AT158645B - Verfahren zur Erzeugung poröser Leichtgewichtssteine. - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung poröser Leichtgewichtssteine.

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Karl Ivar Anders Dipl I Eklund
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  Verfahren zur Erzeugung poröser Leichtgewiehtssteine. 



   Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Erzeugung von porösen Leichtsteinen und ähnlichen Produkten, die eine ausgesprochen geringe Neigung zur Aufnahme von Feuchtigkeit besitzen, damit der Stein gegen natürliche Zerstörungsangriffe, besonders gegen Frost und andere Witterungseinflüsse, widerstandsfähig sei. 



   Bei der Erzeugung von porösen Leichtsteinen u. dgl. nach bekannten Verfahren ist die Rohmasse aus feuchten Gemischen von   kalk-und kieselsäurehaltigen   Stoffen mit verhältnismässig hohem Wassergehalt zusammengesetzt, wobei keine Rücksicht darauf genommen wurde, ob zum   Porösmachen   des Materials gas-oder schaumerzeugende Stoffe, wie z. B. Treibstoffe, Seifen od. dgl., verwendet werden oder ob die Porosität allein dadurch hervorgerufen wird, dass man grosse Mengen von Gelen entstehen lässt, die nach der Dampfhärtung getrocknet werden und Poren und Öffnungen von hauptsächlich mikroskopischer Grössenordnung zurücklassen.

   Nur ein kleiner Teil des Wassers wird im Molekül während der Hydrosilikat bildenden Druckdampfeinwirkung, der solche Gemische im Laufe des Herstellungsverfahrens unterworfen sind, chemisch gebunden, der Rest des Wassers, das sogenannte Überschusswasser, wird meistens in Gelen absorbiert vorhanden sein, ob das Produkt nun aus kalk-und kieselsäurehaltigen Stoffen nicht hydraulischer Natur erzeugt ist oder ob das Rohgemisch auch einen grösseren oder kleineren Prozentsatz Zement enthält. Auch wenn schliesslich eine vollständige Umbildung dieser Gele in ein Skelett aus Hydrosilikat durch die Dampfbehandlung bewirkt werden würde, wird das Ergebnis aus dem   ursprunglich   hohen Gehalt an Gelen sein, dass das Endprodukt zahlreiche Poren von mikroskopischer Grössenordnung enthält, die stark Wasser aufsaugen.

   Ein hoher Wassergehalt in der Ausgangsmischung wird also zu einem Erzeugnis von hoher Durchlässigkeit für Wasser und hoher Kapillarität führen, u. zw. auch in solchen Fällen, wo das Material ausser diesen mikroskopischen Poren in gewissem Umfang Hohlräume von makroskopischer Grössenordnung besitzen mag, das sind Poren, die mit unbewaffnetem Auge sichtbar sind. Wenn es erwünscht ist, ein Material zu erhalten, das den höchstmöglichen Widerstand gegen Witterungseinflüsse, besonders Frost, und gleichzeitig eine geringe Dichte besitzen soll, so muss das Material notwendig eine hohe Porosität aufweisen, aber die Poren sollten, wie erfindungsgemäss erkannt, so viel als möglich aus makroskopischen Hohlräumen bestehen, die durch möglichst dichte Zwischenwände einzeln isoliert wie die Zellen einer Bienenwabe in dem Material verteilt sind. 



   Ein poröses Material mit hoher Durchlässigkeit und hoher Saugkraft für Wasser wird auch schlechte wärmeisolierende Eigenschaften zeigen, weil die Feuchtigkeit, die durch die mikroskopischen Kapillaren aufgenommen wird, im selben Masse die in diesen enthaltene Luft austreibt, wobei die wärmeisolierenden Eigenschaften notwendigerweise beträchtlich herabgesetzt werden. Aus diesem Grunde ist man gezwungen gewesen, verschiedenartige Mittel zu erproben, um solche hochmikroporigen Stoffe mit Wasser abstossenden Mitteln zu behandeln, um zu versuchen, ihre guten   wärmeisolierenden   Eigenschaften zu erhalten. Es ist aber klar, dass solche Massnahmen viele Nachteile haben und keine sehr befriedigenden Ergebnisse herbeiführen können.

