DE3026184C2 - Mixture for producing a shaped body based on a waterglass solution and method for producing the shaped body - Google Patents
Mixture for producing a shaped body based on a waterglass solution and method for producing the shaped bodyInfo
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Description
Bindemittel aktiver Füllstoff Zuschlagstoffbinder active filler Aggregate
9 bis 14 19 bis 32 Rest9 to 14 19 to 32 rest
verwendet werden.be used.
2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aktiver Füllstoff Perlit, Obsidian oder Vitrophyr verwendet wird.2. Mixture according to claim 1, characterized in that the active filler is perlite, obsidian or Vitrophyr is used.
3. Verfahren zum Herstellen eines chemisch beständigen Formkörpers aus einer Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Formkörper einer Wärmebehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Formen die Mischung in hermetisch abgeschlossenen Behältern 7 bis 14 Tage lang lagern läßt, danach die Mischung formt und den Formkörper auf 160 bis 2000C während 4 bis 9 Stunden erwärmt, bei dieser Temperatur 3 bis 3,5 Stunden lagert und während 5 bis 10 Stunden auf 20 bis 25°C abkühlen läßt3. A method for producing a chemically resistant molded body from a mixture according to any one of claims 1 to 2, wherein the molded body is subjected to a heat treatment, characterized in that the mixture is allowed to be stored in hermetically sealed containers for 7 to 14 days before molding, thereafter shaping the mixture and heating the shaped body at 160 to 200 0 C for 4 to 9 hours at this temperature superimposed 3 to 3.5 hours and allowed to cool for 5 to 10 hours at 20 to 25 ° C
Die Erfindung betrifft eine Mischung zur Herstellung eines Formkörpers auf der Basis einer Wasserglaslösung, eines feingemahlenen aktiven Füllstoffes aus der Gruppe vulkanischer wasserhaltiger Gläser und eines säure- und alkalibeständigen Zuschlagstoffes.The invention relates to a mixture for producing a shaped body based on a water glass solution, a finely ground active filler from the Group of volcanic water-containing glasses and an acid and alkali-resistant aggregate.
Es sind verschiedenartige Mischungen zum Herstellen von gegen aggressive chemische Einwirkungen beständigen Konstruktionen und Erzeugnissen bekannt Die weiteste Verbreitung haben Mischungen gefunden, in denen Kunstharze, wie Epoxid-, ungesättigte Polyester-, Phenol-, Furan-, Carbamid-, Polyurethan-Akryl- und andere Kunstharze als Bindemittel zur Anwendung kommen.Mixtures of various types are known for producing structures and products that are resistant to aggressive chemical effects Mixtures in which synthetic resins such as epoxy, unsaturated polyester, phenol, furan, carbamide, polyurethane-acrylic and other synthetic resins are used as binders.
Diese Baustoffe besitzen in der Regel hohe Festigkeitswerte und sind chemisch beständig. Sie sind jedoch teuer und weisen eine erhöhte Toxizität bei ihrer Herstellung auf. Wesentliche Nachteile aller dieser Baustoffmischungen auf Kunststoffbasis sind die Brennbarkeit, die geringe Wärmebeständigkeit sowie die beschränkte Beständigkeit gegen oxidierende Säuren.These building materials usually have high strength values and are chemically resistant. However, you are expensive and have increased toxicity in their manufacture. The main disadvantages of all these plastic-based building material mixtures are flammability, low heat resistance and limited resistance to oxidizing acids.
