DE3304033A1

DE3304033A1 - Leichtbaustoff sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3304033A1
Application number: DE19833304033
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. 6464 Linsengericht Car
Original assignee: Otavi Minen AG
Current assignee: Otavi Minen AG
Priority date: 1981-08-08
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1984-08-09

Description

Leichtbaustoff sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Zusatz zu Patent ....... (Patentanmeldung P 31 31 548.8) Das Hauptpatent ....... (Patentanmeldung P 31 31 548.8) betrifft einen Leichtbaustoff, der geblähten Perlit als Zuschlagstoff und ein Bindemittelgerust aus einem Alkalisilikat oder einem Guanidinsilikat aufweist, wobei in der Struktur des Leichtbaustoffs Schaum- und!oder Blähporen im Bindemittelgerüst enthalten sind. Der Porengehalt, der aus dem Porengefüge des Bindemittelgerüsts resultiert, beträgt 95 bis 99 Vol.-%. Derartige Leicht-3 baustoffe können Raumgewichte von 70 bis 180 kg/m und Festigkeiten von 0,09 bis 0,27 N/mm2 aufweisen. Das Verfahren zur Herstellung dieser Produkte zeichnet sich dadurch aus, daß Mörtelmischungen aus Perlit,Wasserglas,Wasser, Härter und Luftporenbildner zusammengemischt werden wobei die Luftporenbildner Luftporen erzeugen. Anschließend läßt man die Mörtelmischung geformt oder ungeformt erhärten.
In den Mörtelmischungen kann Perlit teilweise durch Vermiculit und/oder Blähton und/oder Schaumglas oder dgl. ersetzt werden. Zudem können die Mörtelmischungen Bentonit und/oder Kaolin und/oder Reisschalenasche enthalten. Zur Aktivierung des Porenbildners werden die Mörtelmischungen leicht gerührt. Vorteilhaft ist,wenn die Komponenten Wasserglas und Tensid getrennt zur Mischung gegeben werden, wobei Vormischungen mit einem Reaktionspartner hergestellt und der andere Reaktionspartner zugesetzt wird, wenn das Schäumen und/oder Blähen beginnen soll. Insbesondere werden zwei oder mehr Vormischungen hergestellt, wobei die eine Vormischung den einen und die andere Vormischung den anderen Reaktionspartner enthält.
Dieser vorgeschlagenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei ausreichender Festigkeit einen sehr leichten Leichtbaustoff zu schaffen, was dadurch gelingt, daß bei der Herstellung der zu härtenden Mörtelmischung stabile Luftporen erzeugt werden, deren Struktur nach der Erhärtung im wesentlichen erhalten bleibt. Der vorgeschlagene, relativ hohe Festigkeiten aufweisende, rein mineralische Baustoff, dessen geringes Raumgewicht sowohl aus der Porosität des Perlits als auch aus der durch den Luftporenbildner erzeugten Struktur resultiert, ist schwer entflammbar und eigent sich insbesondere für die Wärme- und Schallisolation.
Aufgabe der Erfindung ist, einen weiteren derartigen Leichtbaustoff mit etwa dem gleichen Raumgewicht zur VerfUgung zu stellen, der höhere Anfangs- und Endfestigkeiten liefert oder der temperaturbeständiger insbesondere hochtemperaturbeständig sein soll.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bekannt ist, Formkörper aus geblähten Mineralien unter Verwendung von Calciumaluminat und Aluminiumphosphat herzustellen (DE-OS 31 15 758). Ferner ist bekannt, Perlit und Vermiculit mit Monoaluminiumphosphat zu binden (DE-OS 28 47 807). Zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit sind nach diesem Stand der Technik besondere Maßnahmen vorzusehen. Es müssen entweder den geblähten Mineralien Hydrophobierungsmittel oder der Mischung Mineralfasern zugesetzt werden.
Darüberhinaus ist die Verwendung von Sorelzement als Bindemittel bekannt. Beispielsweise wird in der DE-OS 30 31 086 ein Verfahren zur Herstellung von Magnesia--mörtel- oder -estrichmassen beschrieben. Die bekannten Massen sollen verschiedene Füllstofftypen enthalten, um eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. In Kombination sollen saugfähige,härtende und faserförmige Füllstoffe zugesetzt werden. Die Verwendung eines Luftporenbildners wird nicht angesprochen.
