-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung aktivierter
-
Putzmörtel Während früher Putzmörtel, sei es für Verwendung in Zimmern
oder an Hausfassaden, unmittelbar toir der Verwendung aus den Grundkomponenten an
der Baustelle zusammengemischt und ehestens verbraucht wurden, gewinnt immer mehr
die Verwendung von vorgemischten Mörteln mit programmierten Eigenschaften an Bedeutung.
Solche Mörtel sind nach Zusammensetzung und Färbung sehr unterschiedlichen Bedürfnissen
und Wünschen angepaßt und bedürfen zu ihrer Verwendung lediglich mehr des Zusatzes
der erforderlichen Wassermengen.
-
Die Herstellung derartiger Mörtel ist, da nicht mehr an die Baustelle
gebunden, in zentrale Betriebe verlegt worden, welche mit entsprechenden Rohmateriallagern
für die verschiedenartigen Sande und Kiese, R&rbepigmente, Staubkalk und Kalkhydrat,
Zement und Zusatzstoffe sowie den erforderlichen Mischeinrichtungen samt Dosiereinrichtungen
und Produktsilos und Abfüll- und Absackvorrichtungen versehen sind. Mörtel aus derartigen
Erzeugungsstätten zeichnen sich durch hohe Konstanz ihrer Eigenschaften, gleichbleibende
Oberflächenstrukturen und Färbungen aus und noch nach Jahren ist es möglich, Ausbesserungen
ohne Nacharbeiten mit der ursprünglich
verwendeten Type auszuführen.
-
Die vorfabrizierten, werksgenormten Putzmörtel basieren im Gegensatz
zu den früher an den Baustellen gemischten und zubereiteten Putzmörteln immer mehr
auf Zement als Bindemittel, wohingegen Kalk langsam in den Hintergrund gedrängt
erscheint. Dies kommt allerdings auch einem anderen Bedürfnis der Bautechnik entgegen,
als nämlich im Interesse einer ausreichenden Abdichtung des Rohmauerwerks gegen
Schlagregeneinwirkungen jeder Außenputz auf Kalkbasis von einer ausreichenden Schichte
Zement-Spritzputz unterlegt sein muß, da letzterer dichter ist und durch wassersperrende
Zusätze noch schlagregenfester gemacht werden kann. Es erscheint in diesem Zusammenhang
nicht uninteressant, Mörteltypen zu erzeugen, welche insgesamt bei erhaltener Dampfdurchlässigkeit
eine noch höhere Dichtigkeit gegen Schlagregen sowie gegen daran ablaufendes Regen-
und Kondenswasser aufweisen und darüberhinaus sowohl bessere Haftung am Rohmauerwerk
als auch höhere Festigkeiten in der Putzmörtelschichte aufweisen. Weiterhin ist
großes Interesse gegeben, Putzmörtel für Fassaden wirkungsvoll mit Zusätzen zu versehen,
welche ihre Frostbeständigkeit und insbesondere die Frost-Tau-Wechsel-Beständigkeit
steigern, und schließlich erscheinen Putzmörtel mit hoher thermischer Isolierfähigkeit
zunehmend aussichtsreich, da sie ohne Notwendigkeit der Zwischenmontage von D&mmplatten
es gestatten, das Mauerwerk eines Hauses im Winter als Wärmespeicher und im Sommer
als Kältespeicher für das Hausinnere zu verwenden dergestalt, daß der Temperaturgang
im Hause dem im Freien nur sehr langsam
folgt und insbesondere in
Zeiten steigender HeizuFgskosten und zunehmender Energieverknappung eine energiesparend
wirkende Eigenklimatisierung von bewohnten Gebäuden durch die Langspeicherwirkung
der Wände auf Grund hoher Isolationsfähigkeit des Fassadenputzes gegeben ist. Isolierputze
sind zwar schon bekannt geworden, wegen des Gehaltes an porösen Zuschlagstoffen
sind sie aber entweder stark wasseraufnahmefähig (z.B.
-
Perlitmfirtel) oder sie haben eine grobkörnige Struktur (Blähtonmörtel,
Hüttenbimsmörtel, Sinterflugaschenmörtel).
