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DE2002570A1 - Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus CaSO4-Bindemitteln und Industrieanfallstoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus CaSO4-Bindemitteln und Industrieanfallstoffen

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Publication number
DE2002570A1
DE2002570A1 DE19702002570 DE2002570A DE2002570A1 DE 2002570 A1 DE2002570 A1 DE 2002570A1 DE 19702002570 DE19702002570 DE 19702002570 DE 2002570 A DE2002570 A DE 2002570A DE 2002570 A1 DE2002570 A1 DE 2002570A1
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DE
Germany
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mass
binder
industrial waste
water
mixture
Prior art date
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Pending
Application number
DE19702002570
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English (en)
Inventor
Fietsch Dipl-Ing Guenter
Voigt Dipl-Geologe Dr Hans
Reiner Koschany
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZEMENTKOMBINAT DESSAU INST FUE
Original Assignee
ZEMENTKOMBINAT DESSAU INST FUE
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06Aluminous cements
    • C04B28/065Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Gips und Industrieanfallstoffen und richtet sich insbesondere auf die Erhöhung der Trocken- und Maßfestigkeiten und die Verbesserung der Witterungsbeständigkeit.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, durch Zumischung hydraulischer und latenthydraulischer Stoffe zum Gips wasserbeständige Mischungen mit hohen Festigkeiten zu erhalten. Beim Zusatz hydraulischer und latenthydraulischer Stoffe zum Gips wird neben der Gipserhärtung eine hydraulische Erhärtung erreicht, bei der die Zusätze allein und in Verbindung mit Gips zu wasserunlöslichen Produkten hydratisieren. Dadurch wird eine Erhöhung der Wasserbeständigkeit erreicht. Als Zusatzstoffe werden vorwiegend Zemente, Hochofenschlacken, natürliche Puzzolane und bestimmte Aschen eingesetzt. Es ist bekannt, dass der alleinige Zusatz von Zement oder Aschen zum Gips infolge der damit verbundenen Treiberscheinungen im allgemeinen nicht möglich ist. Der Einsatz von Zement oder Aschen erfordert deshalb gleichzeitig die Zuführung von Hochofenschlacken oder natürlichen Puzzolanen in die Mischung.
Nachteilig ist, dass Schlacken und natürliche Puzzolane in vielen Ländern nicht oder nur in geringem Umfang zur Verfügung stehen und damit die Voraussetzungen für die Massenproduktion wasser- und raumbeständiger Gipsmischungen unter Verwertung von Aschen fehlen. Der gemeinsame Mangel der bekannten Verfahren besteht darin, dass die zur Verfügung stehenden Gipse und Aschen erhebliche Schwankungen im Chemismus, Mineralbestand und baustofftechnischen Eigenschaften aufweisen. Das Zusammenwirken der Stoffkomponenten läßt sich schwer kontrollieren, die Gefahr von Treiberscheinungen und Zerstörungen durch Ettringitbildung ist nicht ausgeschlossen.
Zweck der Erfindung ist es, die aufgezeigten Mängel zu beseitigen, ausreichend vorhandene Industrieanfallstoffe den Bindemitteln auf CaSOtief4-Basis zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften zuzuführen und sie einer umfangreichen Anwendung zugängig zu machen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die CaSOtief4-Bindemittel mit alkalischen Komponenten und solchen Industrieanfallstoffen zusammenzuführen, dass neben der Gipserhärtung die Hydraulefaktoren der Zusatzkomponenten maximal für die Festigkeitsentwicklung genutzt werden, Treiberscheinungen auch bei stärkerer Feuchteinwirkung und schwankender Qualität der einzelnen Komponenten nicht auftreten und weiterhin die Möglichkeit geschaffen wird, hydrophobe Zusätze zugleich beizumischen und deren Wirkungsgrad zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem dem CaSOtief4-Bindemittel solche Mischungen aus alkalisch reagierenden Bindemitteln und/oder Industrieanfallstoffen zugeführt werden, die bei der Hydratation des Mörtels infolge schneller Bindung des freien Kalkes zur Bildung des sulfatreichen Calciumaluminatsulfathydrates und Calciumferritsulfathydrates führen, wobei die Bildung dieser Hydrate hauptsächlich über die Lösungsphase erfolgt und so zur Festigkeitsentwicklung beiträgt und Treiberscheinungen ausschließt. Als Industrieanfallstoffe werden Verbrennungsrückstände von Kohlen und reaktionsfähige kieselsäurereiche Nebenprodukte, wie sie beim sauren Aufschluß z.B. von Ton und Kaolin anfallen, eingesetzt. Es ist möglich, sowohl Aschen mit als auch solche ohne freien Kalk einzusetzen, soweit sie nur genügend hydraulische Bestandteile enthalten.
