DE102015114554A1 - Artificial sandstone produced by solidification of the sand, composition for solidification of the sand and process for solidification of the sand - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein durch die Verfestigung vom Sand hergestellter Kunstsandstein, dadurch gekennzeichnet, dass darin folgende Bestandteile enthalten sind: 65–80 Gew.-% Sand, 5–15 Gew.-% Wasserglas, Wasserglashärter in 5–10 Gew.-% auf das Wasserglas bezogen, 3–10 Gew.-% Schwefelpolymer, 3–8 Gew.-% Nano- und/oder Mikro-Kieselerde, wobei der Kunstsandstein eine Dichte von 1,65–1,85 kg/dm3, das Wasseraufnahmevermögen von < 6,4%, die Verschleißbarkeit von 0,1–0,4 cm, die Frostbeständigkeit von 44 Zyklen und die Feuerbeständigkeit von < 1150°C aufweist. Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls die Komposition zur Verfestigung vom Sand und das Verfahren zur Verfestigung vom Sand.The invention relates to an artificial sandstone produced by the solidification of the sand, characterized in that it contains the following constituents: 65-80% by weight of sand, 5-15% by weight of waterglass, waterglass hardener in 5-10% by weight based on the water glass, 3-10 wt .-% sulfur polymer, 3-8 wt .-% nano and / or micro silica, wherein the artificial sandstone has a density of 1.65-1.85 kg / dm3, the water absorption capacity of <6.4%, the wearability of 0.1-0.4 cm, the frost resistance of 44 cycles and the fire resistance of <1150 ° C has. The invention also relates to the composition for solidification of the sand and the method for solidification of the sand.

Description

Gegenstand der Erfindung sind: Kunstsandstein, der durch die Verfestigung vom Sand, insbesondere Flusssand, Grubensand, Waschsand, Wüstensand und/oder Salzsand aus dem Meer oder von der Wüste hergestellt wird, Komposition zur Verfestigung vom Sand und Verfahren zur Verfestigung vom Sand. Bekannt sind keramische Baustoffe auf Basis von Lehm und Ton. Rote Tragziegel und viele andere keramische Bauelemente, die auf Lehm und Ton basieren, werden seit Jahrhunderten auf traditionelle Weise hergestellt, das heißt durch den Ausbrand von speziellen Mischungen mineralischer Rohstoffe. Für tragende Ziegel hat die Mischung die folgende Zusammensetzung: Sand: 50% bis 60% (nach Gewicht), Ton – Ziegelton, Geschiebelehm, Streifenlehm, Schieferton, Schlamm- oder Lößlehm (vorrangig diverse Silikate): 20% bis 30%, Mineralstaub (Quarzit, Feldspat, Glimmer): 2 bis 5%, manchmal Fe2O3: 5 bis 7%, manchmal Magnesit: < 1%. Das Verfahren hat den folgenden Verlauf: Die Mineralstoffe werden mit Wasser gemischt (Quetsche), getrocknet, in Formen gegeben und gepresst, in Tunnelöfen gebrannt (900–1100°C) und gekühlt. Bekannt sind auch Baumaterialien und -produkte auf Basis von Zement. Die unter Verwendung von Zement erzeugten Bauprodukte sind Betonblöcke, Pflastersteine, Betonziegel, Bürgersteigplatten, Bordsteine, mit Stahl bewehrte Tragelemente, bewehrte Konstruktionsbalken und viele andere. Diese Produkte werden aus Portland-Zement, Sand und je nach Bedarf zahlreichen anderen Komponenten wie CaCl2 als Wirkstoff zur Herabsetzung des Gefrierpunkts vom Beton hergestellt. Das Verfahren hat den folgenden Verlauf: Die Mineralstoffe werden mit Wasser gemischt (Mischer – Betonmischer), in halbflüssiger Form in die Formen gegossen, wonach der Abbindeprozess des Betons stattfindet. Betonziegel sind in Europa und Nordamerika sowie in Ländern mit hoher Zementproduktion wie Russland u. ä. recht beliebt. Auf Silikaten basierende Kompositionen, die zum Abbinden von festen Partikeln wie Sand, sind in dieser Technikbranche und bei zahlreichen Prozessen bekannt, bei denen das silikatbasierte Bindemittel zur Herstellung von dreidimensionalen Formen genutzt wird. Aus dem Patent US5059247 ist eine Komposition für Gießereisand bekannt, die nach ca. 10 bis 20 Minuten selbsthärtend ist und aus Formsand, Bindemittel aus Natriumsilikat und Polycarbonat als Härter besteht. Aus dem Patent US2968572 ist ein Bodenstabilisierungsverfahren bekannt, bei dem der Sand mit einer Wasserlösung eines Alkalimetallsilikats, einem Amid wie Dimethylformamid und einem Metallsalz wie Natriumaluminat in Kontakt tritt und dabei ein nicht wasserlösliches Gel bildet. Im Patent US4043830 wurde ein Verfahren zur Verfestigung von minderwertigen Böden durch das Injizieren von Härtern vorgestellt, bestehend zum Beispiel aus der Mischung vom Wasser und einem Geliermittel sowie Wasserglas und einer ein Geliermittel wie Ethylenglykoldiacetat beinhaltenden wässrigen Lösung. Im Patent US4056937 wurde ein