigen Sekunden durchgeführt werden kann. Nach einem andern Verfahren, das sich bewährt hat, wird das Material bei dem Pressen zunächst evakuiert, in- dem es in einen Raum gebracht wird, der entsprechenden Unterdruck besitzt. Dabei kann gleichzeitig
Wasser abgesaugt werden, z. B. durch Filterstoffe, die auf die Oberfläche der Formlinge gelegt werden.
Die Temperatur, auf die die Formlinge erwärmt werden, beträgt vorzugsweise 180 - 2100C entsprechend einem Sattdampfdruck von etwa 8 bis 20 at. Der Formling muss, wie schon gesagt, auf dieser Tempera- tur so lange gehalten werden, dass das Produkt aus Dampfdruck und Zeit bei 120 - 170 at/h liegt. Von wesentlicher Bedeutung ist, dass die Temperatur des Formlings langsam auf die Temperatur gebrachtwird, u. zw. ist es notwendig, dass eine Temperatur von 1700C erst nach mindestens 2 h erreicht wird.
Beispiel l : 50 kg Portland-Zement und 70 kg Weisskalkhydrat und 100 kg Quarzmehl einer Korngrösse, die auf dem Sieb von 4900 Maschen/cm höchstens 5% Rückstand hinterlässt, werden mit 450 kg
Sand von einer Korngrösse 0, 3 bis 5 mm im Kollermischer unter Zugabe von 47 kg Wasser 3 - 5 min lang innig gemischt. Zur Herstellung einer Platte von 30. 30. 4, 5 cm wird entsprechend viel Masse unmittelbar nach dem Mischen in eine entsprechende Form einer Schlag-Formmaschine gefüllt und darin 6 sec lang Schlägen einer Frequenz von etwa l & O bis 200 in der Minute in der Weise ausgesetzt, dass abwech- selnd die eine und die andere Hälfte getroffen wird. Die Platte wird dann sofort entformt.
Viele dieser
Platten werden hochkant auf einen Plattenwagen nebeneinander und unter Einschaltung einer Papierzwischenlage übereinander gestapelt und 3 h nach dem Entformen einem Härtekessel zugeführt. Nachdem der Härtekessel mit vielen solchen Platten gefüllt ist, wird der Dampfdruck innerhalb von 3 h allmählich auf
10 at und somit die Temperatur auf 1800C gesteigert und 12 h auf dieser Höhe belassen. Dann wird der Dampf sofort abgelassen und die aus dem Kessel herausgezogenen Platten könnendem Verwendungszweck unmittelbar zugeführt werden. Sie weisen eine Druckfestigkeit von 850 kg/cm2 auf.
Beispiel 2 : 50 kg Hochofenzement, gegebenenfalls unter Zugabe eines Abbindeverzögerers und 70 kg Weisskalkhydrat und 100 kg Quarzmehl einer Korngrösse, die auf dem Sieb von 4900 Maschen/cm' höchstens 51o Rückstand hinterlässt, werden mit 450 kg Sand einer Korngrösse von 0, 1 bis 3 mm im Kollsr- mischer unter Zugabe von 40 kg Wasser, welchem 200 g des Netzmittels Nekal der Badischen Anilin- und Sodafabrik zugegeben werden, 3-10 min innig gemischt, wobei der Masse gleichzeitig im Kollermischer 1/2 kg ungereinigte, rohe Baumwollfaser mittels eines Zerfaserers zugeführt wird.
Die fertige Mischung lagert in einem Silo 12 h und wird dann einer Schlag-Formmaschine zugeführt, auf welcher unter wechsel-
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seitigem Schlagen auf die in dem Formkasten eingefüllte Masse während einer Schlagzeit von 6 sec eine Platte der Grösse 50. 75. 5 cm geformt wird. Die Platte wird sofort entformt, hochkant auf einem Plattenwagen neben-und übereinander eventuell unter Zwischenlage eines Papierstreifens gestapelt und unmittelbar in den Härtekessel gebracht. In die geschlossenen und gefüllten Härtekessel wird nun innerhalb von 3 h Wasserdampf bis zu einem Druck von 10 at eingelassen und 12 h auf diesem Druck gehalten. Dann wird der Dampf sofort abgeblasen und die Platten werden ihrem Verwendungszweck zugeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von thermohydraulisch gebundenen Steinen von hoher, 600 kg/cm2 übersteigender Druckfestigkeit, die aus Zement und/oder Kalk, Quarzmehl und gröberem Zuschlagstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass Zement und/oder Kalk (berechnet auf Kalziumoxyd) mit Quarzmehl ungefähr im Gewichtsverhältnis von 60 : 40 (bei Zement) bzw. 40 :
60 (bei Kalk) und unter Zugabe von höchstens 65 Vol.-Zuschlagstoffund einerMenge Wasser innig gemischt wird, die zum Zement im Gewichtsverhältnis von etwa 0, 2 bis 0, 35, zum Kalkhydrat im Gewichtsverhältnis von etwa 0, 4 bis 0,6 steht, dass die Masse dann geformt und dann der Luftgehalt des Formlings durch mechanische Behandlung wie Stampfen, Rütteln, Pressen, gegebenenfalls unter Vakuum, auf weniger als 2 Vol.-% verringert wird, und dass dann der Formling in gespanntem Wasserdampf eine solche Zeit auf mindestens etwa 1700C gehalten wird, dass das Produkt aus Dampfdruck und Zeit 120-170 at/h beträgt.