-
Die gegenständliche Erfindung zielt auf die Herstellung von Putzmörteln,
wobei durch die Art des Mischvorganges erreicht wird, daß die Bindemittel und Zusätze,
welche die Eigenschaften zementgebundener Mörtel verbessern, in einen aktiven, qualitativ
verbesserte Endeigenschaften des abgebundenen Putzmörtels bewirkenden Zustand übergehen
und auf erfahrungsgemäße Lagerungsdauer bis zur Verwendung des Putzmörtels in diesem
Zustand verharren. Als Bindemittel wird z.B. Zement, Xalziumoxyd oder Kalkhydrat,
Flugasche, Puzzolane, Trass, Hochofenschlacke od. dgl. verwendet. Vorzugsweise erfolgt
die Herstellung von Putzmörtel auf Basis hydraulischer Bindemittel, vorzugsweise
auf Zementbasis bzw.
-
zumindest überwiegender Zementbasis. Weiters wird durch den erfindungsgemäß
eingesetzten Mischvorgang eine bessere Homogenisierung des Mörtels, bzw. seiner
Grundmasse, erreicht, was sich insbesondere in gleichförmiger Qualität der Festigkeiten
und Beständigkeiten, aber auch der Einfärbungen ausdrückt.
-
Um diese Wirkungen zu erzielen, werden zum Mischen
und
zum Homogenisieren der Grundmasse des Putzmörtels Vorrichtungen eingesetzt, welche
geeignet sind, die Zementkomponente ebenso wie Zusätze zur betontechnologischen
Verbesserung des Mörtels sowie feinkörnige Sandzugaben und Pigmente in einen mechanochemisch
aktivierten Zustand überzuführen. Dies geschieht, indem die zu vermischenden Komponenten
in modifizierten Stiftmühlen bei hoher Roationsgeschwindigkeit der Mahlscheiben
oder in hochfrequenten Schwingmühlen mit geeigneter Mahikörperfüllung Stößen hoher
mechanischer Energie, bei nutzbaren Stoßgeschwindigkeiten bis über 300 m/sek. ausgesetzt
werden und hiebei nicht nur zerkleinert, sondern darüberhinaus auch in einer theoretisch
noch nicht eindeutig geklärten Weise durch eine Art Resonanzschwingungseffekt in
ihrem innersten Gefüge verändert und llaktiviertll werden.
-
Derart aktivierte Komponenten verhalten sich chemisch bei späteren
Umsetzungen (so Zement bei der Hydratation) wohl gleichartig, soweit dies quantitative
Umsetzungsgleichungen betrifft, doch verschieden hinsichtlich der Reaktionszeiten,
des Vernetzungsgrades, der Gleichförmigkeit der Reaktionen und insbesondere des
erzielbaren Zeit-Festigkeits-Verlaufes. So etwa wird mit Zement, der in einer mechanochemisch
aktivierenden Mühle behandelt wurde und solchem, der auf gleiche Blainezahl in einer
konventionellen Kugelmühle vermahlen wurde, bei gleicher Betonrezeptur ein Beton
erhalten, der schon nach nur drei bis2 sieben Tagen merklich höhere Festigkeiten
erreicht als der konventionelle Vergleichsbeton nach 28 und 72 Tagen. Die Unterschiede
liegen im Bereich von 15 % bis 35 % Zunahme.
-
Es kommt hinzu, daß erfindungsgemäß unter gleichzeitiger Aktivierung
gemischte und homogenisierte Mörtelgrundmassen auch gleichbleibendere Plastizitäten
aufweisen und zufolge ihrer homogeneren Pastenkonsistenz bei unverändertem Wasser-Bindemittel-Faktor
einen besseren und gleichförmigeren Kontakt mit der Mauerwerksoberfläche finden,
was sich in erhöhter Haftfähigkeit des Putzmörtels am Mauerwerk ausdrückt.
-
Schließlich ist es durch die erfindungsgemäße aktivierende Mischbehandlung
möglich, dem Mörtel in homogener Verteilung Metallpulver zuzusetzen, die zufolge
ihres amphoteren Charakters im Verein mit gleichfalls zugemischten Staubkalk, bzw.