Bekannt sind auch säurebeständige Mischungen, die flüssiges Wasserglas, säurebeständige Füll- und Zuschlagstoffe und Modifizierungszusatzmittel enthalten. Als Härtemittel werden für die Mischungen am häufigsten Salze der Fluorkieselsäure verwendet. Diese Mischungen finden beim Herstellen von Fertigteil- und monolithischen Konstruktionen, die der Einwirkung aggressiver saurer Medien ausgesetzt werden müssen, eine weite Anwendung. Jedoch weisen diese Mischungen eine geringe Druckfestigkeit bis 24,5 MPa (250 kp/cmJ)Acid-resistant mixtures containing liquid waterglass, acid-resistant fillers and additives and modifying additives are also known. The most common hardening agents used in the mixtures are fluorosilicic acid salts. These mixtures are widely used in the manufacture of prefabricated and monolithic constructions that have to be exposed to the action of aggressive acidic media. However, these mixtures have a low compressive strength of up to 24.5 MPa (250 kp / cm J ) und eine geringe Wasserbeständigkeit auf. Die Salze der Fluorkieselsäure sind darüber hinaus sehr toxisch und rufen eine Korrosion der Stahlbewehrung hervor. Das Verfahren zum Herstellen von Konstruktionen aus soland poor water resistance. The salts of fluorosilicic acid are also very toxic and cause corrosion of the steel reinforcement. The procedure for making structures from sol chen Mischungen besteht darin, daß man flüssiges Was serglas mit Zuschlagstoffen vermischt, die Fertigmischung in einer Form formt und anschließend einer Wärmebehandlung bei 80 bis 120° C unterwirft In der Sowjetunion wurde ein neuer Stoff, nämlich einchen mixtures consists in the fact that one liquid water serglas mixed with aggregates, the finished mixture is shaped into a mold and then one Subjected to heat treatment at 80 to 120 ° C In the Soviet Union a new substance was created, namely a
ίο Silikatbaustoff entwickelt, der kieselerdereiche Silikatanteile, feingemahlenen Quarzsand, gewöhnlichen Sand, Schotter und Wasser enthält Der Silikatbaustoff zeichnet sich durch hohe Festigkeitswerte (Druckfestigkeit 49 MPa [500 kp/cm2]) und eine hohe Dichte aus. Dieίο Developed silicate building material that contains high silica components, finely ground quartz sand, ordinary sand, crushed stone and water. The silicate building material is characterized by high strength values (compressive strength 49 MPa [500 kp / cm 2 ]) and a high density. the Säurebeständigkeit des Silikatbaustoffs liegt bei mindestens 97%. Solche Mischungen werden für das Herstellen von stahlbewehrten Fertigbauteilen eingesetztThe acid resistance of the silicate building material is at least 97%. Such mixtures are used for the manufacture of steel-reinforced prefabricated components
Das Verfahren zum Herstellen von Fertigteilen umfaßt das Formen und Verdichten der FertigmischungThe method of making precast comprises molding and compacting the finished mix und eine Warmfeuchtbehandlung unter folgenden Verhältnissen: Druckerhöhung im Autoklav bis auf 1,18 MPa (12 at) während 3 bis 4 Stunden, Nachbehandlung während 21 Stunden, Drucks snkung bis auf Null während 3 bis 4 Stunden. Beim Herstellen dieses Silikatand a hot humid treatment under the following conditions: pressure increase in the autoclave up to 1.18 MPa (12 at) for 3 to 4 hours, aftertreatment for 21 hours, pressure reduction to zero for 3 to 4 hours. When making this silicate baustoffs und von Konstruktionen daraus gibt es Schwierigkeiten bei der Zubereitung des kieselerdereichen Sonderbindemittels, die damit zusammenhängen, daß man sehr hohe Temperaturen (bis 15800C) zum Schmelzen dieses Glases anwenden muß sowie daß diebuilding material and constructions from it, there are difficulties in the preparation of the high-silica special binder, which are related to the fact that you have to use very high temperatures (up to 1580 0 C) to melt this glass and that the Erzeugnisse einer Dauerlagerung unter einem hohen Druck bedürfen. All dies führt zu einer verwickelten Fertigungstechnologie und zur Verteuerung der Fertigerzeugnisse.Products require permanent storage under high pressure. All of this makes for a tangled one Manufacturing technology and to make finished products more expensive.
beständiger Erzeugnisse, die flüssiges Wasserglas, feingemahlenen Perlit, Perlitsand und Andesitschotter enthalten.permanent products containing liquid waterglass, finely ground perlite, pearlite sand and andesite gravel.