Die Erfindung-geht einen anderen Weg und bringt Luftporen in die Mischung ein. Normalerweise vermindern Luftporen die Festigkeit eines z.B. Festmörtels. Insofern ist der erfindungsgemäße Weg nicht vorgezeichnet. Vielmehr ist überraschend, daß trotz des Einbringens der Luftporen ausreichende Festigkeiten erzielt werden können. Zudem ist nicht naheliegend, in eine Mischung, die Perlit und einen Phosphatbinder enthält, einen Luftporenbildner einzubringen. Tatsächlich gelingt es auch nicht ohne weiteres, in einer derartigen Mischung Luftporen zu entwickeln. Die gängigen Luftporenbildner, die- z.B. für Frischmörtel auf Zement- und/oder Kalkbasis verwendet werden, deren wässriges Milieu stark basisch ist, entwickeln keine ausreichenden Mengen an Luftporen bzw. keinen stabilen Schaum in einem sauren Medium. Die erfindungsgemäß verwendeten Bindemittel erzeugen aber ein saures Milieu; dennoch gelingt die Luftporenbildung insbesondere mit einem Ammoniumsalz des Alkylpolyglykoläthersulfats. Dieses Produkt, das unterder Bezeichnung Zeliquid LP-2 bzw. HoEß1703 von der Firma Hoechst AG an die Baustoffindustrie geliefert wird, gilt als stark schäumendes Baustoffzusatzmittel, das insbesondere zur Her- stellung poröser Gipsmassen verwendet werden soll. Gipsmassen weisen ein neutrales bis schwach basisches Milieu auf, so daß die Verwendung dieses bekannten Baustoffzusatzmittels für die Zwecke der Erfindung von Haus aus nicht geeignet erscheint. Offenbar bewirkt die hohe spezifische Oberfläche des Perlits mit dem Zusatzstoff Reaktionen, die die Luftporenbildung trotz des sauren Milieus unterstützen.
Denkbar ist aber auch, daß Perlit eine Art Pufferwirkung erzeugt, so daß der pH-Wert des Milieus nicht auf die Bildung derLuftporen durchschlägt. Eine begründete Erklärung für die sehr gute Luftporenbildung in den erfndungsgemäßen Massen konnte bisher noch nicht gefunden werden.
Die Erfindung sieht zum einen vor, Sorelzement als Bindemittel zu verwenden. Demgemäß werden erfindungsgemäße Leichtbaustoffe aus Mischungen folgender Zusammensetzungen hergestellt: 30 bis 70 Gew.% Perlit 20 bis 35 Gew.% MgO 20 bis 35 Gew.% MgCl2 x 5 H2 0 0,01 bis 1,0 Gew.% Luftporenbildner Die Körnung des Perlits liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 1 mm. Als Luftporenbildner wird vornehmlich ein Ammoniumsalz des Alkylpolyglykolähthersulfats verwendet. Dieses Produkt wird von der Firma Hoechst AG unter der Bezeichnung HoeS 1703 oder Zelequid LP-2 angeboten. Es handelt sich um eine gelbe klare Flüssigkeit, die anionenaktiv und mit anionenaktiven und nichtionogenen Tensiden verträglich ist. Ihr Aktivgehalt beträgt 56 + 1,5 %. Das Zusatzmittel ist sehr gut beständig gegen die Härtebildner des Wassers und in Wasser sehr gut löslich. Die Lagerfähigkeit ist bis etwa -200C gegeben. Die Viskosität der Flüssigkeit bei 20 0C (nach Hoeppler) beträgt etwa 3OmPas. Die Dichte der Flüssigkeit liegt bei etwa 1,03 g/cm³.
Die folgenden Beispiele geben Rezepturen an, die den Einfluß der Bindemittelmenge und anderer Parameter verdeutlichen.
