DE69721399T2

DE69721399T2 - Verfahren für die herstellung von zementplatten

Info

Publication number: DE69721399T2
Application number: DE69721399T
Authority: DE
Inventors: Marcello Toncelli
Original assignee: Toncelli Marcello Bassano del Grappa
Current assignee: Salvalaggio Maria Luisa Bassano Del Grappa Vice; TONCELLI, DARIO, BASSANO DEL GRAPPA, VICENZA, IT; TONCELLI, LUCA, BASSANO DEL GRAPPA, VICENZA, IT
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: ES2197985T3; KR19980703247A; EP0817709A1; US6355191B1; WO1997027982A1; JPH11503380A; CA2215337C; CA2215337A1; TR199701059T1; RU2151118C1; KR100472780B1; EP0817709B1; DE69721399D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Kunststein in der Form von Platten oder Blöcken aus granuliertem Steinmaterial, das mittels eines zementernen Binders gebunden ist und sich für Boden- und Wandbedeckungen eignet.
Es ist bekannt, dass seit vielen Jahrhunderten Natursteinmaterialien wie Marmor, Granit usw. in der Form von Platten und Tafeln sowohl für Boden- als auch für Wandbedeckungen verwendet worden sind.
Natürliche Steinmaterialien werden aus Steinbrüchen in der Form von Blöcken abgebaut, worauf die Blöcke einem Bearbeitungszyklus für viele Vorgänge und Verfahren wie z. B. Sägen, Glätten, Polieren, usw. unterzogen werden: Bei deren fraglos ästhetischen und gleichfalls unstrittigen mechanischen Eigenschaften ergeben Natursteinmaterialien dennoch einige Probleme und Nachteile.
Erstens unterscheidet sich jeder aus einem Steinbruch abgebaute Block manchmal nur geringfügig, manchmal aber auch deutlich von aus dem gleichen Steinbruch abgebauten Blöcken, so dass es nicht möglich ist, Böden oder Umhüllungen mit großen Oberflächenflächen zu erzeugen, die deutliche ästhetische und/oder farbliche Unterschiede nicht aufweisen.
Zweitens bleibt, bereits im Stadium des Abbaus der Blöcke aus den Steinbrüchen, ein beachtlicher Anteil des z. B. durch Sprengen abgebauten oder entnommenen Materials ungenutzt oder wird im Laufe der Verarbeitung unverwendbar. Beispielsweise kann gesagt werden, dass der Prozentsatz des aus Steinbrüchen abgebauten Steinmaterials, das tatsächlich verwendet wird, d. h., das in der Form von Blöcken zur weiteren Verarbeitung geschickt wird, 20 bis 30% nicht übersteigt, wobei ganz offensichtlich nur Abfall anfällt, was nicht nur wirtschaftlich von Nachteil ist, sondern auch einen Faktor von Umweltverschmutzung und Entstellung der Landschaft in den Umgebungen der Steinbrüche darstellt.
Versuche werden seit der Vergangenheit bis heute unternommen, dieses restliche Steinmaterial (d. h. die vorgenannten 70%, die nicht direkt verwendet werden) zur Herstellung von Produkten aus Kunststein zu verwenden und zu nutzen.
Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen und durchgeführt worden, die in zwei Hauptgruppen von Lösungsansätzen eingeteilt werden können. Ein erster Lösungsansatz beruht auf der Herstellung so genannter "Terrazzo"-Zement-Produkte oder -Kacheln/-Fliesen, die im Wesentlichen aus granuliertem Natursteinmaterial bestehen, das in einer Zement-Matrix dispergiert ist.
Das besondere, für diese Produkte angewandte Verfahren erzeugt Kacheln bzw. Fliesen, die sehr dick (insbesondere relativ zu den Abmessungen der einzelnen Kacheln oder Fliesen) und daher auch schwer sind, was natürlich nachteilig in Hinblick auf deren anschließende Handhabung ist, insbesondere im Stadium, wenn die Fliesen verlegt werden.
Eine "Terrazzo"-Fliese weist im Allgemeinen Abmessungen von 40 × 40 cm (bei einer Dicke von nicht weniger als 3,5 cm) oder von 30 × 30 cm (bei einer Dicke von 2,7 cm) oder weitere weniger übliche Abmessungen auf.
Außerdem sind deren mechanische Eigenschaften relativ geringwertig.
Tatsächlich sind die Werte der Biegefestigkeit (9,5 bis 10 N/mm²) und der Abriebbeständigkeit (560 bis 580 mm³) sicherlich nicht hoch, wogegen die Wasserabsorption 9 bis 10 Gew.% erreicht.
Ein weiterer Nachteil dieses zementernen Produkts liegt in seinem Aussehen, wobei der zementerne Binder zum Vorschein kommt, worin das granulierte Material eingebracht ist, so dass, von einem ästhetischen Standpunkt aus, "Terrazzo"-Fliesen niemals allzu sehr geschätzt wurden und deren verbreitete Anwendung hauptsächlich aus Gründen ihrer Billigkeit vorkommt.
Jede Fliese wird individuell mit einem Verfahren erzeugt, das die folgenden Stufen aufweist:

(1) es wird eine Schicht aus einer Mischung, die aus (a) dem inerten granulierten Material, das vorab auf die gewünschte Partikelgröße zerkleinert worden ist, und aus (b) aus einer Bindungsmatrix aus Zement zusammengesetzt ist, die durch Zement und Wasser gebildet ist, worin der Prozentsatz des Wassers gezielt in Überschuss zu derjenigen Menge angewandt wird, die normaler Weise zum Erreichen der Bindungswirkung notwendig ist, auf der Unterlage einer Form ausgebreitet und einige Sekunden lang leicht durchgeschüttelt;
(2) es wird eine zweite Schicht aus einem Binder aus sehr magerem Zement, der kaum mit Wasser befeuchtet ist, oben auf die erste Schicht gelegt (welche die so genannte Sichtseite der Fliese bilden soll);
(3) es wird ein Druck über dieser zweiten Schicht so angelegt, dass das überschüssige Wasser, das in der ersten Schicht vorhanden ist, in die darüber liegende Schicht übertragen wird, um deren Wasser-Prozentsatz auf Werte zu bringen, die geeignet sind, die anschließenden Absetz- und Härtungsstufen herbeizuführen;
(4) das Produkt wird aus der Form entnommen und eine Zeit lang, die zum Absetzen notwendig ist, auf Tischen oder Regalen liegen gelassen, wo es dann auch noch eine Zeit lang liegen gelassen wird, die notwendig ist, um die Härtungsstufe zu beenden (gewöhnlich ca. 25 Tage lang).

Zur Herstellung von Fliesen oder Platten sind in jüngeren Jahren industrielle Untersuchungen und Entwicklungen bezüglich industrieller Verfahren durchgeführt worden, in denen ein körniger Füllstoff aus Steinmaterial, gewöhnlich der Abfall vom Abbau natürlicher Steinmaterialien, der vorab auf eine geeignete Partikelgröße gebracht wurde, in geeigneten Anteilsmengen mit einem Binder aus entweder einer Zement-Natur oder aus einem Härter-Syntheseharz vermischt wird.