   Ein Material von hoher Absorptionskraft in bezug auf Wasser wird in gleichem Grad gegen Witterungseinflüsse empfindlich werden und insbesondere Angriffen durch Frost unterliegen. 



   Um ein hochporöses und doch festes Material erzeugen zu können, das trotzdem hohe Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse zeigt und insbesondere gegen Verfall durch Frost gesichert ist und auch ohne   Rücksicht   auf den Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre gute wärmeisolierende Eigenschaften besitzt, sollte ein niedriger Gehalt an Überschusswasser in der ursprünglichen Roh- 

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   nrlschung angestrebt   werden ;

   da aber in diesem Falle die Mischung auch hohe Bildsamkeit besitzen muss, um die Bildung der Porosität durch irgendeines der bekannten Mittel (Treibmittel, sich aus-   dehnende Stoffe, Schaum usw. ) zu ermöglichen, die Sir diesen Zweck angewendet werden, ist es bisher   nicht zulässig gewesen. den Gehalt an Wasser im Gemisch auch nur einigermassen zu erniedrigen, ohne zu gleicher Zeit eine Masse zu erhalten, die zu steif und nicht genügend bildsam und daher ungeeignet ist, genügend porös zu werden, um nach der Dampfbehandlung einen Leichtbaustoff zu liefern. 



   Die vorliegende Erfindung zeigt nun einen Weg zur Erzeugung von   Leichtsteinen   mit einer Porosität der angegebenen   wünschenswerten   Art, welche hauptsächlich durch die Bildung von Gas-oder Luftblasen in einer Rohmischung verursacht wird, welche genügende Bildsamkeit aufweist, um die Porosität durch bekannte Mittel, vorzugsweise durch gasbildende Treibmittel, hervorzurufen, gleichzeitig aber infolge niedrigen Wassergehaltes einen so geringen Gehalt an Gelen hat, dass eine Bildung von mikroskopischen Kapillaren in den Wandungen, welche die durch die Gasblasen gebildeten grösseren Hohlräume umgeben, in hohem Masse unterdrückt wird. 



   Nach der Erfindung wird nämlich die Bildsamkeit der Rohmischung statt wie üblich durch Wasserzusatz durch Zugabe von Stoffen geregelt, welche, wie schon früher bekannt, eine höhere Fliessbarkeit in kalk-oder zementhaltigen Stoffmisehungen, z. B.   Zementrohsehlamm   u. a. m., hervorrufen. Diese die Fliessbarkeit erhöhenden und somit als Bildsamkeitsregler für die Rohmischung im Sinne der Erfindung geeigneten Stoffe gehören hauptsächlich in eine oder mehrere der folgenden Gruppen : 
Gruppe   1.   Pufferstoffe. 



   Beispiele geeigneter, auf die Wasserstoffionenkonzentration der Rohmischung einwirkende Stoffe, die anscheinend hiedurch die Erniedrigung des Wassergehaltes unter Aufreehterhaltung einer guten Bildsamkeit der Masse bewirken, sind Salze von schwachen Säuren und schwachen Basen, z. B. 



  Alkaliborate, Phosphate usw., wie auch Ammoniumsalze und   wasserlösliche   Salze der organischen Basen. 



   Gruppe II. Stoffe, welche die Wasserlöslichkeit des Kalkes erhöhen. 



   Beispiele solcher Stoffe, die bei Zugabe zu der Rohmisehung deren Bildsamkeit bei einem gegebenen Wassergehalt erhöhen, sind Zucker, gewisse Alkohole, z. B. Glyzerin, Äthylenglykol, sowie auch andere organische Verbindungen mit der an sieh bekannten, die Kalklöslichkeit verstärkenden Wirkung, wie z. B. Sulfonsäuren. 



  Gruppe III. Stoffe, welche eine verzögernde Wirkung auf die hydraulische Reaktion ausüben. 



