DE3319017C2 - - Google Patents
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- DE3319017C2 DE3319017C2 DE19833319017 DE3319017A DE3319017C2 DE 3319017 C2 DE3319017 C2 DE 3319017C2 DE 19833319017 DE19833319017 DE 19833319017 DE 3319017 A DE3319017 A DE 3319017A DE 3319017 C2 DE3319017 C2 DE 3319017C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von gehärteten, anorganischen Produkten, insbesondere
ein Verfahren zur Herstellung von gehärteten, anor
ganischen Produkten aus hydraulischen Stoffen.
Es ist bekannt, daß Schlacke durch Wasseranlagerung
(hydration) in Verbindung mit einem alkalischen An
regungsmittel wie beispielsweise Kalziumhydroxyd,
Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd usw. härter wird. Ver
schiedene diesbezügliche Anwendungen sind bereits vor
geschlagen und durchgeführt worden. So wurde beispiels
weise Hochofenzement durch die Mischung von Portland
zement mit Schlacke als alkalisches Anregungsmittel
hergestellt. In der Vergangenheit wurden bereits ver
schiedene Verfahren zur Herstellung von gehärteten, an
organischen Produkten aus hydraulischen Materialien,
welche Schlacke als wirksamen Bestandteil enthalten,
verwendet. Wenn auch die Wasseranlagerung in der
Schlacke schließlich zu einem anorganischen gehärteten
Produkt führt, so ist jedoch der Härtevorgang der
Schlacke so langsam, daß das Produkt nur eine niedrige
Anfangsfestigkeit, hohe Dichte und eine niedrige
mechanische Widerstandsfähigkeit aufweist.
Zum Erreichen einer notwendigen Anfangsfestigkeit
oder einer Gewichtsverringerung ist bereits ein Ver
fahren zur Herstellung eines TSH enthaltenden ge
härteten Produkt bekannt, welches die Beimischung von
Gips mit einem Schlackensystem enthält, um auf diese
Weise Ettringit (im folgenden als TSH bezeichnet) im
Rahmen der Wasseranlagerung und Härtung zu erzeugen.
Dennoch ist bei diesem Verfahren die Reaktion der
Wasseranlagerung instabil und somit Ursache für eine
Reihe von Schwierigkeiten. So führt ein Schlacke-
Gipssystem nicht unbedingt zu TSH, es kann auch eine
Mischung aus TSH und Kalziumaluminatmonosulfathydrat
(im folgenden als MSH bezeichnet) führen, welches arm
an Gipsbestandteilen ist, während TSH fast ausschließ
lich in einem verhältnismäßig niedrigen Temperaturbe
reich (in der Nähe der atmosphärischen Temperatur) er
zeugt wird und deshalb ein vorteilhafteres System im
Hinblick auf die Herstellung von TSH in dem System dar
stellt. Da ein unter diesen Bedingungen hergestelltes
gehärtetes Produkt unzulängliche physikalische Eigen
schaften aufweist ist es nicht möglich, praktisch ver
wendbare Platten herzustellen. Wird beispielsweise die
Alterung bei einer Temperatur unter 50°C durchgeführt,
wird zwar TSH erzeugt, jedoch die hergestellte Platte
hat nur eine schlechte Frostbeständigkeit, und ihre
Festigkeit liegt 10% niedriger. Während die Gründe,
die zu diesem Verhalten führen, noch zu untersuchen
sind, wird vermutet, daß die Kristalle von TSH in einer
derartigen Größe entstehen, daß diese eine Vielzahl von
Lunkern in dem gehärteten Produkt zur Folge haben und
daß die Umwandlung in TSH zu schnell geschieht ver
glichen mit dem Härteprozeß der Schlacke und die beiden
Bestandteile nicht ausreichend miteinander verbunden
werden. Trotzdem wird vermutet, daß das Wasser seinen
Weg in die oben genannten Lunker findet und dort
friert, dies kann somit zu Frostschäden führen.
Wird nun zum Zwecke der Verbesserung der physikalischen
Eigenschaften der Platte die Alterung unter heiß/feuch
ten Bedingungen unter einer Temperatur von über 50°C
durchgeführt, dann wird zwar eine drastische Verringe
rung der Erzeugung von TSH mit jedoch einer umgekehrt
proportionalen Steigerung des Anteils von MSH erreicht.