Die entstandene Mischung wird einer ersten Formungsstufe unterzogen, z. B. durch Befüllen geeigneter Formen oder ähnlicher Formungsvorrichtungen, um so eine Schicht der gewünschten Dicke zu bilden.
Die Formen oder Formungsvorrichtungen werden dann einem mechanischen Kompaktierungsvorgang (vorzugsweise durch die Einwirkung einer Platten-Presse unter gleichzeitiger Anwendung einer Schwingbewegung unterzogen, wobei die Form unter Vakuum gehalten wird.
Nach Beendigung dieser Stufe, die einige Minuten lang dauert, läuft eine Härtungsstufe in einer Weise ab, die von der Natur der Bindung abhängt.
In spezifischerer Weise ist dies, im Fall eines Binders aus Zement, eine herkömmliche Absetz- und anschließende Härtungsstufe, wofür das Produkt die notwendige Zeit lang liegen gelassen wird.
Im Fall eines Binders aus synthetischem Harz läuft die Härtung allerdings in kurzer Zeit in der Gegenwart eines Katalysators unter Anwendung von Wärme oder im Kalten durch die gemeinsame Einwirkung eines Katalysators und eines Beschleunigers ab.
Dieses Verfahren ist nicht nur wegen seiner Kompatibilität mit modernen industriellen Produktionsstandards vorteilhaft, sondern vor Allem auch deshalb, weil es zu gezielt vorteilhafteren Produkten führt.
Unter den Vorteilen sollte an erster Stelle herausgestellt werden, dass es möglich ist, Platten von wirklich beachtlichen Ausmaßen herzustellen, die viel größer als diejenigen von "Terrazzo"-Fliesen und auch größer als Fliesen oder Produkte aus natürlichen Steinmaterialien sind.
Zweitens weist das entstandene Produkt ein vollkommen homogenes Aussehen auf, so dass es möglich ist, sehr große Bodenflächen oder Aussenfassaden für Bauwerke herzustellen.
Drittens sind die mechanischen Charakteristika der entstehenden Platten gezielt besser als diejenigen von "Terrazzo"-Fliesen.
Der zweite Lösungsansatz beruht darauf, dass Blöcke hergestellt werden, die eine Größe aufweisen, die vergleichbar mit derjenigen von Blöcken ist, die beim Abbau von Steinbrüchen erhalten werden, um später zu Platten gesägt zu werden.
In der allgemeinen Praxis wurde und wird die Herstellung von Blöcken aus Steinmaterialien durchgeführt, indem vorwiegend Calzium-haltige Steinmaterialien (da diese Materialien, im Unterschied zu Silizium-haltigen Materialien wie Granit, leicht mit Werkzeugen gesägt werden können, die Segmente mit Diamant-Einsätzen aufweisen) und Portland-Zement oder allgemeiner hydraulischer Binder mit Zementier-Funktion zur Anwendung gelangen.
Leider zeigen diese Blöcke die gleichen nachteiligen Merkmale wie die bereits genannten Zement-Produkte, da bei deren Herstellung Zement-Schlämme mit einem Wasser-Überschuss wegen der Notwendigkeit des Einsatzes fluider Mischungen angewandt werden müssen, welche dazu befähigt sind, die Zwischenräume zwischen den Partikeln aus granuliertem Naturstein rasch auszufüllen.
Im Übrigen verursacht der Wasser-Überschuss, bezogen auf den Zement, dass die mechanischen Eigenschaften der Produkte stark herabgesetzt werden und außerdem die aus den Blöcken erhaltenen Platten vereinzelte Sprünge bilden und aufweisen, die durch die abwechselnde Schrumpfung und Ausdehnung der Produkte verursacht werden, wobei diese Phänomene durch die übermäflige Porosität der Produkte noch gesteigert werden, die ihren Ausgangspunkt in der Verdampfung des zu großen Überschusses von Wasser und in der verringerten mechanischen Beständigkeit der Produkte hat, was sich aus einem derartigen Überschuss ableitet.
Die befüllten Formen werden Schwingungen ausgesetzt, die auf die Grundlage und/oder die Wände der Formen angewandt werden, um die Aufschlämmung ähnlich wie einen Beton-Guss zu kompaktieren.
Das überschüssige Wasser verursacht den "Ausblutungs"-Effekt, nämlich die Trennung von Wasser und Zement unter Flotierung zur Oberfläche, wobei (was noch gravierender ist) solch eine Trennung auch innerhalb der einzelnen Zwischenräume abläuft, worin die Grenzfläche zwischen der Bindungsmix und der Oberfläche des Partikels aus Steinmaterial manchmal nur aus Wasser besteht.
Die Verwendung plastifizierender Additive in diesem Verfahrenstyp ist nicht besonders nützlich, da die Aufschlämmung, obwohl sie fluider ist, einen plastischen Zustand annimmt, der die Entlüftung der Mischung behindert, die vor dem Absetzvorgang ablaufen muss.
Demzufolge werden Produkte erhalten, die mit Luftblasen gefüllt sind, die dann auf der Oberfläche der Platten, die durch sägen erhalten werden, in Form von Löchern erscheinen und auftreten, die Durchmesser aufweisen, die von einigen 1/1000 bis einigen mm reichen.
Zum technischen Gebiet, das die Herstellung von Blöcken aus Steinmaterial betrifft, kann neben dem obigen Verfahren US 4 698 101 genannt werden (worin außerdem weitere Patente zusammengefasst sind, die einen Teil des Standes der Technik darstellen); darin wird ein Verfahren zur Herstellung von Blöcken aus Steinmaterial unterschiedlicher Partikelgröße und aus einem Binder beschrieben, umfassend eine anfängliche Mischstufe, wobei Steinmaterial als Form von Pulver und/oder granuliert und ein Binder unter Vakuum vermischt werden; danach wird die Mischung in eine Form übertragen, welche abwechselnd bewegt wird, um eine einheitliche oder homogene Verteilung der Mischung innerhalb der Form zu erhalten; die letztere wird, wobei sie noch immer unter Vakuum gehalten wird, dann in eine ebenfalls unter Vakuum gehaltene Kammer übertragen, worin sie der Einwirkung einer Kompaktierpresse in Kombination mit einer Schwingbewegung vorbestimmter Frequenz ausgesetzt wird.
Die anschließende und endgültige Phase, die das Absetzen und die Härtung betrifft, hängt auch in diesem Fall von der Natur des Binders ab, nämlich davon, ob er aus einem härtbaren Harz oder ein Binder aus Zement ist, wobei die bereits bezüglich dieser zwei Binder-Typen angestellten Überlegungen weiterhin zutreffen, mit den selbstverständlichen Unterschieden, die durch die Größe der Blöcke bestimmt sind.
