DE3630301A1

DE3630301A1 - Process for producing mortar or concrete by the selective modification of the grain composition of the aggregate and possibly of the binder during the mixing operation

Info

Publication number: DE3630301A1
Application number: DE19863630301
Authority: DE
Inventors: Gottfried Kilian
Original assignee: KILIAN GOTTFRIED DIPL WIRTSCH
Current assignee: KILIAN GOTTFRIED DIPL WIRTSCH
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1988-03-17

Abstract

According to the invention, construction materials comprising aggregate and hydraulic binders are dried to a water content of less than 1 % by weight in a special mixing stage with utilisation of the heat due to friction. They may then be supplied by the manufacturer as dry construction materials for further processing; they may, however, also be further processed in a directly subsequent mixing stage to form ready-to-use freshly-mixed mortar or freshly-mixed concrete. The required drying may be desirable for reasons of the construction material or else for economic (processing) reasons. The mixing and drying process forming the basis of the invention utilises energy which otherwise, in the production of high-performance construction materials, occurs undesirably in preceding production steps and from there either escapes unused or is eliminated (by cooling). The aforementioned water content means only water which can be driven out as steam at a temperature of 105 DEG C.

Description

An Baustoffe und Bauverfahren werden zunehmend höhere Anfor derungen gestellt. Die Folge davon ist, daß in besonderen Fäl len bei der Herstellung von Mörteln oder Betonen auf minera lischer Basis das Einmischen von zwei verschiedenen oder von mehreren Bindemitteln stufenweise gefordert werden muß. Dabei kann in der ersten Stufe des Mischvorganges eine Naß- oder Feuchtmischung erforderlich sein, und in der zweiten Misch stufe eine Trocknung der Mischung notwendig werden. Es liegt dann eine Trocken-Baustoffmischung vor. In einer weiteren Misch stufe kann daraus unter Zugabe von Wasser und gegebenenfalls eines weiteren Bindemittels normaler Mörtel oder Beton herge stellt werden.Building materials and processes are becoming increasingly demanding changes made. The consequence of this is that in special cases len in the production of mortars or concretes on minera the mixing of two different or of several binders must be required in stages. Here can be a wet or in the first stage of the mixing process Wet mix may be required, and in the second mix drying the mixture. It is then a dry building material mixture. In another mix This can be done with the addition of water and if necessary another binder of normal mortar or concrete be put.

Die ersten beiden beschriebenen Mischstufen werden aus wirt schaftlichen Überlegungen sinnvoll im Herstellerwerk von Trockenmörtel oder Trockenbeton unmittelbar hintereinander vor genommen. Das Trocken-Baustoffgemisch ist lagerfähig und wird erst auf der Baustelle durch Einmischen von Wasser zu verarbeitungs fähigem Mörtel oder Beton.The first two mixing stages described are from economic considerations make sense in the manufacturer of Dry mortar or dry concrete in front of each other taken. The dry building material mixture is storable and will only be to be processed on site by mixing water capable mortar or concrete.

Bei Verwendung von wassergelösten Bindemitteln, wie z. B. Wasser glas, in der ersten Mischstufe kann eine Trocknung anschließend vor der Zugabe weiterer hydraulischer Bindemittel, wie z. B. Zement, technologisch erforderlich werden. Es ist dann bei der Herstellung von Mörtel oder Beton in einem Aufbereitungsgang die Mischung in drei Stufen vorzunehmen:When using water-soluble binders, such as. B. water glass, in the first mixing stage drying can then be carried out before adding other hydraulic binders, such as. B. Cement, technologically necessary. Then it is with the Production of mortar or concrete in one preparation step Mix in three stages:

1. Stufe - Naßmischung1st stage - wet mixing
2. Stufe - Trockenmischung2nd stage - dry mix
3. Stufe - Naßmischung3rd stage - wet mixing

Diese drei Mischstufen können in drei verschiedenen herkömm lichen Mischern abgewickelt werden, sie können aber auch in einem einzigen, z. B. einem entsprechend langen Rohr- oder Trommelmischer durchgeführt werden, der in entsprechende Ab schnitte aufgeteilt ist.These three mixing stages can be used in three different conventions mixers are handled, but they can also in a single, e.g. B. a correspondingly long pipe or Drum mixers are carried out in the corresponding Ab cuts is divided.