Diese Mischungen weisen eine geringe Festigkeit auf und sind wasserunbeständig. Das Verfahren zum HerThese mixtures have a low strength and are not water-resistant. The procedure for Her stellen von Erzeugnissen aus diesen Mischungen besteht darin, daß man Zuschlagstoffe mit flüssigem Wasserglas vermischt und danach die Erzeugnisse formt und mit Wärme behandelt. Vor der Wärmebehandlung läßt man die Erzeugnisse 4 Tage lang lagern und die Wärmeberepresent products made from these mixtures in that you mix aggregates with liquid water glass and then shape the products and with Heat treated. Before the heat treatment, the products are left to stand for 4 days and the heat exposure handlung wird unter folgenden Verhältnissen durchge führt: Erwärmen von 50 auf 700C während 3 Stunden, von 80 auf 1000C während 2 Stunden, von 120 auf 1500C während 3 Stunden. Die hergestellten säurebeständigen Erzeugnisse haben eine Druckfestigkeit von 27,5 bisaction will lead under the following conditions Runaway: heating from 50 to 70 0 C for 3 hours, from 80 to 100 0 C for 2 hours, of 120 to 150 0 C for 3 hours. The acid-resistant products produced have a compressive strength of 27.5 to
so 28,4 MPa (280 bis 290 kp/cm2) und eine Biegefestigkeit von 9,4 bis 9,8 MPa (96 bis 100 kp/cm2). Dieses Verfahren zum Herstellen säurebeständiger Erzeugnisse eignet sich nicht dazu, hochfeste, dichte Erzeugnisse, die mit Stahl bewehrt sind, zu produzieren.thus 28.4 MPa (280 to 290 kg / cm 2 ) and a flexural strength of 9.4 to 9.8 MPa (96 to 100 kg / cm 2 ). This method of making acid-resistant products is not suitable for producing high-strength, dense products that are reinforced with steel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischung zur Herstellung eines Formkörpers auf der Basis einer Wasserglaslösung zu schaffen, die sich durch eine hohe Festigkeit, Dichte, Säure-, Wasser- und Alkalibeständigkeit auszeichnet.The invention is based on the object of a mixture for producing a shaped body on the basis To create a water glass solution that is characterized by high strength, density, acid, water and alkali resistance.
Aufgabe der Erfindung ist es auch ein Verfahren zum Herstellen eines chemisch beständigen Formkörpers aus dieser Mischung anzugeben.The object of the invention is also a method for Specify the production of a chemically resistant molded body from this mixture.
Die Aufgabe wird durch eine Mischung zur Herstellung eines Forinkörpers auf der Basis dner Wasserglases lösung, eines feingemahlenen aktiven Füllstoffs aus der Gruppe vulkanischer wasserhaltiger Gläser und eines säure- und alkalibeständigen Zuschlagstoffes dadurch gelöst, daß der aktive Füllstoff mit einer Körnung vonThe task is achieved by a mixture for the production of a formal body based on the water glass solution, a finely ground active filler from the Group of volcanic water-containing glasses and an acid and alkali-resistant aggregate thereby solved that the active filler with a grain size of
0,01 bis 0,1 mm, ι ->d als säure- und alkalibeständiger Zuschlagstoff Quarzsand oder Quarzsand und Schotter mit einem Gewtehtsverbältnis von 1 :1,07 bis 1 :1,25 unter folgendem Verhältnis der Bestandteile in Gewichtsprozent0.01 to 0.1 mm, ι -> d as more acid and alkali resistant Aggregate quartz sand or quartz sand and gravel with a weight ratio of 1: 1.07 to 1: 1.25 with the following ratio of the components in percent by weight
Bindemittel aktiver Füllstoff Zuschlagstoffbinder active filler Aggregate
9 bis 14 19 bis 32 Rest9 to 14 19 to 32 rest
1010
verwendet werden.be used.