Ein weiteres früheres Dokument, das sich mit der Herstellung künstlicher Stein-Produkte, insbesondere von Platten großer Abmessung bis zu einigen Linearmetern, befasst, ist EP A 0 378 275. Dieses Patent macht von einer Mischung aus inerten Materialien (natürlichen Steinmaterialien oder Keramikmaterialien) in granulierter Form und von einer Bindungsphase aus Pulvern für Keramikmaterialien, die leicht befeuchtet sind, Gebrauch, worin die Verhälntisse zwischen Granulat und Bindungsphase 0,35 bis 0,55 betragen, bezogen auf das Volumen. Das relevante Verfahren bedarf am Ende einer Befeuerung des Produkts bei einer Temperatur von 1000 bis 1300°C und stellt daher ein Verfahren dar, das riesige industrielle Investitionen zur Implementierung benötigt. Ferner sind die entstehenden Platten relativ dünn, unter der Voraussetzung, dass die Maximalgröße des Granulats vorzugsweise weniger als 1/3 der Dicke der kompaktierten Platten beträgt.
Somit ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung die Herstellung von Produkten, in denen Natursteinmaterialien in granulierter Form und ein zementerner Binder verwendet werden, wobei diese Produkte nicht die Probleme eines übermäßigen Einheitsgewichts oder einer zu großen Dicke oder die ästhetischen Nachteile aufweisen, die oben bezüglich bekannter Lösungsansätze kurz beschrieben wurden.
Bei der Erzeugung der genannten Produkte beruht das Hauptproblem, das bis heute nicht zufriedenstellend gelöst worden ist, darauf, dass die Leerräume gefüllt werden, d. h. die leeren Räume, die zwischen den Partikeln eines granulierten Materials erzeugt werden oder zurückbleiben, wenn dieses einen bestimmten geschlossenen Raum oder ein entsprechendes Volumen einnimmt.
Tatsächlich gilt, dass, je größer der Füllgrad ist, die Eigenschaften und auch das Aussehen des entstandenen Produkts aus Zement einem natürlichen Steinmaterial umso näher kommen.
Was nun das vorgenannte abgeschlossene Volumen oder den entsprechenden Raum betrifft, welche eine bestimmte Menge granuliertes Material enthalten, hängen die Natur und insbesondere die Abmessungen der leeren Anteile oder Zwischenräume zwischen den Partikeln natürlich von der Größe der Partikel ab, so dass der Leer-Bruchteil und somit das Volumen der Zwischenräume, die mit dem zementernen Binder gefüllt werden müssen, ebenfalls von der Partikelgröße abhängen.
Die Bindungsmatrix aus Zement besteht ihrerseits hauptsächlich aus Zement-Pulver und Wasser.
Es gibt eine bekannte Menge von Wasser, die notwendig ist, damit die Reaktionen, die das Absetzen und die Härtung eines Zements kennzeichnen, ablaufen können.
Allerdings reicht diese Menge an Wasser nicht aus, um der Aufschlämmung aus Zement und Wasser auch nur eine minimale Verarbeitbarkeit oder Fluidität zu verleihen, so dass, bei normalen Verfahrenstechniken zur Herstellung von Zement-Produkten, die Menge an Wasser, die zur Herstellung der Aufschlämmung zugefügt wird, in Überschuss zu derjenigen vorliegt und vorhanden ist, die zur Hydratation des Zements benötigt wird.
Dieser Überschuss hat seinerseits der kleinstmögliche Überschuss zu sein, und zwar abgestimmt auf die Verarbeitbarkeit des Mix, da, in der End-Analyse, das überschüssige Wasser die Kompaktheit und somit die mechanischen Eigenschaften des endgültigen Produkts aus Zement beeinträchtigt, dessen Porosität erhöht wird.
Was nun wiederum die Herstellung des Produkts aus Steinmaterial in körniger Form und aus zementernem Binder betrifft, worauf sich die vorliegende Erfindung bezieht, würde, falls eine Aufschlämmung aus Zement und Wasser, die eine Wassermenge enthält, die zur Hydratation des Zements hinreicht, zum Füllen der leeren Anteile verwendet würde, diese Aufschlämmung sehr dicht sein und eine hinreichende Verarbeitbarkeit oder Fluidität aufweisen, um die Zwischenräume zwischen den Körnern aus inertem Steinmaterial durch Fließen auszufüllen.
Sollte andererseits der optimale Füllgrad erhalten werden, müsste die anfängliche Aufschlämmung aus Wasser und Zement einen überschüssigen Wasser-Prozentsatz enthalten, wie oben erwähnt, was für die mechanischen Eigenschaften der zementernen Matrix des Endprodukts und somit des Produktes selbst nachteilig wäre.
Zur Erlangung einer genaueren Vorstellung über die einschlägigen Zahlenwerte genügt es zu berücksichtigen, dass eine Aufschlämmung die nahezu ideal zur Erzeugung eines Zement-Produkts mit genügend guten Charakteristika und Eigenschaften ist, einen Wassergehalt von weniger als 0,315 Gew.Teilen, bezogen auf das Gewicht des Zements, aufweisen müsste, wogegen der Wasser-Prozentsatz zum Erreichen eines genügend guten Fließvermögens der Aufschlämmung zur entsprechenden Gewährleistung eines ausreichenden Füllgrades der Zwischenräume eines granulierten Materials im Allgemeinen größer als 0,55 Gew.Teile sein müsste, wiederum bezogen auf das Gewicht des Zements und in diesem Fall wären die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts zweifellos geringwertig.
Es ist genau die widersprüchliche Natur dieser zwei Situationen, die in den untersuchten und implementierten Lösungsansätzen des Standes der Technik im Fall von "Terrazzo"-Fliesen zur Anwendung einer Mischung mit einem großen Überschuss von Wasser in der zementernen Aufschlämmung führte, die die Leerräume des granulierten Materials füllte, wobei im Anschluß daran auf die Maßnahme einer zweiten Schicht aus einer Mischung rückgegriffen wurde, der es an Wasser mangelte, um so den Wassergehalt des zementernen Binders insgesamt auszugleichen.
Obwohl durch diese Maßnahme ein angemessener Füllgrad der Leerräume des granulierten Ausgangsmaterials bewerkstelligt wird, ist es allerdings unmöglich zu verhindern, dass das Endprodukt eine sehr große Dicke und ein entsprechend großes Gewicht, bezogen auf seine Abmessungen, und außerdem zumindest nur mittelmäßige mechanische Eigenschaften aufweist.
Somit ist, vor der vorliegenden Erfindung, eine industriell befriedigende Lösung des Problems nicht gefunden worden.
Außerdem sind in letzter Zeit Additive zur Wasserverringerung oder Plastifizierung für Zement-Schlämme mit dem Ziel zur Anwendung gelangt, ein größeres Fließvermögen auf die Schlämme zu übertragen, die Zement und Wasser im optimalen Verhältnis enthalten, da diese andernfalls pastös und daher nicht fluid sind.
