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Verfahren zur Beschleunigung der Anfangserhärtung von aus zementhaltigen Mörteln oder Beton hergestellten Formkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschleunigung der Anfangserhärtung von aus ze- menthaltigen Mörteln oder Beton hergestellten Formkörpern durch Einwirkung von Wasserdampf und Koh- lensäure bei gegebenenfalls die Raumtemperatur übersteigenden Temperaturen.
Es sind Verfahren bekannt, die durch Einwirkenlassen von Wärme und Kohlensäure auf Mörtel (z. B. bei Koksofentrocknung von Neubauten) die Anfangserhärtung und die Austrocknung des Mörtels beschleu- nigen.
Durch ein anderes Verfahren werden Zement- und Kalksandsteine feuchter, warmer Luft bei Atmo- sphärendruck ausgesetzt und bis zur Einbaufähigkeit erhärtet.
Ein abgeändertes Verfahren bringt dafür Autoklaven zur Anwendung, wobei also Überdrücke und ent- sprechend hohe Temperaturen entwickelt werden und die Gebrauchsfestigkeit des Materials innerhalb we- niger Stunden erreicht ist.
Diese bekannten Verfahren weisen die folgenden Nachteile auf :
Durch Kohlensäuretrocknung wird nur an der Oberfläche eine erhebliche Beschleunigung der Erhärtung erreicht. Die dabei entstehende sogenannte Sinterhaut hemmt das weitere Eindringen der Carbonatisierung.
Die thermische Beschleunigung in Wärmekammern bei Atmosphärendruck ist relativ gering.
Das Autoklaven-Verfahren ist wegen der kostspieligen Anlagen teuer und die Kosten sind für sperrige Formen untragbar. Für hitzeunbeständige Zuschlagstoffe ist es nicht anwendbar.
Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemässe Methode ausgeschaltet werden. Eine relativ einfache Einrichtung genügt, um bei Atmosphärendruck Abbindebeschleunigungen zu erreichen, die selbst von den bisher verwendeten Autoklaven nicht zu erreichen sind.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass das Abbinden und Erhärten durch sogenannte Zementgifte nicht gestört wird. Es können z. B. Mischungen mit Zuschlägen oder Zusätzen organischer Natur verarbeitet werden, die bei den üblichen unbeschleunigten und beschleunigten Methoden nicht abbinden. Insbesondere können sogenannte Schutzkolloide wie Zucker ihre bekannten schädlichen Auswirkungen nicht entfalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass die abbindenden, frischen Formkörper in Wärmekammern einer feuchten, Kohlensäure führenden Atmosphäre ausgesetzt werden, deren Temperatur einem periodischen Wechsel unterworfen wird, und deren relative Feuchtigkeit so eingestellt wird, dass sie bei der oberen Temperaturgrenze 75% nicht unterschreitet und der Kohlensäuregehalt der Atmosphäre nicht wesentlich unter 5% sinkt. Die Temperaturgrenzen sind dabei gegeben durch die normale Abbindetemperatur nach unten und durch den angewandten Druck. oder die Hitzebeständigkeit der Zuschlagstoffe nach oben. Die Temperaturwirkung wird unterstützt durch die Kohlensäure-Beimischung zur Kammerluft und die dauernde Einhaltung der für die Carbonatisierung und Hydratation erforderlichen Luftfeuchtigkeit.
Bei Formkörpern aus Leichtbeton ist es bekannt, eine Beheizung mit Wasserdampf in geschlossenen Dampfkammern vorzunehmen, um eine gleichmässige Härtung der Oberfläche zu erzielen. Hiebei wird jedoch keine Kohlensäure zugeführt und die Beheizung ist keinem periodischen Wechsel unterworfen.
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Ein anderes bekanntes Verfahren betrifft die Härtung von Schmelzzement zum Vergiessen von Metall- teilen in Isolatoren für elektrische Leitungen. Zur Härtung wird der Zementmörtel in einer Kammer mit
Wasserdampf behandelt, jedoch nicht mit periodischem Temperaturwechsel.
Die Verwendung von Wasserdampf in Verbindung mit Kohlensäure zwecks Härtung von Zementform- lingen wurde ebenfalls schon vorgeschlagen, aber ohne periodischen Wechsel der Temperatur des Här- tungsmittels.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es, die Karbonatisierung des im Zement enthaltenen freien
Kalziumoxyds und die Hydratisierung des Zements innerhalb der Formkörper in wesentlich kürzeren Zeit- räumen und gleichmässiger zu bewirken, als dies nach den bisher bekannten Verfahren möglich war. Die- ser Effekt ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass sich infolge des Temperaturwechsels mehr Kon- denswasser bildet und dieses ein längeres Feuchthalten der Formkörper und dadurch eine grössere Kohlen- säureabsorption ermöglicht.
Die Einrichtung für die Ausführung des Verfahrens besteht aus einem System von klimatisierten, luft- dicht abschliessbaren Kammern. Die Kammern können in bekannter Weise mittels Kanälen mit ange- feuchteter und Kohlensäure führender Luft versorgt werden, wobei die relative Luftfeuchtigkeit bei der Höchsttemperatur nicht unter 75% sinken soll, während sich der Kohlensäuregehalt vorzugsweise an die
Ergiebigkeit der Verbrennungs-Abgase anpasst.