Gemäß der Erfindung werden dem CaSOtief4-Bindemittel bis 50 Masse-% einer Mischung vor oder während der Mörtelherstellung zugesetzt, die entweder aus
90 100 Masse-% Asche ohne freien Kalk und 0-30 Masse-% eines alkalisch reagierenden Bindemittels oder
- 50 95 Masse-% Asche mit freien Kalk und 5 50 Masse-% eines kieselsäurereichen Industrieanfallstoffes, z.B. Sikalit und Amorphit, oder
- 0 50 Masse-% eines alkalisch reagierenden Bindemittels und 30 100 Masse-% eines kieselsäurereichen Industrieanfallstoffes, z.B. Sikalit und Amorphit oder
- aus Mischungen von Verbrennungsrückständen von Kohlen - z.B. Braunkohlenfilterasche-, alkalisch reagierenden Bindemitteln - z.B. Zement und Kalk und kieselsäurereichen Industrieanfallstoffen z.B. Sikalit und Amorphit besteht.
Der Wasser-Bindemittelfaktor hängt vom jeweiligen Einsatzgebiet ab und liegt zwischen 0,3 1,0. Für den Einsatz von Aschen, die im allgemeinen im Chemismus stark schwanken, wird bei der Einstellung der Mischung von maximalen Gehalt an freien Kalk oder dem minimalen
Kalkaufnahmevermögen des Verbrennungsrückstandes ausgegangen und danach der maximale Zusatz an kieselsäurereichen Industrieanfallstoffen und alkalisch reagierenden Bindemitteln festgelegt. Dadurch wird gewährleistet, dass selbst bei starken Schwankungen des Einsatzstoffs deren Verarbeitung möglich ist. Zur Erreichung spezifischer Eigenschaften ist es möglich, den Mischungen aus CaSOtief4-Bindemitteln, alkalisch reagierenden Bindemitteln und/oder Industrieanfallstoffen hydrophobe Zusätze auf Silikonbasis, schaum- oder porenbildende Zusätze, abbinderegulierende Stoffe, anorganische oder organische Fasermaterialien und Kunstharze vor oder während der Mörtelherstellung zuzuführen.
Die Industrieanfallstoffe können durch besondere Verfahren aufbereitet werden. Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Beispiel 1: 80 Masse-% eines im wesentlichen aus Beta-Halbhydrat bestehenden Gipsbindemittels werden mit 20 Masse-% einer Mischung, bestehend aus 20 Masse-% Portlandzement und 80 Masse-% Braunkohlenfilterasche ohne freien Kalk innig vermischt und mit einem Wasser-Bindemittel-Faktor von 0,75 ein gut verarbeitbarer Mörtelbrei hergestellt.
Beispiel 2: 80 Masse-% eines aus einer Mischung von 70 Masse-% Beta-Halbhydrat und 30 Masse-% Alpha-Halbhydrat bestehenden Gipsbindemittels werden mit 20 Masse-% einer Mischung, bestehend aus 50 Masse-% Braunkohlenfilterasche mit freiem Kalk und 50 Masse-% Sikalit oder Amorphit, innig vermischt und mit einem Wasser-Bindemittel-Faktor von 0,75 zu einem gut verarbeitbaren Mörtelbrei verarbeitet.
Beispiel 3: 80 Masse-% eines vorwiegend aus Beta-Halbhydrat bestehenden Gipsbindemittels werden mit 20 Masse-% einer Mischung, bestehend aus 30 Masse-% Portlandzement und 70 Masse-% Sikalit oder Amorphit, innig vermischt und mit einem Wasser-Bindemittel-Faktor von 0,75 zu einem Mörtel verarbeitet.
Beispiel 4: 80 Masse-% eines vorwiegend aus Beta-Halbhydrat bestehendes Gipsbindemittel werden mit 20 Masse-% einer Mischung, bestehend aus 50 Masse-% Braunkohlenfilterasche, 20 Masse-% Amorphit und 30 Masse-% Portlandzement, innig vermischt und mit einem Wasser-Bindemittel-Faktor von 0,70 zu einem Mörtel verarbeitet.
