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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen, für industrielle Zwecke einsetzbaren Granulaten aus einer Ausgangsmischung, bestehend aus mindestens einem kalkhaltigen Bindemittel, wie Kalk, Portlandzement, mindestens einem kieselsäurehaltigen Material, wie Quarzsand, Schieferasche, Flugasche, sowie Wasser, die in flüssigem Zustand zu einer Masse gegossen wird, und der dabei Makroporen verliehen werden, etwa indem man der Ausgangsmischung gas- oder schaumbildende Mitteln hinzufügt, wobei der derart gegossenen Masse nach Bildung der Poren und dem Abbinden zu einer selbsttragenden, halbplastischen Konsistenz überwiegend eine kristalline Struktur durch Härten, etwa durch Dampfhärten, verliehen wird.
Im allgemeinen wird Leichtbeton in Form von Gasbeton bzw. Schaumbeton aus einer Ausgangs-
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ferasche, Flugasche usw. sowie Wasser besteht. Sowohl das Bindemittel als auch das Kieselsäurematerial sind sehr fein gemahlen, d. h. zu einer Korngrösse von wenigen oder einigen Mikrometern. Der Ausgangsmischung wird ein gas-oder schaumbildendes Mittel zugefügt, das während des Giessvorganges der flüssigen Ausgangsmischung in eine Form unter Bildung einer Masse Makroporen in der Masse entwickelt. Nach einer gewissen Zeit nach dem Giessen bindet die Masse ab und nimmt dabei eine selbsttragende, halbplastische Beschaffenheit an. In diesem Zustand eignet sich die Masse oder das Formstück sowohl für ein Aufteilen mittels Schneidefäden als auch für eine Beförderung zwischen verschiedenen Bearbeitungsstandorten.
Es ist üblich, um in kurzer Zeit der Masse eine kristalline Struktur zu verleihen, die dem Material die endgültige Festigkeit gibt, das Material im Autoklav unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur einer Dampfhärtung auszusetzen, obwohl es an und für sich auch vorkommt, dass das Material einer langdauernden Lufthärtung ausgesetzt wird. Im Zusammenhang mit diesem Härtungsvorgang, währenddessen die Ausgangskomponenten chemische Reaktionen miteinander eingehen unter Bildung von Calciumsilikathydraten, entwickeln sich auch Mikroporen im Material.
Der Hauptteil des auf die oben angegebene Art und Weise hergestellten Leichtbetons wird im Baugewerbe verwendet, näher gesagt in Form von gerüstbildenden Elementen in Wänden, Dächern und Geschossdecken. In letzter Zeit hat das betreffende Material jedoch auch auf mehreren andern Gebieten Anwendung gefunden, auf denen es sich gezeigt hat, dass die gleichzeitige makro- und mikroporöse Struktur des Materials einen Nutzen aufweist. Einer dieser alternativen Anwendungsbereiche besteht darin, die zerkleinerten Granulate aus Leichtbeton zum Aufsaugen oder zu einer anderweitigen Bekämpfung von unerwünschten Flüssigkeiten, insbesondere von Ölen, einzusetzen. Es hat sich gezeigt, von besonderem Vorteil zu sein, mit Hilfe von Leichtbetongranulaten verschüttetes Öl aufzusaugen, das aus Fahrlässigkeit auf Werkstattböden u. dgl. geraten ist.
Bei derartigen Aufgaben zur Bekämpfung unerwünschter Flüssigkeiten macht man sich solche in der normalen Baustoffherstellung angefertigte Elemente zunutze, die aus einem beliebigen Grund ausrangiert werden müssen.
Diese Elemente werden durch Zerkleinerung in einer für den Zweck geeigneten Vorrichtung, z. B. in Walzen- und/oder Hammerbrechern, Schleudermühlen u. dgl. zertrümmert. Je nachdem, wie weit der Zerkleinerungsvorgang betrieben wird, erhält man Fraktionen verschiedener Grössen von hauptsächlich zwei Sorten, d. h. einerseits eine erste verhältnismässig grobe Fraktion der Granulate mit einer Korngrösse von etwa 0, 1 mm und darüber, anderseits eine verhältnismässig feine Fraktion, die mehr oder weniger einen pulverförmigen Charakter hat.
In der Praxis eignet sich nur das aus der erstgenannten Fraktion herrührende Material zur Bekämpfung oder zum Absaugen von Flüssigkeiten, da das pulverförmige Material der zweiten Fraktion mindestens in den Werkstattbetrieben erhebliche Staubprobleme mit sich bringt. Aus diesem Grund wird das aus der Zerkleinerungsvorrichtung kommende Material durch Sieben, vorzugsweise mit herkömmlichen Plansieben, sortiert, wobei eine Fraktion der Granulate mit einer Korngrösse von 0, 2 bis 4 mm bei einer Ausbeute von etwa 20 bis 30% für Zwecke der Flüssigkeitsbekämpfung eingesetzt werden kann.
