DE1172594B - Verfahren zum Herstellen thermohydraulisch gebundener Steine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4i07WW PATENTAMT Internat. Kl.: C 04 b

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

Deutsche Kl.: 80 b-10/01

H 37449 VIb/80 b
16. September 1959
18. Juni 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen hydrothermal gebundener Steine. Seit vielen Jahren werden solche Steine hergestellt; sie haben aber eine für viele Fälle nicht befriedigende Festigkeit. Vergebens hat man seit vielen Jahren versucht, nach diesem Verfahren Steine größerer Festigkeit, nämlich einer Druckfestigkeit von über 600 kg/cm² 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 üblicher Ziegelsteine oder Leichtbetonsteine oder gar Platten, rissig und deshalb unbrauchbar waren.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, Formsteine herzustellen aus einer solchen Mischung eines Bindemittels, daß sie aus einem innigen Gemisch von Calciumhydroxyd oder Magnesiumhydroxyd und Quarzmehl besteht und einem groben Zuschlagstoff und so viel Wasser, daß der Stein nach dem Abbinden ein großes Porenvolumen und somit ein geringes spezifisches Gewicht besitzt. Steine solcher Art können schon mit Rücksicht auf das große Porenvolumen keine hohe Festigkeit besitzen. Überdies haben Versuche gezeigt, daß nach diesem Verfahren hergestellte Steine in kurzer Zeit rissig werden und unter dem Einfluß der Atmosphärilien zerfallen.

Neuere Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, daß der Grund für den erwähnten Zerfall hydrothermal gebundener Steine darauf beruht, daß bei solchen Verfahren ein Gel gebildet wird, das infolge Quellung zur Rißbildung führt. Tatsächlich ist das Problem, hydrothermal gebundene Steine hoher Druckfestigkeit in Formaten, wie sie die Bauindustrie verlangt, serienmäßig herzustellen, bisher nicht gelöst worden.

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 Sicherheit und auf sehr wirtschaftliche Weise die Massenherstellung von hydrothermal gebundenen Steinen und Platten aller für die Bauindustrie erforderlichen Größen mit Festigkeiten von über 600 kg/cm², und zwar insbesondere von 800 bis 1200 kg/cm² ergibt.

Gemäß der Erfindung werden hydrothermal gebundene Steine dadurch hergestellt, daß Kalkhydrat mit Quarzmehl ungefähr im Molverhältnis (berech-Verfahren zum Herstellen thermohydraulisch
gebundener Steine

Anmelder:

Dipl.-Ing. Erik Hüttemann,

Düsseldorf, Cecilienallee 52

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Erik Hüttemann, Düsseldorf

Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 26. Januar 1959 (A 555/59)

net auf Calciumoxyd) und unter Zugabe von Zuschlagstoff in einer Menge von höchstens 65% des

ao Gesamtvolumens der Feststoffe und einer Menge Wasser innig gemischt wird, die zum Kalkhydrat im Gewichtsverhältnis von etwa 0,4 bis 0,6 steht, daß die Masse dann geformt und dann der Luftgehalt des Formlinge durch mechanische Behandlung wie Stampfen, Rütteln, Pressen, gegebenenfalls unter Vakuum, auf weniger als 2 Volumenprozent 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 bis 170 at/h beträgt. Vorzugsweise werden die Formlinge auf eine Temperatur von etwa 170° C so langsam gebracht, daß diese Temperatur frühestens nach 2 Stunden erreicht wird.

Vorteilhafterweise wird außerdem Zement in einer Gewichtsmenge zugesetzt, die gleich dem Calciumoxydgewicht ist. Dabei ist die zugesetzte Gewichtsmenge Quarzmehl aber so groß wie die Gewichtsmenge von Zement und Calciumoxyd.

Es hat sich als zweckmäßig für viele Fälle erwiesen, Zement in einer solchen Menge zuzusetzen, daß das Gewichtsverhältnis von Zement zu Kalkhydrat etwa 1: IVa bis 1:²/a beträgt.
Vorzugsweise wird ein Zuschlagstoff von kleiner Körnung benutzt, beispielsweise ein Sand von höchstens einigen Millimetern Korngröße, z. B. von maximal 1 mm oder 2 mm oder höchstens 5 mm Korngröße. Falls der Zuschlagstoff einen Anteil besitzt, der eine Körnung von etwa 0,01 mm oder weniger aufweist, so ist dieser Teil des Zuschlagstoffes als Quarzmehl anzusehen und in die vorstehende Berechnung nicht als Zuschlagstoff, son-

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dem als Quarzmehl einzusetzen. Es ist häufig zweckmäßig, als Zuschlagstoffe einen Sand zu verwenden, dessen Anteil an Körpern von 0,1 mm Durchmesser gering ist und dessen Korngröße höchstens einige Millimeter beträgt.

Eine vorzügliche Mischung des Materials ist von erheblicher Bedeutung. Um bei der verhältnismäßig wenig feuchten Mischung sicherzustellen, daß genügend Anmachwasser an alle Stellen des aus Zement 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 Volumprozent. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, in solchem Falle die thermische Behandlung nicht früher vorzunehmen als etwa 6 Stunden 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 hierfür beispielsweise Glasfasern, Schlackenwolle aber auch Baumwolle und Kunststoffasern in Betracht.