Durch die vorliegende Erfindung ist allerdings die Optimallösung zur Herstellung von Produkten aus Zement gefunden worden, welche ein granuliertes Natrusteinmaterial und eine Matrix aus Zement umfassen, die die Leerräume und Zwischenräume des granulierten Materials füllt, wobei die Produkte aufweisen:

(i) im Fall eines Platten-Produkts eine viel kleinere Dicke als diejenige direkt vergleichbarer Produkte des Standes der Technik mit der gleichen Zusammensetzung, und im Fall von Blöcken die Möglichkeit, in Form von großen Platten einer Dicke gesägt zu werden, die definitiv kleiner als diejenige von Platten ist, die durch Sägen aus Blöcken erhältlich sind, die gemäß dem bekannten Stand der Technik hergestellt und direkt vergleichbar bezüglich der analogen Zusammensetzung sind;
(ii) ausgezeichnete physikalische und mechanische Eigenschaften; insbesondere Porosität und Biegefestigkeit, der gleichen Größenordnung wie diejenige, die mit den neuesten Verfahren auf der Grundlage einer vibratorischen Kompaktierung von Mischungen aus granuliertem Material und Bindungsmatrix unter Vakuum erhältlich sind;
(iii) ein Aussehen, das demjenigen eines Natursteinmaterials ähnelt, aus dem das granulierte Ausgangsmaterial gebildet ist; und
(iv) Abmessungen, die ebenfalls definitiv größer als diejenigen herkömmlicher Fliesen, z. B. des "Terrazzo"-Typs, sind.

Zur Erzeugung eines Produkts mit den oben genannten charakteristischen Eigenschaften bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung oben definierter Zement-Produkte, welches auf einer Reihe von Stufen gemäß dem beigefügten Anspruch 1 beruht.
Die erste Stufe beruht darauf, dass man ein inertes Material mit einer vorbestimmten und gesteuerten Partikelgröße bereitstellt und seinen Leer-Bruchteil berechnet. Insbesondere kann Abfall-Steinmaterial, wie dasjenige, das aus Verfahrensabläufen zum Abbau von Blöcken aus Natursteinmaterial resultiert, vollständig im vorliegenden Verfahren wiederverwendet werden.
Ist das genannte Inertmaterial homogen, beruht die Optimalbedingung darauf, dass das Steinmaterial auf eine maximale Partikelgröße von nicht größer als 6 mm (obwohl in einigen Fällen diese Maximalgröße auch 8 mm erreichen kann) zerkleinert und gemahlen und anschließend das aus dem Mahlvorgang resultierende granulierte Material, wie es ist (frisch gemahlen), verwendet werden.
Ist andererseits das granulierte Ausgangsmaterial nicht homogen, oder ist es beispielsweise zum Erreichen einer besonderen Farbe oder ästhetischer Effekte erwünscht, Steinmaterialien unterschiedlichen Ursprungs und Herkunft zuzumischen, kann in diesem Fall die Zusammensetzung des granulierten Ausgangsmaterials vorab zubereitet werden, wobei man eine der üblichen Formeln zur Berechnung der Zusammensetzung und Partikelgrößenverteilung anwendet, welche auf dem Gebiet von Zement-Produkten bezüglich des Inertmaterials herangezogen werden.
Beispiele dieser Formeln sind die Formeln von Fuller und Thompson oder die Bolomey-Formel, welche z. B. in M. Collepardi's "Scienza e tecnologia del calcestruzzo" (Wissenschaft und Technologie von Beton) S. 292–303, veröffentlicht von Haepli, diskutiert sind.
Die zweite Stufe des Verfahrens beruht auf der Zubereitung einer Bindungsmatrix, die mindestens umfasst:

– einen Mix aus Wasser und Zement, worin der Wassergehalt 0,25 bis 0,36 und vorzugsweise 0,28 bis 0,32 Gew.Teile, bezogen auf das Gewicht des Zements, beträgt,
– eine Menge eines bekannten Plastifizieradditivs für Zement-Schlämme, und zwar so, dass, wenn der Mix auf eine Oberfläche zur Durchführung eines "Mini-Absinktests" gegossen wird, und dieser eine Fluidität bzw. ein Fließvermögen aufweist, so dass er in einer sehr dünnen Schicht mit rundlicher Gestalt mit einem Durchmesser von ca. 20 cm vorliegt und keine erkennbare Trennung zwischen dem Wasser und dem Zement unter Abscheidung des Zements am Boden der Form und dem Erscheinen des Wassers auf der Oberfläche auftritt. In der vorgenannten Definition bedeutet der Begriff "Mini-Absenktest" eine vereinfachte Form des Absinktests gemäß der durch die UNI 9418-Standards definierten Methode.

Zur Verdeutlichung kann gezeigt werden, dass, falls gleiche Volumina Wasser und Zement vermischt werden, ein Mix erhalten wird, der 0,32 Gew.Teile Wasser, bezogen auf das Gewicht des Zements, enthält. Bei Verwendung eines Inertmaterials aus z. B. gemahlenem Marmor mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 6 mm weist dieses einen Leer-Bruchteil von 26 Vol.% auf, was die theoretische Menge an zuzufügender Bindungsmatrix darstellt. Die tatsächliche Menge an zuzufügender Bindungsmatrix ist in diesem Fall auf ca. 29 Vol.% erhöht.
Sollte es erwünscht sein, die Menge an Bindungsmatrix aus Zement zum Füllen der Zwischenräume zu erhöhen, falls beispielsweise der Leer-Bruchteil erhöht wäre, so dass die Menge der Matrix entsprechend zu erhöhen wäre, kann die mögliche Verwendung von Inertmaterialien in fein gemahlener Form (z. B. aus Calciumcarbonat) vorgesehen werden, um die Zement-Menge hinreichend niedrig zu halten, um davon etwas durch das Inertmaterial zu ersetzen.
Schließlich sollte herausgestellt sein, dass weitere Additive, z. B. die üblichen Farbstoffe für Zement, ebenfalls zum Zement und der Wasserbindungsmatrix gegeben werden können, wenn beispielsweise eine besondere Farbe oder dekorative Effekte angestrebt werden.
Bezüglich des genannten Plastifizieradditivs, das die Verarbeitbarkeit und somit das Fließvermögen der zugemischten zementernen Bindungsmatrix verbessert, kann eines der so genannten Super-Plastifiziermittel auf Basis von Naphthalinsulfon-Verbindungen, von Melamin oder von Acryl-Polymeren verwendet werden.
Unter diesen können diejenigen genannt werden, erhalten durch Copolymerisation von Acrylsäure, wie "TERAFLUID 001" der italienischen Firma Breton Spa, "MAPEI FLUID X P404" der italienischen Firma Mapei Spa, "CHUUPOL AP10" der japanischen Firma Takemoto, oder diejenigen mit Naphthalinsulfon-Basis wie "REBUILD 2000" der schweizer Firma Mac-Master oder schließlich diejenigen auf Basis von Melamin wie "MELMENT 1.30" der deutschen Firma SKW.
Die dritte Stufe des Verfahrens der Erfindung beruht auf der innigen Vermischung des inerten granulierten Materials mit einer Menge der oben beschriebenen Bindungsmatrix, die in schwachem Überschuss zur theoretischen Menge angewandt wird, die dem Leer-Bruchteil des inerten granulierten Materials entspricht, welcher z. B. mit Formel 7.12 des oben angegebenen Textes berechnet wird.