Es ist vorteilhaft, Perlit, Obsidian oder Vitrophyr als aktiven Füllstoff zu verwenden.It is beneficial to use perlite, obsidian, or vitrophyr as to use active filler.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines chemisch beständigen Formkörpers aus ei- ner Mischung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Formkörper einer Wärmebehandlung unterworfen wird, dadurch gelöst, daß man vor dem Formen die Mischung in hermei'sch abgeschlossenen Behältern 7 bis 14 Tage lang lagsrn läßt, danach die Mischung formt und den Formkörper auf 160 bis 2000C während 4 bis 9 Stunden erwärmt, bei dieser Temperatur 3 bis 3,5 Stunden lagert und während 5 bis 10 Stunden auf 20 bis 25° C abkühlen läßtThe object is also achieved by a method for producing a chemically resistant molded body from a mixture according to one of claims 1 and 2, the molded body being subjected to a heat treatment, in that the mixture is placed in hermetically sealed containers prior to molding can lagsrn to 14 days 7, followed by molding the mixture and heating the shaped body at 160 to 200 0 C for 4 to 9 hours superimposed 3 to 3.5 hours at this temperature and for 5 to 10 hours at 20 to 25 ° C lets cool
Das Wesen der Erfindung besteht in folgendem: Die in der erfindungsgemäßen Mischung enthaltenen feindispersen Füllstoffe aus der Gruppe saurer vulkanischer wasserhaltiger Gläser können bei einem bestimmten Dispersionsgrad chemisch aktive Bestandteile der Baustoffe auf der Basis einer Wasserglaslösung sein. Ihre Aktivität kommt bet einer erhöhten Temperatur zum Vorschein. Der infolge der Härtuiy in der Mischung gebildete Tetrahydrosilikat .'ritt in eine chemische Wechselwirkung mit dem Alkali un-ir Bildung eines Kristallhydrates. Dabei muß der Bindemittelgehalt des Systems streng eingeschränkt sein. Bei einem größeren Gehalt an Wasserglaslösung bläht sich die Mischung beim Härten auf und wird wegen des Ausscheidens des freien Wassers aufgelockert Bei einem kleineren Gehalt an Wasserglaslösung in der erfindungsgemäßen Mi- schung findet eine ungenügende Ausfüllung des Kornzwischenraums statt, was eine Porosität des Baustoffs herbeiführtThe essence of the invention consists in the following: The Finely disperse fillers from the group of acidic volcanic fillers contained in the mixture according to the invention With a certain degree of dispersion, water-containing glasses can be chemically active components of the building materials on the basis of a water glass solution. Her Activity becomes apparent at an elevated temperature. The result of the hardness in the mix formed tetrahydrosilicate .'ritt in a chemical Interaction with the alkali and formation of a crystal hydrate. The binder content of the System be strictly limited. If there is a larger amount of waterglass solution, the mixture expands on hardening and is loosened because of the excretion of the free water. Inadequate filling of the gap between the grains takes place, resulting in porosity of the building material brings about
Die Affinität des sich bildenden Kristallhydrates an den Zuschlagstoff schafft Bedingungen für eine hohe Haftfestigkeit in der Kontaktzone und demzufolge für eine hohe Dichte des Baustoffs. Auf Grund eines sehr hohen Kieselerdemoduls des Kristallhydrates wächst die Wasserbeständigkeit des Baustoffs stark an. Die Abwesenheit von Kieselgel in der Mischung verleiht der Mischung eine erhöhte Alkalibeständigkeit Eine vorläufige Lagerung der Fertigmischung in hermetisch abgeschlossenen Behältern begünstigt in hohem Maße die sehr starke Diffusion des Bindemittels an die Oberfläche der FflU- und Zuschlagstoffe. Dabei muß hervorgehoben werden, daß eine Lagerung von weniger als 7 Tagen kein vollständiges Benetzen der Oberfläche des Füll- und Zuschlagstoffes durch Wasserglaslösung gewährleistet Bei einer Lagerung während einer längeren Zeit als 14 Tage erfolgt ein »Antrocknen« der Mischung, was eö sowohl auf die Karbonisierung des Bindemittels als auch auf die Adsorption der Flüssigkeit durch die Oberfläche der festen Phase zurückgeführt werden kann. Bei Temperaturen von unter 1600C laufen die Bildungsreaktionen der beständigen Kristallhydrate verlangsamt oder