DE3218446A1

DE3218446A1 - Bindemittel fuer ein baustoffgemisch

Info

Publication number: DE3218446A1
Application number: DE19823218446
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Rigips GmbH
Current assignee: Saint Gobain Rigips GmbH
Priority date: 1982-05-15
Filing date: 1982-05-15
Publication date: 1983-11-17
Also published as: CH654821A5

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für ein Baustoffgemisch unter Verwendung von Kalziumsulfatverbindungen.
Es ist allgemein bekannt, daß abgesehen von hydraulischen Bindemitteln Kalziumsuifatverbindungen insbesondere mit einem halben Molekül Kristallwasser aber auch kristallwasserfrei, wertvolle, gut verarbeitbare, saubere Bindemittel darstellen, die im Bauwesen eine weite Verbreitung gefunden haben. Insbesondere zu nennen ist hier Kalziumsulfathalbhydrat, welches in seiner abgebundenen Form Gips bildet,und das als solches zur Herstellung von Platten und ähnlichen Formkörpern Verwendung findet, als auch in Verbindung mit Zuschlägen als Putzmischung, um nur einige zu nennen.
Das wasserfreie Kalziumsulfat, als Anhydrit bezeichnet, findet Anwendung auch gemischt mit Kalziumsulfathalbhydrat beispielsweise für Fußbödenestriche oder als Dammbaumittel im Bergbau. Diese kalziumsulfathaltigen Bindemittel werden aus natürlich vorkommendem Gipsstein in der Natur gebrochen und durch Brennen hergestellt oder direkt in der Natur gefunden.
Andererseits ist es heute ebenfalls allgemein bekannt, daß solche Kalziumsulfatverbindungen in Form von Anhydrit, Halbhydrat und Dihydrat in großen Mengen bei der Herstellung von Phosphorsäure und bei der zunehmend mehr und mehr praktizierten Rauchgasentschwefelung anfallen. Diese durch Industrieverfahren erzeugte Kalziumsulfatverbindungen sind natürlich, aufgrund ihrer Entstehung und Bildung mit vielerlei Fremdstoffen aktiven und inerten Charakters beladen, die eine Verwendung eines solchen Industriegipses im Gegensatz zu denen aus natürlichen Vorkommen stammenden Gipsen erschweren bzw. ganz unmöglich machen.
Um diesen Ubelstand zu beseitigen sind viele Verfahren bekannt geworden, um Industriegipse bzw. so-lche aus der Phosphorsäureherstellung so zu behandeln, daß sie wie Gipse aus natürlichen Vorkommen verarbeitet werden können. Obwohl diese Aufbereitungsverfahren die umweltbelastende Deponie von Industriegips beseitigen wollen, sind sie doch nur bedingt erfolgreich, so daß nach wie vor große Mengen Industriegips auf Deponien abgeladen werden müssen. Andererseits sind diese Aufbereitungsverfahren ebenfalls wieder deshalb nachteilig, weil sie das entsprechend verbesserte Produkt in jeder Hinsicht verteuern, so daß eine wettbewerbliche Verwendung schwer möglich ist.
Es hat daher auch nicht an Vorschlägen und Veröffentlichungen gefehlt, wie solche Industriegipse ohne weitere Behandlung günstig und vorteilhaft eingesetzt werden können.
Insbesondere auch an dieser Stelle setzt die vorliegende Erfindung ein, indem sie zur Lösung eines Problems beiträgt, besonders Industriegipse in jeder Form, sei es als Halb-, Dihydrat oder als Aniwdrit, günstig verwertbar zu machen, derart, daß ein Bindemittel entsteht, das mit allen herkömmlichen Bindemitteln dieser Kategorie in den Wettbewerb treten kann, das aber auch eine Einsatzmöglichkeit bildet, für natürlich vorkommende Kalziumverbindungen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bindemittel aus Kalziumaluminat in feiner Körnung, gemischt mit fein aufgemahlenem Gips in Form von Anhydrit, Halbhydrat oder Dihydrt in einer solchen Menge, daß auf 1 Mol Aluminiumoxid in dem Kalziumaluminat 3 Mol oder mehr Kalziumsulfat kommen. Diese Mischung wird mit Wasser in eine gießfähige Konsistenz überführt und verarbeitet.
So geht man z.B. zur Herstellung des Monokalziumaluminats (CaO. Al203) von Kalziumverbindungen wie Kalziumkarbonat, Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid mit einer Korngröße im aus, wobei auch natürlich vorkommende Kalziumverbindungen, beispielsweise Calcit oder Arogonit verwendet werden können* Als Aluminiumverbindung wird ein natürlich vorkommendes oder künstlich entstandenes Aluminiummineral mit einem hohen Gehalt an Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid eingesetzt. Es können Mineralien der Bauxitgruppe verwendet werden, beispielsweise Diaspor oder Gibbsit, oder Mischungen solcher Stoffe, ebenfalls mit sehr feiner Aufmahlung wie bei der Kalziumverbindung. Diese Menge, die im Verhältnis von 1 Mol Kalziumoxid pro 2 Mol Aluminiumhydroxid vermischt werden, werden mit einem Flußmittel aus Eisensulfat und/oder Kalziumfluorid vermischt und mit wenig Wasser zu Pellets von 4 bis 10 cm Durchmesser geformt und in einem Drehrohrofen oder ähnlichen Brennaggregaten 0,5 bis 4 Stunden bei Temperaturen zwischen 850-15000C, vorzugsweise zwischen 900-12000C, gebrannt.
