DE1241330B

DE1241330B - Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten Bindemittels

Info

Publication number: DE1241330B
Application number: DE1963N0023850
Authority: DE
Inventors: Pawel W Lapschin
Original assignee: NII SHELESOBETONNYCH ISDELIJ; STR I NJERUDNYCH MATERIALOW
Current assignee: NII SHELESOBETONNYCH ISDELIJ; STR I NJERUDNYCH MATERIALOW
Priority date: 1963-10-08
Filing date: 1963-10-08
Publication date: 1967-05-24

Description

Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten Bindemittels Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten Bindemittels aus Gipsstein (CaS04 - 2H20), Zement und Zusätzen wie Kieselgur oder anderer saurer Gesteine sedimentärer oder vulkanischer Herkunft oder saurer Schlacken und Aschen.
In der modernen Bauindustrie hat Calciumsulfat-Halbhydrat (CaS04 - ilz H20) eine breite Anwendung als wirksamer und hochwertiger Baustoff gefunden.
Die wertvollsten Eigenschaften des Halbhydrates sind eine kurze Abbindezeit und eine schnelle Erhärtung, wodurch eine hohe Ausnutzung der technologischen Ausstattung bei der Bildung von Bauelementen, Details und Konstruktionen aus Gips bedingt ist.
Einer breiteren Anwendung des Calciumsulfat-Halbhydrates als Bindemittel in der Bauindustrie steht aber bekanntlich dessen ungenügende Wasserfestigkeit entgegen.
Um die Wasserfestigkeit des Gipsbindemittels zu verbessern, ist es bekannt, dem Calciumsulfat-Halbhydrat Portlandzement und als an den Umsetzungen beteiligten, d. h. aktiven sauren Zusatz Kieselgur zuzufügen, indem diese Substanzen in trockenem Zustand und ohne Temperaturerhöhung miteinander vermischt werden.
Dieses bekannte Verfahren zur Herstellung eines Dreikomponenten-Bindemittels durch die »kalte Vermischung« der Bestandteile erfordert einen hohen apparativen Aufwand, der beispielsweise in Gips-Aufbereitungsbetrieben zusätzliche Investitionen erfordert. Es müssen nämlich neben der an sich erforderlichen Gips-Aufbereitungsanlage weitere Anlagen zur Zerkleinerung der Zusätze und insbesondere für den Mischvorgang vorhanden sein. Die Herstellung ist somit erschwert und der Aufwand an Arbeit und Energie vergrößert.
Dieses bekannte Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten Bindemittels durch »kaltes Vermischen« der Bestandteile ist somit unrationell und führt überdies zu Produkten, die in bezug auf die Wasserfestigkeit immer noch unbefriedigend sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem im wesentlichen ohne zusätzlichen apparativen Aufwand ein Dreikomponenten-Bindemittel hergestellt werden kann, das eine ausreichend gute Wasserfestigkeit besitzt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten Bindemittels aus Gipsstein, Zement und sauren Zusätzen wie Kieselgur oder anderer saurer Gesteine sedimentärer oder vulkanischer Herkunft oder saurer Schlacken und Aschen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gemahlener Gipsstein im Gipskocher dehydratisiert wird, daß bei oder nach Erreichen der Halbhydratstufe dem Produkt 10 bis 50 Gewichtsprozent Zement zugefügt werden und das gewonnene Gemisch bis zu einem homogenen Zustand vermischt und bis zu einer Endtemperatur von 130 bis 170° C gekocht wird und daß dem Gemisch die sauren Zusätze zu einer beliebigen Zeit während des Prozesses im Verhältnis 4 Gewichtsteile Gips zu 1 Gewichtsteil des oder der sauren Zusätze zugefügt werden.
Als Zement können beispielsweise puzzolanische Portlandzemente und Schlackenzemente Anwendung finden.
An Stelle oder neben der als saurer hydraulischer Zusatz bekannten Kieselgur können auch andere saure Gesteine sedimentärer oder vulkanischer Herkunft, aber auch saure Schlacken und vom Abbrennen staubförmigen Brennstoffes zurückgebliebene Aschen verwendet werden.
Das Vorhandensein der sauren Zusätze im Dreikomponenten-Bindemittel schützt die Erzeugnisse aus Gips und Zement vor der zerstörenden Wirkung der Hydrosulfoaluminatverbindungen.