überhaupt nicht ab. Bei einer Temperatur von über 200°C können im Baustoff Nebenreaktionen, die mit der Umkristallisation der Kieselerde zusammenhängen, ablaufen, und dies ist der Grund dafür, daß im Stoff bedeutende innere Spannungen auftreten und sich Mikrofehler bilden.The affinity of the crystal hydrate that forms to the aggregate creates conditions for high adhesive strength in the contact zone and consequently for a high density of the building material. Due to the very high silica module of the crystal hydrate, the water resistance of the building material increases significantly. The absence of silica gel in the mixture gives the mixture increased resistance to alkali. Temporary storage of the finished mixture in hermetically sealed containers greatly promotes the very strong diffusion of the binder onto the surface of the FflU- and aggregates. It must be emphasized that storage for less than 7 days does not guarantee complete wetting of the surface of the filler and aggregate with water glass solution. Storage for longer than 14 days causes the mixture to "dry out", which affects both the carbonation of the binder as well as the adsorption of the liquid by the surface of the solid phase. At temperatures below 160 ° C., the formation reactions of the permanent crystal hydrates take place more slowly or not at all. At a temperature of over 200 ° C, side reactions associated with the recrystallization of the silica can take place in the building material, and this is the reason why significant internal tensions occur in the material and micro-defects form.
Die erfindungsgemäße Mischung eignet sich für das Herstellen von tragenden und selbsttragenden Konstruktionen vorzugsweise mit Bewehrung sowie auch von Erzeugnissen ohne Bewehrung verschiedener Gestalt und Abmessungen.The mixture according to the invention is suitable for the production of load-bearing and self-supporting structures, preferably with reinforcement as well of products without reinforcement of various shapes and dimensions.
Um das Wesen der Erfindung besser zu erläutern, werden nachstehend einige Durchführungsbeispiele der Erfindung angeführt Die erfindungsgemäße Mischung wurde in mehreren Varianten hergestellt (siehe Tabellen Ibis 6).In order to better explain the essence of the invention, some examples of implementation of the Invention cited The mixture according to the invention was produced in several variants (see Tables Ibis 6).
Zuerst wurde eine Gewichtsdosierung der Ausgangsbestandteile vorgenommen, dann fand eine Vermischung der trockenen Bestandteile statt; danach wurde das trockene Gemisch mit Wasserglaslösung unter Verwendung eines Standardmischgefäßes vermischtFirst, the starting ingredients were added by weight, then the dry ingredients were mixed; after that became Mix the dry mixture with waterglass solution using a standard mixing vessel
I II IIII II III
5555
3131
5555
194194
3434
3737
1919th
3535
3636
31,531.5
5555
3131
5555
19,519.5
3434
3737
1919th
3535
3636
Feindisperser PerlitFinely dispersed perlite
QuarzsandQuartz sand
Tabelle 2Table 2
3232
5555
I II HII II HI
I II IHI II IH
I II IHI II IH
I H IIII H III
3232
5555
2020th
3333
3838
Feindisperser PerlitFinely dispersed perlite
QuarzsandQuartz sand
GranitschotterGranite gravel
Tabelle 3Table 3
Feindisperser ObsidianFinely dispersed obsidian
QuarzsandQuartz sand
Tabelle 4Table 4
Feindisperser ObsidianFinely dispersed obsidian
QuarzsandQuartz sand
GranitschotterGranite gravel
Tabelle 5Table 5
Quarzsand 55 55 55Quartz sand 55 55 55
BestandteileComponents
Varianten, Gewichtsprozent
I II HIVariants, percent by weight
I II HI
Natronwasserglaslösung 9 9,5 10Soda water glass solution 9 9.5 10
FetndisperserVitrophyr 20 19,5 19Fully dispersed Vitrophyr 20 19.5 19
Quarzsand 38 39 35Quartz sand 38 39 35
Granitschotter 38 37 36Granite gravel 38 37 36