Eine derartige Mischung führt zu einer Verringerung
der Frostbeständigkeit und anderer physikalischer
Eigenschaften. In diesen Fällen kann die Erzeugung
von TSH, MSH und Gipsrückständen durch die Beugungs
analyse mit Hilfe von Röntgenstrahlen nachgewiesen
werden. Das Röntgenbeugungsmuster der Grundmasse
zeigt, daß während der Wasseranlagerungsreaktion der
Höchstwert des Gipses kleiner wird, während ein der
artiger Höchstwert für TSH nicht vorhanden ist, dies
läßt auf die Bildung von Zwischenverbindungen
schließen. Eine dieser Zwischenverbindungen ist MSH.
Während die geschilderten Tatsachen zur Annahme drän
gen, daß eine tatsächliche Veränderung der Alterungs
temperatur erkennbare Änderungen in der Zusammensetzung
und den physikalischen Eigenschaften zur Folge hat, so
wurden tatsächlich derartige Vorgänge beobachtet, und
diese werfen Fragen in der Herstellung von gehärteten,
anorganischen Produkten auf. So ist es beispielsweise
bei der Herstellung von Wandverkleidungen und Platten
tatsächlich unmöglich, die ungleichmäßige Wärmever
teilung bei dem Alterungsprozeß zu verhindern, da eine
örtliche Veränderung oder Streuung der Temperatur in
der örtlichen Ungleichheit Anteile von TSH und von
MSH in einer einzelnen Platte eine Verschlechterung
der Frostbeständigkeit, Festigkeit und andere Eigen
schaften der Platte zur Folge hat. In einigen Fällen
kann die Platte reißen oder sich verziehen.
Im Fall von Hochofenzement wird das Gleichgewicht
zwischen der oben beschriebenen Bildung von Ettringit
und dem Härtezustand nachteilig beeinflußt, so daß
die Verarbeitungsfähigkeit beeinflußt wird. Hoch
ofenzement ist eine Mischung aus Schlacke und Port
landzement, und der Portlandzement wird durch die
Wasseranlagerung zu Kalk, welcher wiederum als al
kalisches Anregungsmittel wirkt. Die physikalischen
Eigenschaften der Platte werden ungünstig beeinflußt
aus den oben genannten Gründen, wenn der Alterungs
prozeß in der Nähe der atmosphärischen Temperatur
durchgeführt wird. Die Erhöhung der Alterungstempe
ratur führt nicht zu der gewünschten Bildung von
TSH und die physikalischen Eigenschaften des Produkts
sind nicht zufriedenstellend. Auch wird die Bildung
von TSH noch nach der endgültigen Formgebung des
Produkts fortgesetzt, dies hat eine Vergrößerung des
Volumens durch die Bildung von TSH-Kristallen zu
einem späteren Zeitpunkt zur Folge. Daraus folgt, daß
die Widerstandsfähigkeit der Platte gegenüber Frost
und der damit verbundenen Gefahr der Verwitterung
nachteilig beeinflußt ist. Weiterhin treten in einigen
Fällen Fehler auf, wie beispielsweise Formänderung,
Risse und Veränderungen in den Abmessungen, Verschlech
terung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser
usw. Damit ist ein derartiges Produkt mit einer ge
ringen Lebensdauer belastet.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines anorganischen gehärteten Produkts
bekannt, bei dem eine Aufschlämmung aus einem Vorläufer für TSH, Gips und
einem Zementmaterial in die gewünschte Form gebracht und gealtert wird (DE-
OS 29 49 390). Die Alterung und Härtung des Produkts wird hierbei 4 bis 8
Stunden nach der Formgebung eingeleitet und die Alterung 6 bis 48 Stunden
in einer sehr feuchten Atmosphäre bei 80 bis 90°C durchgeführt.
Die Produkte, welche nach diesem Verfahren hergestellt werden, sind indessen
frostanfällig.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Frostfestigkeit des an
organischen, gehärteten Produkts zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß der Frost
widerstand gegenüber den bekannten Produkten etwa um den Faktor 3 bis 6
verbessert werden kann, wobei dieser Widerstand nach der ASTM-Methode ge
messen wird, welche die prozentualen Dimensionsänderungen feststellt, nachdem
die Produkte 1000mal einem Gefrier- und Auftauprozeß unterworfen wurden.
Dieser Effekt der Frostwiderstandserhöhung ist im wesentlichen dadurch bedingt,
daß der aus MSH erzeugte TSH-Anteil nur noch 5 bis 10 Prozent statt bisher
16,7 bis 83 Prozent beträgt und der Gips/MSH-Anteil auf 0,7 bis 10 Gewichts
prozent gegenüber bisher höchstens 1 Gewichtsprozent erhöht ist. Obwohl der
TSH-Anteil stark reduziert ist, reicht er noch aus, um das Zementprodukt leicht
und trotzdem sehr haltbar zu machen.
