DE1088859B - Verfahren zur Herstellung poriger Formkoerper, insbesondere poriger Betonformkoerper - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung leichter Formkörper aus kieselsäurehaltigen Ausgangsstoffen, wie Feinsanden, Industrieaschen und geeigneten Bindemitteln, vornehmlich Zement, Branntkalk oder Kalkhydrat, und Wasser, die miteinander vermischt, mit Poren durchsetzt, geformt und in üblicher Weise durch Hitzeeinwirkung gehärtet werden.

Bei bekannten derartigen Verfahren werden Ausgangsstoffe und Bindemittel in Zwangsmischern trocken vorgemischt und mit Wasser zu einem Brei verrührt, der seine Porenstruktur durch Zusetzen gasbildender Stoffe oder durch Einpressen von Luft, Gas oder Dampf erhält. Das fertige Mischgut wird in Formen übergeführt, macht darin eine Treib- und Andickphase durch und erhärtet schließlich in Hochdruckkesseln unter Dampf ein wirkung bei 8 bis 20 atü, um als fertiges Endprodukt entformt bzw. auf gewünschte Formlingmaße zugeschnitten zu werden. Mitunter wird auch der durch Wärmeeinwirkung begünstigte Treib- und Andickvorgang sofort in die Härtekessel verlegt, woraus jedoch eine längere Härtezeit und ein dementsprechend erhöhter Bedarf an Härtekesselraum resultiert.

Die wesentlichsten Nachteile dieser Verfahren liegen unter anderem darin, daß bei mechanisch bewirktem Mischprozeß durch die im Mischgut umlaufenden Schare oder Schnecken ein durch Gewichtssteigerung nachweisbares Zerreißen oder Zerquetschen des angestrebten Porengefüges eintritt und daß während der mitunter mehrstündigen Treib- und Andickphase im gärenden, erst allmählich erstarrenden Brei ein Auftreiben der gashaltigen Poren und gleichzeitiges Absinken schwerer Masseteilchen auftritt, das trotz zusätzlich verwendeter konsistenzstabilisierender Kolloide in den verschiedenen Höhenschichten desselben Formlings unterschiedliche Porengehalte, Raumgewichte und Festigkeiten hervorruft. Diese Erscheinung konnte auch durch sorgfältige Auswahl und Feinmahlung der Ausgangsstoffe nur gemildert werden. Zum Nachteil der Beschränkung auf wenige verwertbare Rohstoffvorkommen treten erhöhte Stoffkosten für deren Aufbereitung neben den weiteren Zusatzstoffkosten für porenbildende und plastifizierende Mittel. Außerdem wird für die Aufnahme des Mischgutes während der Treib-, Andick- und Härtezeit ein umfangreicher Formenpark benötigt. Mit diesen Formen wird der Härtekesselraum schlechter ausgenutzt als mit den üblichen, mit ausgeformten Formungen besetzten Plateauwagen, und die Stahlformen nehmen einen beachtlichen Teil von dem zum Härten des Formeninhalts bestimmten Heißdampf für ihre Eigenerwärmung in Anspruch.

Diese und andere Nachteile werden vermieden, wenn erfindungsgemäß die ungemischten Stoff komponenten Verfahren zur Herstellung

poriger Formkörper,
insbesondere poriger Betonformkörper

Anmelder:

Gerhard Boldt,
Frankfurt/M., Schwarzburgstr. 69

Gerhard Boldt, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

in Strahldüsen aufweisenden, offenen oder geschlossenen Mischbehältern mit Anmachwasser zusammengeführt und mittels durch die Düsen eingepreßter Dampf-, Preßluft- oder Gasstrahlen innig miteinander vermischt und in eine homogene porige Masse übergeführt werden und diese Behandlung bis zur Erreichung einer für die Formgebung geeigneten Konsistenz unter Verdampfung eines Teiles des Wassers fortgesetzt und die Masse dann in Formen übergeführt bzw. abgelassen wird. Durch fortschreitenden Entzug des zu Dampf expandierenden Anmachwassers erfährt das Gut eine durchgehend gleichmäßige Porenbildung und eine gewisse Erhärtung. Wenn die im Mischbehälter erzeugte Mischguttemperatur über dem in der Form maßgeblichen, in der Regel atmosphärischem Druck entsprechenden Siedepunkt des Anmachwassers liegt, wird die porenbildende Expansion und der verfestigende Entzug von Anmachwasser verstärkt, so daß im schnell erstarrenden Mischgut keinerlei Porenauftrieb oder Sedimentation stattfinden kann. Die bereits starren Formlinge können vor der Endhärtung ausgeformt, auf Plateauwagen gestapelt und in die Härtekessel übergeführt werden. _φ