Kalkhydrat in der Lage sind, den Mörtel in der Zeit zwischen Verarbeitung und Abbinden
durch Gasentwicklung feinporös aufzublähen und so in einen wirkungsvollen, kaum
wasseraufnahmefähigen Isolierputz zu verwandeln. Diese Reaktion kann erforderlichenfalls
durch Auf blasen von Sattdampf aus einem kleinen transportablen Dampferzeuger auf
die Putzoberfläche noch beschleunigt und in ihrer Wirkung verbessert werden.
-
Letztlich ist es möglich, Mörtel mit polymerisierbaren oder kondensierbaren
Komponenten herzustellen, welche ebenfalls aktiviert sind, daher schneller reagieren,
andere Vernetzungen erreichen können und, indem erforderliche Katalysatoren und
Härter entweder durch den ohnedies erforderlichen Wasserzusatz wirksam gemacht oder
erst mit dem Wasser zugegeben werden, erst im Verlaufe der Aufbringung und des Abbindens
des hydraulischen Bindemittels polymerisieren uder kondensieren
und
dadurch dem fertigen Putz zusätzliche vorbestimmte Eigenschaften verleihen wie erhöhte
Elastizität, Beständigkeit gegen Arbeiten im Mauerwerk, weiterhin verbesserte Haftfähigkeit,
Hydrophobisierung der Oberfläche, usw.
-
Im einzelnen wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt:
Die Komponenten des Mörtels werden getrennt in Silos gelagert und von dort mit Dosiervorrichtungen
abgezogen. Das Abziehen kann automatisiert werden, so daß ein gewünschter Mörtel
typ einschließlich Färbung mit Lochkarten abgerufen werden kann. Die feineren Komponenten
werden zusammengeführt und gemeinsam einer Vorrichtung zugeführt, welche geeignet
ist, die Mischung und Homogenisierung zugleich mit einer mechanochemischen Aktivierung
der Bindemittelkomponenten, aber auch der Pigmente und der betontechnologisch wirksamen
Zusätze zu bewirken. Eine derartige Vorrichtung ist gleichfalls Gegenstand der Erfindung.
-
Gröbere Komponenten, z.B. feiner Kies und dergleichen zur Erzielung
besonderer Oberflächeneffekte der Putzschichte, werden zu der homogenisierten Mischung
nachträglich und in einer gesonderten Vorrichtung zugemischt. In der aktivierenden
Mischvorrichtung würden sie zerstört, nämlich zerkleinert, und überdies würden sie
dort unnötigen Verschleiß verursachen. Das fertige Gemisch wird entweder in Silos
zur Abfüllung in Silofahrzeuge gelagert oder in einer Absackvorrichtung in Säcke
gefällt, die dann getrennt gelagert werden können.
-
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens
wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Hiebei zeigt Fig. 1 eine Putzanlage
gemäß dem Stand der Technik, Fig.2 eine entsprechende Putzanlage gemäß der Erfindung
und die Fig. 3 und 4 zeigen eine Mischvorrichtung besonderer Art im Schnitt bzw.
in Seitenansicht, die Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsformen von Schwingmühlen.
-
Eine dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtung geht aus der
Fig. 1 hervor, Sie umfaßt Vorratsbunker 1 bis 4 zur Aufnahme von Sandsorten O -
4 mm, von Zement, Kalk und Leichtstoffen. An diese Bunker schlieren sich Dosiergeräte
5, eine Großkomponentenwaage 6 und ein Meßbehälter 7 an. Weiters sind Vorratsbunker
8 für Kleinkomponenten vorgesehen, Dosiergeräte 5 wie zuvor und eine Kleinkomponentenwaage
9.
-
Die gemäß der jweils gewünschten Putzsorte zugemessenen Rohstoffe
gelangen in einen Mischer 10, wo sie zerkleinert und gemishct werden. Über einen
Zweiwegeverteiler 11 gelangt das fertige Gemisch einerseits in eine Absackmaschine
12, anderseits in einen Zwischenspeicher 13. An die Abaackmaschine 12 schließen
sich ein Sackreiniger 14 und eine Verladeeinrichtung 15 an.
-
16 bezeichnet eine Abfallrückfördereinrichtung.
