DE1671244A1 - Baukoerper aus gebranntem Granit - Google Patents

Description

DR-INä. · DIPL.-_INQ, M.SC. DIPU.-PHYS. an,

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH I

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART ..,:..

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1o,Juni 1965

William Witteis , 2 Cheyne Walk , Chelsea , London, SeW<>3· > England

Baukbi'per aus gebranntem Granit

Die Erfindung betrifft die Herstellung von BauTcörpern_s insbesondere von Bausteinen, Platten, Z%eln₉ Fließen, Kacheln odβ dglο» welche aus natürlichem Granit gebrochenen Platten odα dglο gleichen*

Wo immer Granit gebrochen wird, stehen gr&ße Mengen pul ve rföriaigen Granitabfalls zur Verfügung» Es hat sieh, ergeben,
daß dieser Abfall Teilchen in einem weiten Größembereieh

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W§nn diese Teilchen veranlasst werden können, zu einer solchen Hasse miteinander zu verwachsen, wie es in natürlichem Granitfels der Fall 1st, lassen sich geschmolzene oder gesinterte ö^anitblöoke,, und zwar sowohl glatt als auch gemustert, herstellen, die für architektonische» dekorative und künstlerische Anwendung wecke geeignet sind» Die Erfindung beruht auf dem Sedanken, eine Zusammenballung der Granittellehen dadurch au erreichen, daß die Temperatur einer Hasee aus eolchen Teilchen soweit angehpben wird, bis die Bestandteile des Granits mit niederem Schmelzpunkt schmelzen und die Teilchen zusammenbinden» Bekanntlich setzt sich natürlich vorkommender Granit aus einer großen Anzahl verschiedener Mineralien zusammen, die unterschiedliche Schmelzpunkte besitzen»

Bs wurde gefunden, daß gebrannte Granitformlinge von befriedigender Festigkeit und mit einem Aussehen» das im'wesentlichen natürlichem Granit entspricht, dadurch gewonnen werden können» daß "grüne" (green) Formlinge oder Körper aus pulverförmig©© Sianit unter kontrollierten Temperaturbedingungen gebrannt werden, vorausgesetzt, daß Vorkehrungen getroffen werden, um die leerräume innerhalb der Masse aus Granitteilchen in den"grünen" Formungen zu reduzieren«

Es ist bekannt, daß Leerräume innerhalb einer Hasse aus Peat-

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atoffteilchen dadurch auf einen niedrigen Wert reduziert werden können, daß die feilchen sorgfältig sortiert werden.. Ee wurde jedoch gefunden» daß bei Anwendung i^ron pulverisiertem Granitbruchabfall es »nicht unbedingt - notwendig ist, irgendeine besondere Sortierung oder Auslese der Teilchen vorzunehmen, da die Größenverteilung der Teilchen in dem Bruchabfall ausreichend nahe an die ideale Verteilung im Hinblick atif prak tische Zwecke herankommt. Es ist Jedoch erforderlich, die Teil-" ehenmasse in die Form kohärenter, hantierbarer, "grüner" Körper zu kompaktieren« Die Sortierung der in den "grünen" Formungen oder Körpern benutzten Teilchen sollte konstant sein, um eine

" .· ■ . w ■ gleichförmige Heretetlung£eise zu ermöglichen«

Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung gebrannter Granitformlinge die Überführung von Granitteilchen in "grüne" Formlinge» welche in ihrer Dichte etwa festen, natürlichen Granitblöcken entsprechen, und das Brennen dieser "grünen" Formlinge bei Temperaturen im Bereich von etwa 1150 » 130O⁰C während ausreichender Zeit, um das Verschmelzen der Bestandteile der Granitmasse mit niederem Schmelz*· punkt durch die Hasse hindurch zu veranlassen, so daß die Teilchen zusammensintern» Die Brenfcemperatur braucht weder extrem hoch zu sein, noch muß das Brennen so lange vorgenommen v/erden, da dies zu einem übermäfigen Schmelzen von Teilchen

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an der Oberfläche des Formlinges und su einem übermäßig glasiertem Aussehen führen würde* Die Brenntemperatur kann öo gesteuert werden,, daß sich eine große Vielzahl von Oberflächen« heEÖiaffenheiten ergebene Die optimale Brenseit hängt von der Dicke des Formlinge® ab« Wenn Blöcke mit einer Dicke von 1/2 " 9k hergestellt werden, so erweist sich eine Brennzeit von etwa 3 1/2 bis A Stunden ale ausreichend; für Blöcke mit einer Dicke von 1 " wären 5 1/2 biß 6 Stunden erforderlich* wenn eine optimale Brenntemperatur von et#a 1200 - 1230° C zur Anwendung gelangte«, Duroh Steigernder Brenntemperatur kann die Brennzeit reduziert werden und bei Temperaturen unterhalb 1200 C sind längere Brennseiten als die oben angegebenen erforderlich«