Das übrige Material, das hauptsächlich in Pulverform vorliegt, aber auch grössere Körnchen enthalten kann, muss entweder endgültig ausrangiert werden oder kann einer weiteren Zermahlung als Alternative ausgesetzt werden, um dann beispielsweise als Rohmaterial der Ausgangsmischung zur Herstellung von Leichtbeton zurückgeführt zu werden. Das sehr feine Material
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kann ebenfalls als Füllmaterial in Kunststoffen, Papier u. dgl. verwendet werden.
Ein Vorteil bei der Herstellung von Granulaten, die bei der Bekämpfung unerwünschter Flüssigkeiten verwendet werden, aus fertig hergestellten und dann ausrangierten Leichtbeton- - Bauelementen auf die oben beschriebene Art und Weise liegt selbstverständlich darin, dass das Ausgangsmaterial für die Granulate hauptsächlich kostenlos zur Verfügung steht. Ein erheblicher Nachteil liegt allerdings darin, dass die Zerkleinerungsarbeit von recht gewaltsamer Art ist und grosse Mengen an Energie erfordert ; ein Umstand, der mit den steigenden Energiepreisen bedeutet, dass die Herstellung von Material zur Bekämpfung von unerwünschten Flüssigkeiten im ganzen betrachtet trotz geringer oder nicht vorliegender Rohstoffkosten eine verhältnismässig teure Angelegenheit wird.
Dazu trägt auch der grosse Verschleiss der Zerkleinerungsvorrichtung als eine Folge der Tatsache bei, dass die Bearbeitung im gehärteten Zustand des widerstandsfähigen Leichtbetonmaterials ein hartes Vorgehen erfordert. Ferner ist sowohl das Zerkleinern als auch das Sieben des Leichtbetons und die damit in Zusammenhang stehende Materialhandhabung mit erheblichen, auf die Arbeitsumwelt beziehenden technischen Problemen insofern verbunden, dass die zwangsweise entstehende Feinfraktion sehr stark staubt. Dazu kommt noch, dass die Ausbeute von verwendbarem Granulatmaterial recht gering ist.
Die DE-OS 2807290 beschreibt ein Füllungsmaterial für Feuerschutzelemente, wie Feuerschutz- tür- oder -torblätter, Feuerschutzwandelemente od. dgl. auf der Basis hochporöser, hydraulisch gebundener Werkstoffe. Das Füllmaterial soll eine bestimmte Rohdichte und einen bestimmten adsorptiv gebundenen Wassergehalt und einen chemisch gebundenen Wassergehalt aufweisen.
Die Herstellung des Materials erfolgt, indem ein breiiger Mörtel mit einem Bindemittelgehalt zwischen 27 und 35 Gew.-%, bezogen auf einen Feststoff, dampfgehärtet wird. Das Herstellungsverfahren gleicht dem Verfahren zur Herstellung von Gasbeton. Mithin ist das erhärtete Produkt kein Granulat, sondern ein grossdimensionaler Formkörper.
In der DE-OS 2744365 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gasbeton beschrieben, wobei man ein Gemenge aus Bindemittel, Wasser und einer Sandkomponente sowie ein Treibmittel, insbesondere Aluminiumpulver, zu einer giessfähigen Masse mischt, die Masse in Formen giesst, gären und ansteigen lässt, gegebenenfalls schneidet und hydrothermal härtet, wobei zum Gemenge natürliche und/oder synthetische Primärcarbonate des Calciums und/oder Magnesiums in sehr feingemahlener Form zugesetzt werden. Es handelt sich somit um ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Gasbeton.
Aus der DE-OS 1813881 ist ein Verfahren zum Herstellen poröser Leichtballastkörner bekannt, bei dem aus Gas- oder Schaumbeton bestehende Körner zerkleinert werden, die mit einer aus einem kalkhaltigen Bindemittel, wie Zement, bestehender Kruste belebt werden, wonach die auf diese Weise behandelten Körner gehärtet werden. Verwendet werden bei diesem Verfahren bereits hydrothermalgehärtete Gasbeton- oder Schaumbetonkörner, die durch Zerkleinerung von Gasoder Schaumbetonformkörpern hergestellt werden.