-
Vom Zwischenspeicher 13 wird das fertige Gemisch mittels einer Förderanlage
17, welcher eine Entstaubungseinrichtung 18 für Fertigguttransport zugeordnet ist,
und eines Zweiwegverteilers 19 mit Förderband 20 einer
Bunkergruppe
21 zugebracht, von welcher es durch Teleskopschleusen 23 ('tLoseverladungl) in Silofahrzeuge
24 verladen werden kann. Zum Zwischenbehälter 13 gehört eine Fertigproduktförderung
25 und eine Abfallrückfördereinrichtung 26.
-
In Fig. 2 ist eine der Vorrichtung nach Fig.1 gleiche Vorrichtung
gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, daß bei der Vorrichtung nach Fig. 2 anstelle
des konditionellen Mischers 10 eine Vorrichtung 10' zum aktivierenden Homogenisieren
Verwendung findet Die Komponenten des Putzmörtels, als da sind Zement, Kalk (vorzugsweise
in Form von staubförmigem Hydrat), verschiedene Sande (auch solche mit besonderer
Färbung), leichte Zuschläge, werden getrennt in den Silos 1 - 4 bzw. 8 gelagert
und von dort getrennt abgezogen und verwogen. Leichtzuschläge können auch volumsmäßig
dosiert werden.
-
Kleinkomponenten, wie etwa Färbepigmente, aber auch Zusätze zur Verbesserung
der Plastizität, des Haftvermögens usw., werden vorzugsweise über Waagen geringer
Kapazität zugewogen.
-
Die dosierten Komponenten werden gemischt, wofür in konventionellen
Anlagen Mischtrommeln, zwangsmischer und dgl. dienen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren
verden die aktiven, feinkörnigen Komponenten dagegen in einer Vorrichtung 10' behandelt,
durch welche eine aktivierende Homogenisierung erreicht wird. Grobkörnige Komponenten,
wie Sande und Leichtzuschläge, werden entweder in der gleichen Vorrichtung mit zugegeben
oder sie werden mit dem aktivierten und homogenisierten Gemisch der Zemente, des
Kalks, feinen Sandes (Quarzmehl), der Pigmente
und sonstiger chemischer
Zusätze gesondert in einem konventionellen Mischer vermengt, ohne die Vorrichtung
10' zur aktivierenden Homogenisierung passiert zu haben.
-
Nach dem Mischvorgang kann der Putzmörtel entweder abgesackt werden
oder zur Versendung mit Silotransportern siliert und zwischengelagert werden. Für
die Luft aus Mischer und aus aktivierender Vorrichtung ist die Entstaubung 18 vorgesehen.
Zement und Kalk können pneumatisch in die Silos gefördert werden, die dann ebenfalls
mi t mit Entstaubungseinrichtungen zu versehen wären.
-
Die gezeigten Vorrichtungen sind beispielhaft und können entsprechend
den Erfordernissen (Zusammensetzung des Putzmörtels usw.) variiert und modifiziert
werden.
-
Kernstück und zugleich anwendungstechnisch die erfindungsgemäße Neuheit
ist die Vorrichtung 10', welche einen konventionellen Mischer ersetzt. Dieses Gerät
ist im wesentlichen dadurch ausgezeichnet, daß damit dem auBgegebenen Material auf
mechanischem Wege eine vergleichsweise hohe Energie zugeführt werden kann, durch
welche einerseits ein Zerkleinerungsvorgang in an sich bekannter Weise ausgelöst
und bewirkt wird, anderseits aber eine Energiezufuhr auf mechanischem Wege erfogt
derart, daß durch Zusammentreffen geeigneter resonanzartiger Erscheinungen Veränderungen
zeitstabiler Natur im submikroskopischen Geige der so behandelten Substanz eintreten,
welche ein verändertes Verhalten eben dieser Substanz bei nachfolgenden Reaktionen
zur Folge hat.
-
verfahrensgemäß ist die Energiezufuhr, bzw. die dadurch
bewirkte
Aktivierung, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilchen in einem Zeitraum von 10
2 bis 10 Sekunden 3 - 8 Schlägen, bzw. Schlagimpulsen, ausgesetzt ist. Solche Vorgänge
und Erscheinungen sind bereits verschiedentlich festgestellt und untersucht worden
und haben unter der Bezeichnung "mechanochemische Aktivierung", "Energie-Infusion"
usw. Eingang in die Fachliteratur gefunden.