Im folgenden wird die Erfindung ausführlich be
schrieben. Die Bezeichnung "Schlacke" wird bei der
Beschreibung zur Bezeichnung von einigen oder allen
hydraulischen Produkten von Hochofenarbeitsvorgängen,
welche allgemein als körnige Hochofenschlacke bezeich
net wird, benutzt. Bevorzugt werden solche Schlacken,
die beispielsweise eine Basizität von 1,4 oder mehr
und eine Verglasungsrate (vitrifaction) von 90% oder
mehr aufweisen.
Diese Schlacken sind auf dem Markt erhältlich.
Hochofenzemente können
beispielsweise Hochofenzemente der Klasse A, Klasse B
und Klasse C sein, wie sie in der Jis R-5211, defi
niert sind, und von diesen Hochofenzementen ist der
Klasse-C-Zement der geeignetste. Es wird darauf hin
gewiesen, daß die Bezeichnung "Zement" in dieser Be
schreibung nicht nur für Hochofenzement, sondern auch
für andere Zementarten gilt. Gips ist in drei Klassen
erhältlich und zwar gemäß der enthaltenen Wassermenge
der Kristallisation: nämlich Kalziumsulfatdihydrat,
Kalziumsulfathalbhydrat und wasserfreies Kalzium
sulfat. Jede dieser Gipsarten kann bei der Erfindung
verwendet werden. Es gibt weiterhin Rauchgasent
schwefelungsgips, Phosphorsäuregips, Titansäuregips,
usw. gemäß der Klassifizierung der Verfahren, und
jeder dieser Arten von Gips kann ebenso verwendet
werden. Demnach sind keine Grenzen bezüglich des
Kristallisationswassers, des Herstellungsprozesses,
usw. gesetzt.
MSH bedeutet Kalziumaluminatmonosulfathydrat, dies
ist eine Substanz, die durch die chemische Formel
3 CaO · Al₂O₃ · 12 H₂O
dargestellt wird. Der Anteil des
Kristallisationswassers muß natürlich nicht genau
12 Moleküle, sondern kann auch weniger als 12 ent
sprechend dem Grad der Entwässerung betragen. MSH
kann leicht durch eine Reaktion von Tonerde mit Gips
erzeugt werden und kann beispielsweise nach einem
Verfahren hergestellt werden, welches ausführlich in
der japanischen Offenlegungsschrift Sho-51-57693 be
schrieben ist.
TSH bedeutet Kalziumaluminattrisulfathydrat, diese
Substanz wird durch die chemische Formel
3 CaO · Al₂O₃ · 3 CaSO₄ · 32 H₂O
dargestellt. Diese Substanz
entsteht an Ort und Stelle in dem gehärteten Produkt ge
mäß dieser Erfindung als Ergebnis der Reaktion von
Schlacke mit Gips. Auch in diesem Fall bedeutet der Wert
32 nicht unbedingt, daß genau 32 Moleküle von Kristalli
sationswasser, sondern auch weniger entsprechend dem Grad
der Wasserabspaltung vorhanden sein können.
Während das MSH die Aufgabe des bereits erwähnten
alkalischen Anregungsmittels hat, reagiert es auch
mit Gips, um TSH zu erzeugen, und es wirkt anscheinend
auch als Katalysator in Verbindung mit der Bildung
von TSH als Folge der Reaktion der Wasseranlagerung
zwischen Schlacke und Gips. So ist die Bildung von
TSH in einem System, welches MSH enthält, sehr stabil,
und zwar auch dann, wenn sich die Alterungstemperatur
in einer feuchten Atmosphäre verändert, bleibt die
Veränderung der Reaktion der Wasseranlagerung gering.
Deshalb werden die Eigenschaften des gehärteten Pro
dukts verbessert, so wie sich die Ausbeute an TSH
stabilisiert, der Ertrag oder Überschuß von MSH und
der Überschuß an Gips wird verringert. Dieser
Mechanismus der Wirksamkeit des MSH ist eine neue Er
kenntnis der gegenwärtigen Erfinder und stellt die
Grundlage für diese Erfindung dar.