Wenn der zur Herstellung des Dreikomponenten-Bindemittels verwendete Zement bereits die erforderliche Menge an sauren Zusätzen, z. B. an Kieselgur, enthält, wird in den Gipskocher nur solcher Zement, nicht aber zusätzlich Kieselgur gegeben.
Wird dagegen ein Zement verwendet, z. B. Portlandzement, der keine Kieselgur od. dgl. saure Zusätze enthält, oder wird Zement verwendet, der nur ungenügende Mengen dieser Zusätze enthält, so werden die sauren Zusätze zusammen mit dem Gipsstein (Calciumsulfat-Dihydrat) in den Gipskocher gegeben oder diesem während des Dehydratationsprozesses des Gipses zugesetzt. Ferner ist es vorteilhaft, vor dem Einbringen des Zementes dem Gips im Gipskocher bei einer Temperatur von 80 bis 105° C eine wäßrige Lösung eines Chlorids eines Alkali- oder Erdalkalimetalls oder aber Eisenchlorid in einer Menge von 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozent trockenem Chlorid bezogen auf das Gewicht des fertigen Produktes zuzusetzen.
Dieser Zusatz der wäßrigen Chloridlösung dient dazu, die Temperatur während der Dehydratation des Gipses zu senken und die Feuchtigkeit der Reaktionssphäre zu erhöhen. Die erhöhte Feuchtigkeit der Reaktionssphäre-im Gipskocher und die gleichzeitige Senkung der Dehydratationstemperatür bedingen eine erhöhte Ausbeute- an der aktiven Modifikation des x-Calciumsulfat-Halbhydrates, wodurch wiederum eine beträchtliche Verbesserung der Festigkeit des wasserfesten Dreikomponenten-Bindemittels sichergestellt wird: -- '- -Der.Verbranch an-'Zement bei der Herstellung des Dreikomponenten-Bindemittels beträgt zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Halbhydrates,--und hängt von der Art des Zementes, von seiner--Qualität und vom Verwendungszweck des herzustellenden Bindemittels ab.
Der Verbrauch an Kieselgur oder an den-- anderen sauren Zusätzen hängt von ihrer Aktivität und vom Gehalt an Aluminatverbindungen im Zement ab, der zur Herstellung des -Dreikomponenten-Bindemittels verwendet wird. Diese Zusätze liegen mengenmäßig zwischen 40 und 150 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Zementes, unabhängig davon, wann der Zusatz gegeben: wird, z: B. während der . Zubereitung des Zementes ini Zementwerk oder während der Herstellung des wasserfesten Dreikomponenten-Bindemittels im Gipskocher. Bei hohem Gehalt an Aluminatverbindungen im Zement sind größere Mengen Kieselgur oder der anderen sauren Zusätze erforderlich, während bei geringerem Gehalt an Aluminatverbindungen im Zement dementsprechend geringere Mengen notwendig sind.
Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich gegenüber dem bekannten Verfahren durch eine erhebliche Verringerung des apparativen Aufwandes aus und liefert darüber hinaus ein Produkt, das sich gegenüber einem auf herkömmliche Art und Weise, nämlich durch kaltes Vermischen der Bestandteile hergestellten Bindemittel durch erhöhte mechanische Festigkeit und bessere Wasserfestigkeit auszeichnet.
Die erhöhte Festigkeit des nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Dreikomponenten-Bindemittels findet seine Erklärung, wie aus untenstehenden Daten ersichtlich wird, in der günstigen Beeinflussung des Dreikomponenten-Gemisches durch die hohe Temperatur im Gipskocher.
Zum Nachweis der günstigen Eigenschaften des nach der Erfindung erzeugten Bindemittels und zum Vergleich dieser Eigenschaften mit einem Bindemittel, das nach dem bekannten Verfahren hergestellt wurde, sollen die folgenden Versuchsergebnisse dienen, für deren Ermittlung als Ausgangsstoffe an sich gleiche Materialien, nämlich Portlandzement, Kieselgur und Gips, dienten. -Das vorgeschlagene Verfahren verwendet als Ausgangsstoff Gipsstein (CaS04 - 2H.0), das herkömmliche Verfahren dagegen durch kaltes Vermischen der Bestandteile Calciumsulfat-Halbhydrat, das durch Brennen von Gipsstein bei einer Temperatur von 140° C gewonnen wurde.