Verfahren zur Bodenverfestigung offengelegt, bei dem der Härter, in dem eine Lösung von Wasserglas und einem sauren Recktanten wie Phosphorsäure in den Boden injiziert wird. Das Patent US4983218 legt die Komposition und das Verfahren zur Verfestigung durch die Alkalimetallsilikatlösung unter Verwendung von Mischungen von Alkylendiolen, Polyoxyalkylenglykolen oder Hydroxyalkylethern offen.The invention relates to: artificial sandstone, which is produced by the solidification of the sand, in particular river sand, pit sand, washing sand, desert sand and / or salt sand from the sea or from the desert, composition for solidification of the sand and method for solidification of the sand. Are known ceramic building materials based on clay and clay. Red clay tiles and many other ceramic elements based on clay and clay have been produced in the traditional way for centuries, that is, through the burning of special mixtures of mineral raw materials. For load-bearing bricks the mixture has the following composition: sand: 50% to 60% (by weight), clay - brick clay, slab clay, strip clay, shale, mud or loess clay (mainly various silicates): 20% to 30%, mineral dust ( Quartzite, feldspar, mica): 2 to 5%, sometimes Fe 2 O 3 : 5 to 7%, sometimes magnesite: <1%. The procedure is as follows: The minerals are mixed with water (squeeze), dried, poured into molds and pressed, fired in tunnel kilns (900-1100 ° C) and cooled. Building materials and products based on cement are also known. The building products produced using cement are concrete blocks, paving stones, concrete tiles, pavement slabs, curbs, steel reinforced structural members, reinforced structural beams and many others. These products are made from Portland cement, sand and, as needed, numerous other components such as CaCl 2 as the active ingredient to lower the freezing point of the concrete. The process has the following course: The minerals are mixed with water (mixer - concrete mixer), poured into the molds in semi-liquid form, after which the setting process of the concrete takes place. Concrete tiles are used in Europe and North America, as well as in countries with high cement production such as Russia a. a. quite popular. Silicate-based compositions that bind solid particles such as sand are well known in this engineering industry and in many processes where the silicate-based binder is used to make three-dimensional shapes. From the patent US5059247 is a composition known for foundry sand, which is self-curing after about 10 to 20 minutes and consists of molding sand, binder of sodium silicate and polycarbonate as a hardener. From the patent US2968572 For example, a soil stabilizing method is known in which the sand comes into contact with a water solution of an alkali metal silicate, an amide such as dimethylformamide and a metal salt such as sodium aluminate, thereby forming a non-water-soluble gel. In the patent US4043830 For example, a method of solidifying inferior soils by injecting hardeners, consisting of, for example, the mixture of water and a gelling agent and waterglass and an aqueous solution containing a gelling agent such as ethylene glycol diacetate, has been proposed. In the patent US4056937 there has been disclosed a method of soil consolidation in which the hardener is injected by injecting a solution of water glass and an acidic reactant such as phosphoric acid into the soil. The patent US4983218 discloses the composition and method of solidification by the alkali metal silicate solution using mixtures of alkylene diols, polyoxyalkylene glycols or hydroxyalkyl ethers.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verfestigung von verschiedenen Zuschlagstoffen sowohl natürlicher Herkunft wie auch aus Abfällen hergestellt durch eine thermisch-chemische Methode unter Verwendung von hauptsächlich mineralischen silikatbasierten Bindemitteln, die auch aus Sand als Rohstoff zu deren Herstellung entstehen, sowie Abfallprodukten, die Schwefel aus Schwefelwerken oder aus anderen Entschwefelungsprozessen oder/und den sogenannten Polymerschwefel enthalten. Der natürliche Zuschlagstoff wie z. B. Sand, auch salzhaltig oder aus einer Wüste stammend, und Schwefelabfall werden in trockenem Zustand genau gemischt. Anschließend wird Siliziumbindemittel als 40%ige Natriummetasilikatlösung mit Härter beigefügt. Optional kann eine geringe Menge von Polyester- und Epoxidharzen sowie mineralischen Farbstoffen hinzugefügt werden. Nach einer genauen Durchmischung wird das Material in einer Vibrationspresse verfestigt. Die so