Das durch den Brennprozeß entstehende Kalziumaluminat wird in einer Körnung 4cm32 ßm zur Herstellung des Bindemittels mit Kalziumsulfat in Form des Dihydrats, des Halbhydrats oder des Anhydrits, oder Gemischen dieser Verbindung vermischt und zwar derart, daß Mengen zwischen 1-3 Mol CaS04 auf ein Mol Al203 des Kalziumaluminats kommen. Das Anmachwasser wird in einer solchen Menge zugegeben, daß man eine gießfähige Konsistenz erhält oder jedenfalls so viel, daß sich eine Verbindung der Formel 3CaO.Al203.3CaS04.31H20 ergibt. eben dieser Verbindung kann in beliebigen Mengen auch noch Gips in herkömmlicher Form, also als Dihydrat, vorliegen. Das Baustoffgemisch kann so eingestelllt sein, daß es im fertigen Produkt einen Anteil der obengenannten den Namen Ettringit führenden Verbindung enthält, sowie ettringitähnliche Phasen, einen Anteil Gips und einen Anteil Zuschlagstoffe. Diese Zuschlagstoffe können auch in Form bereits abgebundenen Gipses zugegen sein, oder in Form von Sand, Flugasche und dergleichen mehr.
Die Anmachwassermenge und die zusetzbare Kalziumsulfatverbindungen können aber auch so bemessen sein, daß sich möglichst nur die obengenannte Verbindung Ettringit bildet. Vermittels dieser Verbindung läßt sich in erfindungsgemäß vorteilhafter Weise auch eine große Menge Abfall oder Industriegips verarbeiten, der lediglich die Kalziumsulfat-Phase liefert und sonst als Füllstoff oder als sich in situ bildender Gips zugegen ist.
Außer den obengenannten Zuschlagstoffen kann auch noch Vermikulit, Perlit, Naturstein, Kalkstein, Schlacke usw. verarbeitet werden, wobei die Körnungen bzw. die Siebkurven so gewählt sind, daß je nach Verwendung oder Anwendung des Bindemittels optimale Verhältnisse erreicht werden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dem Bindemittelgemisch Fasermaterial zuzusetzen in Form von natürlichen Fasern oder Kunstfasern bzw. Glasfasern oder Cellulosefasern, Verflüssiger und Schäume zur Auflockerung des Endproduktes.
Bei der Herstellung der Baustoffmischung können auch, wie an sich bekannt, Dispersionsmittel und Netzmittel, Reaktionsbeschleuniger und Reaktionsverzögerer angewandt werden, auch die Zugabe von Zement ist möglich. Je nach Einstellung des Gemisches liegt die Abbindezeit des Materials zwischen 20 min bis 48 Stunden, wobei die Mahl- und Brennbedingungen einen Einfluß ausüben.
Der erfindungsgemäße Baustoff kann allein durch die Verbindung Ettringit verbunden sein oder durch eine ähnliche Verbindung, die durch eine ähnliche oben beschriebene Weise entsteht und es ist erfindungsgemäß möglich, durch Zuschläge bis zu 80 % abzumagern.
Das Raumgewicht eines aus einem solchen Baustoffgemisches hergestellten Formkörpers kann über den Wasser-Bindemittel-Faktor und über Zuschläge und sonstige Zusätze im weiten Rahmen variiert werden, so daß das Gewicht zwischen 0,05 g/cm3 - 2,0 g/cm3 variieren kann. Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Baustoff in seiner Anwendung als Feuerschutzplatte wegen des relativ hohen kristallingebundenen Wasseranteils. Die durch die Abgabe des Wassers einfallende Schrumpfung des Baustoffes an sich, die zu einem Zerfall beispielsweise einer Platte führen kann, kann durch Einarbeitung einer Menge Mineralfasern, Vermiculit u.a. verhindert werden.
Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden 5 Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen wurde das Kalziumaluminat (CA-Phase) wie folgt hergestellt: 5200 g Al(OH)3, 5000 g CaC03, 200 g Flußmittel mit einer Körnung c 63 m werden gemischt, nach Wasserzugabe pelletiert und 4 h bei t2000C im Kammerofen gebrannt. Es entsteht ca.
6200 g einer CA-Phase, die mit Hilfe einer Schlagkreuzmühle auf 32 ßm Korngröße aufgemahlen wird. Nach der Röntgenbeugungsanalyse besteht das Material überwiegend aus CA-Phasen.