Beispiel 1 Es wurde eine Mischung aus folgenden Bestandteilen hergestellt: * 2 1 Perlit (Körnung 0 bis l mm; Schüttgewicht 40g/l) 30g MgO 30g MgCl2 x 5 H20 O,5g Zeliquid LP 2 180g Wasser Dabei wurde zunächst eine Vormischung aus Perlit und MgO erstellt und diese der Mischung bestehend aus MgC12 x 5 H20 dem Luftporenbildner und Wasser zugemischt. Das Wasser diente zur Verteilung des Bindemittels und zur Homogenisierung der Mischung. Die Gesamtmischung wurde in eine Form gefüllt und bei etwa 12 N/mm² gepreßt. Nach einer 24-stündigen Erhärtung ergaben sich ein Raumgewicht von 140g/l und eine Kalkdruckfestigkeit von 0,06 N/mm2 Die Herstellung der Vormischung ist zweckmäßig, weil dadurch die Homogenisierung der Mischung besser gewährleistet werden kann. Im Zusammenhang damit wird das Raumgewicht und die Kaltdruckfestigkeit günstig beeinflußt.
*(2 1 = zwei Liter) Beispiel 2 Entsprechend Beispiel 1 wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung angesetzt.
2 1 Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40g/l) 60 g MgO 60 g MgCl2 x 5 H20 0,2 g Luftporenbildner 200 g Wasser Es wurden wiederum zwei Vormischungen hergestellt, die anschließend zusammengemischt wurden. Die Mischung wurde in eine Form gegossen. Dabei ergaben sich ein Raumgewicht von 140 g/l und eine Druckfestigkeit von 0,1 N/mm2. Die gleiche Mischung wurde in eine Form gegeben und anschließend mit 12 N/mm² gepreßt. Dabei ergab sich ein Raumgewicht von 218 g/l und eine Kaltdruckfestigkeit von überQ35 N/mm².
Dieses Beispiel verdeutlicht, daß das Pressen einen erheblichen Einfluß auf das Raumgewicht und die Kaltdruckfestigkeit hat. Mit dem Mittel des Pressens können insofern diese Parameter in weiten Grenzen variiert werden.
Beispiel 3 Entsprechend Beispiel i wurde eine Gesamtmischung aus Vormischungen hergestellt, wobei die Gesamtmischung die folgende Zusammensetzung aufwies: 2 1 Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40g/l) 60 g MgO 60 g MgCl2 x 5 H20 1 g Luftporenbildner 170 g Wasser Die Mischung wurde in eine Form gegeben. Anschließend erfolgte eine Pressung mit 12 N/mm2. Nach 24-stündiger Aushärtung ergab sich ein Raumgewicht von 167 g/l und eine Kaltdruckfestigkeit von 0,24 N/mm². Nach 28 Tagen betrug die Kaltdruckfestigkeit 0,297 N/mm². Eine Dampfhärtung, die nach der 24-stUndigen Härtung durchgeführt worden ist, indem der Formkörper mit Wasserdampf beaufschlagt wurde, führte zu einer Erhöhung der Druckfestigkeit auf 0,288 N/mm², wobei die Dampfhärtung lediglich eine halbe Stunde durchgeführt worden war.
Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung sieht eine Phosphatbindung der Leichtbaustoffe vor. Verwendet wird ein Gemisch aus einer Phosphorsäure und Aluminiumhydroxid oder ein handelsübliches Aluminiumphosphat.
Bevorzugt werden die folgenden Mischungen: 35 bis 70 Gew.% Perlit 10 bis 35 Gew.% Aluminiumhydroxid (Al (OH)3) 10 bis 35 Gew.% Phosphorsäure 0,05 bis 1 Gew.% Luftporenbildner oder 35 bis 70 Gew.% Perlit 20 bis 70 Gew.% Aluminiumphosphat 0,05 bis 1 Gew.% Luftporenbildner Diesen Mischungen wird zur Erleichterung der Homogenierung Wasser zugesetzt. Die Wassermengen richten sich nach den jeweiligen Erfordernissen der Mischaggregate.
Als Luftporenbildner wird vorzugsweise Zeliquid LP-2 verwendet. Zweckmäßig ist, eine Vormischung aus Perlit und Aluminiumhydroxid oder Perlit und Aluminiumphosphat und eine weitere Vormischung aus den anderen Bestandteilen der Mischung herzustellen und die Vormischungen zusammenzumischen. Anschließend erfolgt die Aushärtung durch Wärmeeinwirkung. Vorzugsweise wird bei Temperaturen von 350 bis 6000C, insbesondere bei 380 bis 4200C, ausgehärtet.