Die Menge an Bindungsmatrix, die theoretisch hinreicht, die Leer- und Zwischenräume zu füllen, kann auf der Grundlage dieses Leer-Bruchteils dingfest gemacht werden. Die Menge der tatsächlich verwendeten Bindungsmatrix wird in schwachem Überschuss zu dieser theoretischen Menge zur Anwendung gelangen, dieser Übershcuss braucht aber nicht so groß zu sein, dass er, bei Beendigung des Verfahrens, zur Bildung einer unabhängigen Schicht aus Zement allein auf einer der beiden Seiten des Produktes führt. In der Praxis liegt der Überschuss normaler Weise in der Größenordnung von 10% des Anfangsvolumens der Bindungsmatrix, bezogen auf das Gesamtvolumen der Mischung aus granuliertem Material und Bindungsmatrix.
Im Fall der Herstellung von Produkten mit einer Dicke von mehr als 5 cm und insbesondere von Blöcken erfolgt diese Mischstufe unter einem gesteuerten Vakuum, wobei der Restdruck vorzugsweise nicht unterhalb 70 mm Hg liegt, um so zu verhindern, dass das in der Mischung enthaltene Wasser siedet.
Die nächste Stufe beruht auf der Ausbreitung der sich aus der vorhergehenden Stufe ergebenden Mischung in einer Form oder einer ähnlichen Formungsvorrichtung, um eine Schicht der gewünschten Dicke zu bilden, wobei die genannte Ausbreitung unter Vakuum durchgeführt wird, falls die Vermischung ebenfalls unter Vakuum erfolgt ist. Im Fall der direkten Herstellung von Platten kann die Form z. B. aus einem Einsatz mit den gewünschten Abmessungen der endgültigen Platte bestehen. Die Schicht der Mischung wird in einer Dicke ausgebreitet, die im Wesentlichen derjenigen der endgültigen Platte oder des Produkts entspricht; in der bevorzugten Ausführungsform liegt diese Dicke in einer Größenordnung von 15 bis 20 und am meisten bevorzugt von 17 mm.
Ein sehr hohes Vakuum, wobei der Restdruck ca. 40 mm Hg nicht übersteigt, wird dann an die in der Form enthaltene Mischung angelegt, um eine im Wesentlichen vollständige Entlüftung der Zwischenräume herbeizuführen und jegliche Luft zu entfernen, die in der Mischung zurückbleibt. Diese Entlüftungsstufe sollte von nur sehr kurzer Dauer sein, und in Versuchstests wurde herausgefunden, dass sie vorzugsweise nicht länger als 20 s dauern sollte. Diese kurze Dauer ist wegen des Erfordernisses notwendig, um zu verhindern, dass das Wasser unter Bildung von Dampfblasen siedet, wodurch eine unvollkommene Kompaktierung zum Nachteil der endgültigen Kompaktheit und der mechanischen Eigenschaften des Produkts verursacht würde.
Nach Beendigung der Entlüftungsstufe unter einem Hochvakuum wird die Form, die die Schicht der Mischung enthält, mit einer vorbestimmten Frequenz von 2000 bis 4800 Zyklen/min geschüttelt, wobei sie unter einem Vakuum gehalten wird, das niedriger als dasjenige der Entlüftungsstufe ist und vorzugsweise in der Größenordnung von 70 bis 80 mm Hg Restdruck liegt.
Die Dauer dieser Stufe, bei der eine Schüttelbewegung unter Vakuum auf die entlüftete Schicht der Mischung in der Form angewandt wird, liegt in der Größenordnung von einigen 10 s – wie im Fall von Produkten, die als Platten oder Fliesen einer Dicke von nicht mehr als 50 mm hergestellt werden – und sie beträgt bis zu ca. 4 bis 5 min im Fall von Produkten, die größe Blöcke von z. B. 250 × 250 × 100 cm sind.
Obwohl diese Bemerkung als nicht einschränkend verstanden werden sollte, erscheint es plausibel zu berücksichtigen, dass die Anwendung der Schwingbewegung unter Vakuum auf die entlüftete Mischung zu einem relativen Absetzen der Partikel des granulierten Materials und zu einer besseren gegenseitigen Durchdringung oder eines Oberflächen-"Abschlusses" davon führt (wobei "Abschluss" bedeutet, dass die Oberfläche des Produkts sehr kleine Bereiche von zementerner Bindungsmatrix im Sichtfeld aufweist), da die Partikel mikroskopische Bewegungen durchführen können, ohne durch die Reibung beeinträchtigt zu sein, welche den gleichen Absetzvorgang davon in der Abwesenheit der Bindungsmatrix hemmen würde, was sich somit auch dahingehend auswirkt, dass die Reibung wesentlich verringert wird, wobei natürlich die Zwischenräume des inerten granulierten Materials gleichfalls gefüllt werden.
Die nächste Stufe des Verfahrens beruht auf dem Transfer der Formen zu einem Abschnitt, wo die Schicht der darin ausgebreiteten Mischung einem Absetzvorgang und einer Anfangshärtung unterzogen wird, wodurch es ermöglicht wird, dass das Produkt aus der Form entnommen werden kann. Diese Stufe läuft vorzugsweise bei einer Temperatur von 25 bis 35°C ab.
Die Endstufe beruht auf der Entnahme des Produkts aus der Form, worauf das Produkt auf einem Regal gelagert wird, bis es vollständig ausgehärtet ist.
Im Fall von Produkten mit einer Dicke von größer als 5 cm und spezifischer im Fall von Blöcken beträgt die Verweildauer im genannten Absetz- und Anfangshärtungsabschnitt mindestens 8 h und die endgültige Stufe umfasst eine erste Phase mit einer Dauer von ca. 7 Tagen, während der das Produkt stehen gelassen wird, wobei es aus der Form entnommen ist, und zwar vorzugsweise so, dass es durch eine Umhüllung aus wasserdichtem Material geschützt wird, um so die Verdampfung von wAsser aus dem Block in die umgebende Atmosphäre zu verhindern. Am Ende dieser Phase wird es möglich, die Blöcke zu sägen, um Rohplatten zu erhalten. Eine zweite Phase läuft dann ab, die die notwendige Anzahl von Tagen zur vollständigen Beendigung der Aushärtung dauert.
Eine Anlage zur Implementierung des Verfahrens der Erfindung ist teilweise schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Spezifischer ist das Folgende dargestellt:
1 zeigt das Anlagenschema zur Herstellung von Platten-Produkten;
2 zeigt schematisch die Anlage zur Herstellung von Block-Produkten gemäß einer ersten Ausführungsform davon;
3 zeigt schematisch eine zur 2 alternative Anlage, die eine zweite Ausführungsform betrifft;
4 und 5 zeigen schematisch den Mischer zur Herstellung der Mischung.
Betreffend zuerst 1, ist ein allgemeiner Plan einer Anlage dargestellt, der sich auf die Herstellung von Platten-Produkten bezieht, umfassend einen Abschnitt A zur Lagerung und Dosierung der Rohmaterialien, umfassend die vier Silos A1, A2, A3 bzw. A4, deren erste beiden jeweils zur Lagerung des granulierten Natursteins (0,1 bis 0,3 mm) und des Pulvers des gleichen Natursteins, wogegen die Silos A3 und A4 zur Lagerung von weißem und grauem Zement (abhängig von den Produktsionserfordernissen) verwendet werden. Die Bezugsziffern A10, A12 und A14 bezeichnen drei Fülltrichter, die mit einer Beladungsschaufel befüllt werden. Ein Wiege- und Förderband wird aus den Silos A1 und A2 sowie aus den drei Fülltrichtern gespeist, wogegen eine Dosier- und Wiegeeinheit A16 in direkter Verbindung mit den Zement-Lagersilos A3 und A4 steht.