Um die notwendige Kompaktheit der Granitteilchen in den - "grünen" Formungen su erhalten, muß das Material in der Form einem hohen Druck oder einem Stampfen unterworfen werden*

In der Praxis ist es notwendig, daß ιman mit den "grünen" oder naßfeuchten Formungen hantieren kann, um ßo ihre Überführung In einen Brennofen zu ermöglichen« lfm die erforderliche Festigkeit in diesem Zustand 8u4rreichen, werden die Granitteilchen vorzugsweise mit einem Bindemittel vermischt, bevor öle in einer Form zu »grünen" Formungen verpreast werden« Nach der

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Trocknung ist der "grüne^Ir !Formling ohne Gefahr einer Beschädigung hantierbar, wenn die erforderliche Sorgfalt aufgebracht wird« Ein geeigneter Binder für den vorliegenden Zweck sollte eine gute "Grünfeatigkeit" ergeben und weiterhin dazu beitragen, daß sich die grüne Preßmaese aus der l?orm ablöst? Der Binder sollte ferner keinen nachteiligen Einfluß auf die mechanischen E^genshaften oder das Aussehen des Materials nach dem Brennen ausüben; außerdem sollte er die Brennbedingungen nioht aktiv beeinflussen, beispielsweise durch Erhöhung der Brenntemperatur; schließlich sollte er aus diesen gründen in geringen Mengen wirksam-und darüberhinaus auch billig sein»

Es wurde gefunden, daß ein Bentonit-Ton ein aufriedensteilendes Bindemittel la ta Der Bindeton sollte in trockenem Zustand so selxi, daß er durch ein Sieb mit Maschenweite 150 (britischer Standard) hindurch passiert und vorzugsweise noch feiner ist* ,

Wenn die Gjranittellehen und der Binder vermischt werden,er-'-weiet.eo sich als vorteilhaft, eine geringe Wassermenge hinzuzufügen, beispielsweise etwa 5-20 ¥01.96 bezogen auf die Mischung, um den fön adhäeiv zu maqhen» Haohdem die Mischung ausreichend kompakt-lerfc ist, wird sie langsam ausge.-trooknet, ua die "OrUnfeatigkeit" der Masse zu ateigern, die dann näherungewelBe die festigkeit von"grünöm" Beton hat«, Bis

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Menge an verwendetem Bindenittel beträgt 1/2—5$ bezogen auf das Gewicht der ifenittöilchen in der Mischtang. So gab beispielsweise der Einschluß iron 2 1/2 $ Bentonit sehr gute Resultate« ,

Das Oberflächenaussehen der nach dem erfindungsgemäßan Yerfah»

ren hergestellten Sranitforalinge kann dadurch variiert werden,

daß man die maximale, in der Mischung vorhandenen !Teilchen» größe variiert» So lasasn sich beispielsweise Produkt® mit unterschiedlichem Ob er flächenaus sehen gewinnen ι weian die Mischung dLls diejenigen Tgllchen enthält, die in durchschnittlichem Granitbruchabfall vorhanden sind und einerseits durch ein Sieb der Maschsnweite 6 (britischer Standard) und andererseits durch ein Sieb dar Maschenweite 16 hindurchgehen. In beiden Fällen lassen sich-Erseugnisse mit befriedigender W mechanischer Feεtigkeit gewinnen»

Ein typischer pulverförmiger öranitbruehabfall, wie er in einem Steinbruch in Cornwall» England.anfiel, hatte die nachstehende Verteilung der feilehengrößen.

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Maschenweite (Britischer Standard) Gew $

ψ 6 11 „9 »648. 11o5

-8 + 12. 14o2.

»12 + 16 19.9 -16 + 22 9*9

-22 + 30 8o95 ■■ - _

-30 + 44 6_O9

^44 + 60 6_e1

-60 +85 6_O6

--85 + 120 3c2

-120 9V9

In der üblichen Weise bedeutet (-), daß die Teilchen durch die betreffende Masehenweite hindurehpasderen^ während (+) angibt, daß die feilchen von der betreffenden Maschenweite zurückgehalten werden.

