DE4308655A1 - Silicatbeton, insbesondere Kalksandstein - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen Silicatbeton, insbesondere in Form eines Kalksandsteins, hergestellt aus einem Gemisch von quarzhaltigem Sand, Kalk, Zuschlagstoffen und Wasser durch Preßformgebung und an­ schließende Autoklavenbehandlung.

Silicatbeton wird in Form von Kalksandsteinen für den Mauerwerksbau, dichter Silicatbeton für Fertigteile, Porenbeton für Mauersteine und Fer­ tigteile und ähnliche Anwendungen eingesetzt.

Bei der Herstellung von Silicatbeton reagieren Zuschlagstoffe und Binder unter Ausbildung eines Kalk-Sand-Binders. Die chemische Reaktion läuft so ab, daß der eingesetzt Sand im Autoklaven im basischen Milieu, das durch den eingesetzten Brandkalk und das Anmachwasser entsteht, bei Sattdampfbedingungen an der Oberfläche in Lösung geht und mit den Kal­ ziumionen der Lösung unter Ausbildung von Kalzium-Silicat-Hydraten reagiert. Die so neu gebildeten Bindemittelminerale wachsen in die Rauhigkeit der Sandkörner ein und verwachsen vor allem untereinander zu einem dichten, aber feinporösem Gefüge, das den Produkten die erforder­ liche Festigkeit verleiht.

Diese Art der Betonherstellung ist aus ökonomischen Gründen deshalb sehr vorteilhaft, weil kein Kies als Zuschlagsmittel verwendet werden muß, der ja in immer geringeren Mengen zur Verfügung steht, und weil nur etwa 8 bis 10% Brandkalk als primäres Bindemittel zugesetzt werden müssen im Vergleich von etwa 25% Zement bei Normalbeton.

Das vorstehend beschriebene Grundgemisch wird vor der Autoklavenhärtung zu Formlingen gepreßt, z. B. zu Mauersteinen, die als Fertigprodukt dann als Kalksandsteine bezeichnet werden. Darüber hinaus können auch noch beliebig andere vorgeformte Bauwerksteile hergestellt werden.

Die Qualität von Silicatbeton hängt wesentlich auch von der Güte des ein­ gesetzten Quarzsandes ab. Quarzsand weist ein relativ schmales Körnungs­ band auf und besitzt wenig Feinkorn.

Für eine gute Druck- und Abriebfestigkeit des Fertigproduktes ist aber ein gleichmäßiges Körnungsband mit genügendem Feinkornanteil zum Aus­ füllen der Hohlräume zwischen dem groben Korn und darüber hinaus eine möglichst vorteilhafte reaktive Phase des Gemisches zur Hydratbildung beim hydrothermalen Härtungsvorgang erforderlich.

Es werden dementsprechend herkömmlicherweise zusätzlich zu den vorste­ hend genannten Grundstoffen auch noch Zuschlag- bzw. Füllstoffe einge­ setzt, die teilweise die natürlichen quarzhaltigen Sande substituieren. Als derartige Füllstoffe sind beispielsweise aus der DD-OS 2 57 063 Kaolinab­ sande, aus der Zeitschrift "Baustoffindustrie" 1982, H 2, Seite 48, Glas­ bruch, aus der DE-OS 37 33 564 Eisensilicatschlacke, aus der DE-OS 37 01 856 Kupolofenschlacke und aus der DE-OS 37 26 256 Löß- und Hoch­ ofenschlacke bekannt. Bei der Auswahl der Füll- bzw. Zuschlagstoffe ging man bisher grundsätzlich davon aus, daß aluminiumreiche Minerale stö­ rend wirken würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Silicatbeton, insbesondere Kalksandsteine, so zu verbessern, daß die Druck- und Abriebsfestigkeit bei kostengünstiger Herstellbarkeit erhöht werden. Darüber hinaus soll es möglich sein, als Füll- bzw. Zuschlagstoffe insbesondere solche Materia­ lien zu verwenden, welche bei anderweitigen Prozessen als Abfallstoffe anfallen, so daß nicht nur eine kostengünstige Beschaffung dieser Stoffe möglich ist, sondern durch deren Verwendung gleichzeitig auch noch eine Entsorgung bewerkstelligt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Füll- bzw. Zuschlagstoffe magmatische Gesteine, insbesondere natürlich vorkommende derartige Steine, eingesetzt werden. Vorzugsweise werden diese Gesteine bis zu einem Gewichtsanteil von 25% eingesetzt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Verwendung solcher magma­ tischer Gesteine als Füller zum Kalk-Sand bzw. Kalk-Sand-Zuschlag­ stoff-Gemenge mit anschließender intensiver Mischung vor Herstellung der Rohlinge die Qualität der Endprodukte, insbesondere von Kalksandsteinen, erheblich verbessert, indem die Druck- und Abriebfestigkeit steigt und die Zeitdauer der hydrothermalen Härtung bis zu 30% gesenkt werden kann.

Das erfindungsgemäß verwendete magmatische Gestein fungiert gleichzeitig als Füllstoff und als reaktive Phase. Hieraus erklärt sich die Festig­ keitsverbesserung sowie die Verkürzung der Zeitdauer der hydrothermalen Härtung.