Die Aufgabe der Erzeugung von TSH in der Grundmasse
des gehärteten Produkts, die Schlacke als wirksamen
Bestandteil enthält, ist die Verringerung des Gewichts
des Produkts. Unter Berücksich
tigung des Gleichgewichts zwischen verringertem Ge
wicht und verschiedenen Eigenschaften und auch anderer
Faktoren, wird der Anteil von Gips derart gewählt,
daß TSH einen Anteil von 5 bis 10 Gewichtsprozenten
(im weiteren wird das Gewichtsprozent kurz mit % be
zeichnet) der Grundmasse des gehärteten Produkts hat.
Deshalb werden
die Anteile der Materialien (solche von Gips und MSH)
danach ausgewählt, um TSH in dem System in einem Ver
hältnis innerhalb der Grundmasse des gehärteten Pro
dukts zu erzeugen. Das Verhältnis der verschiedenen
Rohmaterialien zu 100 Gewichtsteilen (im folgenden
kurz Teile genannt) von Schlacke zu Gips (auf der
Grundlage von Dihydrat; diese Bezeichnung wird im
folgenden weiter verwendet) sollte in einem Verhält
nis von 2 bis 25 Teilen, vorzugsweise 2 bis 17 Teilen
und für noch bessere Ergebnisse 2 bis 5 Teilen be
tragen. Mit anderen Worten, die Verhältnisse der Roh
materialien werden ausgewählt aus den beschriebenen
Bereichen, um die oben genannte Erzeugung von TSH unter
Berücksichtigung der tatsächlichen Herstellungsbe
dingungen sicherzustellen.
Während MSH und Gips gemäß dieser Erfindung gemischt
werden, wird MSH vorzugsweise in einem Anteil von
0,7 und 10 gemäß dem Gewichtsverhältnis von Gips zu
MSH (der Anteil von MSH ist auf einer 12 H₂O Kristall
basis, dies wird für die folgende Beschreibung vor
ausgesetzt), vorzugsweise 0,8 bis 8,0 und für noch
bessere Ergebnisse 1,0 bis 4,0 beigegeben.
Falls die Erzeugung von TSH in der Grundmasse des ge
härteten Gegenstandes 10% übersteigt, wird die Frost
beständigkeit des gehärteten Produkts beträchtlich
verringert und seine Maßveränderungsrate wird ebenso
gesteigert. Falls die Erzeugung von TSH weniger als
5% beträgt, werden die Festigkeit und die Feuer
festigkeit des Produkts nachteilig beeinflußt.
Liegt der Anteil von TSH jedoch innerhalb der
genannten Bereiche, so wird die gewünschte Anfangs
festigkeit durch das TSH,
die Dauerfestigkeit
durch die Schlacke und die Maßhaltigkeit als kombi
nierter Effekt erzielt.
Beträgt das Gips-zu-MSH-Verhältnis weniger als 0,7,
so enthält das endgültige gehärtete Produkt einiges
unreagiertes MSH, welches seine Frostbeständigkeit,
Maßhaltigkeit und andere Eigenschaften nachteilig
beeinflußt (wenn das unreagierte MSH mit Wasser in
Berührung kommt zu einem späteren Zeitpunkt, so wird
es in TSH umgewandelt, was eine Volumenvergrößerung
zur Folge hat). Auf der anderen Seite bleibt ein Über
schuß an Gips in dem endgültigen gehärteten Produkt
zurück, falls das Gips zu MSH-Verhältnis 10 übersteigt,
oder durch diesen Effekt entstehen große TSH-Kristalle,
so daß die Wasserbeständigkeit und Frostbeständigkeit
nachteilig beeinflußt wird.
Weitere Verbesserungen der oben genannten Eigenschaf
ten des gehärteten Produkts gemäß der Erfindung
können durch die Hinzufügung von anorganischen Füll
bestandteilen erreicht werden, wobei die Teilchen
durchmesser weniger als 500 µ betragen.
Soweit wie konventionelle Systeme aus Zement, Kalzium
silikat und Gips als wirksame Bestandteile betroffen
sind, werden Sand (besonders feiner Silikatsand),
Silikatpulver, usw. gewöhnlich als Füllbestandteile
verwendet.