-
Als geeignete Vorrichtungen für derartige mechanochemische Aktivi
erungen haben sich Schwingmühl en hoher Frequenz und modifizierte Stiftmühlen, vorzugsweise
mit gegenläufig angetriebenen Rotoren, erwx3en.
-
Letztere Geräte, die unter der Bezeichnung lwDesintegratoren" bekannt
geworden sind, haben gegenüber Schwingmühlen den Vorteil der regelbaren Drehzahl
und damit der Stoßgeschwindigkeit, sodaß eine Anpassung der Stoßenergien und Stoßzeiten
an die spezifischen Charakteristiken des zu behandelnden Materials möglich gemacht
ist, Schwingmühlen dagegen bleiben wegen des engen, energetisch hochwirksamen Resonanzbereiches
unelastischer gegenüber wechselnden Anforderungen des Rohmaterials und haben deshalb
einen materialspezifisch engeren Einsatzbereich, allerdings bei verschließmäßig
günstigerem Verhalten gegenüber Aufgabegütern mit hohen Härten und Abrasivitäten.
Den prinzipiellen Aufbau eines Desintegrators zeigen die Fig. 3 und 4.
-
Bei dieser Mischvorrichtung sind auf zwei Wellen 27 und 28 mit fluchtenden
Achsen je eine Mahlscheibe 29 und 30 endständig befestigt.
-
Eine dieser Mahlscheiben ist nahe der Scheibenmitte
mit
Durchtrittsöffnungen 34 für das zu behandelnde Material versehen. Den Durchtrittsöffnungen
ist eine Prall- und Leitplatte 39 vorgesetzt. Vor den Durchtrittsöffnungen 34 befindet
sich der Raum 35, durch den das zu behandelnde Material aufgegeben wird. Dichtringe
36 verhindern, daß dieses Material an der Außenseite der Mahl scheibe 29 unter Umgehung
der Mahl- und Schlagstifte in den Reihen 31, 32 und 33 in den Austragsraum 38 durch
die Austragsöffnung 37 gelangt.
-
Die Mahlscheiben sind von einem Gehäuse 40 umgeben, welches entlang
dem Flansch 40' geöffnet werden kann.
-
In der Zeichnung ist erkennbar gemacht, daß die Schlagstifte abwechselnd
gegenläufig bewegt werden.
-
Dadurch ergeben sich sehr hohe Schlaggeschwindigkeiten.
-
Vorrichtungen der beschriebenen Art sind seit langem bekannt. Es
ist ihnen meist gemeinsam, daß die Schlagstifte zylindrischen Querschnitt aufweisen,
wodurch sich in bezug auf die damit beschleunigten Teilchen eine starke Richtungsstreuung
ergibt. Für den erfindungsgemßen Zweck eignet sich dagegen vorzugsweise eine Vorrichtung
mit nicht zylindrischen Schagelementen, welche den Teilchen eine gerichtete Beschleunigung
zu erteilen in der Lage ist.
-
Das Auftgabegut wird axial im Zentrum zugegeben und vom Sog der durchströmenden
Luft, bzw. des Schutzgases und von der Zentrifugalkraft erfaßt und nach außen geschleudert.
Der nach außen ziehende Luft-bzv.
-
Schutzgasstrom kann verstärkt werden durch Ventilatorschaufeln an
den Mahlscheiben. Hiebei gerät es in den Schlagbereich der innersten Stiftreihe
und erfährt eine nahezu tangentiale Beschleunigung,-die von der
nächstäußeren,
gegenläufigen Stiftreihe in eine entgegengesetzte, ebenfalls nahezu tangentiale
Beschleunigung umgewandelt wird. Dies wiederholt sich, bis die Teil -chen den Bereich
der Rotoren verlassen haben. Durch die Drehzahl der Rotoren und durch die Durchmesser
der Stiftreihen bedingt werden Stoßgeschwindigkeiten von 50 bis über 300 m/sek erreicht.