Die SE-PS Nr. 405245 befasst sich ebenfalls nur mit einem zerkleinerten Calciumhydrosilikatmaterial, das Makro- und Mikroporen aufweist. Es handelt sich um gebrochenes Gas- oder Schaumbetonmaterial in Kombination mit einer sehr feinen Fraktion. Das Material soll besonders geeignet zum Aufsaugen von Öl sein, wird jedoch aus bereits gehärteten Gasbeton- oder Schaumbetonformkörpern hergestellt.
In der SE-PS Nr. 377109 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kalksandsteinkörpern aus einer Rohmasse aus einem siliziumoxidhaltigen Material und einem hydraulischen Bindemittel in Form von Kalk oder Portlandzement sowie aus Wasser beschrieben. Die Rohmasse wird unter Druck zu einem Formkörper bestimmter Grösse gepresst, wonach die Körper einer Dampfhärtung unterzogen und schliesslich geschnitten werden. Die Rohmasse soll runde, aus einer Grundmasse vorgefertigte Körner aufweisen ; die Körner sind dampfgehärtet, bevor sie der Rohmasse beigemengt werden.
In der PCT-OS 79/00336 wird ein Füllstoff beschrieben und hergestellt, der aus gehärteten Partikeln besteht, die eine Makro- und eine Mikroporenstruktur aufweisen. Es handelt sich um gebrochene Gas- oder Schaumbetonpartikel. Die Herstellung erfolgt durch Zerkleinerung eines gehärteten Gasbeton- oder Schaumbetonformkörpers.
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Die DE-AS 2023089 lehrt, die in dieser Druckschrift beschriebene Masse zu rühren, um ein Ansteifen zu vermeiden, womit jedoch ein Zerkleinern nicht möglich ist, weil die Masse in breiiger Form vorliegt.
Das Ziel der Erfindung liegt nun darin, die oben aufgeführten Nachteile zu beseitigen und Voraussetzungen für eine rationelle, saubere und preisgünstige Granulatherstellung mit einer hohen Ausbeute zu schaffen. Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erreicht, wenn gemäss der Erfindung die gegossene Masse nach dem Abbinden, aber vor dem Härten, wenn die Masse noch halbplastisch ist, durch Fräsen, vorzugsweise mit Hilfe von Drahtfräsen, zu Granulaten zerkleinert wird, die in diesem Zustand dem genannten Härten ausgesetzt werden.
Ein Satz Ausgangsmischung wird genauso wie bei der herkömmlichen Leichtbetonherstellung in eine Form gegossen. Man lässt dann die Mischung unter Porenentwicklung gären und danach abbinden, wobei sie eine selbsttragende, halbplastische Beschaffenheit erhält. Das dabei gewonnene Formstück wird durch Entfernen von Formteilen freigelegt, und nach einer gewissen Trocknungszeit wird eine mechanische Bearbeitung des Formstückes zwecks Zerkleinerung desselben zu Granulaten mit geeigneter Korngrösse vorgenommen. Als Fräse bzw. Fräsen können solche verwendet werden, die in der SE-AS 307097 beschrieben sind. Die Fräse wird mit passender Bearbeitungstiefe, z.
B. in der Grössenordnung 1 bis 10 mm, gegen das Formstück angesetzt, und danach wird eine relative Bewegung zwischen dem Formstück und der Fräse entweder dadurch erzielt, dass das Stück dazu gebracht wird, sich relativ zu einer stillstehenden Fräse zu bewegen, oder am vorteilhaftesten dadurch, dass die Fräse dazu gebracht wird, sich entlang des Formstückes zu bewegen. Am besten bearbeitet man eine oder mehrere senkrechte Seiten des Formstückes ; dies hat zur Folge, dass die von der Fräse losgelöste Materialkörnchen selbständig in einen Sammelbehälter fallen und dort leicht aufgesammelt werden können. Es ist jedoch auch denkbar, das Formstück in geeignetem Winkel relativ zur waagrechten Ebene zu neigen und den Oberteil des Formstückes zu bearbeiten.
Als Sammelbehälter für losgelöste Materialkörnchen werden vorzugsweise recht niedrige, grossflächige Behälter verwendet, in denen die Körnchen bis zu einer maximalen Höhe von etwa 0, 3 bis 0, 4 m gesammelt werden. Die Korngrösse der losgelösten halbplastischen Körnchen kann durch eine geeignete Wahl der Ansetztiefe der Fräse gegenüber dem Formstück, durch die Rotationsgeschwindigkeit der Fräse sowie durch die Geschwindigkeit der relativen Bewegung zwischen der Fräse und dem Formstück reguliert werden. Die Fadenstärke der Fräse hat ebenfalls eine Einwirkung auf die Korngrösse. In der Praxis kann die Fadenstärke von 0, 75 bis 1, 5 mm betragen.