Hierdurch wird die Formenumlaufzeit von etwa 10 auf etwa 2 Stunden verkürzt, der Formenpark dementsprechend verkleinert, der Dampfverlust infolge Formaufheizung ausgeschaltet und der Bedarf an Härtekesselraum dank seiner besseren Ausnutzung gesenkt. Da erfindungsgemäß die Härtekessel mit heißen Formungen beschickt werden, verkürzt sich die Härtezeit um die sogenannte Aufheizphase und wird der dazu benötigte Heiß dampf eingespart, mit dem bei üblichen Verfahren das kalte Mischgut erst auf eine dem hochgespannten. Dampf entsprechende Temperatur erwärmt wird. Der hierbei auftretende

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Dampfverbrauch war besonders hoch und verursachte Belastungsspitzen für die Dampferzeuger mit dadurch bedingten Mehrkosten für Anlage und Betrieb derselben, die nunmehr fortfallen. Ferner entfallen die stoffbedingten Mehrkosten für Porenbildner und Stabilisatoren, oft auch die Aufbereitungskosten für die nicht mehr so kritisch auszuwählenden Ausgangsstoffe sowie die Anschaffungskosten und der beträchtliche Verschleiß von Zwangsmischern zusammen mit der porenzerstörenden mechanischen Mischweise.

Der diesen Vorteilen augenscheinlich nachteilig gegenüberstehende Dampfverbrauch für das Mischen und Erhitzen der StofEkomponenten im Mischbehälter beruht auf der Vorverlegung der Treib-, Andick- und Aufheizphase mit dem ihnen eigenen Wärmebedarf in den Mischbehälter und tritt daher in der Gesamtwertung nicht als Mehrverbrauch in Erscheinung. Die zur Anmachwasserverdampfung benötigte Verlustwärme, ist auch von den üblichen, ähnliche Anmachwassermengen verwendenden Verfahren zu tragen, deren Erzeugnisse ihr überschüssiges Anmachwasser erst während der Endhärtung verdampfen und nach Ablauf derselben denselben Feuchtigkeitsgehalt aufweisen wie die erfindungsgemäß gefertigten. Bei gleichgebliebenen Bedingungen hinsichtlich zu verdampfender Wassermenge und herzustellender Spitzentemperatur ist das erfindungsgemäße Verfahren im Vorteil durch die Verkürzung der Gesamtbehandlungszeit und weil der in das Mischgut eingeführte Dampf seine Wärme mit höherem Wirkungsgrad auf dasselbe überträgt als lediglich an den Formwänden und Formlingsoberflächen entlangstreichende Wärmeträger.

Bei geeigneten Formlingsabmessungen ist es möglich und vorteilhaft, das Mischen, Erhitzen, Aufblähen und Erstarren des Mischgutes ganz oder teilweise in den entsprechend ausgerüsteten Formen zu bewirken. Hierbei kann der Dampf durch besondere, gegebenenfalls beweglich angeordnete · Rohrsysteme in das die Form füllende Material eingeführt werden, die Bestandteile der Form sind oder nach Herstellung der gewünschten Konsistenz wieder entfernt werden können. Auch die bei dieser Behandlungsart entstehenden Formlinge können anschließend ausgeformt, transportiert und gehärtet werden. Durch die bereits dem bewegten Mischgut erteilte Erhitzung werden thermisch bedingte innere Spannungen ausgeschaltet, die bei anderen, erst die erstarrten Formlinge Verfahren unvermeidlich sind und dort zu besonders vorsichtiger Regelung der Härtedampfspannung zwingen, um das auch ohne äußere Krafteinwirkung auftretende Zerspringen der gehärteten Formlinge zu vermeiden.

Der Verfahrensablauf sieht vor, daß die erforderliche Anmachwassermenge, Bindemittel und Zuschlagstoffe im Mischbehälter zusammengeführt und durch von unten her eintretende Dampfstrahlen sowohl vermöge deren kinetischer Energie durcheinandergewirbelt als auch mit fortschreitender Erwärmung in thermisch bedingte Umwälzung versetzt werden. Nach Eintreten der gewünschten Homogenisierung, Temperatur und Konsistenz des Mischgutes wird es in Formen abgelassen, in denen es zur Ruhe kommt und dabei durch fortschreitende Anmachwasserverdampfung erstarrt, so daß die Formlinge alsbald ausgeformt, gewünschtenfalls zerteilt und auf üblichem Plateauwagen in Härtekessel übergeführt werden können, wo sie unter Dampfeinwirkung ihre Endhärte erlangen.

Mit der Dampfstrahlbehandlung von Kalkporenbetonmischungen wurden bei niedrigem Dampfstrahldruck und offenem Mischbehälter unter Verzicht auf wesentlichen Entzug von Anmachwasser während des Mischvorganges folgende Resultate erzielt:

1. Das Mischgut erreichte die Homogenität und atmosphärisch bedingte Siedetemperatur (100° C) nach etwa 9 Minuten Dampfeindüsung.

