DE3303042A1

DE3303042A1 - Verfahren zum herstellen bindemittelgebundener formkoerper

Info

Publication number: DE3303042A1
Application number: DE19833303042
Authority: DE
Inventors: Heinrich 4350 Recklinghausen Quante
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-01-29
Filing date: 1983-01-29
Publication date: 1984-08-02

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
bindemittelgebundener Formkörpern aus einer Formmasse wie Quarzsand oder Gemischen aus Quarzsand und Flugasche und/oder Kieselgur, Kalk und/oder Zement sowie weiterer Bindemittel und Wasser, wobei nach dem Mischen und Formen eine hydrothermale Härtung erfolgt.
Mit Kalk oder Zement hergestellte Formkörper werden im Autoklaven unter Druck und Wärmezufuhr gehärtet. Bei ir hydrothermalen Behandlung von Formkörpern, beispielsweise Kalksandsteinen, die mit Hilfe von Kalk und/oder Zement als Bindemittel hergestellt sind, tritt zunächst die sogenannte Autoklavdehnung, d.h. die Dehnung der Formkörper bei deren Behandlung mit Wasserdampf unter Druck auf. Das Maß der Dehnung ist abhängig von der schemischen Beschaffenheizt und der Kornfeinheit des als Bindemittel eingesetzten Kalkes bzw. des Zementes.
Nach Beendigung der Autoklavhärtung setzt dann bei den unter Verwendung von Kalk und/oder Zement hergestellten Formkörpern ein Schwindprozeß ein, der ebenfalls von der chemischen Beschaffenheit des Bindemittels und dessen Kornfeinheit, insbesondere aber auch von der Zugabemenge abhängig ist. Je größer die zugesetzte Bindemittelmenge ist, desto stärker tritt der negativ zu beurteilende Schwindprozeß ein und ist desto größer ist auch letztlich das Endschwindmaß. Während die chemische Beschaffenheit und die Kornfeinheit des Bindemittels überwiegend den zeitlichen Ablauf bis zur Einstellung des Endschwindmaßes beeinflußt, ist dessen Absolutwert der Zugabemenge des Bindemittels proportional. Bei Kalksandsteinen und Gasbeton wird ein Endschwindmaß von o,2 mm/m einkalkuliert. Bei Herstellung dieser Steine bzw. Massen unter Einsatz von Naturbims als Zuschlagstoff treten Endschwindmaße von sogar o,5 mm/m auf.
Diese Werte liegen um loo und mehr % über den bei gebrannten Steinen auftretenden Endschwindmaßen, bei denen ein maximales Schwinden und Quellen im Bereich von plus minus o,1 mm/m gemessen wird.
Um das Endschwindmaß herabzusetzen, ist derartigen Gemischen für die Herstellung von Formkörpern Natronwasserglas und Calciumsulfat zugemischt worden, wobei damit entsprechende Anteile an Kalk und/oder Zement substituiert wurden. Hierbei stellte sich heraus, daß das Endschwindmaß deutlich reduziert werden konnte. Gleichzeitig wiesen derartig hergestellte Formkörper bessere Biegefestigkeitswerte auf, wobei die Druckfestigkeitswerte allerdings unter denen der bekannten Kalksandsteine lagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von bindemittel gebundenen Formkörpern zu schaffen, das eine weitere Reduzierung des Endschwindmaßes bei mindestens gleichen Werten für Druckfestigkeit und Biegefestigkeit wie bei üblichen Kalksandsteinen bringt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Formmasse unter gleichzeitiger Reduzierung des KalEund/oder Zementanteils geringe Mengen Kaliwasserfestglas sowie Calciumsulfat und gegebenenfalls Flugasche beispielsweise aus der Abgasentstaubung von Kraftwerken zugemischt werden.
Ein derartiges Verfahren ermöglicht die Herstellung von Formkörpern mit Hilfe von Bindemitteln, die überraschend und in nicht erwarteter Weise eine weitere Verbesserung sowohl bezüglich der Reduzierung des Endschwindmaßes als auch der mechanischen Festigkeit in Form der Druckfestigkeit und der Biegefestigkeit erfolgt. Zwar liegen die Werte für das Endschwindmaß immer noch über denen gebrannter Steine, doch kommen die erzielten Werte für das Endschwindmaß immerhin in die Größenordnung der von gebrannten Steinen bekannten Werte.
Speziell können derartig gute Werte greicht werden, wenn wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, aus o,o1 bis 1,5 Gew.-% gemahlenem Kaliwasserfestglas 0,1 bis 5 Gew.-% Calciumsulfat mit oder ohne Wasseranteil 3,0 bis 35 Gew.-% Flugasche 1 bis 9 Gew.-% Branntkalk und 55 bis 90 Gew.-% Quarzsand ein Gemisch hergestellt wird, daß anschließend geformt und dann im Autoklav gehärtet wird. Uberraschend ist, daß bei derartigen Mischungen mit gemahlenem Kaliwasserfestglas Endschwindmaßwerte, Druckfestigkeit und Biegefestigkeitswerte erreichen lassen, die über denen von Gemischen mit Natronwasserglas liegen. Dabei wirkt sich das Aufmahlen des Kaliwasserfestglases zusätzlich positiv aus.
Weitere Verbesserungen bezüglich des Endschwindmaßes und auch noch Verbesserungen bezüglich der Druckfestigkeit und der Biegefestigkeit lassen sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß gleichzeitig Calciumchlorid und.Calciumligninsulfonat zugegeben werden, vorzugsweise in Höhe von 0,1 bis 1 Gew.-%, speziell o,6 Gew.-%. Eine weitere Optimierung stellt der Erfindungsvorschlag dar, nachdem die Anteile von Calciumchlorid und Calciumligninsulfonat festgelegt sind.