Be ist ersichtlich, daß die Variationen der Teilchengröße vemünftigerweiee gleichfönaig über den ganzen GrtSßenfcereieh verteilt ist, wie diee notwendig ist'₉ um eine ausreichende Kontaktierung der Teilchen zu einer dichten Hasse au ermöglichen. Mit dieser ziemlich gleiohförmigen Verteilung der Teilchengröße läßt eich ein dichter, "grüner^formling ge-

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winnen und £5war sowohl wenn sämtliche Teilchen benutzt werden, die durch eine Maschenweite 6 hindurchpassieren_P ale auch wenn lediglich die Teilchen auegenutzt werden* flie durch ein Sieb der Maschenweite 16 hindurchgehen„

Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet eich zur Gewinnung gesinterter Granitziegel oder Fassadenblöcke an_t die dazu be~ stimmt sind,, die Fassade bei einem Gebäude zu verkleiden. Der-

Afc

artige Ziegel oder Blöcke lassen sich gemäß der Erfindung aus sehr billigem Hohmaterial in der Form pulverisierten Abfalls aus Granitbrüchen herstellen«

Bei einem Ausführungsbeispiel wurde pulverförmiger Granitabfall der etwa die oben angegebene Verteilung der Teilchengröße besaß und aus einem Steinbruch aus Cornwall stammte* gesiebt« Die Teilchen unterhalb einer Maschenweite von 16 wurden mit 2 1/2 Gew.# Bentonit vermischt. Dieser Mischung wurden etwa 5-10 Volo# Wasser zugegeben. Die Durchmischung erfolgte solange« bis sich eine im wesentlichen homogene Nasse ergab. Die feuchte Mischung wurde anschließend in eine Fora einge-Btaupft, bis die Dichte der Mischung etwa oberhalb 95# derjenigen /von natürlichem Granitfeie lag. Der "grüne" Formling

/ ■■."■■" ^l- ."-■■·- war in dienern Fall ein Ziegel von etwa 1/2 ⁿ Dicke. Dieser wur-*

de wöhrönd etwa 2 Stunden bei unterhalb 100° C getrocknet»

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um seine "Grünfestigkeit¹¹ au verbessern» Der "grüne¹¹ Ziegel wurde anseliließend in eignen Brennofen gebrachte Bier wurde die £emperatur nach und nach während zwei Stunden auf eine Brenn«= temperatur von 1220° C gesteigert, bei welcher Temperatur der Siegel während fünf Stunden gehalten wurde« Anschließend ließ man den gehrannten formling im Brennöfen wälirenä zwei his vier Stunden langsam abkühlen, um auf' diese Weise thermische Schocke zu vermeiden, die zur Risasbildung Anlaß geben könnten. Während dee Brennens wuchs die !Dichte des Irsseugniases bis auf etwa 98$ derjenigen natürlich auftretenden Granits an« Infolgedessen ergab sich eine geringfügige Sohrumpfung gegenüber dem "grünen¹¹ itoEmlingo 3)ag gebrannte Eri&eugnijB war ein iiatürlichem Granit äußerst ähnlicher Ziegel, der frei von merklichen Slaaen war«

Im allgemeinen wurde .gefan&en» daß die Menge an zugegebenem Wasser größer sein anuß* wenn £$m peSibersm !Psilc^en des

Gpanits eHiainiert sind» äIs wem alle, dureh Jlasehenweite 6 hindurchgehenden feilchen augege» airnd» Menge des anwesenden Wassers sollte ausreichen, um die SPeilchen äurch 4&s Äimdemittel miteinander zu verhaften, ohne daß dabei jedoch gleiehasltig die feilchea an der Form hängen bleiben. Ein geeignetes Verhältnis der Wasaarzugabe läßt sich durch einen einfachen Vorsuoh fUr Jede Mischung aua pulver«

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Granit und Bindend, ttal lei oat bestimmen.

oder Ziegel gemäß der Erfindung geben eine aus gezeichnete. Basis für ä±4 Aufnahme Ton brilliant gefärbten Emaillien oder GlaBuren ab, die sich dadurch entwickeln ibei stwa 850 ~ 1000° Ö weitergebrannt wird,' A^ch derartige

Baukörper fallen in den ilahaen der Erfindung

Im Verlauf weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung künstliche ßranitformllnge satsprechend der nachfolgenden