Zweckmäßig ist auch in diesem Fall, die Raumgewichteund die Festigkeiten des ausgehärteten erfindungsgemäßen Leichtbaustoffs durch eine leichte Pressung zu beeinflussen.
Dabei kann in überraschender Weise durch die Pressung eine Erhöhung der Kaltdruckfestigkeit erzielt werden, obwohl das Raumgewicht durch die Pressung nicht verändert wird.Durch die Pressung sollte die Struktur der Luftporen nicht zerstört werden.
Mit den oben angegebenen Mischungsverhältnissen lassen sich insbesondere Leichtbaustoffe mit Raumgewichten von 100 bis 220 g/l und mit Kaltdruckfestigkeiten von 0,15 bis 0,40 N/mm2 herstellen.
Als Perlit wird zweckmäßigerweise Blähperlit im Kornbereich von 0 bis 6 mm und im Schüttgewichtsbereich von 20 bis ;20g/l, vorzugsweise 20 bis 60 g/l verwendet.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung bezüglich des phosphatgebundenen erfindungsgemäßen Leichtbaustoffs.
Beispiel 4 Es wurde eine Vormischung aus *von 2 1 Perlit (Körnung O bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 35 g A1(OH)3 sowie eine weitere Vormischung aus 50 g H3P04 (85%ige Phosphorsäure) 0,5 g Zeliquid LP-2 150 g Wasser hergestellt.
Anschließend wurden die Vormischungen zusammengemischt und die Gesamtmischung in Formen gefüllt. Es erfolgte eine Pressung mit 12 N/mm . Danach wurde bei 4000C eine halbe Stunde lang ausgehärtet. Nach dem Erkalten der Formkörper ergaben sich Produkte mit einem Raumgewicht von 150 g/l und einer Kaltdruckfestigkeit von 0,29 N/mm².
Beispiel 5 Es wurde eine Mischung aus folgenden Bestandteilen hergestellt: 2 1 Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 55 g Aluminiumphosphatbinder (Fabulit der Firma Chemische Werke Budenheim) 0,5 g Zeliquid LP-2 170 g Wasser Die Mischung wurde in Formen gefüllt und mit 12 N/mm2 gepreßt. Danach erfolgte eine Aushärtung bei 400 °C. Die erkalteten Produkte wiesen ein Raumgewicht von 130 g/l und eine Festigkeit von 0,16 N/mm² auf.
Beispiel 6 Aus zwei Vormischungen entsprechend Beispiel 4 wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung hergestellt: 2 1 Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 35 g A1(OH)3 50 g H3 P04 0,5 g Zeliquid LP-2 200 g Wasser Die Mischung war gießfähig und wurde in Formen gegossen.
Anschließend erfolgte eine Aushärtung bei 400 °C. Das erkaltete Produkt wies ein Raumgewicht von 140 g/l und eine Kaltdruckfestigkeit von 0,03 N/mm² auf.
Beispiel 7 Entsprechend Beispiel 4 wurde aus zwei Vormischungen eine Gesamtmischung folgender Zusammensetzung hergestellt: 2 1 Perlit Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 70 g A1(OH)3 100 g H3P04 0,5 g Zeliquid LP-2 120 g Wasser Das Gemisch wurde in Formen gegeben und mit 12 N/mm² gepreßt.
Anschließend erfolgte eine Aushärtung bei 400°C. Das erkaltete Produkt hatte ein Raumgewicht von 212g/l und eine Kaltdruckfestigkeit von 0,36 N/mm2.
Beispiel 8 Entsprechend Beispiel 4 wurde aus zwei Vormischungen eine Gesamtmischung mit folgender Zusammensetzung hergestellt: 2 1 Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 35 g A1(OH)3 50 g H3P04 2 g Zeliquid LP-2 200 g Wasser bei Die Mischung wurde in Formen gegossen und/4000C ausgehärtet.
Es ergaben sich Produkte mit einem Raumgewicht von 77 g/l und einer Druckfestigkeit von 0,01 N/mm².
Aus obigen Beispielen ergibt sich, daß das Raumgewicht und die Kaltdruckfestigkeit durch den Bindemittelanteil und die Pressung aber auch durchden Anteil des Luftporenbildners beeinflußt werden kann.