hergestellten Formteile werden einem zweistufigen Verfestigungsverfahren in einem Mikrowellentrockner unterzogen. Die erste Verfestigungsphase verläuft impulsartig und bezweckt das Verdampfen vom Wasser aus dem Formstückkörper sowie die Silikatpolymerisation. Als Ergebnis dieser Prozesse wird eine vollständige Härtung des Materials erzielt. In der zweiten Phase wird das Material weiterhin impulsartig bis auf 140 bis 150°C aufgewärmt, wodurch das Schmelzen von schwefelhaltigen Stoffen erfolgt, die die übrigen Freiräume auffüllen. In der letzten Phase werden die Formstücke gekühlt, wobei die Kühlgeschwindigkeit keine Bedeutung für das Verfahren hat.The invention relates to a process for the solidification of various aggregates of both natural origin and from waste produced by a thermal-chemical method using mainly mineral silicate-based binders, which also arise from sand as a raw material for their production, and waste products, the sulfur from Sulfur plants or other desulfurization processes and / or the so-called polymer sulfur. The natural aggregate such. As sand, also saline or from a desert, and sulfur waste are mixed exactly in a dry state. Subsequently, silicon binder is added as a 40% sodium metasilicate solution with hardener. Optionally, a small amount of polyester and epoxy resins as well as mineral dyes can be added. After thorough mixing, the material is solidified in a vibratory press. The moldings thus produced are subjected to a two-stage solidification process in a microwave dryer. The first solidification phase is pulsed and aims at evaporating the water from the molding body as well as the silicate polymerization. As a result of these processes, complete cure of the material is achieved. In the second phase, the material is further heated pulse-like up to 140 to 150 ° C, whereby the melting of sulfur-containing substances takes place, which fill up the remaining open spaces. In the last phase, the fittings are cooled, the cooling rate has no significance for the process.

WESENRESOURCES

Als Produkt dieser Technologie wird ein Verbund-Baumaterial als Kunstsandstein mit verbesserten Qualitätsparametern erhalten, welcher den klassischen Keramikmaterialien, klassischen Materialien aus Portlandzement, durch chemische Verfahren verfestigten Materialien unter Verwendung von durch die Verarbeitung von Sand in Alkalimetallsilikate erhaltenen Bindemitteln sowie verschiedenen Schwefel- und Nanobetonen weit überlegen ist. Die entwickelten Verbundstoffe erlauben eine weitgehende Beseitigung von Nachteilen aller oder einiger der obengenannten Gruppen. Diese Verbundstoffe sind vielfach widerstandsfähiger gegen die Einwirkung von wässriger Umgebung, sind viel besser gegen chemische Korrosion beständig (in vollem Wirkungsumfang – Salze, Alkalien, Säuren), zeigen eine gewisse Elastizität und damit eine geringere Sprödigkeit, wodurch sie weniger empfindlich gegen Vibrationen und Schwingungen sind, zeichnen sich durch bessere mechanische Festigkeit sowohl gegenüber Kompression wie auch gegen Abrieb, die Feuerbeständigkeit ist vergleichbar oder gar vielfach höher als bei einigen eingangs genannten Materialien, gleiches gilt für das Nässeaufnahmevermögen und Abriebfestigkeit, darüber zeigen sie weitgehend keine für bereits ab 120°C weicher werdenden Schwefelbetone charakteristische Thermoplastizität, wobei diese Verbundstoffe wesentlich günstiger als Schwefelbetone sind.As a product of this technology, a composite building material is obtained as an artificial sandstone with improved quality parameters, which are the classical ceramic materials, classical Portland cement materials, chemically solidified materials using binders obtained by processing sand in alkali metal silicates, and various sulfur and nanobetones is superior. The developed composites allow a considerable removal of disadvantages all or some of the above groups. These composites are much more resistant to exposure to water, are much more resistant to chemical corrosion (full range - salts, alkalis, acids), show some elasticity and thus less brittleness, making them less susceptible to vibration and vibration , are characterized by better mechanical resistance to both compression and abrasion, the fire resistance is comparable or even many times higher than some of the materials mentioned above, the same applies to the wet absorption and abrasion resistance, they show largely none for already from 120 ° C softer sulfuric concrete becoming characteristic thermoplasticity, these composites are much cheaper than sulfur concrete.