Beispiele: Beispiele

Wasserverlust

Beispiele Biegezug Kugeldruck Druck- W G F Raumgewicht bei Erhitz.a. IR, Rö-Ana-

festi@k. 1000°C lyse

Grundmischung

100 g CA-Phase 1,9 - 2,6 50 - 75 20 - 40 0,54 1,2 - 1,5 30 - 35 Umsatz CA-

318 g DH REA Phase voll-

ständig

Grundmischung

2,2 - 3,0 60 - 80 30 - 50 0,54 1,4 - 1,6 20 - 30 Umsatz CA-

gemagert mit Phase voll-

20 % CaCO3 ständig

Grundmischung

gemagert mit 2,2 - 2,8 30- 40 10 -20 0,87 1,3 - 1,6 10 - 20 dto.

50 % CaCO3

Grundmischung

gemagert mit 2,0 - 2,5 60 - 80 30 - 50 0,54 1,3 - 1,8 20 - 30 dto.

20 % Natur AII

100 g CA-Phase abge-

+ 300 q REA-DH 10 - 15 40 - 50 - saugt 1,2 - 1,3 - dto.

40 g Cellulose- aus

Fasern 6-fa-

chem

Wasserüberschuß

Claims

Patentansprüche 1. Bindemittel für ein Baustoffgemisch unter Verwendung von Kalziumsulfatverbindungen dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumaluminat in Form von Mono- bis Trikalziumaluminat in feiner Körnung mit fein aufgemahlenem Gips in Form von Anhydrit, Halbhydrat oder-Dihydrat in einer solchen Menge vermischt ist, daß auf 1 Mol Aluminiumoxid in der Kalziumaluminatverbindung 3 Mol oder mehr Kalziumsulfat kommen, diese Mischung dann mit Wasser in eine gießfähige Konsistenz überführt und verarbeitet.
2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumaluminat aus einem pelletierten Gemisch, bestehend aus Kalziumverbindungen wie Kalziumkarbonat, Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid mit einer Korngröße zu 63 tim und Aluminiumverbindungen mit einer Korngröße 63 ßm durch Brennen bei Temperaturen zwischen 850 - 15000C erhalten ist.
3. Bindemittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis Kalziumverbindungen zu Aluminiumverbindungen 1 bis 3 : 2 Mol beträgt.
4. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets eine Größe zwischen 4 und 10 cm aufweisen.
5. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenntemperatur des Gemisches aus Kalzium- und Aluminiumverbindungen vorzugsweise zwischen 900-12000C liegt.
6. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erbrannte Produkt aus den Kalzium- und Aluminiumverbindungen<= 32 ßm gemahlen ist.
7. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel Zuschlagstoffe zugesetzt sind in Form von abgebundenem Gips, Sand und Flugasche und daß der Gips vorzugsweise aus der Rauchgasentschwefelung stammt. und die Flugasche zum Teil als Verunreinigung darin enthalten ist.
8. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel mit Zuschlagstoffen wie Vermikulit, Perlit, Natursteink,rnungen einzeln oder im Gemisch, vermischt ist.
9. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Fasern natürlicher oder künstlicher Herkunft beigemischt sind.
10. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch andere an sich bekannte bei der Verarbeitung von Kalziumsulfathalbhydrat eingesetzte Stellmittel, wie Verzögerer, Beschleuniger und Härter, enthält.