Diese bestimmten Materialien haben jedoch verhält
nismäßig große Durchmesser (über 500 µ), und tat
sächlich läßt sich eine größere Festigkeit bei einem
Produkt feststellen, welches ausschließlich aus
einer Zementgrundmasse besteht, wenn die Korngröße
des Füllbestandteils groß ist. Wenn jedoch ein
Füllmaterial mit Durchmesser von größer 500 µ ver
wendet wird, weist das Produkt eine schlechte Ver
arbeitbarkeit auf, auch wenn seine Festigkeit zu
friedenstellend ist. Weiterhin ist ein derartiges
Produkt so brüchig, daß es bereits auf dem Transport
während der Herstellung zerbricht. Besonders wenn
eine Platte nach dem Plattenformverfahren hergestellt
wird, treten manchmal Schwierigkeiten bei der
Zwischenlagenabsonderung auf.
Anorganische Füllmaterialien wie beispielsweise
Flugasche, mikrofeines Silikatpulver, Kalziumkarbo
natpulver, usw. weisen Durchmesser von weniger als
500 µ auf und wurden ebenfalls als Füllbestand
teile verwendet, jedoch wird mit solchen Materialien
mit weniger als 500 µ im Durchmesser keine nutzbare
Festigkeit erzielt, noch läßt sich auf diese Weise
eine Maßhaltigkeit, Feuerbeständigkeit oder Frost
beständigkeit, soweit es sich um eine gewöhnliche
aus einem Material bestehende Grundmasse handelt,
erzielen. Werden beispielsweise verhältnismäßig feine
Körner von weniger als 500 µ im Durchmesser in einem
steifwerdenen Material wie Zement alleine verwendet,
so werden die Oberflächen der Partikel nicht voll
ständig von dem erstarrenden Material bedeckt. Weiter
hin sind die Zwischenräume zwischen den Kristallen
im Fall einer hochkristallinen Grundmasse wie
beispielsweise Ettringit, Kalziumsilikat, Gips
usw. sehr groß. Werden deshalb feine Partikel
verwendet, so werden gerade die Zwischenräume mit
diesen Partikeln gefüllt, und die gewünschten Ver
besserungen der Eigenschaften werden nicht er
reicht.
Gemäß dieser Erfindung werden in der besagten Grund
masse, welche Schlacke und Ettringit als wirksame
Bestandteile enthält, die großen zwischenkristallinen
Räume des Ettringits mit dem erstarrenden Schlacken
material gefüllt, und wenn das bereits genannte an
organische Füllmaterial hinzugefügt ist, wird eine gute
Verbindung zwischen der Grundmasse und dem Füll
material erreicht, mit dem Ergebnis, daß die Maßver
änderung bedeutend verringert wird, und in einigen
Fällen werden die physikalischen Eigenschaften auch
noch verbessert. Z. B. wird die Festigkeit verbessert,
die Bruchhäufigkeit bei dem Feuerfestigkeitstest wird
verringert und die Frostbeständigkeit wird verbessert.
Während es praktisch keine Begrenzung für die oben
genannten anorganischen Füllmaterialien gibt, sollte
es sich bei dem Bestandteil jedoch um ein Material
handeln, welches die Reaktionen (besonders die Reak
tion, welche zur Bildung von TSH führen) in der
Grundmasse nicht behindern. Z. B. Silikatpulver,
Flugasche und Silikatmehl, welche auch zur Silikat
serie gehören, und mikrofeines Kalziumkarbonatpulver
können verwendet werden.
Der Anteil der anorganischen Füllbestandteile, die
hinzuzufügen sind, beträgt 5 bis 30 Teile, besser
5 bis 20 Teile und für noch bessere Ergebnisse 8 bis
12 Teile jeweils auf 100 Teile der Grundmasse.
Aus praktischen Gründen ist es vorteilhaft, ein
Verstärkungsmaterial in die Grundmasse einzubringen,
und ein derartiges Vorgehen ist notwendig, wenn das
Produkt als Verkleidungsmaterial beispielsweise be
nutzt wird.
Die verstärkenden Bestandteile können auch laugenbe
ständige Glasfaser, Pulpe (pulp) und/oder synthetische
Fasern sein. Diese Materialien können handelsüblich
beschafft und benutzt werden. Laugenbeständige Glas
faser kann auf dem Markt bezogen werden.
