DE102011008659A1

DE102011008659A1 - Calciumsilikatgebundener Baustein und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102011008659A1
Application number: DE201110008659
Authority: DE
Inventors: Hubert Bachmann
Original assignee: Rodgauer Baustoffwerke & Co KG GmbH
Current assignee: Rodgauer Baustoffwerke & Co KG GmbH
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Calciumsilikathydratgebundenen Baustein nach Art eines Kalksandsteins, hergestellt durch Dampfhärtung einer wässrigen Rohstoffmischung umfassend 8 bis 10 M.-% einer calciumhaltigen Komponente und 81 bis 87 M.-% einer siliziumhaltigen Zuschlagmenge, wobei die Zuschlagmenge zumindest 40 M.-% SiO2 einer SiO2-Komponente und zumindest 20 M.-% Porentbetongranulat einer Korngröße von 0,2 bis 4 mm enthält, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft einen calciumsilikatgebundenen Baustein nach Art eines Kalksandsteins, der durch Dampfhärtung einer feuchten Rohstoffmischung hergestellt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zu einer Herstellung eines calciumsilikatgebundenen Bausteins.
Bei der industriellen Fertigung von Kalksandsteinen liegt als Bindemittel durch Dampfhärtung erzeugtes Calciumsilikathydrat (C-S-H) vor. Die C-S-H-Phasen entstehen durch die Mischung einer kalkhaltigen Komponente mit Sand und Wasser, wobei die Mischung mittels hydraulischer Pressen zu Steinrohlingen geformt und anschließend in Dampfdruckkesseln für eine gewisse Zeit hydrothermal gehärtet wird.
Neben den als Mauerstein verwendeten Kalksandsteinen gibt es darüber hinaus für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten Porenbetonsteine, die sich insbesondere durch ihre hohe Wärmedämmung auszeichnen. Traditionell werden Porenbetonsteine in geringerem Umfang für tragende Wände verwendet.
In der DE-OS 36 37 753 wurde darüber hinaus vorgeschlagen, einen Kalksandstein mit einer Zumischung von 10–15% Gasbeton-Granulat zu versehen. Das Granulat sollte hierbei zu 20–30% aus einer Körnung von 2 bis 4 mm und einem mehligen Restanteil bestehen. Der sich ergebende Kalksandstein sollte überraschenderweise einen um bis zu 3% verringerbaren Kalkanteil aufweisen können, außerdem seien die Standzeiten der Werkzeuge verbessert. Eine Nacharbeitung dieser Offenbarung zeigte jedoch, dass keine einwandfreien Mauersteine herstellbar waren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Kalksandstein die Rohdichte zu reduzieren und somit zu einem im Einbauzustand reduzierten Flächengewicht zu gelangen. Darüber hinaus soll ein Baustein geschaffen werden, der für tragende und nichttragende, vergleichsweise leichte Trennwände im Innen- und Außenbereich sowie für Installationswände verwendbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1. Darüber hinaus führt das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 12 zu einem die Aufgabe lösenden Baustein. Erfindungsgemäße Weiterbildungen lassen sich den auf diese Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung entnehmen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen calciumsilikathydratgebundenen Baustein, der durch Dampfhärtung einer feuchten Rohstoffmischung hergestellt wird, zu schaffen, bei dem die Rohstoffmischung 8 bis 10 Massenprozent einer calciumhaltigen Komponente und 81 bis 87 Massenprozent einer siliziumhaltigen Komponente aufweist. Die Zuschlagmenge umfasst hierbei zumindest zu 40 Massenprozent das typischerweise bei Kalksandstein verwendete SiO₂ sowie zumindest 20 Massenprozent Porenbetongranulat einer Korngröße von 0,2 bis 4 mm. Gegenüber dem Stand der Technik hat demnach überraschenderweise im Wesentlichen eine mittlere Erhöhung des Kalkanteils bei gleichzeitiger Erhöhung des Porenbetonanteils einen nacharbeitbar bruchfesten, kalksandsteinartigen Baustein geschaffen.
Vorzugsweise sind 5 bis 12 Massenprozent, d. h. zumindest im Wesentlichen der übrige Anteil der Rohstoffmischung Wasser, wobei es sich gezeigt hat, dass die Verwendung von Wasser bei einem Anteil von 8 bis 10 Massenprozent vorteilhaft ist für die Formbarkeit des Rohlings.
Insbesondere weist der erfindungsgemäße Baustein Rohdichten von 0,8 bis 1,2 kg/dm³ auf, d. h. bei einer Rohdichte von minimal 0,8 und maximal 1,2 kg/dm³ wird die Lücke zwischen Porenbeton mit typischen Rohdichten bis 0,8 kg/dm³ und Kalksandstein mit typischen Rohdichten ab 1,2 kg/dm³ geschlossen. Mithin ist ein kalksandsteinartiger Stein geschaffen für ein Mauerwerk mit einem verminderten Flächengewicht, der die guten Eigenschaften der Baumaterialien Kalksandstein und Porenbeton entgegen der herkömmlichen Meinung miteinander vereinbart. Entgegen dem Stand der Technik wurde festgestellt, dass der Zusatz von Porenbetongranulat nicht notwendigerweise zu rapide sinkenden Festigkeitswerten führen muss. Durch die Verwendung der vorstehend beschriebenen Anteile, insbesondere der Verwendung von Branntkalk (CaO) und/oder Kalkhydrat (Ca(OH)₂) als calciumhaltige Komponente und insbesondere bei einer Rohstoffmischung mit 9 bis 10 Massenprozent der CaO-Komponente werden Steine mit einer ausreichenden Festigkeit geschaffen. Der Baustein weist demnach insbesondere eine Druckfestigkeitsklasse zwischen 4 und 8 auf, und liegt insbesondere bei einer Druckfestigkeit von im Mittel 7,5 ± 0,5 N/mm².
Die Verwendung von Porenbetongranulat einer Korngröße von 0,2 bis 4 mm lässt die Verwendung von Porenbeton-Bruch aus der Porenbetonherstellung zu, welcher auf einfache Weise aufbereitbar, beispielsweise zu brechen und zu sieben, ist. Vorzugsweise weisen zumindest 50% des Porenbetongranulats, noch bevorzugter jedoch mehr als 70% des Porenbetongranulats eine Korngröße zwischen 2 und 4 mm auf. Durch die Verwendung eines überwiegend 2 bis 4 mm großen Kornbandes wird die Wärmeleitfähigkeit verringert, mithin positiv beeinflusst.
Im Verlauf der Versuche hat es sich gezeigt, dass insbesondere bei Branntkalk- bzw. Kalkhydratanteilen von 9 bis 10 Massenprozent und bei Wasseranteilen von 8 bis 9 Massenprozent Zuschlagsmengen zwischen 35 und 40 Massenprozent Porenbetongranulat zu einem Baustein führen, der neben einem guten Schallschutz auch einen exzellenten Brandschutz bietet, wobei eine Gewichtsreduktion gegenüber herkömmlichen Kalksandsteinen von bis zu 30% erreicht werden konnte. Die erfindungsgemäßen Bausteine weisen insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von 0,2 bis 0,5 W/(mK) auf, vorzugsweise zwischen 0,30 und 0,45 W/(mK).
Vorteilhafterweise erfolgt die Hydrothermalhärtung bei einer Temperatur zwischen 180°C und 220°C. Während im Stand der Technik bei einer typischen Temperatur von 200°C die Aushärtung über eine Haltephase von 4 bis 5 Std. erfolgt, benötigt der erfindungsgemäße Stein lediglich eine Haltephase von 200 Min. Es lassen sich somit mehr Steine in kürzerer Zeit herstellen. Hierbei kann der Druck von typischerweise rund 16 bar heruntergeregelt werden auf einen Bereich 14 bis 16 bar. Vorzugsweise erfolgt die Härtung des erfindungsgemäßen Steins in einem Bereich von 195 bis 200°C bei einem Druck von 15,2 ± 0,3 bar.