Danach ist vorgesehen, daß gleichzeitig o,ol bis o,3 Gew.-% Calciumchlorid-Hexahydrat und 0,01 - bis 0,4 Gew.-% Calciumligninsuifonat zugegeben werden. Eine solche Zugabe hat nach vorliegenden Versuchen eindeutige positive Wirkung auf die Festigkeitseigenschaften derart hergestellter Formkörper.
Es hat sich weiter herausgestellt, daß eine Parzelle Substitution des Quarzsandes durch Kieseigur bzw. Flugasche sich ebenfalls positiv auf die Eigenschaften derart hergestellter Formkörper auswirkt.
Es ist vorgesehen, daß das Gemisch. einen Anteil von o,1 bis 5 Gew.-* Calciumsulfat aufweisen soll. Die Verarbeitung des Gemisches wird erleichtert, wenn o,1 bis 5 Gew.-% Calciumsulfat-Dihydrat als Ersatz für das Calciumsulfat beigemischt werden. Das in wässriger Masse vorliegende Calciumsulfat-Dihydrat läßt sich wie erwähnt leichter herstellten und stellt im übrigen auch in der Regel einen preiswerteren Rohstoff dar, insbesondere wenn es sich um einen Chemierückstand handelt.
In weiterer Optimierung des Verfahrens ist vorgesehen, daß der Anteil Branntkalk durch Calciumhydroxid ersetzt wird.
Die kolloide Struktur des Calciumhydroxides beeinflußt die Festigkeitseigenschaften der Formkörper zusätzlich.
Eine Reduzierung der Wasseraufnahme entsprechender Formkörper wird erfindungsgemäß möglich, wenn das Calciumsulfat bzw. auch das Calciumsulfat-Dihydrat erst nach der Hydratation von Kalk und/oder Zement zugemischt wird.
Vorteilhaft ist es weiter, gemäß der Erfindung des Quarzanteil durch vom Restkohlenanteil befreites Berge- und/oder Flotationsbergematerial zu substituieren. Dieses Material ist insbesondere in Bereichen des Bergbaues ein preiswerterer Rohstoff als der Quarzsand. Gleichzeitig kann damit ein Umweltproblem gegebenenfalls gelöst werden, da die Berge-und Flotationsbergematerialien ansonsten verkippt werden müssen.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß durch eine Reduzierung des als Bindemittels eingesetztes Kalkes und/oder Zementes durch Kaliwasserfestglas sowie gegebenenfalls weitere Zusätze das Endschwindmaß bei derart hergestellten Formkörpern eindeutig erniedrigt werden kann, ohne daß die übrigen für die Bewertung derartiger Formkörper wichtigen Werte wie die Druckfestigkeit und die Biegefestigkeit zurückgehen. Vorteilhaft ist darüberhinaus, daß Abfallprodukte wie die Flugasche oder auch Calciumsulfat-Dihydrat in derartige Formkörper so eingebunden werden können, daß sie ansonsten übliche Materialien substituieren und das, ohne die Eigenschaften des entsprechend hergestellten Formkörpers zu verschlechtern. Ganz im Gegenteil können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Formkörper hergestellt werden, die sowohl bezüglich der Biegefestigkeit und der Druckfestigkeit als auch bezüglich des Endschwindmaßes optimaler sind als bekannte Kalksandsteine.
BEISPIELE Als Probekörper dienen Prismen der Abmessung 4,o x 4,o x 16,0 cm, die in einem Autoklav vier Stunden bei 20 bar gehärtet wurden.
1. Beispiel 1 92 % Quarzsand wurden mit 8 % Branntkalk (CaO) gemischt, dann zu einem Probekörper geformt und anschließend wie oben erläutert gehärtet. (Kontrollmischung 1) 2. Beispiel 2 Branntkalk (CaO) wurde in einer Menge von 4,8 % mit 3,2 % Calciumsulfat-Dihydrat, o,1 % Natronwasserfestglas, 15 % Flugasche und 76,9 % Quarzsand gemischt, dann zu Probekörpern geformt und anschließend wie oben erwähnt gehärtet. (Kontrollmischung 2) 3. Beispiel 3 4,8 Gew.-% Branntkalk (CaO), 3,2 Gew.-% Calciumsulfat-Dihydrat (Chemiegips), 0,15 Gew.-8 Kaliwasserfestglas, 10 Gew.-% Rohkieselgur und 81,85 Gew.-% Quarzsand wurden miteinander gemischt, dann geformt und ani schließend wie erwähnt gehärtet. (Erfindung 1) 4. Beispiel 4 Branntkalk (CaO) mit 4,8 Gew.-% sowie Calciumsulfat-Dihydrat (Chemiegips) mit 3,2 Gew.-% wurden mit 0,15 Gew.-% Kaliwasserfestglas, o,3 Gew.-% Calciumchlorid-Hexahydrat, o,3 Gew.-% Calciumligninsulfonat (Sulfitablauge), 10 Gew.-% Rohkieselgur und 81,25 Gew.-E Quarzsand gemischt, geformt und anschließend wie oben erwähnt gehärtet. (Erfindung II) 5. Beispiel 5 Hier wurden 4,8 Gew.-% Branntkalk (CaO), 3,2 Gew.-% Calciumsulfat-Dihydrat (Chemiegips), o,15 Gew.-% Kaliwasserfestglas, o,3 Gew.-% Calciumchlorid-Hexyhydrat,o,3 Gew.-% Calciumlegninsulfonat (Sulfitablauge) 10 Gew.-% Flugasche und 81,25 Gew.-% Quarzsand miteinander gemischt, zu Prismen geformt und anschließend gehärtet. (Erfindung III) Die aus den verschiedenen Mischungen geformten und gehärteten Prismen wurden anschließend bezüglich der Druckfestigkeit, der Biegefestigkeit und des Endschwindmaßes untersucht und dabei folgende Werte ermittelt: Ruckfestigkeit BLegefestigkeit hdschwindmaß GD2 GB2 N/mm N/mm mm/m Kontrollmischung 1 18,8 2,55 o,23 Kontrollmischung II 16,2 2,73 o,15 Erfindung I 19,1 2,82 o,14 Erfindung II 19,8 2,83 o,12 Erfindung III 18,6 2,76 0,15 Die ermittelten Werte sprechen für sich selbst, wobei bezüglich der als Erfindung III bezeichneten Produkte festzuhalten ist, daß die Werte bezüglich der Druckfestigkeit und der Biegefestigkeit immer noch eindeutig über denen liegen, die nach dem bekannten Verfahren mit Zugabe von geringen Mengen an Natronwasserfestglas erreichbar sind.