Die Stoßenergien der Teilchen richten sich hiebei nach ihrer Masse und nach dem
Widerstand, den das umgebende Gas ihrer Bewegung entgegensetzt. Durch Variation
der Rotationsgeschwindigkeit kann auf den Effekt der Zerkleinerung ebenso wie auf
den der mechanochemischen Aktivierung und die von den Teilchen zu speichernde Aktivierungsenergie
Einfluß genommen werden. In bezug auf äußerlich wahrnehmbare Auswirkungen derart
gespeicherter Energi en können gewünschte Eigenschaften verfahrensgemäß optimiert
werden, indem ein gewünschter Parameter laufend kontrolliert und das Kontrollergebnis
zur Steuerung der Rdationsgeschwindigkeit unddamit der Teilchenbeschleunigung, bzw.
ihrer Endgeschwindigkeit, herangezogen wird. Für den Sonderfall der Behandlung von
Spülschlämmen wurde dies in der AT-PS 334 848 beschrieben.
-
Als Schwingmühle geeigneter Form kann eine Res onanzschwingmühl e
mit doppeltem Mahlraum verwendet werden, welche mit Mahlkörpern geeigneter Form
und Größe, Dichte, Härte und Elastizität gefüllt ist.
-
Eine Schwingmühle ist in Fig. 5 gezeigt. Sie besteht aus zwei Kammern
(Mahlräumen 41, 42, die über insgesamt vier Hebel 43 gehalten und miteinander auf
gegenläufige
Bewegung gekuppelt sind. Bei 44 sind diese Hebel um horizontale , ortsfeste Achsen
schwenkbar gelagert. Mittels Balgen 45 sind die beiden Kammern untereinander verbunden.
Zwischen den beiden Kammern erstreckt sich eine Feder 46, die auf Zug und auf Druck
beanspruchbar ist. Eine Antriebsvorrichtung 47 - meist ein Unwuchtantrieb - vermag
die beiden Kammern in gegenläufig - schwingende Bewegung zu versetzen, wobei die
Drehzahl der Antriebsvorrichtung der Resonanzfrequenz des Systems entspricht, welches
von den Massen der beiden Kammern samt Inhalt sowie von der Rückstellkraft der Feder
46 gebildet ist.
-
Das zu zerkleindernde Gut wird durch den Balgen 48 in die obere Kammer
41 eingebracht, durch die in dieser Kammer enthaltenen Mahlkörper bei der Hin- und
Herbewegung der Kammer zerkleinert und durch die Balgen 45 in die untere Kammer
42 gebracht, wo es durch die dort vorhandenen Mahlkörper weiter zerkleinert wird.
Das zerkleinerte Gut wird mittels Druckluft durch den Balgen 49 entnommen.
-
Bei einer anderen Form solcher Schwingmühlen kann z.B. die untere
Kammer 42 durch eine Masse (Gegengewicht) ersetzt sein.
-
Fig. 6 zeigt eine einfachere Schwingmühlenart.
-
Die die Mahlkörper enthaltende Kammer 41 ist mittels Federn 50 in
Böcken 51 allseitig bewe¢par gehalten.
-
Zwei gleichlaufende Umwuchtantriebe 52 vermögen die Kammer 41 in Resonanzsciwingung
zu versetzen. Das Gut wird, wie zuvor beschrieben, durch den Balgen 48 eingegeben
und nach Zerkleinerung mittels Druckluft durch den Balgen 49 entnommen.
-
Da das Gerät seinen höchsten mechanischen Wirkungsgrad im engen Resonanzbereich
entfaltet, ist die Anpassung im vorstehend beschriebenen Sinne nur schwer möglich.
-
Sie kann durch Wahl der Chargierung erfolgen und durch Wahl der Federkennlinien
der Aufhängung und gegenseitigen Abstützung sowie durch Anbringen von Ballast an
den Mahlkammern. Eine kontinuierliche Anpassung ist aber nicht möglich. Für Zwecke
des Einsatzes unter langzeitig konstanten Betriebsbedingungen aber können sich Vorteile
ergeben. Für die gegenständliche Erfindung ist es aber, abgesehen von dem Grade
der Regelbarkeit und der Regelzeiten, ohne Bedeutung, welche der beiden Arten von
Aktivierungsvorrichtungen Anwendung findet.
-
L e e r s e i t e