Alle Bestandteile der Zement-Mischung, und somit zusammen mit Wasser und den weiteren Additiven, worunter sich hauptsächlich das Plastifizieradditiv befindet, werden in einen epizykloidalen Mischer A18 eingespeist, der einen Ausgabekanal A20 aufweist, der die aus dem Mischer kommende Mischung zu einem Abschnitt zum Befüllen der Form fördert, welcher seiner Art nach mit den Bezugszeichen B bezeichnet ist.
Für den Fall der Herstellung von Platten und somit von Produkten einer Dicke von weniger als 5 cm gilt: mit Form ist ein Einsatz gemeint, der die gewünschte Tiefe aufweist und mit einer dosierten, einheitlich verteilten Menge der Mischung befüllt wird, worauf die Einsätze zum Abschnitt C überführt werden, worin die Stufen zur Entlüftung und Anwendung einer Schwingbewegung unter Vakuum durchgeführt werden.
Insoweit wird jeder Einsatz unter eine Vakuum-Glocke gebracht, worin eine erste Phase eines Hochvakuums unter den oben genannten Bedingungen angewandt wird (mindestens 40 mm Hg Restdruck), und in der nächsten Stufe wird eine Schwingerzeugungsvorrichtung in Betrieb gesetzt, wobei der Einsatz oder die Form immer noch unter einem Vakuum gehalten werden, das allerdings weniger hoch als das der ersten Phase ist, der Restdruck weist nämlich einen höheren Wert auf.
Aus Abschnitt C werden die Einsätze zu einem Absetz- und ersten Härtungsabschnitt D geleitet, welcher aus einer Anzahl von Kammern besteht, in denen die Einsätze über eine Zeitdauer in der Größenordnung von 24 h stehen gelassen werden.
Vorzugsweise wird in den Absetz- und Ersthärtungskammern eine auf ca. 35°C erwärmte Atmosphäre erzeugt, und noch bevorzugter werden diese Kammern mit Dampf so beaufschlagt, dass die Innenumgebung damit gesättigt wird.
Aus dem Abschnitt D werden die die Platten-Produkte enthaltenden Einsätze zu einer Einheit E geleitet, in welcher die Platten aus den Einsätzen entnommen und zu einem Härtungsabschnitt F geleitet werden, der (wie bereits erwähnt) einige Tage lang dauert. Am Ende dieser Phase werden die Rohplatten zu den Standardbetriebsabläufen zum Kalibrieren, Polieren und dgl. geleitet.
Die Einsätze, aus denen die Platten entnommen worden sind, werden zu einer Linie zu deren Reinigung, Trocknung und Besprühung mit einem Freisetzungsmittel geleitet, welche als Ganze mit dem Bezugszeichen G bezeichnet ist.
Betreffend nun 2, umfasst der darin dargestellte Teil der Anlage (wobei die restlichen Teile an sich bekannt sind) einen Mischer 10 und eine Vakuum-Kammer 12, in welche eine Form 14 eingebracht ist, die auf dem Sattel 16 getragen wird. Der Sattel 16 ist auf Rädern 18 montiert, welche von einem Motor so angetrieben werden, dass der Sattel und damit die Form 14 abwechselnd in Richtung der Pfeile F1 und F2 bewegt werden. Auf diese Weise wird, wie aus der Figur klar ersichtlich, der obere Mund der Form 14 abwechselnd zwischen einer ersten in 2 durch ausgezogene Linien dargestellten Endposition und einer zweiten in 2 durch gestrichelte Linie dargestellten Endposition verschoben.
Die Kammer 12 ist von einem Gehäuse 20 umfasst, welches nicht nur die Kammer 12 umschließt und einfasst, sondern auch mit Seitenöffnugnen zum Ein- und Austritt der Formen in an sich bekannter Weise versehen ist, wobei diese Öffnungen ganz offensichtlich mit geeigneten dichten Verschlussmitteln wegen der Tatsache versehen sind, dass nämlich ein wesentliches Vakuum in der Kammer 12 vorliegen muß, wie bereits erwähnt.
Der Mischer 10 wird ebenfalls in an sich bekannter Weise unter dem gleichen Vakuum gehalten, das in der Kammer 12 erzeugt ist, wobei sowohl der Mischer als auch die Kammer vorzugsweise an die gleiche Vakuumquelle angeschlossen sind (nicht gezeigt).
Der Mischer 10 ist mit einem Ausgabekanal 22 versehen, der Prüfventile vom z. B. Sperr-Typ aufweist, um so den Austrag der Mischung aus dem Mischer innerhalb der Form zu steuern.
In dieser Ausgestaltung sind an den Sattel 16 Mittel für die Schwingebewegungserzeugung angeschlossen, welche schematisch durch die Bezugsziffer 24 bezeichnet sind, welche so ausgestaltet sind, dass auf die Ebene 28 des Sattels 16 eine Schwingbewegung und somit, durch die an den Sattel angrenzende Form 14, auf die innerhalb der Form enthaltene Mischung übertragen wird.
Es ist ersichtlich, dass der in Mischer 10 ablaufende Mischvorgang wegen der Tatsache, dass er unter Vakuum durchgeführt wird, auch die Funktion zur Entlüftung der sich ergebenden Mischung oder, besser gesagt, zur Verhinderung des Einschlusses von Luft in der Mischung ausübt.
Tatsächlich würde die Größe der Form und somit der darin enthaltenen Mischung andernfalls fast gänzlich die durch die Schwingbewegung auf die Mischung ausgeübte Entfernung der Luft behindern.
In den 4 und 5 ist eine Ausgestaltung des Mischers 10 dargestellt, umfassend zwei horizontale und parallele Schäfte 26, aus denen sich die Arme 30 radial erstrecken.
Jeder Schaft 26 dreht sich in der durch die Pfeile F3 bzw. F4 angezeigten Richtung, wobei die zwei Schäfte von nur 1 Motor 33 mittels zwei Reduktionsgängen 32 angetrieben werden. Was nun 3 betrifft, worin der 2 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, wird die Form 14, sobald sie innerhalb der Vakuumkammer 12 homogen befüllt worden ist, zu einer weiteren Vakuum-Kammer 34 transferiert, worin die Form auf eine Ebene 36 ausläuft, die starr an einen Schwingbewegungsgenerator 38 angeschlossen ist.
Auch in diesem Fall wird das in der Kammer 34 vorliegende Vakuum in geeigneter Weise durch den Anschluß der Kammer 34 an die gleiche Vakuumquelle gesteuert und geregelt, die auch für die Kammer 12 und den Mischer 10 in Betrieb gesetzt ist.
Es sei angemerkt, dass es mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht ist, Einzelschicht-Fliesen (d. h. ohne eine Basisschicht) einer Dicke von weniger als 5 cm aus Marmor-Zement, Granit-Zement und weiteren Natursteinmaterialien zu fertigen und herzustellen.