2. Die Formlinge konnten nach etwa 80 Minuten Andickzeit bei etwa 95° C entformt und geschnitten werden.

3. Nach weiteren 70 Minuten Andickzeit waren die Formlinge nur mit der Säge zerteilbar und konnten mechanisch erfaßt und gestapelt werden.

4. Die Struktur und Porenverteilung war in den oberen und unteren Schichten völlig homogen. Treiberscheinungen in den oberen Schichten traten bei dampfgemischten Formungen nicht auf im Gegensatz zu stofflich gleichartigen, üblicherweise kaltgemischten Vergleichs reihen, wo augenscheinlich die Sedimentation schwerer Zuschläge zu übermäßiger Bindemittelanreicherung in den Deckschichten geführt hatte.

5. Die Druckfestigkeit erreichte oder übertraf die der kaltgemischten Vergleichskörper und stieg mit verkürzter Andickzeit. Die Raumgewichte lagen bis zu 15% unter den vergleichsweise ohne Dampfstrahlbehandlung erreichten.

Eine weitergehende Verbesserung dieses erfindungsgemäßen Grundverfahrens in der Richtung auf eine Steuerung der Porenstruktur und des damit zusammenhängenden Raumgewichtes wie auch auf weitere Verkürzung der Andickzeit wird erfindungsgemäß beim Arbeiten unter Druck in einem drucksicher verschließbaren Mischgefäß erreicht. Auch wird durch Regelung der Dampftemperatur und -spannung sowie des im Mischbehälter herrschenden Überdrucks die Siedetemperatur des Mischgutes, der Anmachwasserentzug bzw. die Mischgutkonsistenz, der zeitliche Verfahrensablauf und andere Faktoren vorteilhaft beeinflußt und schließlich das formreife Material aus dem Mischbehälter in die Form gepreßt werden. Ferner gestattet die Heißmischung unter Druck eine Steuerung der Porengröße, die ohne Druckanwendung im Bereich der Mikroporen bleibt. Derartige Betone neigen erfahrungsgemäß besonders dazu, unter dem Einfluß der erwähnten inneren Eigenspannungen instabil zu werden.

Die deshalb erwünschten gröberen Poren erhält das Mischgut nach dem Verlassen des unter Innendruck stehenden Mischgefäßes, worin es auf eine dem druckgesteuerten Siedepunkt gleich- oder nahekommende Temperatur erhitzt worden war. Im Bereich des in den Formen dann herrschenden niedrigeren Druckes, der gewünschtenfalls als Vakuum unter den atmosphärisch bedingten gesenkt werden kann, setzt im Mischgut eine rapide Verdampfung von Anmachwasser ein als Folge einer mit dem Druckabfall zusammenhängenden Herabsetzung der Siedetemperatur, die nunmehr unter der Mischguttemperatur liegt. Durch die verstärkte Expansion des Anmachwassers zu Dampf wird das Material stark aufgebläht und erhält so die gewünschte Grobporenstruktur im Verlauf einer durch den verstärkten Anmachwasserentzug gleichfalls verkürzten Erstarrungszeit.

Durch Anpassung der hier gegebenen verfahrenstechnischen Möglichkeiten an die stoffbedingten Faktoren kann die Güte und Kosten der Produkte benachteiligende Andickzeit bis zur Bedeutungslosigkeit verkürzt werden; je schneller der Übergang vom schlammigen, durch Dampf strahlen bewegten Mischgut zum durch Trocknung erstarrten Formling erfolgt, um so sicherer wird das Auftreiben der Poren und das

Sedimentieren schwererer Zuschlagteile verhindert bzw. um so gröber dürfen sowohl die Poren als auch die Zuschlagstoffe sein. Damit wird erfindungsgemäß die Herstellung von beliebig stark aufgeblähtem Leichtbeton ohne Anwendung zusätzlicher Treibmittel 5 oder Stabilisatoren möglich, wobei auch grobkörnigere Zuschläge als bisher ohne besondere Feinmahlung verwendet werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht an bestimmte Bindemittel oder Zuschläge gebunden. Eigenheiten der Bindemittel und Zuschläge sowie Abmessungen, Formgebung und sonstige Eigenheiten der herzustellenden Produkte entscheiden, ob für das Aufheizen und Mischen weniger drucksichere Mischbehälter, für die weitere Erhitzung und Druckbehandlung Autoklaven und für die Vorhärtung und Formgebung besondere Formeinrichtungen verwendet und mit entsprechend gewählten Dampf-, Preßluft- oder Preßgasabdrücken beschickt werden müssen oder ob Mischbehälter und Autoklaven zusammengelegt werden können oder ob schließlich der gesamte Verfahrensablauf in entsprechend ausgestalteten Formeinrichtungen oder Aggregaten vor sich gehen kann.