Claims

Verfahren zum Herstellen bindemittelgebundener Formkörper Patentansprüche I 1. Verfahren zur Herstellung von bindemittelgebundener Formkörper aus einer Formmasse wie Quarzsand oder Gemischen aus Quarzsand und Flugasche und/oder Kieselgur, Kalk und/oder Zement sowie weiterer Bindemittel und Wasser, wobei nach dem Mischen und Formen eine hydrothermale Härtung erfolgt, d a d u r c h g e k e n n z e ic h n e t daß der Formmasse unter gleichzeitiger Reduzierung des Kalk- und/oder Zementanteils geringe Mengen Kaliwasserfestglas sowie Calciumsulfat und gegebenenfalls Flugasche beispielsweise aus der Abgasentstaubung von Kraftwerken zugemischt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t daß aus o,o1 bis 1,5 Gew.-* gemahlenem Kaliwasserfestglas o,1 bis 5 Gew.-% Calciumsulfat mit oder ohne Wasseranteil 3,0 bis 35 Gew.-% Flugasche 1 bis 9 Gew.-% Branntkalk und 55 bis 90 Gew.-% Quarzsand ein Gemisch hergestellt wird, daß anschließend geformt und dann im Autoklav gehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig Calciumchlorid und Calciumligninsulfonat zugegeben werden, vorzugsweise in Höhe von 0,1 Gew.-%, speziell o,6 Gew.-%.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i ch n e t daß gleichzeitig o,o1 bis o,3 Gew.-% Calciumchlorid-Hexahydrat und o,ol bis 0,4 Gew.-% Calciumligninsulfonat zugegeben werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t daß o,1 bis 5 Gew.-% Calciumsulfat-Diyhdrat als Ersatz für das Calciumsulfat beigemischt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Anteil Branntkalk durch Calciumhydroxid ersetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumsulfat erst nach der Hydratation von Kalk und/oder Zement zugemischt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e ic h n e t daß der Quarzanteil durch vom Restkohlenanteil befreites Berge- und/oder Flotationsbergematerial substituiert wird.