Bei der Herstellung von ausschliesslich für die Bekämpfung von unerwünschten Flüssigkeiten vorgesehenen Granulaten wird das ganze Formstück zur Gänze bearbeitet. Es ist jedoch denkbar, die Granulatherstellung mit der herkömmlichen Herstellung von Bauelementen insofern zu verbinden, dass ein bestimmter Teil des Formstückes mittels Schneidefäden aufgeteilt wird, um Bauelemente zu bilden, und der Rest des Formstückes gefräst wird, um Granulate zu bilden.
Bei der herkömmlichen Gasbetonherstellung, d. h. bei der Herstellung von Bauelementen auf der Basis von Kalk und Sand sowie Bindemittel bzw. Kieselsäurematerial liegt die Trocknungszeit der Masse oder des Formstückes unter 2 h ab dem Zeitpunkt des Giessens bis zum Aufteilen in Bauelemente mittels Schneidefäden, da sonst die Gefahr besteht, dass die Masse zu steif wird, um mit Schneidefäden geschnitten werden zu können. Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die genannte Trocknungszeit, d. h. die Zeit, die zwischen dem Giessen und Fräsen vergeht, verlängert, um bei dem Fräsvorgang eine trockenere Masse zu erhalten und somit Granulate, die eine verminderte Neigung zum Zusammenkleben zeigen. In der Praxis kann die Trocknungszeit mit einer Viertelstunde oder mehr verlängert werden.
Die Verlängerung der Trocknungszeit muss in jedem Falle mindestens 5% der herkömmlichen Trocknungszeit für das betreffende Leichtbetonmaterial betragen. Wenn hier von der herkömmlichen Trocknungszeit geredet wird, so ist dabei zu verstehen, dass diese sich auf das Rezept für das betreffende Leichtbetonmaterial bezieht.
Somit braucht ein Leichtbeton auf Kalkbasis normalerweise eine bedeutend kürzere Trocknungszeit als ein Leichtbeton auf Zementbasis. Das Wesentliche im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Verlängerung der Trocknungszeit liegt daher darin, dass das Trocknen (mindestens 5%) länger
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als bis zu dem Trockengehalt betrieben wird, an dem das Schneiden durch Fäden undurchführbar ist ; ein Umstand, der dadurch möglich ist, dass das Verfahren gemäss der Erfindung nicht das Fadenschneiden, sodern nur das Fräsen einbezieht.
Nach vorgenommenem Fräsen werden die Granulate, die in den Sammelbehältern liegen, zum Autoklaven befördert, in dem sie dem Dampfhärten unter hauptsächlich den gleichen Bedingungen ausgesetzt werden, die bei der Dampfhärtung von in herkömmlicher Weise hergestelltem
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Granulaten entlang den Kontaktflächen aneinanderkleben, und sie müssen, um ein Auseinanderbringen der einzelnen Körnchen voneinander bewirken zu können, nach dem Härten einer neuen mechanischen Bearbeitung ausgesetzt werden. Die Bearbeitung, die hier erforderlich ist, ist von sehr kurzer Dauer, einfach durchzuführen und erfordert nur wenig Energie, da die Granulate nur leicht aneinanderkleben. Daher kann es für ein Trennen der Granulate völlig ausreichend sein, diese Granulate einem Schütteln auszusetzen, z.
B. auf einem Schütteltisch bekannter Ausführung.
In einem abschliessenden Arbeitsgang werden die derart angefertigten Granulate gesiebt, um eine bestimmte Korngrössenklasse der Granulate zu erhalten. Beispielsweise können die äusserst kleinen Mengen an Körnchen, die kleiner als 0, 2 mm sind, getrennt werden, wobei auch Körnchen, die eine grössere Korngrösse als eine maximale obere Korngrösse, z. B. 4,6, 8 oder 10 mm aufweisen, getrennt werden können. Danach ist das Granulatmaterial lieferfertig.
Bei dem oben beschriebenen Herstellungsvorgang kann, ungeachtet dessen, ob es sich um die Herstellung von ausschliesslich Granulaten oder von Granulaten im Zusammenhang mit herkömmlichen Bauelementen handelt, vorzugsweise ein Materialrezept verwendet werden, das
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das dem Material einen hydrophoben Charakter verleiht. Hiedurch erhält man Granulate, die wasserabstossend sind, und die auf Grund dessen gelagert oder sonst gehandhabt werden können, ohne eine Neigung zum Aufsaugen von Wasser zu zeigen. Mit andern Worten weisen derartige durchhydrophobierte Granulate eine grössere Affinität gegenüber solchen Flüssigkeiten wie Öl als nichthydrophobierte Granulate auf.