Die erfindungsgemäßen phosphatgebundenen Leichtbaustoffe sind temperaturbeständig zumindest bis etwa 8000C. Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Produkte eine Anerst 0 wendungsgrenze/bei etwa 1360 C auf. Sie sind demgemäß besonders geeignet in Kombination mit feuerfesten Produkten.
Anhand der Zeichnung wird die Struktur des erfindungsgemäßen Leichtbaustoffes näher erläutert.
Der als Leichtbauplatte 1 angedeutete erfindungsgemäße Leichtbaustoff weist in seiner Struktur Perlitkörner 2 in dichter Schüttung auf, wobei die Perlitkörner durch das Bindemittelgerüst 3 miteinander verbunden sind. Daraus resultiert im wesentlichen die Festigkeit des Leichtbaustoffes. In der Struktur sind ferner Poren 4 vorhanden, die aus dem Blähprozeß oder Schäumprozeß resultieren und deren Porenwandungen von der Bindemittelgerüstsubstanz gebildet werden. Diese Ausgestaltung der Struktur wird in der Zeichnung durch das schedatische Bild der Lupe 5 verdeutlicht.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1 Leichtbaustoff, der geblähten Perlit als Zuschlagstoff und ein Bindemittelgerüst und im Bindemittelgerüst Schaum- und/oder Blähporenstrukturen aufweist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 31 31 548.8), d a d-=u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Bindemittelgerüst aus Sorel-Zement besteht.
2. Leichtbaustoff, der geblähten Perlit als Zuschlagstoff und ein Bindemittelgerüst mit einer Schaum-und/oder Blähporenstruktur aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Bindemittelgerüst aus einem Aluminiumphosphat besteht.
3. Leichtbaustoff nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Porengehalt, der aus dem Porengefüge des Bindemittelgerüst resultiert, 95 bis 99 Vol.-> beträgt.
4. Leichtbaustoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Raumgewichte von 100 bis 220 g/l.
5. Leichtbaustoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h 2 Festigkeiten von 0,15 bis 0,45 N/mm
6. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffs nach einem der Ansprüche 1 sowie 3 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Mörtelmischungen folgender Zusammensetzung verwendet werden: 30 bis 70 Gew.-°Ó Perlit 20 bis 35 Gew.-°Ó MgO 20 bis 35 Gew.-°Ó MgC12 x 5H20 0,01 bis 1 Gew.-°Ó Luftporenbildner
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Luftporenbildner ein Ammoniumsalz des Alkylpolyglykoläthersulfats verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Perlit mit einer Körnung von 0 bis 6 mm und einem Schüttgewicht von 20 bis 120 g/l, vorzugsweise von 20 bis 60 g/l, verwendet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß den Mischungen Wasser zugesetzt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mischungen in eine Form eingebracht und gepreßt werden.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Mischungen mit Wasserdampf beaufschlagt werden.
12. Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffs nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für das Bindemittelgerüst ein Aluminiumphosphat verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß ein Gemisch folgender Zusammensetzung verwendet wird: 35 bis 70 Gew.-°ó Perlit 10 bis 35 Gew. -% Aluminiumhydroxyd 10 bis 35 Gew. -% Phosphorsäure 0,05 bis 1 Gew.-,°Ó Luftporenbildner
14. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß eine Mischung folgender Zusammensetzung verwendet wird: 35 bis 70 Gew.-,°Ó Perlit 20 bis 70 Gew. -% Aluminiumphosphat 0,05 bis 1 Gew.-°Ó Luftporenbildner
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den Mischungen Wasser zugesetzt wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß als Luftporenbildner ein Ammoniumsalz des Alkylpolyglycoläthersulfats verwendet wird.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Vormischung aus Perlit und Aluminiumhydroxyd sowie eine weitere Vormischung aus den anderen Bestandteilen der Mischung hergestellt und die Vormischungen zusammengemischt werden.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß bei Temperaturen von 350 bis 600 ° C, insbesondere von 380 bis 420 ° C, ausgehärtet wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß die Mischung vor dem Aushärten gepreßt wird.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Blähperlit im Kornbereich von 0 bis 6 mm und im Schüttgewichtsbereich von 20 bis 120 g/l, vorzugsweise von 20 bis 60 g/l, verwendet wird.