   Eine Verzögerung der hydraulischen Reaktion in der Rohmischung wirkt einer übermässigen Bildung von Gelen und infolgedessen der Zurückhaltung von Wasser unmittelbar entgegen. Für die Zwecke der Erfindung sind in dieser Gruppe z. B. Calciumacetat, Borax, Ammoniumcarbonat, Natriumphosphat, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, saures Ammoniumphosphat und   ähnliche   an sich bekannte Regler für die Abbindezeit hydraulischer Gemische besonders geeignet. 



   Solche Regler hat man für die Herstellung von Formlingen, welche praktisch dichtes Gefüge aufweisen sollen, benutzt ; der Wassergehalt der Rohmischungen hiefür und die Wirkungen dieser Zusatzstoffe sind dabei aber andere als nach der Erfindung. 



   Wie schon erwähnt und aus der oben gegebenen Einteilung ersichtlich, kann ein Stoff, der wegen seiner Wirkung als Typus für eine gewisse Gruppe genannt ist, auch zu einer oder mehreren der andern Gruppen gezählt werden. Die Unterteilung in Gruppen ist also nur deswegen vorgenommen worden, um die gleichartige Wirkung zu zeigen, welche alle diese   anseheinend   verschiedenartigen Stoffe auf   Rohmisehungen   zur Herstellung von Leichtsteinen nach der Erfindung ausüben. 



   Die geeignete Menge an Zusätzen ändert sich naturgemäss etwas mit der Zusammensetzung der Rohstoffe ; im allgemeinen wird sie jedoch von einigen wenigen Hundersteln eines Prozents bis zu einigen Prozenten ansteigen können. Es wurde gefunden, dass solehe Zusätze von gutem Einfluss auf die Erniedrigung der Viskosität von, praktisch genommen, allen derartigen Gemischen sind, welche Kalk oder Zement (oder Gemische von beiden) und feinverteiltes kieselsäurehaltiges Material enthalten, u. zw. mit oder ohne Zusatz von Zusehlagmaterial (Magerungsgut usw.), welche für die Herstellung von Leichtsteinen benutzt werden und welche durch gas-oder schaumerzeugende Mittel porös gemacht werden, so z. B.

   Gemische, welche ein oder mehrere der folgenden Stoffe enthalten : Kalk (auch   dolomitischen),     Zement (Portlandzement, Schlaekenzement, römischer Zement, Schmelzzement usw. ), feinverteilte   Mineralien oder Steine, die reich an Kieselsäure sind, Ton, feinverteilter Sand usw. 



   Beispielsweise setzt ein Zusatz von 100 bisl000g Zucker oder einer entsprechenden Menge Melasse je Kubikmeter Rohmischung, je nach der Art des Kalkmaterials, den für die Bildsamkeit geeigneten Wasserbedarf bis zu   50%   herab. Die Wichtigkeit dieser Tatsache für die Erzeugung eines Endproduktes von möglichst hoher Widerstandskraft gegen Frosteinflüsse ist damit klar. 



   Der Zucker hat jedoch eine ausgesprochen verzögernde Wirkung auf die Härtungsreaktion bei normalen Temperaturen, so dass die Härtung des Gemisches vor der Dampfbehandlung mehr oder 

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   weniger verhindert ist. Es ist deshalb in solchen Fällen notwendig, dem Gemisch Stoffe beizufügen, welche diesem Einfluss des Zuckerzusatzes entgegenwirken. 



  Gemäss der Erfindung wird der Zucker vorzugsweise zusammen mit einem oder mehreren der vorerwähnten Bildsamkeitsförderer verwendet, und in diesen Fällen sind dem Gemisch vorzugsweise auch noch solche Stoffe beizugeben, welche eine beschleunigende Wirkung auf die Härtung besitzen, so dass der vorerwähnten Verzögerung ausreichend vorgebeugt wird. Es ist z. B. gefunden worden, dass eine Zugabe von 2 bis 10 kg Natriumchlorid, Calciumchlorid, Natriumcarbonat, Wasserglas und ähnlichen Reglern für die Abbindezeit in dieser Hinsicht günstig wirkt.