Die entstehenden Fliesen weisen eine nur kleine Dicke in der Größenordnung von 13 bis 20 mm auf, obwohl eine Dicke bis zu 40 mm für bestimmte Erfordernisse erzielt werden kann, wobei die Abmessungen dann 600 × 600 mm oder mehr erreichen können.
Der Endfertigungsgrad der entstandenen Produkte ist mit dem von Platten und Fliesen aus Naturstein vergleichbar, da die üblichen Abmess-, Schleif-, Abkant- und Polierbehandlungen an den endgefertigten Platten durchgeführt werden können. Außerdem kann durch eine geeignete Auswahl der Partikelgröße des granulierten Ausgangsmaterials der sich ergebende ästhetische Effekt variiert werden. Ferner zeigt die Untersuchung des Querschnitts einer mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Platte, dass das granulierte Material homogen über die Dicke hinweg so verteilt ist, dass die Platte auch durch vollkommen isotrope Eigenschaften über ihre Dicke sowie auch ihre Fläche hinweg gekennzeichnet ist.
Bezüglich der mechanischen Eigenschaften sind die in der folgenden Tabelle angegebenen Werte nach den Absetz- und Härtungsstufen einer Dauer von 28 Tagen experimentell gemessen worden:
In den folgenden Beispielen ist die Herstellung von Zement-Produkten gemäß der vorliegenden Erfindung in nicht einschränkender Weise beschrieben. Bezüglich der in den Bindungsmatrices verwendeten Additive sind diese normale Additive für Zement-Schlämme für die angegebenen Funktionen, und es werden die jeweiligen Konzentrationsbereiche wie folgt angegeben:
Farbstoff: 0 bis 4 Gew.% des Zements
Plastifiziermittel (Wirksubstanz): 1,5 bis 2,0 Gew.% des Zements
Entlüftungsmittel (Wirksubstanz): 0,4 bis 0,6 Gew.% des Zements
Verzögerer (Wirksubstanz): 0,4 bis 0,6 Gew.% des Zements
Beispiel 1
Marmor wurde gemahlen, um ein "frisch gemahlenes" granuliertes Material mit der folgenden Partikelgrößenzusammenetzung zu erzeugen:
Wasser und weißer Portland-Zement wurden in einen Zement-Mischer so gegeben, dass die Menge des Zements 13,7 Vol.% , bezogen auf das Gesamtvolumen der Endmischung, und das Wasser 13,8 Vol.% betrugen.
Nach inniger Vermischung des Wassers und des Zements wurden der granulierte Marmor und auch die oben genannten Additive zugegeben. Proben-Platten mit Abmessungen von 40 × 40 cm und einer Dicke von 1,7 cm wurden dann unter den oben angegebenen Bedingungen geformt, abgesetzt und gehärtet.
Beispiel 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit einem granulierten Marmor der folgenden Partikelgrößenzusammenetzung, berechnet durch Anwendung der Bolomey-Formel, wiederholt:
Die Mischung wurde durch Vermischen des granulierten Inertmaterials der vorgenannten Zusammensetzung mit einer Bindungsmatrix, umfassend einen Mix aus Wasser und Zement mit 14,3 Vol.% weißem oder grauem Portland-Zement und 14,4 Vol.% Wasser (insgesamt) sowie mit den bereits genannten Additiven hergetellt.
Beispiel 3
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit granuliertem Marmormaterial der folgenden Partikelgrößenzusammensetzung wiederholt:
Der Mix aus Zement und Wasser war aus 13,0 Vol.% weißem oder grauem Portland-Zement und 13,1 Vol.% Wasser (insgesamt) zusammengesetzt. In diesem Fall wies die ausgewählte Partikelgröße ganz klar einen "sprunghaften Anstieg" der Partikelgröße auf.
Beispiel 4
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit granuliertem "frisch gemahlenen" Granit, hergestellt durch Mahlen von Naturgranit, der folgenden Partikelgrößenzusammensetzung wiederholt:
2,0 Vol.% Marmor-Pulver mit einer Partikelgröße von 0–0,045 mm wurden zu diesem granulierten Material gegeben.
Die Bindungsmatrix aus Zement, wozu der granulierte Granit gegeben wurde, umfasste 14,3 Vol.% weißen oder grauen Portland-Zement und insgesamt 14,4 Vol.% Wasser.
Beispiel 5
Beispiel 1 wurde mit granuliertem Granit mit einem sprunghaften Partikelgrößenanstieg der folgenden Partikelgrößenverteilung wiederholt:
In diesem Fall wurde das granulierte Material auch noch mit 2,0 Vol.% Marmor-Pulver einer Partikelgröße von bis zu 0,045 mm ergänzt.
Das Wasser und die Zement-Matrix umfassten ihrerseits 14,0 Vol.% weißen oder grauen Portland-Zement und insgesamt 14,0 Vol.% Wasser.
Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften und Charakteristika der gemäß den obigen Beispielen hergestellten Platten wurden mit den in der folgenden Tabelle angegebenen Daten bestimmt und ermittelt, wobei diese Daten Platten betreffen, die der üblichen 28tägigen Härtung unterzogen worden waren.
Tabelle 1
Block-Produkte, die danach in die Form von Platten gesägt wurden, sind ebenfalls mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und in der entsprechenden Anlage hergestellt worden, wie dies in den nicht-einschränkenden folgenden Beispielen angegeben worden ist. Bezüglich der zum Bindungs-Mix gegebenen Additive sind diese wiederum normale Additive für Zement-Schlämme für die angegebenen Funktionen, und die jeweiligen Konzentrationsbereiche sind die vorher angegebenen.
Beispiel 6
Marmor wurde gemahlen, um ein "frisch gemahlenes" granuliertes Material der folgenden Partikelgrößenzusammensetzung zu erzeugen:
Wasser und weißer Portland-Zement wurden in einen Zement-Mischer so gegeben, dass die Menge des Zements 13,7 Vol.%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Endmischung, und das Wasser 12,90 Vol.% betrugen.
Nach inniger Vermischung des Wassers und des Zements wurden der granulierte Marmor sowie die oben genannten Additive zugegeben.
Es wurden die Vorgänge zur Bildung von Blöcken mit 250 × 125 × 100 cm durchgeführt.
Die Blöcke wurden zu 17 mm dicken Platten gesägt, die untersucht wurden, um sowohl eine mögliche Porosität, sowohl makro- als mikroskopisch, nachzuweisen als auch die mechanischen Eigenschaften von Interesse für den endgültigen Einsatzzweck der Platten zu bestimmen und zu ermitteln.
Beispiel 7
Das Verfahren von Beispiel 6 wurde mit einem granulierten Marmor der folgenden Partikelgrößenzusammensetzung, berechnet durch Anwendung der Bolomey-Formel, wiederholt:
Die Mischung wurde durch Vermischen des granulierten Materials der vorgenannten Zusammensetzung mit einer Bindungsmatrix aus Wasser und Zement hergestellt, um 14,3 Vol.% weißen oder grauen Portland-Zement und 14,4 Vol.% Wasser (insgesamt) sowie die bereits genannten Additive zu enthalten.