Während sie in allen Formen verwendet
werden kann, sollte die Glasfaser einen Durchmesser
von 10 bis 20 µ und eine Länge von 5 bis 30 mm und
ein Elastizitätsmondol von nicht weniger als 8000
kg/mm aufweisen. Das spezifische Gewicht beträgt un
gefähr 2,7 g/cm³. Die Kunstfaser kann beispielsweise aus
Vinylon, Nylon,
Polyethylen, Polypropylen, Polyakrylat oder ähnliches
sein. Von diesen Kunstfasern, ist Vinylon die ge
eignetste. Auf 100 Teile der oben genannten Grund
masse werden 0,5 bis 2 Teile der laugenbeständigen
Glasfaser oder/und Kunstfaser, 4 bis 8 Teile Pulpe
und 2 bis 15 Teile von Steinwolle als verstärkende
Bestandteile hinzugefügt. Die vollständige Mischung
wird als Brei mit Hilfe von Wasser hergestellt, an
schließend erfolgt die Formung und Härtung. Es wird
darauf hingewiesen, daß gemäß dieser Erfindung die
Verwendung der oben genannten verstärkenden Bestand
teile eine bedeutende Festigkeit zur Folge hat, auch
wenn Glasfasern nicht verwendet werden. Unabhängig
davon, ob Glasfasern verwendet werden oder nicht, so
ist es jedoch möglich ein gehärtetes Produkt zu er
zielen, welches ein geringes Gewicht aufweist und eine
bedeutende Festigkeit ohne die Verwendung von Asbest
besitzt. Hierauf wird weiter unten noch mehr einge
gangen.
Da die Grundmasse alleine praktisch als Baumaterial
nicht verwendungsfähig ist, ist es natürlich, ein Be
standteil zur Verstärkung derartige Anwendungen hin
zuzufügen. Dennoch ist die Benutzung eines verstär
kenden Bestandteils, in einem Schlacke-TSH-System ge
mäß dieser Erfindung verglichen mit einer gewöhnlichen
ausschließlichen Zementgrundmasse, Ettringit-Grund
masse, Kalziumsilikat-Grundmasse, Gips-Grundmasse,
usw. von besonderer Bedeutung.
Deshalb ist eine ausschließliche Zementgrundmasse so
hochalkalisch, daß die Lebensdauer der verstärkenden
Faser immer beeinflußt wird (besonders im Falle von
Glasfaser und Pulpe). Zementkristalle, welche ein Gel
sind, haben eine Gute "Verbindungskraft" für oder
"Verschlingungsfähigkeit" mit Fasern mit einem
geringen Durchmesser wie beispielsweise Asphalt, Pul
pe und andere natürliche Fasern, jedoch besteht eine
schlechte Verbindbarkeit oder Verschlingungsfähigkeit
mit Kunstfasern (Nylon, Vinylon,
Akrylat, Polypropylen, usw.), Glasfasern, usw.
Auf der anderen Seite wird die Verwendung von Asbest
fasern als Zementverstärkungsmaterial durch ein ge
ringes Angebot und gesetzliche Einschränkungen be
hindert, deshalb wird nach Ersatzmaterialien gesucht.
Im Fall der ausschließlichen Ettringit-Grundmasse
werden groben Nadeln von Ettringit verbunden, um eine
Matrix zu bilden, so daß eine poröse Textur
entsteht. Wird deshalb ein verstärkender Bestandteil
hinzugefügt, so verbindet er zwar die Ettringitkri
stalle, er kann jedoch nicht die porösen Teile
füllen und erreicht damit keinen verstärkenden Effekt.
Dasselbe trifft auch auf das ausschließliche Kalzium
slikatsystem und das ausschließliche Gipssystem zu.
In dem Schlacken-TSH-System gemäß dieser Erfindung
jedoch werden die Zwischenräume zwischen den großen
Kristallen von Ettringit durch die Schlacke oder den
Hochofenzement gefüllt und wenn die oben genannten
verstärkenden Bestandteile diesem System hinzugefügt
werden, so wird ein inniger Kontakt zwischen Faser und
Grundmasse erreicht, wodurch ein sehr großer Ver
stärkungseffekt erzielt wird. Sogar bei Abwesenheit
von Asbest, welcher gewöhnlich in Zement oder Kalzium
silikatsysteme verwendet wird, ist es darüber hinaus
möglich, ein verringertes Gewicht und eine ausrei
chende Festigkeit durch die Verwendung von laugenbe
ständigen Glasfasern, Steinwolle, Kunstfasern, usw.
zu erreichen.
Im folgenden wird das Verfahren der Formgebung und die
Herstellung des gehärteten Produkts näher erläutert.