Ein einfaches Verfahren, die in der zweiten Stufe angestrebte Trocknung beim Mischvorgang zu erreichen, wird in der Ausnutzung der Reibungswärme durch gezielte Veränderung der Kornzusammen setzung des Zuschlages und eventuell des Bindemittels, z. B. des Zementes, gesehen. Auf diese Weise läßt sich gegebenenfalls unter Entfall der ersten Mischstufe aus nassen oder feuchten Zuschlägen ohne aufwendige Trocknung unter Zuführung von Wärme eine lagerfähige Trockenmörtel- oder Trockenmörtelbetonmischung herstellen.A simple procedure that was aimed at in the second stage Achieving drying during the mixing process is exploitation the frictional heat by changing the grain together setting the surcharge and possibly the binder, e.g. B. of the cement. In this way, if necessary eliminating the first mixing stage from wet or damp Surcharges without complex drying with the addition of heat a storable dry mortar or dry mortar concrete mix produce.

Die Trocknung von feuchtem Zuschlag und/oder eines wäßrigen Bindemittels wird durch intensive Reibung des Zuschlages und eventeull eines Bindemittels, wie z. B. Zement, herbeigeführt.Drying wet aggregate and / or an aqueous one Binder is due to intense friction of the aggregate and eventeull of a binder, such as. B. cement brought about.

Beim Zuschlag bietet dieses Verfahren zusätzlich den Vorteil, daß die Kornform und die Kornabstufung gezielt verändert werden kann. Je nachdem, wie intensiv in der entsprechenden Misch stufe die Mineralstoffkörner gerieben werden, kann eine mehr oder weniger starke Beinflussung der Kornform des Zuschlages und des dabei entstehenden Abriebes herbeigeführt werden. Es ist also auch eine Friktion des Zuschlages über den Trocknungs effekt hinaus möglich. Es ist aber auch eine Friktion unter dem notwendigen Trocknungseffekt möglich, wenn nämlich durch Zugabe eines trockenen, mehlartigen Bindemittels zusätzlich der erforderliche Abtrocknungseffekt durch die damit verbun dene Erhöhung der Kornoberfläche unterstützt wird.This procedure offers the additional advantage of that the grain shape and grain gradation are changed in a targeted manner can. Depending on how intense in the corresponding mix level the mineral grains can be grated, one more or less influence on the grain shape of the aggregate and the resulting abrasion can be brought about. It is also a friction of the surcharge over the drying effect possible. But there is also a friction under the necessary drying effect possible, if by Add a dry, flour-like binder the necessary drying effect through the verbun increasing the grain surface is supported.

Beim Bindemittel, wie z. B. Zement, bietet das Trocknungsver fahren in einer eigenen Mischstufe zusätzlich den Vorteil, daß z. B. aus einem Z 35 durch weitere Verfeinerung der Zementkörner ein höherwertigerer Zement Z 45 gewonnen werden kann. Die sonst im Zementwerk aufgewendete Energie zur Feinermahlung wird bei diesem Verfahren einer sinnvollen Nutzung zugeführt und tech nisch verwertet. Sie braucht nicht durch aufwendige Kühlung vernichtet zu werden. Es kann aber auch lediglich aus einem Zement, der normenmäßig in der Festigkeit niedrig liegt, ein verbesserter Zement derselben Festigkeitsklasse erreicht werden. Auch dies bedeutet eine qualitative Verbesserung, weil Ausrut scher in der Festigkeitsklasse nach unten ausgeschlossen werden.In the binder, such as. B. cement, offers the drying process drive in a separate mixing stage the additional advantage that e.g. B. from a Z 35 by further refinement of the cement grains a higher quality cement Z 45 can be obtained. The other Energy used in the cement plant for fine grinding is used this process is used sensibly and tech nisch used. You do not need through complex cooling to be destroyed. But it can also consist of just one Cement, which is low in standard strength improved cement of the same strength class can be achieved. This also means a qualitative improvement because Ausrut shearers in the strength class downwards can be excluded.