Durch die Beteiligung des erfindungsgemäßen Füll- bzw. Zuschlagstoffes an den hydrothermalen Reaktionen sollte die Zugabemenge 25 Gew.-% nicht überschreiten, da darüber hinausgehende Anteile zu einer zu großen Lö­ sungskonzentration führt, die das chemische Gleichgewicht so verlagert, daß die Festigkeit des Fertigprodukts wieder gesenkt wird. Hieraus resul­ tiert auch, daß die jeweilige Zusammensetzung des im Einzelfall verwen­ deten natürlichen magmatischen Gesteins mit der optimalen festigkeits­ steigernden Zugabemenge korreliert ist.

Zu den natürlichen magmatischen Gesteinen zählen beispielsweise Basalte, Diabase und Melaphyre mit ca. 50% SiO₂ und ca. 15% Al₂O₃ Anteilen, Phonolithe mit ca. 55% SiO₂ und ca. 20% Al₂O₃ Anteilen sowie Granite und Porphyre mit ca. 17% SiO₂ und ca. 14% Al₂O₃ Anteilen.

Besonders geeignet als erfindungsgemäße Füll- bzw. Zuschlagstoffe sind Diabase. Diabase fällt beispielsweise als Abfallprodukt in Form von Bre­ cher- und Zyklonstäuben an und kann durch die erfindungsgemäße Ausge­ staltung einer volkswirtschaftlich sinnvollen Verwendung zugeführt werden.

Die im Einzelfall zu wählende Zugabemenge hängt überdies von der Korn­ größe des Füll- bzw. Zuschlagstoffes sowie von der Kornzusammensetzung des Sandes bzw. des Sand-Zuschlagstoffgemisches ab. In der Regel liegt der Anteil des Füll- bzw. Zuschlagstoffes gemäß der Erfindung dement­ sprechend bei ca. 10 bis 15 Gew.-%.

Der erfindungsgemäße Einsatz natürlicher magmatischer Gesteine zur Her­ stellung von Kalksandsteinen erschöpft sich nicht in der Anwendung als Füllstoffe, sondern erstreckt sich auch auf den Einsatz als Zuschlagstoff. Bis zu 25 Gew.-% des üblicherweise eingesetzten quarzhaltigen Sandes und/oder der Zuschlagstoffe können durch ein magmatisches Gestein, vor­ zugsweise Diabase, mit einem Körnungsband im Bereich von 0,01 bis 7 mm und einem d₅₀ zwischen 0,05 und 1,0 mm ersetzt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels im Vergleich zu einem nach dem Stand der Technik hergestellten Produkt in Form eines Kalksandsteins näher erläutert:

Stand der Technik

Als Ausgangsmaterial wird ein Gemisch aus 90% Quarzsand, 10% Kalk und 6% Wasser verwendet.

Der Sand weist ein Körnungsband von 0,1 bis 7,0 mm und einen d₅₀ von 0,7 mm auf. Die Mischung wird mit einem Druck von 90 kp/cm² zu Rohlin­ gen verpreßt und im Autoklaven bei 15 bar und 200°C unter einer gesät­ tigten Wasserdampfatmosphäre gehärtet.

Die Härtungszeit der Rohlinge beträgt 5 Stunden einschließlich 1 Stunde Aufheizzeit.

Ausführungsbeispiel nach der Erfindung

Es wird ein Gemisch von 80% Sand, 10% Kalk und 10% Diabase mit einem Körnungsband von 0,01 bis 0,5 mm und einem d₅₀ von 0,3 mm sowie 6% Wasser verwendet.

Die Verfahrensweise ist die gleiche wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben. Lediglich die Härtungszeit der Roh­ linge betrug einschließlich der einstündigen Aufheizzeit nur 4 Stunden.

Vergleich

Bei der visuellen Beurteilung der Kantenfestung ergibt sich, daß die nach dem Stand der Technik hergestellten Steine nach einem Transport von ca. 170 km und mehrfacher Umlagerung starke Kantenbeschädigungen zeigen, während die erfindungsgemäß hergestellten Steine unter gleichen Bedin­ gungen wenig Abrieb und hohe Kantenschärfe aufweisen. Auch ist deren Oberfläche wesentlich glatter.

Claims (6)

1. Silicatbeton in Form eines vorgeformten Bauteils, insbesondere Kalk­ sandsteins, hergestellt aus einem Gemisch von quarzhaltigem Sand, Kalk, Zuschlagstoffen und Wasser durch Preßformgebung und anschließende Auto­ klavenbehandlung, gekennzeichnet durch die Verwendung magmatischer Ge­ steine als Füll- bzw. Zuschlagstoffe.

2. Silicatbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magma­ tischen Gesteine in einem Anteil bis zu 25 Gew.-% zugesetzt werden.

3. Silicatbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Diabase als Füllstoffe verwendet werden.

4. Silicatbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll­ stoffe ein Körnungsband von 0,01 bis 0,5 mm aufweisen.

5. Silicatbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll­ stoffe einen d₅₀ zwischen 0,05 und 0,5 mm aufweisen.

6. Silicatbeton nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der magmatische Füllstoff bis zu 25 Gew.-% des quarzhaltigen Sandes und/oder der Zuschlagstoffe ersetzt.