Zunächst wird die oben beschriebene Zusammensetzung
mit Wasser gemischt, um einen Brei zu erzeugen. Dieser
Brei wird in die gewünschte Form gebracht und dann ge
altert und gehärtet, um zu einem gehärteten anorgani
schen Produkt zu werden. Dies ist das allgemeine
stufenweise Verfahren. Die Methode der Formgebung ist
beliebig. Es kann beispielsweise ein Verfahren zur
Formung von Platten, ein Strangpreßverfahren oder
ein Gießverfahren sein. Dennoch ist diejenige
Formgebungsmethode für die Herstellung von Ver
kleidungsplatten die vorteilhafteste, welche eine
Maschine mit einem verlängerten Drahtgitter
(elongated screen equipment) benutzt, und bei der
Anwendung dieser Erfindung führt diese zu einem
mehr als zufriedenstellenden Ergebnis.
Der Alterungs-Härteprozeß wird in einer heißen, feuch
ten Atmosphäre mit einer Innentemperatur von 50 bis
100°C und für noch bessere Resultate von 70 bis 95°C
durchgeführt. Bei der Selbstalterung entsteht Wärme
in Folge der Wasseranlagerung, dies führt zu einer
steigenden inneren Temperatur, es ist jedoch besser
eine Außenwärme zuzuführen, um damit die oben genannte
innere Temperatur sicherzustellen. Die vorteilhafte
Luftfeuchtigkeit liegt bei 80 bis 100% Rh. Der beste
Bereich liegt bei 85 bis 98% Rh. Eine Luftfeuchtig
keit von 100% Rh ist nicht erstrebenswert, da das
Produkt durch Kondenswasser befeuchtet wird. Wenn das
Produkt während des Alterungsprozesses eine große
Menge von Kondenswasser absorbiert, kann dies ein
poröses Produkt zur Folge haben, dessen Frostbestän
digkeit zeitweise nachteilig beeinflußt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf Beispiele
beschrieben:
Auf 100 Teile der Hauptgrundmassenzusammensetzung be
stehend aus Klasse-C-Hochofenzement, MSH und Kalzium
sulfatdihydrat, wurden verstärkende Fasermaterialien
in den Verhältnissen gemäß Tabelle 1 hinzugefügt.
Mit Hilfe einer Plattenformmaschine mit verlängertem
Drahtschirm wurde die oben genannte Grundmassenzu
sammensetzung und die Fasermaterialien vermengt, ent
wässert und durch Pressen geformt. (Für diesen Vor
gang wurden die Fasermaterialien in einem kommerziellen
Mischer behandelt.) Der Preßdruck betrug 196 N/cm², und
der nachfolgende Alterungsprozeß wurde durchgeführt,
indem das geformte Produkt bei 80 bis 90°C stand und
dann unter heißen, feuchten Bedingungen für 10 Stunden
behandelt wurde. Das Produkt wurde weiterhin in einer
atmosphärischen Temperatur für drei Tage belassen,
nach welchen es getrocknet wurde bei einer Produkt
temperatur von 80°C. Der entstandene gehärtete Körper
hatte eine Dicke von ungefähr 12 mm und ein spezifi
sches Gewicht von 9,81 · 10-3+29,43 · 10-5 N/cm³. Kontrollversuche
wurden mit TSH bildenden Systemen, bestehend aus
entweder Klasse-C-Hochofenzement allein oder MSH-
Kalziumsulfatdihydrad unter Benutzung von verstärken
den Faserbestandteilen in den Verhältnissen wie in
Tabelle 1 angegeben, durchgeführt. Das gehärtete
Produkt aus ausschließlich Hochofenzement hatte ein
spezifisches Gewicht von ungefähr 15,69 · 10-3 N/cm³, und der
gehärtete Körper von TSH allein hatte ein spezifisches
Gewicht von 9,81 · 10-3 N/cm³. Andere Eigenschaften dieser Pro
dukte sind in Tabelle 2 angegeben. Aus Tabelle 2 er
gibt sich, daß das gehärtete Produkt gemäß vergleichen
des Beispiel 1 ein derartiges hohes spezifisches Ge
wicht hat, so daß es für die Zwecke dieser Erfindung
nicht geeignet ist. Dann wurden die Versuche mit einer
veränderlichen Alterungstemperatur oder ohne MSH unter
derselben Zusammensetzung wie Beispiel 3 durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben. Die
verschiedenen Versuche wurden unter den folgenden
Aspekten durchgeführt.
- (1) Die Frostbeständigkeit wurde ermittelt nach dem Maß der Vergrößerung der Dicke nach 100 Zyklen gemäß der ASTU-B-Methode.