Die nach diesem Verfahren hergestellten hydrothermal gebundenen Steine haben Festigkeiten, die weit über das hinausgehen, was man bisher bei hydrothermal gebundenen Steinen in der Massenfabrikation erreichen konnte. Es ist ohne Schwierigkeit möglich, nach diesem Verfahren Steine von 800 bis 1200 kg/cm² Festigkeit zu erhalten. Die Steine sind völlig rißfrei 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 Zements und/oder Kalks 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. Ein anderes Verfahren, das sich bewährt hat, ist das Pressen eines Steines unter Vakuum, wobei gegebenenfalls gleichzeitig Wasser abgesaugt wird, z. B. durch Filterstoffe, die auf die Oberfläche der Formlinge gelegt werden. Die Temperatur, auf die die Formlinge erwärmt werden, beträgt vorzugsweise 180 bis 210° C entsprechend einem Sattdampfdruck von etwa 8 bis 20 at. Der Formling muß, wie schon gesagt, auf dieser Temperatur so lange gehalten werden, daß das Produkt aus Dampfdruck und Zeit bei 120 bis 170 at/h liegt. Von wesentlicher Bedeutung ist, daß die Temperatur des Formlings langsam auf die Temperatur gebracht wird, und zwar ist es notwendig, daß eine Temperatur von 170° C erst nach mindestens 2 Stunden erreicht wird.

Beispiel 1

50 kg Portlandzement 225 und 70 kg Weißkalkhydrat und 100 kg Quarzmehl einer Korngröße, die auf dem Sieb von 4900 Maschen/cm² höchstens 5«/» Rückstand hinterläßt, werden mit 450 kg Sand von einer Korngröße 0,3 bis 1 mm im Kollermischer unter Zugabe von 40 kg Wasser 3 bis 5 Minuten lang innig gemischt. Zur Herstellung einer Platte von 30 X 30 X 4,5 cm wird entsprechend viel Masse unmittelbar nach dem Mischen in eine entsprechende Form einer Schlagformmaschine gefüllt und darin 6 Sekunden lang Schlagen einer Frequenz von etwa 100 bis 200 in der Minute in der Weise ausgesetzt, daß abwechselnd die eine und die andere Hälfte getroffen wird. Die Platte wird dann sofort entformt. So hergestellte Platten werden hochkant auf einen Plattenwagen nebeneinander und unter Einschaltung einer Papierzwischenlage übereinandergestapelt und 3 Stunden nach dem Entformen einem Härtekessel zugeführt. Nachdem der Härtekessel mit den Platten gefüllt ist, wird der Dampfdruck innerhalb von drei Stunden allmählich auf 10 at und somit die Temperatur auf 180° C gesteigert und 12 Stunden auf dieser Höhe belassen. Dann wird der Dampf sofort abgelassen, und die aus dem Kessel herausgezogenen Platten können dem Verwendungszweck unmittelbar zugeführt werden. Sie weisen eine Druckfestigkeit von 850 kg/cm² auf.

Beispiel 2

50 kg Hochofenzement 225, gegebenenfalls unter Zugabe eines Abbindeverzögerers, und 70 kg Weißkalkhydrat und 100 kg Quarzmehl einer Korngröße, die auf dem Sieb von 4900 Maschen/cm² höchstens 5% Rückstand hinterläßt, werden mit 450 kg Sand einer Korngröße von 0,1 bis 3 mm im Kollermischer unter Zugabe von 40 kg Wasser, welchem 200 g eines Netzmittels zugegeben werden, 3 bis 10 Minuten innig gemischt, wobei der Masse gleichzeitig im Kollermischer "2 kg ungereinigte rohe Baumwollfaser mittels eines Zerfaserers zugeführt wird. Die fertige Mischung lagert in einem Silo 12 Stunden und wird dann einer Schlagformmaschine zugeführt, auf welcher unter wechselseitigem Schlagen auf die in dem Formkasten eingefüllte Masse während einer Schlagzeit von 6 Sekunden eine Platte der Größe 50 X 75 X 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 Stunden Wasserdampf bis zu einem Druck von 10 at eingelassen und 12 Stunden auf diesem Druck gehalten. Dann wird der Dampf sofort abgeblasen, und die Platten werden ihrem Verwendungszweck zugeführt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von hydrothermal gebundenen Steinen aus Kalk, Quarzmehl und gröberem Zuschlagstoff, dadurch gekennzeichnet, daß Kalkhydrat mit Quarzmehl ungefähr im Molverhältnis (berechnet auf CaI-ciumoxyd) und unter Zugabe von Zuschlagstoff in einer Menge von höchstens 65% des Gesamtvolumens der Feststoffe und einer Menge Wasser innig gemischt wird, die 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 Volumprozent

verringert wird, und daß dann der Formling in gespanntem Wasserdampf eine solche Zeit auf mindestens etwa 170° C gehalten wird, daß das Produkt aus Dampfdruck und Zeit 120 bis 170 at/h beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem Zement in einer Gewichtsmenge zugesetzt wird, die gleich dem Calciumoxydgewicht ist, und die zugesetzte Gewichtsmenge Quarzmehl ebenso groß ist wie die Gewichtsmenge von Zement und Calciumoxyd.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zement und Kalkhydrat in einem Verhältnis von etwa 1: IV2 bis 1:²/e benutzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formlinge so langsam erwärmt werden, daß eine Temperatur von 170° C frühestens nach 2 Stunden erreicht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen des Kalkhydrats mit dem Quarzmehl und dem Zuschlagstoff in einem Kollermischer erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff ein Sand von höchstens einigen Millimetern Korngröße benutzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff ein Sand benutzt wird, dessen Anteil an Körnern unter 0,1 mm gering ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser ein nicht schäumendes Netzmittel in einer Menge von etwa 0,1 bis 1 Volumprozent zugesetzt wird und die thermische Behandlung nicht früher als 6 Stunden nach dem Zusatz erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung beim Mischen mineralische oder organische Faserstoffe zugefügt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 628 442, 635 435,

622;
K. E. Dorsch, »Chemie der Zemente«, 1932,

S. 126.

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