Anhand der folgenden Ausführungsbeispiele wird die Erfindung verdeutlicht:

Wasser	8,0 M.-%	12,0 M.-%
Branntkalk	9,0 M.-%	10,0 M.-%
Sand	63,0 M.-%	38,0 M.-%
Porenbeton-Granulat	20,0 M.-%	40,0 M.-%
Einaxiale Druckfestigkeit	11,0 N/mm²	7,0 N/mm²
Wärmeleitfähigkeit	0,45 W/mK	0,42 W/mK
Härteparameter: 15,2 bar, Haltezeit: 200 min

Generell wurden die Versuche bei einem Pressdruck von 10 N/mm² durchgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3637753 A [0004]

Claims

Calciumsilikathydratgebundener Baustein nach Art eines Kalksandsteins, hergestellt durch Dampfhärtung einer wässrigen Rohstoffmischung umfassend 8 bis 10 M.-% einer calciumhaltigen Komponente und 81 bis 87 M.-% einer siliziumhaltigen Zuschlagmenge, wobei die Zuschlagmenge zumindest 40 M.-% SiO₂ einer SiO₂-Komponente und zumindest 20 M.-% Porentbetongranulat einer Korngröße von 0,2 bis 4 mm enthält.
Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die calciumhaltige Komponente Branntkalk (CaO) und/oder Kalkhydrat (Ca(OH)₂) aufweist.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenbetongranulat zu mehr als 50%, vorzugsweise zu mehr als 70% eine Korngröße zwischen 2 und 4 mm aufweist.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 9 bis 10 M.-% einer calciumhaltigen Komponente verwendet werden.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffmischung 5–12 M.-%, vorzugsweise zwischen 8 und 10 M.-%, Wasser aufweist.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagmenge 20 bis 40 M.-% Porenbetongranulat aufweist sowie mehr als 95 M.-% der Gesamtmasse der restlichen Zuschlagmenge durch Sand gebildet werden.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagmenge zwischen 35 und 40 M.-% Porenbetongranulat aufweist.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rohdichte zwischen 0,8 und 1,2 kg/dm³.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Druckfestigkeitsklasse von 4 bis 8.
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mittlere Druckfestigkeit von 7,5 ± 1,0 N/mm².
Baustein nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von 0,2 bis 0,5 W/(mK), vorzugsweise zwischen 0,30 und 0,45 W/(mK).
Verfahren zur Herstellung eines Bausteins nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hydrothermalhärtung bei einer Temperatur zwischen 180 und 220°C.
Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Haltephase von 200 min.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen Druck von 14 bis 16 bar.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet, dass die Härtung bei einer in einem Bereich von 195 bis 200°C konstant gehaltenen Temperatur und bei einem Druck von 15,2 ± 0,3 bar erfolgt.