Beispiel 8
Das Verfahren von Beispiel 6 wurde mit granuliertem Marmormaterial der folgenden Partikelgrößenzusammensetzung wiederholt:
Die Bindungsmatrix aus Zement und Wasser war aus 13,0 Vol.% weißem oder grauem Portland-Zement und aus 13,1 Vol.% Wasser (insgesamt) zusammengesetzt. In diesem Fall wies die ausgewählte Partikelgröße ganz klar einen "sprunghaften" Partikelgrößenanstieg auf.
Beispiel 9
Das Verfahren von Beispiel 6 wurde mit granuliertem "frisch gemahlenen" Granit, hergestellt durch Mahlen von Naturgranit, der folgenden Partikelgrößenzusammensetzung wiederholt:
2,0 Vol.% Marmor-Pulver mit einer Partikelgröße von 0–0,045 mm wurden zu diesem granulierten Material gegeben.
Die Bindungsmatrix, zu der der granulierte Granit gegeben wurde, umfasste 14,3 Vol.% weißen oder grauen Portland-Zement und insgesamt 14,4 Vol.% Wasser.
Beispiel 10
Beispiel 6 wurde mit granuliertem Granit mit einem sprunghaften Partikelgrößenanstieg der folgenden Partikelgrößenverteilung wiederholt:
In diesem Fall wurde das granulierte Material auch noch mit 2,0 Vol.% Marmor-Pulver mit einer Partikelgröße bis zu 0,045 mm ergänzt.
Die Bindungsmatrix aus Wasser und Zement umfasste ihrerseits 14,0 Vol.% weißen oder grauen Portland-Zement und insgesamt 14,0 Vol.% Wasser.
Bei Bestimmung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften und Charakteristika der aus gemäß den vorherigen Beispielen 6 bis 10 erzeugten Blöcken hergestellten Platten wurden Messergebnisse erhalten, die im Wesentlichen mit den bereits in der vorherigen Tabelle 2 angegebenen übereinstimmten.
Angemerkt sei, dass diese wesentliche Übereinstimmung erhalten wird, wenn die Platten sowohl aus Blöcken, die die üblichen 28 Tage lang gehärtet wurden, als auch aus Blöcken hergestellt werden, für die die Härtung in einer ersten Phase mit einem Block, der in einer Umhüllung aus wasserdichtem Kunststoffmaterial eingefasst ist, und in der nächsten Phase, nach dem Sägen, durch Stehen lassen der Platten über 23 Tage in einer nassen Atmosphäre durchgeführt wird.
Aus dem oben Gesagten geht ganz klar hervor, dass sich die mit dem Verfahren erhaltenen Produkte in Form von sowohl Platten als auch von Blöcken somit von bekannten Zement-Produkten bezüglich der Zusammensetzung sowie der mechanischen und ästhetischen Eigenschaften unterscheiden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Zement in Form von Platten oder Blöcken, umfassend ein granuliertes Natursteinmaterial und eine Matrix aus Zement, die die Leer- und Zwischenräume des granulierten Materials ausfüllt, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfasst, in denen man: a) ein granuliertes Natursteinmaterial mit einer vorbestimmten und gesteuerten Partikelgröfle bereitstellt und den Leer-Bruchteil dieses Materials berechnet, b) eine Matrix aus Zement zubereitet, umfassend einen Mix aus Wasser und Zement, worin der Wassergehalt 0,25 bis 0,36 Gew.Teile, bezogen auf das Gewicht des Zements, beträgt, und wobei der Mix mit einem Plastifizieradditiv für Zement-Schlämme ergänzt wird, c) das granulierte Material und eine Menge der zementernen Matrix innig vermischt, wobei die genannte Menge in der Größenordnung von 10% im Überschuss zum vorher berechneten Leer-Bruchteil vorliegt, d) die entstandene Mischung in eine Form oder Formungsvorrichtung ausbreitet, um eine Schicht der gewünschten Dicke zu bilden, e) die Form in eine Umgebung unter Vakuum einbringt, worin ein Hochvakuum mit einem Wert von nicht weniger als 40 mm Hg gebildet ist, wodurch die Mischung in der Form einer sehr verstärkten Entlüftungsstufe unterzogen wird, wobei diese Stufe vorzugsweise nicht länger als 20 s dauert, f) auf die entlüftete Schicht der in der Form ausgebreiteten Mischung eine Schwingbewegung mit einer Frequenz von 2000 bis 4800 Zyklen pro min unter einem Vakuum anwendet, das niedriger als dasjenige der vorhergehenden Entlüftungsstufe ist und vorzugsweise in der Größenordnung von 70 bis 80 mm Hg liegt, wobei die Dauer der Schwingbewegung in der Größenordnung von einigen 10 s liegt, g) die Form auf eine Station überführt, wo die Schicht der darin ausgebreiteten Mischung den Absetzvorgang und eine Anfangshärtung bei einer bevorzugten Temperatur von 25 bis 35°C eingeht, und man h) das Produkt aus der Form entnimmt und dieses Produkt auf einem Regal zur Enthärtung stehen lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe zum Erhalt der vorbestimmten Partikelgröße auf einem Zerkleinerungs- und Mahlvorgang des Natursteinmaterials beruht.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der genannten Zerkleinerungs- und Mahlstufe die Partikelgröße des granulierten Natursteinmaterials 0,1 bis 6 mm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leer-Bruchteil des granulierten Natursteinmaterials gemäß der Fuller-Thompson-Formel oder der Bolomey-Formel berechnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe, worin die Schwingbewegung auf die entlüftete Schicht der in der Form ausgebreiteten Mischung angewandt wird, unter Vakuum bei einer Frequenz von 3000 Zyklen/min und mit einer Dauer in der Größenordnung von 4 bis 5 min durchgefüht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Natursteinmaterial aus granuliertem Marmor oder Granit ausgewählt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Zement-Blöcken einer Dicke von nicht weniger als 5 cm, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe, worin das granulierte Steinmaterial innig mit einer Menge der Zement-Matrix vermischt wird, unter einem vorbestimmten Vakuum von nicht weniger als 70 mm Hg so abläuft, so dass es verhindert wird, dass das in der Mischung enthaltene Wasser siedet, und dass die Stufe, in der die entstandene Mischung in einer Form oder Formungsvorrichtung ausgebreitet wird, ebenfalls unter Vakuum durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die endgültige Härtungsstufe eine erste Phase (h1) mit einer Dauer von mindestens 7 Tagen, wobei die Blöcke, bei Entnahme aus der Form, durch eine Umhüllung aus wasserdichtem Material geschützt werden, so dass die Verdampfung des Wassers hin zur umgebenden Atmosphäre verhindert wird, und eine zweite Phase (h2) zur Beendigung der Härtung einschließt, die mit denjenigen Platten durchgeführt wird, die aus einer zusätzlichen Stufe zum Sägen der Blöcke erhalten werden, welche am Ende der genannten ersten Phase durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zement-Matrix auch ein Inertmaterial in fein gemahlener Form zur Verringerung der Zement-Menge der Matrix aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Inertmaterial Calciumcarbonat ist.