In dem halbplastischen noch etwas nassen Zustand, in dem die Granulatbildung gemäss der Erfindung stattfindet, tendiert das Leichtbetonmaterial in keiner Weise zum Stauben, sondern das ganze durch den Fräsvorgang losgelöste Material, bildet verhältnismässig schwere Granulate, die unmittelbar in die Sammelbehälter fallen, ohne sich in der Luft auszubreiten.
Dies bedeutet, dass der Herstellungsvorgang besonders sauber und umweltfreundlich in bezug auf den Arbeitsplatz erfolgt. Ein anderer Vorteil, der damit in Verbindung steht, dass kein Staub entsteht, liegt darin, dass das erfindungsgemässe Verfahren eine sehr hohe Ausbeute ermöglicht, weil im wesentlichen das ganze Material anwendbare Granulate bildet. Im Vergleich zum Zerkleinern des fertiggehärteten, widerstandskräftigen Materials gemäss bisher bekannter Techniken erfordert das Verfahren gemäss Erfindung sehr kleine Mengen an Energie, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Wie bereits angeschnitten, können die in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Granulate vorzugsweise dazu verwendet werden, solche Flüssigkeiten wie Öl aufzusaugen und zu sanieren. Eine derartige Bekämpfung des Öls kann mit Hilfe des erfindungsgemässen Materials nicht nur bezüglich Öl, das auf Böden od. dgl. verschüttet wurde, stattfinden, sondern auch desjenigen Öls, das auf der Wasseroberfläche herumschwimmt, z. B. bei Schiffsunfällen. Ferner kann das betreffende Material bei der Bekämpfung von Bränden,
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das Material als ein vorzügliches Bekämpfungsmittel, da es bei Zufuhr von ausreichend grossen Mengen an den Brandherd diesen erstickt.
Es ist ebenfalls denkbar, die in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellten Granulate in andern Materialien als Ballaststoff zu verwenden. Bei dieser Anwendung ist es übrigens möglich, dem granulatförmigen Körperchen eine äussere
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nichtporöse Haut zu verleihen, indem das Material vor dem Härten einem Rollprozess ausgesetzt wird, währenddessen die Oberfläche der Körperchen verdichtet wird.
Es ist klar, dass die Erfindung nicht nur auf die oben beschriebenen Ausführungen begrenzt ist. Somit ist es denkbar, die aus dem Formstück bearbeiteten Granulate durch Lufthärtung während eines längeren Zeitraumes zu härten, statt sie für eine kurze Zeit der Dampfhärtung auszusetzen. Eine andere für das Loslösen der Granulatkörperchen aus dem frischen, halbplastischen Formstück geeignete maschinelle Ausrüstung kann ebenfalls in Frage kommen, an Stelle des Einsatzes von Fadenfräsen. Man kann beispielsweise für diesen Zweck mit Stiften versehene Trommeln oder Walzen verwenden, die wie die Fräsen ins Rotieren gebracht und denen eine relative Bewegung gegenüber dem Formstück verliehen werden.
Auch eine andere Anzahl als gerade ein Werkzeug, d. h. zwei oder mehrere Bearbeitungswerkzeuge, können eines nach dem andern in verschiedener Tiefe in bezug auf das Formstück angebracht sein, um eine schnelle Bearbeitung desselben zu erzielen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von porösen, für industrielle Zwecke einsetzbaren Granulaten aus einer Ausgangsmischung, bestehend aus mindestens einem kalkhaltigen Bindemittel, wie Kalk, Portlandzement, mindestens einem kieselsäurehaltigen Material, wie Quarzsand, Schieferasche, Flugasche, sowie Wasser, die in flüssigem Zustand zu einer Masse gegossen wird, und der dabei Makroporen verliehen werden, etwa indem man der Ausgangsmischung gas-oder schaumbildende Mittel hinzufügt, wobei der derart gegossenen Masse nach Bildung der Poren und dem Abbinden zu einer selbsttragenden, halbplastischen Konsistenz überwiegend eine kristalline Struktur durch Härten, etwa durch Dampfhärten, verliehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossene Masse nach dem Abbinden, aber vor dem Härten, wenn die Masse noch halbplastisch ist, durch Fräsen,
vorzugswseise mit Hilfe von Drahtfräsen, zu Granulaten zerkleinert wird, die in diesem Zustand dem genannten Härten ausgesetzt werden.