Die in Tabelle 1 angeführten Mengen der einzelnen Bestandteile waren in beiden zum Vergleich stehenden Verfahren gleich.

Tabelle 1

Bestandteile Nach dem erfindungsgemäßen Nach dem herkömmlichen

Verfahren Verfahren

1. Gips

gemahlener Gipsstein . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... 80 Gewichtsteile *) -

Gipshalbhydrat ..........................» ..... - 70 Gewichtsteile

2. Kieselgur . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Gewichtsteile 15 Gewichtsteile

3. Portlandzement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Gewichtsteile 15 Gewichtsteile

*) Aus 80 Gewichtsteilen Gipsstein entstehen nach dem Brennen 70 Gewichtsteile Halbhydrat.

Die Herstellung des Dreikomponenten-BindemitteIs erfolgt beim vorgeschlagenen Verfahren im Gipskocher. Gipsstein und Kieselgur werden in einzelnen Portionen in den Bunker einer Mahlmaschine oder auf ein Förderband gegeben. Das Gemisch wird in einer Mühle gemahlen und dann in den Gipskocher gegeben und dort so lange gebrannt, bis sich das Halbhydrat bildet. Dem Gemisch wird im Kocher Portlandzement zugesetzt und das ganze wird unter Rühren auf eine Temperatur von 140° C erhitzt. Das so gewonnene Bindemittel wird dem Gipskocher entnommen, abgekühlt und nach 24 Stunden bei normaler Dichte geprüft.

Für die Ermittlung der Werte des Bindemittels, das nach dem bekannten Verfahren hergestellt ist, wird in einer Mühle zerkleinerter Gipsstein zunächst im Gipskocher gebrannt, bis sich Halbhydrat gebildet hat. Dieses Halbhydrat wird bei einer Temperatur von 140° C dem Kocher entnommen, abgekühlt und kann nach 24 Stunden dem Mischvorgang (Zugabe von Zement und Kieselgur) zugeführt werden.
Der Halbhydrat-Gips, die gemahlene Kieselgur und der Portlandzement werden hierfür in einem mechanischen Mischer bei Zimmertemperatur bis zu einem homogenen Zustand vermischt.

Die Ergebnisse der nach den beiden zum Vergleich stehenden Verfahren aus den gleichen Ausgangsmaterialien hergestellten Bindemitel sind aus Tabelle 2 ersichtlich.

Tabelle 2

Verfahren zur Herstellung eines Drei-Komponenten-Bindemittels

Im Gipskocher bei 140° C Vermischen der Bestandteile

(nach der Erfindung) bei Zimmertemperatur

(nach bekanntem Verfahren)

1. Mahlfeinheit des Bindemittels:

Rückstand auf einem Sieb mit 918 Löchern pro

Quadratzentimeter .......................... 8,70/0 8,90/0

4900 Maschen pro Quadratzentimeter . . . . . . . . 20,0% 20,2%

Durchgang durch ein Sieb mit 4900 Maschen pro

Kubikzentimeter ............................ 71,20% 70,4%

2. Normalverbrauch an Wasser .. ... ... . . . . .... . 50,00/0 50,00/0

3. Abbindezeit:

Beginn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 bis 9 Minuten 4 Minuten

Ende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 bis 18 Minuten 9 Minuten

4. Druckfestigkeit, kg/cm2

nach 1 Stunde, 30 Minuten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 bis 60 kg/cm2 36 bis 42 kg/cm2

nach 10 Tagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 kg/cm2 136 kg/cm2

bei konstantem Gewicht (trocken) . . . . . . . . . . . . 150 bis 175 kg/cm2 113 kg/cm2

nach vollkommener Sättigung mit Wasser ..... 90 bis 110 kg/cm2 61 bis 70 kg/cm2

Das folgende Beispiel zeigt den Einfluß des Zusatzes einer wäßrigen Chloridlösung.

Ein Dreikomponenten-Bindemittel, das in einem gewöhnlichen industriellen Gipskocher aus den gleichen Rohstoffen und bei gleicher Dosierung der Bestandteile wie in Tabelle 1 in der Weise gewonnen wurde, daß der Gipsstein im Gipskocher zunächst auf 100° C erwärmt wurde, wonach der kochenden Masse gesättigte Kochsalzlösung (0,1 Gewichtsprozent NaCI, bezogen auf das Gewicht des Gipses) zugesetzt wurde und dann die Weiterbehandlung wie im obigen Beispiel erfolgte, zeigte bei der Prüfung eine Festigkeit von 174 kg/cm2 bei konstantem Gewicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines wasserfesten Bindemittels aus Gipsstein, Zement und sauren Zusätzen, wie Kieselgur oder anderen sauren Gesteinen sedimentärer oder vulkanischer Herkunft oder sauren Schlacken und Aschen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß gemahlener Gipsstein im Gipskocher dehydratisiert wird, daß bei oder nach Erreichen der Halbhydratstufe dem Produkt 10 bis 50 Gewichtsprozent Zement zugefügt werden und das gewonnene Gemisch bis zu einem homogenen Zustand vermischt und bis zu einer Endtemperatur von 130 bis 170°C gekocht wird und daß dem Gemisch die sauren Zusätze zu einer beliebigen Zeit während des Prozesses im Verhältnis 4 Gewichtsteile Gips zu 1 Gewichtsteil des oder der sauren Zusätze zugefügt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen des Zementes dem Gips im Gipskocher bei einer Temperatur von 80 bis 1050 C eine wäßrige Lösung eines Chlorids eines Alkali- oder Erdalkalimetalls oder aber Eisenchlorid in einer Menge von 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozent trockenem Chlorid bezogen auf das Gewicht des fertigen Produktes zugesetzt wird.