Bei hochwertigen Baustoffmischungen mit zwei oder mehr Binde mitteln ist die Zementsorte Z 45 auch noch aus technologischen Überlegungen vorteilhafter als die Zementsorte Z 35. Die An fangserhärtung läuft schneller ab. Überdies wird durch die Ver feinerung des Zementes eine Verringerung des Bedarfs an diesem energieintensiven Produkt erreicht. Er hat nämlich eine höhere Festigkeit. Eine feinere Aufmahlung bedingt zusätzlich eine bes sere Verteilung des Bindemittels, d. h. eine höhere Homogenität des Mörtels oder Betons.For high-quality building material mixtures with two or more bandages the cement type Z 45 is also technologically based Considerations more advantageous than the cement type Z 35. The An Catch hardening is faster. Furthermore, the Ver Refining the cement reduces the need for it energy intensive product achieved. Because he has a higher one Strength. A finer grinding also requires a special sere distribution of the binder, d. H. a higher homogeneity mortar or concrete.

Das stufenweise Einmischen verschiedener Bindemittel in Mörtel oder Beton befindet sich heute noch im Anfangsstadium. Verfah ren, die dies im großtechnischen Maßstab vornehmen, sind nicht bekannt. Speziell für die Herstellung von Hochwertbeton ist die Verwendung von zwei oder drei verschiedenen Bindemitteln durch wissenschaftliche Arbeiten als vorteilhaft erkannt. Um die Haf tung zwischen Zuschlag und Zementstein zu verbessern, hat sich z. B. die Vorbehandlung der Zuschlagoberfläche mit einer wäß rigen Wasserglaslösung als ein erfolgversprechender Weg gezeigt. Diese wäßrige Wasserglaslösung sollte jedoch vor Einmischen des Zementes abgetrocknet werden, um die maximale Wirkung entfalten zu können.The gradual mixing of different binders into mortar or concrete is still in its early stages. Procedure Ren who undertake this on an industrial scale are not known. The is special for the production of high quality concrete Use of two or three different binders scientific work recognized as advantageous. To the Haf between the aggregate and the cement stone has improved e.g. B. the pretreatment of the aggregate surface with an aq water glass solution as a promising way. However, this aqueous water glass solution should be mixed in before Cement can be dried to have the maximum effect to be able to.

Bei der Herstellung von Trockenbaustoffen ist heute eine inten sive Trocknung feuchter oder nasser Zuschläge in speziellen energieaufwendigen Trocknungsanlagen üblich. Eine Mittrocknung kann bei kalkhaltigen Baustoffgemischen über die Hydratisie rung von Branntkalk (Feinkalk) zu Kalkhydrat erreicht werden. Zementhaltige Baustoffgemische müssen jedoch einen sehr weit gehenden Trocknungsgrad aufweisen, damit das Bindemittel "Zement" nicht während des Lagerzustandes anfängt zu hydratisie ren. Der Baustoff wird sonst unbrauchbar. Bei heute üblichen Portland- oder Hochofenzementen wird dafür ein Trocknungsgrad von unter 0,5 Gew.% Wassergehalt für erforderlich gehalten. Weist das Baustoffgemisch einen hohen Anteil an Feinststoffen außer üblichen Zementen auf, so kann aufgrund einer wesentlich erhöhten Mineralstoffoberfläche im Wassergehalt bis 1 Gew.% noch als zulässig angesehen werden.In the manufacture of dry building materials today is an integral part active drying of moist or wet aggregates in special energy-consuming drying systems common. A middle drying can with hydrated building materials containing lime of quicklime (fine lime) to hydrated lime can be achieved. Cement-containing building material mixtures, however, have to go very far have degree of dryness so that the binder "Cement" does not start hydrating during storage Otherwise the building material becomes unusable. With today's usual Portland or blast furnace cements become a degree of drying for this of less than 0.5% by weight water content is considered necessary. Has the building material mixture a high proportion of fine substances other than usual cements, it may be due to a increased mineral surface in the water content up to 1% by weight are still considered admissible.