Zwei benachbarte Wärmekammern oder mehrere hintereinander geschaltete Kammern können un- gleiche konstante Temperaturen aufweisen und durch Transporteinrichtungen so untereinander verbunden sein, dass der Inhalt von zwei ungleich temperierten Kammern rasch gegenseitig ausgewechselt werden kann. Ein solcher Wechsel wird vorzugsweise in geeignet gewählten Zeitabständen, also in einem be- stimmten Rhythmus, ausgeführt, wobei dieser Rhythmus konstant bleiben, beschleunigt oder verzögert werden kann.
An Stelle ungleich temperierter Kammern kann man natürlich auch eine einzige mit entsprechen- dem Klimawechsel oder eine Serie von derart ausgestatteten Kammern anordnen.
Es zeigt sich, dass man den Abbindeprozess und die erste Erhärtung des Zements stark beschleunigen kann, wenn man die Ofentemperatur während der thermischen Behandlung wechseln lässt, um entspre- chende Richtungswechsel der inneren Feuchtigkeits- und Gasbewegung in dem abbindenden Zement zu veranlassen.
Die erfindungsgemässe Behandlung der Formkörper kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden :
Der anorganische, organische oder gemischte Rohstoff wird nach üblichem Verfahren mit dem Bindemittel angemacht.
Die frische Mischung wird ausgeformt und die Formstücke werden auf Unterlagsböden gelegt oder in geeigneten, den Gaszutritt nicht hindernden Formen belassen.
Die Unterlagsböden oder Formen werden auf fahrbare Gestelle aufgelegt und in die von Öfen beheizbaren Wärmekammern eingefahren.
Darin werden sie bis zur Manipulierreife wechselnden Temperaturen ausgesetzt, wobei gleichzeitig dafür gesorgt wird, dass in der Kammerluft der nötige, einem schädlichen Austrocknen entgegenwirkende Feuchtigkeitsgrad unterhalten bleibt. Ebenso wird der Kohlensäuregehalt der Luft oberhalb eines Minimums aufrecht erhalten. Dieses Minimum liegt im Normalfall bei zirka 5%. Die benötigte Kohlensäure wird vorteilhaft von den Verbrennungsgasen der Heizöfen geliefert. Die Kohlensäure kann jedoch auch gänzlich oder zusätzlich als Kalkstein durch Mineralsäurereaktion oder eine andere künstliche Fabrikation gewonnen werden.
Die Dauer der einzelnen Perioden des Temperaturwechsels, die Anzahl solcher Perioden, die für einen gewünschten Erhärtungsgrad erforderlich sind, sowie Maxima und Minima der Temperaturentwicklung sind von der Form und. dem Material der zu erhärtenden Produkte und vom Ofentypus abhängig. Insbesondere wählt man bei Portlandzement die Maximaltemperatur in einem günstigen Bereich der für den betreffenden Zement gültigen Kurve der Abbindetemperaturen. Ebenso sind Temperaturintervalle auszuschliessen, in denen die verwendeten Zuschlagstoffe ungünstig mit dem Bindemittel reagieren oder selber Zersetzungserscheinungen zeigen.
Nach dem Ausfahren der bis zur Manipulierfähigkeit ausgereiften Produkte werden diese in Lagerhallen oder, wenn es sich um wetterbeständiges Material handelt, auf dem offenen Lagerplatz der normalen Atmosphäre ausgesetzt.
Eine beispielhafte Anwendung des Verfahrens verläuft nach folgender Formel = 210 l gegen Fäulnis imprägnierte Hobelspäne oder die entsprechende Menge anderer vegetabilischer Faserstoffe werden mit
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30 kg Portlandzement zu einer plastischen Betonmasse angemacht. Das frisch angemachte Material wird in Plattenformen eingestampft und leicht gepresst. Pressdeckel und Formen werden nach 3 min entfernt
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Temperaturwechsel wird sechsmal durchgeführt.
Die Klimaanlage der Kammer ist so einzustellen, dass die relative Feuchtigkeit der Ofenluft nie un- ter 751o sinken kann. Die Zufuhr der Kohlensäure ist derart geregelt, dass die Kammerluft ständig einen CO-Gehalt von 5 bis 8% aufweist.
Normalerweise wird der Druck der zur Behandlung verwendeten Verbrennungsgase des Ofens nur wenig vom Atmosphärendruck abweichen. In einzelnen Fällen können jedoch auch Druckstufen mit Autoklavenwirkung in das Erhärtungsverfahren eingeschaltet werden.
Nach der sechsten Periode des Temperaturwechsels werden die Platten auf offenen Lagern für die Austrocknung und Nacherhärtung aufgestellt.
Die Feuchtigkeitsgehalte der frisch erhärteten Produkte sind abhängig vom Feuchtigkeitsgrad der Ofenluft.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Beschleunigung der Anfangserhärtung von aus zementhaltigen Mörteln oder Beton hergestellten Formkörpern durch Einwirkung von Wasserdampf und Kohlensäure auf die Formkörper, bei gegebenenfalls Raumtemperatur übersteigenden Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, dass die abbindenden, frischen Formkörper in Wärmekammern einer feuchten, Kohlensäure führenden Atmosphäre ausgesetzt werden, deren Temperatur einem periodischen Wechsel unterworfen wird, und deren relative Feuchtigkeit so eingestellt wird, dass sie bei der oberen Temperaturgrenze 75% nicht unterschreitet und der Kohlensäuregehalt der Atmosphäre nicht wesentlich unter 5% sinkt.