   Es ist zwar bekannt, dass die Anwesenheit von Alkalisalzen, wie beispielsweise Natriumchlorid, in einem gewissen Masse die Bildung von Hydrosilikaten während der Dampfhärtung stört, aber dieser ungünstige Einfluss wird im vorliegenden Falle durch den Zucker aufgehoben, der in den Rohmischungen während der Dampfhärtung auf die Hydrosilikatbildung fördernd wirkt. 



  Was oben in bezug auf Zucker gesagt worden ist, trifft auch zu, wenn eine Anzahl anderer Stoffe der beschriebenen Art verwendet werden, und diese können in genau der gleichen Weise bemessen werden. 



  Zusätze, die in dieser Weise zur Beschleunigung der Härtung bei niedrigeren Temperaturen vor der Dampfbehandlung gemacht werden, haben bei höheren Temperaturen oft einen zu starken Einfluss. 



  Wenn in derartigen Fällen das Rohgemisch solche Stoffe enthält, die während des Härtens vor der Dampfbehandlung Wärme entwickeln (z. B. Zement), dann wird der Härteprozess innerhalb der geformaten körper mit höherer Geschwindigkeit vor sich gehen als in den äusseren Zonen und wird an ihrer Oberfläche, wo die Wärme durch die kältere Umgebung (z. B. den freien Luftraum) abgeführt wird, am langsamsten verlaufen. Das Gemisch wird also vor der Dampfbehandlung unter solchen Bedingungen erhärten, dass innere Spannungen ("Temperaturspannungen") entstehen, die einen schädlichen Einfluss auf die Festigkeit des Endproduktes haben. 



  Um dem vorzubeugen, stehen zwei Wege offen. Es können solche Stoffe zugesetzt werden, die die Härtung bei einer erhöhten Temperatur verzögern, aber ohne grösseren Einfluss bei der Härtung unter niedrigeren Temperaturen sind, wie beispielsweise Phosphate, insbesondere Trinatriumphosphat. 



  Der andere Weg, der sich auch als vorteilhaft erwiesen hat, geht dahin, die Temperatur des umgebenden Mediums während der Vorhärtungsperiode (d. i. vor der Dampfbehandlung) z. B. durch Einbringen der Blöcke in eine heisse Kammer od. dgl. genügend hoch zu halten. 



  Das Verfahren, das zu wählen ist, hängt von dem Anteil des Zements wie auch von der weiteren Behandlung ab, der das Gemisch vor der Dampfbehandlung unterworfen werden soll, z. B. dem Schneiden in Blöcke usw. Im allgemeinen wird die erstere Methode vorteilhafter sein, wenn höhere Gehalte an Zement in der Mischung verwendet werden, und die zweite, wenn der Anteil des Zements geringer ist. 



  Dies ist leicht zu verstehen, wenn man beachtet, dass grosse Wärmemengen während des Hydratisierens des Zements abgegeben werden. Wenn die Masse in Stücke gewünschter Grösse geschnitten werden soll, so darf sie nicht zu hart sein, weshalb der Gebrauch von Wärmekammern, wie oben erwähnt, nicht zu empfehlen ist, wenn höhere Gehalte an Zement verwendet werden. 



  Weitere Beispiele für geeignete Zusammensetzungen sind im folgenden gegeben ; dabei ist aber zu beachten, dass diese Beispiele in keiner Weise die Erfindung erschöpfen, da alle erwähnten Stoffe demselben Zweck dienen, wenn sie in ungefähr den gleichen Verhältnissen verwendet werden. 



  Für die Erzeugung von 1 m3 von dampfgehärteten Platten von leichtem Gewicht, die durch bekannte Treibmittel, z. B. Aluminiumpulver u. dgl., porös gemacht worden sind, sind folgende Mischungen geeignet : 1. 80 g Borax, 200 kg Portlandzement, 200 kg feingemahlener Sand, 175 l Wasser. 



  2.200 g Borax, 4 kg Natriumchlorid, 200 kg Zement, 200 kg feingemahlener Sand, 175l Wasser. 