Beispiel 5: 80 Masse-% eines vorwiegend aus Beta-Halbhydrat bestehendem Gipsbindemittels werden mit 20 Masse-% einer Mischung, bestehend aus 80 Masse-% Braunkohlenfilterasche und 20 Masse-% Hochofenzement, innig vermischt und mit Wasser im Verhältnis von
80 Masseteile Wasser und 100 Masseteile Bindemittel
angerührt, wobei dem Wasser vorher 2 Masse-% Silikon zugesetzt werden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus CaSOtief4-Bindemitteln, alkalisch reagierenden Bindemitteln und Industrieanfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass dem CaSOtief4-Bindemittel solche Mischungen aus alkalisch reagierenden Bindemitteln und/oder Industrieanfallstoffen vor oder während der Mörtelbreiherstellung zugesetzt werden, die bei der Hydratation mit dem Calciumsulfat unter Bildung der sulfatreichen Calciumaluminatsulfathydrate und Calciumferritsulfathydrate derart reagieren, dass der Gehalt an freiem Kalk im Mörtel relativ schnell gesenkt und die Voraussetzungen für die Bildung genannter Komplexsalze vorwiegend über die Lösungsphase geschaffen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 50-95 MT eines Bindemittels auf CaSOtief4-Basis mit 5-50 MT eines Gemisches; bestehend aus 90-100 Masse-% Asche ohne freien Kalk und 0-50 Masse-% eines alkalisch reagierenden Bindemittels, innig gemischt und im Wasser im Verhältnis 30-100 MT Wasser und 100 MT Bindemittel eingerührt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 50-95 MT eines Bindemittels auf CaSOtief4-Basis mit 5-50 MT eines Gemisches, bestehend aus 50-95 Masse-% Asche, die freien Kalk enthält, und 5-50 Masse-% eines Industrieanfallstoffes, der reaktionsfähige Kieselsäure enthält, innig gemischt und mit Wasser im Verhältnis 30-100 MT Wasser und 100 MT Bindemittel eingerührt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 50-95 MT eines Bindemittels auf CaSOtief4-Basis mit 5-50 Masse-% einer Mischung, bestehend aus 0-50 Masse-% alkalisch reagierenden Bindemitteln und 50-100 Masse-% eines Industrieanfallstoffes, der reaktionsfähige Kieselsäure enthält, innig gemischt und mit Wasser im Verhältnis 30-100 MT Wasser und 100 MT Bindemittel eingerührt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem Bindemittel auf CaS0tief4-Basis bis 50 Masse-% einer Mischung, bestehend aus alkalisch reagierenden Bindemittel, Industrieanfallstoff mit freier, reaktionsfähiger Kieselsäure und Asche, innig gemischt zugesetzt werden und in Wasser im Verhältnis 30-100 MT Wasser und 100 MT Bindemittel eingerührt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel auf CaSOtief4-Basis im besonderen Beta-Halbhydratgips oder Mischungen aus Beta- und Alpha-Halbhydratgipsen verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Industrieanfallstoff mit reaktionsfähiger Kieselsäure insbesondere Sikalit und Amorphit eingesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbrennungsrückstände von Kohlen, insbesondere Braunkohlenfilteraschen eingesetzt werden, die keinen freien Kalk enthalten.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbrennungsrückstände von Kohlen, insbesondere Braunkohlenfilteraschen eingesetzt werden, die freien Kalk enthalten.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entwicklung und Überwachung der Rezepturen die absolute Höhe und der Rückgang des freien Kalkes im Mörtel maßgeblich sind und die Bestimmung des freien Kalkes über Titration, PH-Wertbestimmung u.a. Verfahren vorgenommen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regulierung der Abbindezeiten des Mörtels die Temperatur des Anmachwassers variiert wird oder Abbinderegulierer zugesetzt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung aus CaSOtief4-Bindemittel, alkalischem Bindemittel und/oder Industrieanfallstoff nachstehend kurz als Mischung bezeichnet Verflüssiger zugegeben werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung schaum- oder porenbildende Stoffe zugegeben werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Industrieanfallstoffe durch besondere Verfahren aufbereitet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als alkalisch reagierende Bindemittel Zement und Kalk eingesetzt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 und 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Braunkohlenfilteraschen vorzugsweise die Aschen der Nachreinigungsfilterstufen verwendet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung anorganische oder organische Fasermaterialien zugesetzt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung Kunstharze zugesetzt werden.
DE19702002570 1969-02-20 1970-01-21 Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus CaSO4-Bindemitteln und Industrieanfallstoffen Pending DE2002570A1 (de)

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