- (2) Die Maßbeständigkeit wurde nach dem Maß der Verringerung der Abmessung einer Platte, wel che eine Feuchtigkeit von 12% unter normalen Umständen aufwies nach einer Trockenperiode von 24 Stunden bei 60°C ermittelt.
- (3) Die Feuerbeständigkeit wurde geprüft durch eine Feuerbeständigkeitsstrukturtestmethode Klasse 2 nach Jis A 1301.
- (4) Die Festigkeitsprüfung wurde durchgeführt mit einem Prüfteil Nummer 4 gemäß der Methode, wie sie in Jis A 1408 beschrieben wird.
- (5) Die Anteile von MSH und TSH wurden durch eine Röntgenbeugungsanalyse ermittelt.
Das beschriebene Verfahren wurde wiederholt, und zwar
durch die Verwendung von Portlandzement anstelle von
Hochofenzement, um die Ergebnisse zu erreichen, wie sie
in Tabelle 4 angegeben sind. Die Zusammensetzung der
Beispiele 5 anders als solche wie sie in Tabelle 4 ge
zeigt sind, waren die gleichen wie in Beispiel 2, die
Zusammensetzungen von Beispiel 6 waren die gleichen
wie in Beispiel 4. Die Ergebnisse anders als solche
gemäß Tabelle 4 waren gleich denen der entsprechenden
Beispiele.
Die Versuche wurden durchgeführt unter Verwendung von
Klasse-C-Hochofenzement, MSH und Kalziumsulfatdihydrat
als Hauptgrundmassebestandteile und einem Füllbe
standteil in dem Verhältnis wie in Tabelle 6 ange
geben, relativ auf 100 Teile der Grundmasse. In allen
Zusammensetzungen, 4 Teile von Pulpe, 1,0 Teile von
laugenbeständiger Glasfaser (1,27 cm lang), 3 Teile
von Steinwolle und 0,5 Teile von Vinylon
wurden auf jeweils 100 Teile der Grundmasse
verwendet.
Die Platten wurden nach der gleichen Plattenform
methode hergestellt, wie sie bei den Beispielen 1
bis 4 benutzt wurde. Die einzelnen Bedingungen der
Plattenherstellung waren gleich denen beschrieben in
Beispiel 1. Kontrollversuche wurden ebenso durchge
führt mit ausschließlich Klasse-C-Hochofenzement und
MSH-Kalziumdihydrat zur Bildung von TSH, die Benutzung
von Füllbestandteilen und verstärkenden Fasern ebenso
wie in den anderen Beispielen.
Wie vorangehend beschrieben, ist die Erfindung durch
die Mischung eines hydraulischen Materials, welches
Schlacke als wirksamen Bestandteil enthält mit Gips
und Wasser, die Formgebung der Mischung und die
Alterung derselben mit einer inneren Temperatur von
50 bis 100°C zur Erzeugung von TSH innerhalb der Mi
schung und zur Wasseranlagerung und Härtung gekenn
zeichnet. Das daraus entstehende gehärtete anorganische
Produkt weist ein geringes Gewicht, eine verbesserte
Frostbeständigkeit, Maßbeständigkeit
und Festigkeit auf.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten, anorganischen Produkts mit einer
Mischung aus Schlacke, Gips, Wasser und MSH, wobei diese Mischung in eine
Form gebracht, in eine feuchte Atmosphäre gegeben und bei 50°C bis 100°C
gealtert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis Gips/MSH
zwischen 0,7 und 10 gewählt wird und daß die Gesamtmenge von Gips und MSH
so gewählt wird, daß der Anteil von aus MSH erzeugtem TSH an der gesamten
gehärteten Produktmasse 5 bis 10 Gewichtsprozent beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Gewichts
teile der gesamten gehärteten Produktmasse 0,5 bis 2 Gewichtsteile einer Glas-
oder Kunstfaser oder einer Mischung, ausgewählt aus der Gruppe der laugenbe
ständigen Glasfasern und Kunstfasern, 4 bis 8 Gewichtsteile von Pulpe und 2 bis
15 Gewichtsteile von Steinwolle als verstärkende Bestandteile beigemischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit
Hilfe einer Formmaschine mit verlängertem Drahtgitter in die Form von Platten
gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchte At
mosphäre eine relative Luftfeuchtigkeit von 80 bis 100% aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Gewichts
teile der gesamten Produktmasse 5 bis 30 Gewichtsteile eines anorganischen
Füllers beigemischt sind, welcher Teilchen mit einem Durchmesser von 500 µm
oder weniger aufweist.
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