Zur Herstellung von Probekörpern der Fertigerzeugnisse sind zwei Mischungen (siehe Tabellen 1 und 2) ausgewählt worden. Die hergestellten Mischungen wurden aus dem Mischer in Polyäthylensäcke gefüllt Diese wurden luftdicht verschweißt und die Mischung wurde 7 bis 14 Tage lang lagern gelassen. Nach Verlauf der bestimmten Zeit wurden die Säcke geöffnet, die Mischung in Formen verteilt und verdichtetFor the production of test specimens of the finished products, two mixtures (see Tables 1 and 2) been selected. The mixtures produced were filled into polyethylene bags from the mixer were sealed airtight and the mixture was allowed to stand for 7-14 days. After the course of the particular Time the bags were opened, the mixture distributed in molds and compacted
Die frischgeformten Erzeugnisse wurden in diesen Formen in einen Autoklav eingetragen und einer Warmfeuchtbehandlung unterzogen. Die frischgeformten Erzeugnisse wurden in den gleichen Formen einer Wärmebehandlung unter folgenden Verhältnissen unterzogen: Temperaturanstieg bis auf 160 bis 200° C während 5 Stunden, Lagerung bei dieser Temperatur wäh rend 3 Stunden, Abkühlen bis auf 20 bis 25° C währendThe freshly molded products were placed in an autoclave and one in these molds Subjected to hot humid treatment. The freshly formed products were made in the same molds Subjected to heat treatment under the following conditions: temperature rise up to 160 to 200 ° C during 5 hours, storage at this temperature for 3 hours, cooling down to 20 to 25 ° C during
6 Stunden, Das Ausheben der Erzeugnisse aus den Formen erfolgt nach deren Abkühlen,6 hours, the products are lifted out of the molds after they have cooled down,
Die Prüfergebnisse der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den obengenannten Mischungen hergestellten Prüfkörper sind in der Tabelle 7 zusammengestellt The test results of the mixtures prepared by the method according to the invention from the abovementioned mixtures Test specimens are compiled in Table 7
Die angeführten Angaben lassen erkennen, daß die Prüfkörper und Erzeugnisse aus Mischungen mit unterschiedlichen aktiven Füllstoffen und Zuschlagstoffen to hergestellt worden sind. Die Dauer der vorläufigen Lagerung der zubereiteten Mischung und die Temperatur der Wärmebehandlung der geformten Mischungen sind unterschiedlich.The information given shows that the test specimens and products made from mixtures with different active fillers and aggregates have been manufactured to. The duration of temporary storage of the prepared mixture and the temperature of the heat treatment of the molded mixtures different.
Die aus den oben beschriebenen Mischungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fertigerzeugnisse besitzen eine hohe Festigkeit, Dichte sowie eine hohe Säure-, Wasser- und Alkalibeständigkeit Außerdem sind sie unbrennbar und ungiftig.Those prepared from the mixtures described above by the process according to the invention Finished products have high strength and density as well as high acid, water and alkali resistance They are also non-flammable and non-toxic.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen chemisch beständiger Formerzeuf --isse gibt die Möglichkeit, festere und dichtere Erzeugn;sse ohne Beeinträchtigung ihrer chemischen Beständigkeit herzustellen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man chemisch beständige Formerzeugnisse unter Verwen- - 25 dung yon handelsüblichen Wasserglaslösungen herstellen. The method according to the invention for producing chemically stable molded products gives the possibility of producing stronger and denser products ; sse without impairing their chemical resistance. According to the process according to the invention, chemically stable molded products can be produced using commercially available water glass solutions.
In den Spalten 6,7 und 8 ist die verbleibende Druckfestigkeit in % vom Ausgangswert für Prüflinge angegeben, die ein Jahr in das entsprechende Medium getaucht waren.In columns 6, 7 and 8, the remaining compressive strength is given in% of the initial value for test objects that were immersed in the corresponding medium for a year.
In den Spalten 9 und 10 ist die Masseveränderung in % für Prüflinge angegeben, die ein Jahr lang einer Säure bzw. Wassser ausgesetzt waren.Columns 9 and 10 show the change in mass in% for test specimens that have been exposed to acid or acid for one year. Exposed to water.
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