Als Bindemittel werden Alkalimetallsilikate – bevorzugt wird Natriumsilikat, Natriummetasilikat – sowie ein Aktivator für die Polykondensation von Silikaten verwendet; das Elementennetz und/oder der sogenannte polymerisierte Schwefel, welcher als Produkt von elementarem Schwefel/Cyclooctaschwefel mit ungesättigten Kohlenwasserstoffen, gewöhnlich mit Pentadianoligomeren oder Styrol, entsteht; Nano-Kieselerde oder/und Mikro-Kieselerde sowie bei Bedarf, um bessere mechanische und Beständigkeitsparameter zu erzielen, wird in geringeren Mengen Harz, z. B. Polyester- oder Polyepoxidharz mit Härter usw. zusammen mit entsprechend gewählten alkalischen oder amphoteren Tenside (Detergenzien) eingesetzt. Es können auch – hauptsächlich mineralische – Farbstoffe beigefügt werden. Bei den mit dieser Methode hergestellten Produkten ist Sand nach dem Gewicht der Hauptbestandteil. Aus diesem werden nämlich die Alkalimetalisilikate sowie Nano- und Mikro-Kieselerde erzeugt. Das Verfahren zur Herstellung von Kunstsandstein nach der Erfindung kann in allen Bereichen des allgemein verstandenen Bauwesens verwendet werden, wo der Kunstsandstein mit erhöhter mechanischer und chemischer Festigkeit sowie besonderer Alterungsbeständigkeit verwendet werden kann. Das Verfahren kann genutzt werden zur Herstellung von tragenden Sandsteinziegeln, Fassaden-Sandsteinziegeln (auch gefärbt), chemisch beständigen Ziegeln, chemisch beständigen Bauformstücken mit atypischen Formen wie auch Bauformstücken mit atypischen Formen, darunter dekorativen 3D-Elementen aus Sandstein mit hoher Witterungsbeständigkeit sowie von Reparaturelementen bei der Denkmalpflege, Baublöcke, Fassaden-Wandplatten, darunter auch dekorativen Wandfliesen, Pflastersteinen, Pflasterplatten, Bordsteinen mit erhöhter Abriebfestigkeit, Bahnsteigplatten, Flughafenplatten, Platten für Parkplätze, Zufahrtsstraßen, Waldstraßen, Feldwege usw., Platten für Industrieinfrastruktur im weitesten Sinne; Infrastruktur im Energiesektor oder für Chemie-, Kraftstoff-, Pharma-, Metall-, Maschinenbau-, Elektronik-, Lebensmittel-Industrie usw., Fundamentblöcken – auch starker Grundwassereinwirkung ausgesetzt, Sandstein-Fußbodenplatten usw., Entwässerungssystemen, Dachsteinen, Zaunpfosten, Sicherungselementen gegen den Erdrutsch von Böschungen und sowie für zahlreiche andere Anwendungen. Das Verfahren zur Herstellung von Kunstsandstein nach der Erfindung erlaub die Verfestigung von Sand mit unterschiedlicher Körnung, um im Bauwesen verwendete Materialien und Produkte wie Ziegel, Lochsteine, dekorative Platten usw. ohne die Verwendung von Polymerharzen als Hauptbindemittel produzieren zu können. In fast allen Fällen haben alle Bestandteile der verfestigenden Mischung einen mineralischen Ursprung, hauptsächlich auf Sand basierend. Das Verfahren zur Herstellung vom Kunstsandstein ist eine universelle Technologie, weil sie wie gezeigt nahezu alle Produkte umfasst, die sowohl unter Verwendung von Ton und Lehm (Baukeramik) wie auch Zement (Betonerzeugnisse) als Hauptbestandteile hergestellt werden – anders gesagt, kann mit gleicher Technologie, das heißt der Technologie der Sandstabilisierung, bei einem besonders niedrigen Energieaufwand (t < 50–60°C) und ohne Einsatz von Polymeren als Hauptbindemittel eine Reihe Alternativprodukte für das Bauwesen erzeugt werden, die bisher unter Verwendung von Lehm – also Vollziegel, Klinkerziegel, Maxi-Steine, Lochziegel, dekorative Keramik, Bodenplatten aus Ziegelstein, Dachziegel usw. – oder Beton – also Betonblöcke, Pflastersteine, Betonziegel, Pflasterplatten, Bordsteine, Sturzsteine und andere Konstruktions- und dekorative Elemente (z. B. Platten oder dekorative Formstücke aus Sandstein usw.) – produziert wurden (nur in einigen Fällen können Harze als ein kleiner Verbundstoffzusatz verwendet werden).The binders used are alkali metal silicates - preferably sodium silicate, sodium metasilicate - and an activator for the polycondensation of silicates; the elemental network and / or the so-called polymerized sulfur, which is formed as a product of elemental sulfur / cycloocta sulfur with unsaturated hydrocarbons, usually with pentadic oligomers or styrene; Nano-silica or / and micro-silica, as well as, if necessary, to achieve better mechanical and resistance parameters, is used in minor amounts