  3. 180 kg Portlandzement, 250 kg feingemahlener Sand, 250 leg grober Sand, 250l Wasser, 4 kg Natriumchlorid, 250 g Borax.   
 EMI3.1 
 Sand, 200   Wasser, 1   bis 4 kg Natriumchlorid, 100 bis 200 Zucker, 200 bis 400 Trinatriumphosphat. 



   6.196 kg Portlandzement, 40 kg Kalk, 580 kg feingemahlener Sand,   340 l   Wasser, 1000 g Trinatriumphosphat, 350 g Zucker. 



   Die geeignete Wassermenge ist bis zu einem gewissen Grad von der   Teilchengrösse   der Bestandteile abhängig, indem grössere Feinheit im allgemeinen etwas grössere, gröbere Teilchen etwas geringere Wassermengen zur zweckmässigen Bildsamkeit erfordern. 



   Der Zusatz der oben erwähnten, die Viskosität der Rohmischung in Hinsicht auf verstärkte Verflüssigung regelnden Substanzen geschieht vorteilhafterweise in Verbindung mit dem   Nassvermahlen   jener Bestandteile, die in feinverteiltem Zustande zur Anwendung kommen. Ein Nassvermahlen des Gemisches sollte immer bevorzugt werden, da der Kalk oft eine feine Zerreibung des Sandes verhindert, wenn er mit diesem zusammen in trockenem Zustand gemahlen wird. Ein Nassvermahlen in Gegenwart der oben unter   1-III   erwähnten regelnden Stoffe kann mit nur geringer Wasserzugabe bewirkt werden 

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 und wird eine feinverteilte Kieselsäurekomponente hervorbringen, die mit dem Kalkmaterial innig gemischt ist.

   Der Zucker wiederum hat einen besonders günstigen Einfluss auf das   Unschädlichmachen   etwa vorhandenen ungelöschten Kalks. Der auf diese Weise erzeugte feine Schlamm kann zweckmässig in einem Silo mit Rührwerk aufgespeichert werden, von dem er nach Bedarf in einen Mischer gepumpt und in diesem mit andern bei dem Verfahren zu verwendenden Stoffen gemischt wird, z. B. mit hydraulischen Bindemitteln, die Härtezeit regelnden Stoffen, Treibmitteln, Zuschlägen usw. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung poröser Leichtgewichtssteine oder ähnlicher Produkte von besonders hoher Volumsbeständigkeit und hohem Widerstand gegen Witterungseinflüsse mit Hilfe von Dampfeinwirkung auf Gemische, die durch gas-oder schaumerzeugende Methoden porös gemacht sind und Kalk und/oder Zement in Mischung mit feinverteiltem Kieselsäurematerial (feingemahlener   Sand, Ton od. dgl. ) und Wasser und, wenn gewünscht, auch Zuschläge (Magerungsmittel usw.

   ) ent-   halten, dadurch gekennzeichnet, dass dem Produkt eine möglichst geschlossene Zellenstruktur durch Unterdrückung der Entstehung kapillarer Mikroporen in den Wänden der durch die Gas-oder Schaumerzeugung gebildeten Hohlräume gegeben wird, indem der Rohmischung durch Zusatz an sich bekannter viskositätsregelnder Stoffe unter Verwendung einer geringstmöglichen Menge an   Überschusswasser   die für die Porenerzeugung geeignete Viskosität verliehen wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feinaufbereitung durch Nassvermahlung des Kalkes und/oder Zements mit den Kieselsäurestoffen unter Zugabe der viskositätregelnden Stoffe erfolgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch an sich bekannte Abbindezeitregler zugegeben werden, z. B. Natriumchlorid, Natriumcarbonat, Calciumchlorid, Wasserglas in solcher Menge, dass die Härtung des Gemisches vor der Dampfbehandlungsperiode beschleunigt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtungsreaktion durch gleichzeitig im Gemisch vorhandene Stoffe geregelt wird, die eine beschleunigende Wirkung auf die Härtungsreaktion bei allen Temperaturen haben, und durch Stoffe, die einen geringen Einfluss bei niedrigen Temperaturen besitzen, aber eine verzögernde Wirkung bei erhöhten Temperaturen zeigen, z. B. Phosphate, insbesondere Trinatriumphosphat.
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