Die Zeichnung stellt die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen schematisiert dar. Es zeigt

Fig. 1 einen oben offenen Mischbehälter für die Heißmischung ohne Druck,

Fig. 2 einen drucksicher verschließbaren Mischkessel für die Heißmischung unter Druck,

Fig. 3 einen Formkasten mit im Boden und Deckelteil angeschlossenen Zufuhrleitungen, der gleichzeitig als Mischbehälter dient,

Fig. 4 einen dem gleichen Zweck dienenden Formkasten, bei dem die Dampfzufuhrleitung durch eine Öffnung des Deckels geführt ist.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 werden die Ausgangsstoffe in den oben offenen kesselartigen Behälter 1 eingeführt und alsdann beispielsweise durch Wasserdampf durchgewirbelt und erhitzt, der durch eine Rohrleitung 2 mit Düse 3 im unteren Behälterteil seitlich eintritt. Das zusätzlich angeordnete Rührwerk 4 mit Rührarmen 5 ist nicht unbedingt erforderlich, jedoch bei großen Behälterabmessungen mitunter vorteilhaft zur schnelleren Homogenisierung und Erhitzung großer Mischgutmengen, da es ebenfalls mii Dampfzufuhrleitungen und -düsen versehen werden kann und bei langsamem Umlauf den Behälterraum wirkungsvoll bestreicht. Nach beendigter Heißmischung wird der Bodenschieber 6 geöffnet und das Mischgut durch den Auslaßstutzen 7 in die darunter befindliche, nicht eingezeichnete Form eingelassen. Bei der Ausführungsform der Fig. 2, die derjenigen nach Fig. 1 ähnelt, ist anstatt des offenen Behälters ein geschlossener Kessel vorgesehen, der eine Heißmischung unter erhöhtem Druck gestattet und im Oberteil einen regelbaren bzw. sperrbaren Dampfauslaß 81 besitzt.

Die Ausführungsform der Fig. 3 stellt einen für Heißmischung und Formgebung geeigneten Formkasten dar. Die Dampfzuleitungen 10, 11 nebst Düsen sind in seinem Bodenteil 9 sowohl seitlich, 10, als auch von unten her, 11, angebracht. Ferner ist im Deckelteil 12 des Formkastens eine Leitung 13 für Materialzufuhr bzw. Dampfabfluß vorgesehen, die mit einem absperrbaren Regel- und Umschaltventil 14 versehen ist, an das ein flexibler Schlauch 13 anschließt, der den Bewegungen des Formdeckels 12 beim Abheben folgen kann. Die Leitungen 10, 11 können von der Dampfzufuhrleitung 15 mittels einer Kupplung 16 abgekuppelt werden, um die zum Weitertransport oder Herauskippen des Formlinge erforderliche Beweglichkeit des Formkastenunterteils 9 zu gestatten. Nach einer anderen Ausführungsform Fig. 4 werden im Deckelteil 17 einer zweiteiligen Form durch Öffnungen 18 düsenbesetzte Dampfzufuhrrohre 19 in das Formkasteninnere eingeführt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung poriger Formkörper, insbesondere poriger Betonformkörper, aus geeigneten Bindemitteln und Zuschlägen, die mittels Wasser in eine breiige bzw. schlammige Konsistenz übergeführt wurden, worauf diese Massen geformt und anschließend gehärtet werden, unter Verwendung von Luft, Gas oder Dampf bei erhöhtem Druck als porenbildende und homogenisierende Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß mit der erforderlichen Menge Anmachwasser versetzten Ausgangsstoffe in einem offenen oder geschlossenen, mit Strahldüsen versehenen Behälter mittels hochgespanntem oder überhitztem Dampf oder entsprechend erhitzter Preßluft oder erhitztem Preßgas in eine homogene porige Masse übergeführt werden und diese Behandlung bis zur Erreichung einer für die Formgebung geeigneten Konsistenz unter Verdampfung eines Teiles des Wassers fortgesetzt wird, worauf die heiße Masse in Formen abgelassen und anschließend dampfgehärtet wird'.

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung und Bildung der zur Formgebung geeigneten Konsistenz mittels unter Druck eingeleitetem und gegebenenfalls überhitztem Dampf, entsprechend erhitzter Luft oder erhitztem Gas unmittelbar in den entsprechenden Formbehältern vorgenommen wird.

3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Herstellung von besonders leichten und grobporigen, sofort erstarrenden Formungen aus gröberen Zuschlägen die Erstarrung der Formlinge unter niedrigerem Druck erfolgt als die voraufgegangene Heißmischung des Mischgutes.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 644620;
österreichische Patentschrift Nr. 117 592.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 590/353 8.60