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FlattsogrBSe in Soll

9 x "4

9 χ 4 χ 1 g χ 4 χ J | χ 4 χ J

3" Durchmeseer Schalenform

9 χ 4 χ Z₁ 9 x 4 χ 1

9x4x1 9 χ 4 χ 1

Teilchengröße

16 # 12#

8#

ungeeiebt 16*

- 11 Bindemittel

Bentonit 2 \/2fo

Was8er

150 ecm

H	100	ecm	ecm
tt	20	ecm	com
It	20	ecm	ecm
• '· NicJit	gemessen	ecm
H	20	CC2H
η	250
Ii	80
ohne	80
Bentonit 2 1/2/? mit Ausnahme für 1/8 der Oberseite	80

Brennbedingxmgen Bemerkungen

überschüssiges Wasser, nicht brannt» nicht hantierbar h bei 1220^u0 h bei 122O⁰C

h bei 1220⁰C

h bei 1220⁰C

h bei 1220°C

15g h bei 1140⁰C

h bei 122O⁰C

h bei 1220⁰C

h bei 1220⁰C

Befriedigend

nicht ausreiche Durchdringung ΐ Brennen Befriedigend

im Ofen gebroci Befriedigend

* Die unter "Teilchengröße" angegebene Maschenweite' bezieht sich auf das Sieb» durch welches das aus dem Steinbruch stammende Granitpulver zum Zwecke der Gewinnung des Mischmaterials hindurehpassiert wurde.

CD

NJ

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Bei Versuchen, die mit typischen, unter den beschriebenen Bedingungen hergestellten Blöcken oder Tafeln ausgeführt wurden, ergab sich, daß die structure Ilen .eigenschaften denjenigen von normal hergestellten Betonbaukörpern beträchtlich überlegen waren, was auf das Fehlen von Leerstellen im Erzeugnis zurückgeht ο So beträgt beispielsweise das 24-stündige Wassjejiabsorptions· verhältnis der erfindungägemäeen Granitkörper etwa 1/2 ~ \$>-gegenüber einem Verhältnis von 5-10?£ bei Betone

Die Trockenec hrumpfung des Materials ergab sich aus Standard-Testversuchen zu etwa 0,001 i» gegenüber etwa 0,02$ bei typischem Beton.

Die Druckfestigkeit von VersuchestUcken lag im Bereich von

' -17500 etwa 11 500)rTb8 ,/eg,» in» gegenüber 3000 - 8000 lbs./sa..in„

bei normalem Beton»

Der Bruchmodul bei Versuchsstücken lag im Bereich von et v/a 750-1100 Ibs./sqoin, gegenüber 500 - 800 lbs„/sq_oin_ö bei normalem Betono

Die bei den obigen Versuchen verwendeten Granitteilchen hatten bei einer Bestimmung auf Oxyd-Basis die nachstehende Zusammensetzung:

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Siliziumoxyd	72.84
Alüminiumoxyd	16,25
Ferrioxyd	„14
Kalk	f.t'O
Ferrooxyd	1o49
Magnesia	.55
Natriumoxyd	2*25
Kaliumoxyd	5.19
Feuchtigkeit und Abfall	.63

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Claims (5)

1«, Verfahren Eur Herstellung von gebrannten Formlingen aus Granit, dadurch gekennzeichnet, daß aus Granitteilchen "grüne¹¹ Formlinge hergestellt werden« deren. Dichte etwa¹ der Dichte von iaasaivem natürlichem Granitst«in entspricht, und daß diese "grünen" Formlinge bei Temperaturen im Bereich von etwa 1150 - 1300⁰C während ausreichender Zeit gebrannt werden, um eine Verschmelzung der Bestandteile mit niederem Schmelzpunkt durch die Masse hindurch und damit ein Zusammensintern der Teilchen zu veranlassene

2a Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennen der Formlinge im Temperaturbereich von etwa 1200 ■= 1230⁰C vorgenommen wirdo

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die "grünen" Formlinge kompaktiert werden, so daß sie eine Dichte aufweisen, die bei wenigstens 93$ der Dichte von natürlich vorkommendem Granit liegt»

4· Verfahren nach Anbruch 1, 2 oder 3« dadurch gekennzeichnet, dass bis zu etwa 5# Bentoniΐ-ϊοη mit den Granitteilchen ver

mischt wird»

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5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daB die Granitteilchen aus Granitbruchab«- fall bestehen« aus dem ein Anteil der groben Teilchen ausgesiebt wird.

6ο Gebrannter G_ranitbaukörper, hergestellt nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-5 .

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