Bei der Produktion von Massenbaustoffen wie Mörtel oder Beton sind für die Trocknungseinrichtungen erhebliche Investitions aufwendungen notwendig. Bei den Trockenbaustoffherstellern ist deshalb zur Zeit die Entwicklung zu bundesweit operierenden Groß unternehmen verstärkt im Gange, weil nur diese in der Lage sind, schwerpunktmäßig kurzfristig einen größeren Kapitaleinsatz auf zubringen. Mittelständische Unternehmen in diesem Industriezweig geraten mehr und mehr unter Druck.In the production of mass building materials such as mortar or concrete are significant investments for the drying facilities expenses necessary. At the dry building material manufacturers therefore, currently the development to nationwide operating large companies are increasingly underway because only these are able to focus on a larger capital investment in the short term bring to. Medium-sized companies in this industry come under increasing pressure.

Die dem Patentantrag zugrundeliegende Erfindung zielt darauf ab, mit feuchten bzw. nassen Zuschlägen und/oder unter Verwendung ei nes in wäßriger Lösung befindlichen Bindemittels eine trockene Baustoffmischung in Verbindung mit dem Mischvorgang zu erreichen. Bei der Erzeugung der notwendigen Reibungswärme findet eine Ver änderung des ursprünglich gewählten Zuschlaggemisches statt. Es erfolgt ein Kornabrieb, der vom Mineralbestand, der Kornform, der Kornoberfläche und der Kornabstufung des verwendeten Zuschlages abhängt. Durch die Auswahl der Ausgangszusammensetzung des Zu schlages kann die Sieblinie nach dem Mischvorgang sehr gut vor bestimmt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Abrieb beim Mischvorgang im wesentlichen den Sandbereich beeinflußt, und hier speziell den Feinststoffbereich.The invention on which the patent application is based aims to with moist or wet aggregates and / or using egg nes in aqueous solution a dry To achieve building material mixing in connection with the mixing process. When generating the necessary frictional heat Ver change of the originally selected aggregate mix instead. It there is a grain abrasion that depends on the mineral structure, the grain shape, the Grain surface and the grain gradation of the aggregate used depends. By choosing the initial composition of the Zu the sieve line can very well after the mixing process be determined. It should be noted that the abrasion essentially affects the sand area during the mixing process, and here especially the area of fine materials.

Diese Intensivmischung mit gezieltem Kornabrieb hat zusätz lich den Vorteil, daß im Gegensatz zu heutigen Herstellgewohn heiten der Sandbereich gezielt beeinflußt wird, so daß die end gültige Kornabstufung nach vorgegebener Rezeptur angesteuert wird. Der beim Mischen immer entstehende Kornabrieb unterliegt demgegenüber heute so gut wie keiner Kontrolle. Die Intensiv mischung zur Erzeugung von Reibungswärme ist zusätzlich baustoff technologisch von Vorteil, wenn Zuschlag oder Teile des Zuschla ges mit ungünstiger Kornform zum Einsatz kommen, weil dieser Nachteil beim Mischvorgang abgemildert oder auch ganz beseitigt werden kann.This intensive mixture with targeted grain abrasion has additional Lich the advantage that, in contrast to today's manufacturing habits units of the sand area is specifically influenced, so that the end valid grain gradation controlled according to the specified recipe becomes. The grain abrasion that always occurs during mixing is subject to in contrast, today there is practically no control. The intense Mixture for generating frictional heat is also a building material Technologically advantageous if surcharge or parts of the surcharge ges with unfavorable grain shape are used because of this The disadvantage of the mixing process is mitigated or completely eliminated can be.

Bei Verwendung von gebrochenen Zuschlägen bietet dieses Verfah ren grundsätzlich Vorteile: Die Verdichtungsfähigkeit des Ge misches läßt sich verbessern, außerdem wird durch die Kornform anrundung die Gesamtoberfläche des Zuschlages verringert, was eine Absenkung des erforderlichen Bindemittelbedarfes bedeutet. Der dem Patentantrag zugrundeliegende Erfindungsgedanke bringt folgende Vorteile gegenüber den heute üblichen Aufbereitungs verfahren:When using broken aggregates, this procedure offers general advantages: The compressibility of the Ge Mixing can be improved, moreover due to the grain shape rounding the total surface of the surcharge reduces what means a reduction in the required binder requirement. The inventive idea on which the patent application is based brings the following advantages compared to the usual preparation method:

1) Es können Trockenbaustoffe ohne aufwendige Trocknungsanlagen und ohne die Verwendung des Bindemittels Feinkalk hergestellt werden.1) Dry building materials can be used without complex drying systems and without the use of the fine lime binder will.
2) In Trockenbaustoffe können wäßrige Bindemittellösungen, wie z. B. Wasserglas, eingemischt werden, ohne daß der Mischvor gang unterbrochen werden muß.2) In dry building materials, aqueous binder solutions such as e.g. B. water glass, can be mixed in without the mixing must be interrupted.
3) Die bei der Zementherstellung ansonsten als Abfall entstehen de Reibungsenergie kann teilweise beim Mischvorgang als Trocknungsenergie sinnvoll genutzt werden, wenn nämlich Ze ment während des Mischvorganges feiner aufgemahlen wird.3) Which otherwise arise as waste in the manufacture of cement de Frictional energy can sometimes be in the mixing process as Drying energy can be used sensibly, if Ze ment is finely ground during the mixing process.
4) Zuschlag kann von der Kornform her verbessert werden, ohne daß die dabei anfallende Reibungswärme als unerwünschte Ne benerscheinung keine Verwertung findet.4) The grain shape can be improved without that the resulting frictional heat as undesirable Ne appearance does not find utilization.
5) Der Sand im Zuschlag der endgültigen Mischung ist von vorge gebener Qualität. Er stammt zu einem wesentlichen Teil aus einem gesteuerten Aufbereitungsprozeß, nämlich dem besonde ren Mischvorgang. Demgegenüber sind Schwankungen beim Sand bei den normalen Lieferungen aufgrund verschiedener Einfluß faktoren, wie Veränderungen im Vorkommen, Witterungsbedin gungen, Produktionsdurchsatz etc., selbst bei ein und dem selben Lieferwerk doch recht beachtlich. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, den Bindemittelbedarf entsprechend dem gleichmäßigeren Niveau abzusenken.5) The sand in the aggregate of the final mix is from pre given quality. To a large extent it comes from a controlled preparation process, namely the special one ren mixing process. In contrast, there are fluctuations in sand in normal deliveries due to various influences factors such as changes in occurrence, weather conditions conditions, production throughput, etc., even with one and the same the same delivery plant quite remarkable. This results in the ability to meet the binder needs lower the level more evenly.
Je nach erforderlichem Trocknungsaufwand und je nach Art und Zusammensetzung des Zuschlages sowie je nach eventueller zu sätzlicher Trocknung durch Zugabe von Zusatzstoffen oder Bindemittel in Mehlform tritt eine mehr oder weniger große Veränderung der Ausgangssieblinie des Zuschlages beim Misch vorgang auf. Unter Anwendung industrieller Produktionsgesetze läßt sich die gewünschte endgültige Sieblinie des Zuschlages im fertigen Baustoff erreichen.Depending on the required drying effort and depending on the type and Composition of the surcharge as well as depending on any additional drying by adding additives or Binder in the form of flour occurs more or less large Change in the initial sieve line of the aggregate when mixing operation on. Using industrial production laws can be the desired final sieve line of the surcharge in the finished building material.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Mörtel oder Beton dadurch ge kennzeichnet, daß der Mischvorgang für die Baustoffherstel lung in mindestens drei Stufen abgewickelt wird, wobei die feuchte Mischung nach der ersten Mischstufe in der anschlie ßenden zweiten Mischstufe getrocknet wird. Diese Trocknung erfolgt durch die beim Mischen entstehende Reibungswärme.1. Process for the production of mortar or concrete characterized in that the mixing process for building material development is carried out in at least three stages, the moist mixture being dried after the first mixing stage in the subsequent second mixing stage. This drying takes place due to the frictional heat generated during mixing.

2. Verfahren zur Trocknung eines feuchten oder nassen Baustoff gemisches durch Feinermahlung des Bindemittels oder von Tei len des Bindemittels während des Mischvorganges.2. Process for drying a damp or wet building material mixture by finely grinding the binder or part len of the binder during the mixing process.

3. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß beim Mischvorgang be wußt ein nach Art und Menge vorbestimmter Kornabrieb herbei geführt wird, der die Qualität des Sandes und hier besonders des Feinstsandanteils beeinflußt. Dieser hochwertige Mineral stoffabrieb ist geeignet, als Füllstoff bis zu einem Drittel des normalerweise für solche Baustoffgemische benötigten Zementes zu ersetzen.3. The method characterized in that during the mixing process be knows a grain abrasion predetermined according to type and quantity the quality of the sand and here in particular of the fine sand fraction affected. This high quality mineral Material abrasion is suitable as a filler up to a third the normally required for such building material mixtures To replace cement.

4. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die bei einer gewünsch ten Kornformverbesserung durch Friktion anfallende Reibungs wärme zur Herstellung eines Trockenbaustoffgemisches genutzt wird.4. The method characterized in that at a desired Grain shape improvement due to friction heat used to produce a dry building material mixture becomes.

5. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei- oder dreistu fig arbeitender Rohr- oder Trommelmischer in der zweiten Mischstufe Mahlstäbe oder -kugeln enthält, die die Reibung der Baustoffmischung in sich selbst verstärken.5. The method characterized in that a two or three stage fig working pipe or drum mixer in the second Mixing stage contains grinding rods or balls which reduce the friction reinforce the building material mixture in itself.

6. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rohr- oder Trommelmischer eingangs die Zugabevorrichtung für ein flüs siges Bindemittel und an einem oder zwei späteren Abschnit ten die Vorrichtungen zur Zugabe von trockenen Bindemitteln angeordnet sind. Die Mischung erfolgt dann abschnittsweise in zwei oder drei Stufen unmittelbar hintereinander, unter Zugabe unterschiedlicher Bindemittel für jede einzelne Misch stufe.6. The method characterized in that in a pipe or Drum mixer at the beginning of the addition device for a river binder and on one or two later sections the devices for adding dry binders are arranged. The mixing then takes place in sections in two or three stages one after the other, under Add different binders for each individual mix step.

7. Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Mischer ganz oder teilweise mit einer Wärmeisolierung umgeben wird, damit die im Inneren entstehende Reibungswärme nicht oder nur begrenzt nach außen abstrahlt. 7. The method characterized in that the mixer used is wholly or partially surrounded by thermal insulation, so that the frictional heat generated inside does not or only radiates to the outside to a limited extent.

8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der zur Herstellung von Mörtel oder Beton vorgesehene Zuschlag eine Beimengung von 10 bis 30 Gew.% an Natursand mit hohem Quarzgehalt (< 80 Gew.%) erhält, um einerseits den Abrieb im Sand niedrig zu halten und andererseits die Aufmahlung eines eventuell zugesetzten Bindemittels zu unterstützen.8. The method according to claim 1, characterized in that the Supplement intended for the production of mortar or concrete an admixture of 10 to 30% by weight of natural sand high quartz content (<80% by weight) in order to obtain the To keep abrasion in the sand low and on the other hand the Grinding of any added binder support.

9. Verfahren unabhängig von den Ansprüchen nach 1, 5 und 6 zum Trocknen eines nassen oder feuchten Zuschlaggemisches zur Herstellung von Trockenmörtel oder Trockenbeton dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Intensivmischung durch die dabei entstehende Reibungswärme die Trocknung erfolgt. Der dabei erzeugte Kornabrieb ist zur Verbesserung des endgültigen Zuschlaggemisches nach der Friktion und zur Verbesserung der Kornform der Zuschlagkörner aufgrund der bekannten Produktionsabläufe im Sinne einer Qualitäts erhöhung des damit herzustellenden Baustoffes bei der Verarbeitung und/oder im fertigen Zustand bewußt in einer genau angesteuerten Größenordnung gewollt.9. The method independently of the claims according to 1, 5 and 6 for drying a wet or moist aggregate mixture for the production of dry mortar or dry concrete characterized in that with an intensive mixing by the the resulting frictional heat drying takes place. The grain abrasion generated is to improve the final aggregate mix after the friction and for Improvement in the grain shape of the aggregates due to the well-known production processes in terms of quality increase in the building material to be produced at Processing and / or in the finished state consciously in a precisely controlled order of magnitude.