of resin, e.g. As polyester or polyepoxide resin with hardener, etc. together with appropriately selected alkaline or amphoteric surfactants (detergents) used. It can also be added - mainly mineral - dyes. For the products made by this method, sand by weight is the main ingredient. From this namely the alkali metal silicates and nano and micro silica are produced. The method for producing artificial sandstone according to the invention can be used in all fields of general construction, where the artificial sandstone can be used with increased mechanical and chemical strength as well as special aging resistance. The process can be used to make supporting sandstone bricks, façade sandstone bricks (also dyed), chemically resistant bricks, chemically resistant building blocks with atypical shapes, as well as atypical shapes, including 3D decorative sandstone sandstone elements with high weather resistance and repair elements preservation of monuments, building blocks, facades wall tiles, including decorative wall tiles, paving stones, paving slabs, curb stones with increased abrasion resistance, platform slabs, airport slabs, parking spaces, access roads, forest roads, dirt roads, etc., industrial infrastructure panels in the widest sense; Infrastructure in the energy sector or for chemical, fuel, pharmaceutical, metal, engineering, electronics, food industry, etc., foundation blocks - also exposed to strong groundwater, sandstone floor plates, etc., drainage systems, roof tiles, fence posts, fuse elements against the landslide of embankments and for many other applications. The method of making artificial sandstone of the invention permits the consolidation of sand of different grain size to produce materials and products used in the construction industry such as bricks, perforated bricks, decorative tiles, etc. without the use of polymer resins as the main binder. In almost all cases, all constituents of the solidifying mixture have a mineral origin, mainly based on sand. The artificial sandstone manufacturing process is a universal technology because, as shown, it comprises almost all products that are made using both clay and earth (building ceramics) as well as cement (concrete products) as main components - in other words, with the same technology, that is, the technology of sand stabilization, with a particularly low energy consumption (t <50-60 ° C) and without the use of polymers as the main binder a number of alternative products for the construction industry are produced, previously using clay - ie solid brick, clinker bricks, maxi - bricks, perforated bricks, decorative ceramics, brick floor tiles, roof tiles, etc. - or concrete - concrete blocks, paving stones, concrete bricks, paving slabs, curbs, stones and other construction and decorative elements (eg slabs or sandstone decorative fittings, etc .) - were produced (only in some cases, resins as a small composite additive can be used).

Es handelt sich dabei um eine Technologie mit extrem niedrigen Energieverbrauch im Vergleich zum Produktionsverfahren von lehmbasierten Produkten, also zur traditionellen Methode der Erzeugung von klassischen Ziegeln, Klinkerziegeln und anderen baukeramischen Erzeugnissen durch das Vortrocknen des Mineralgemisches mit anschließendem Ausbrand in einer Temperatur von 900 bis 1100°C. Zur Erinnerung – im Falle dieser Methode beträgt die Trocknungstemperatur einige Zehn Grad (< 70°C) und die Temperatur bei der Endbearbeitung (Schmelzen vom Schwefel) etwa 150°C. Mehr noch, während der Trocknung wird durch den Einsatz von sauren Aktivatoren in Form von Natriummetasilikaten eine immense Wärmemenge freigesetzt, die zum Vortrocknen der Produkte genutzt wird; die Mikrowellen oder Warmluft dienen lediglich zur Aufrechterhaltung der Wassermigration im Produkt und der Entfernung vom Wasser aus dem Produkt. Der Energieaufwand ist also mit der Herstellung von Betonprodukten mit dem Verfahren der „beschleunigten” Härtung z. B. unter Verwendung vom Wasserdampf vergleichbar. In sogenannten „warmen” Ländern kann die Solarenergie genutzt werden. Sämtliche Produkte können leicht – vor allem mit mineralischen Farbstoffen – beliebig gefärbt werden, wobei eine hohe Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen – vor allem gegen UV, Wasser und Temperatur – erzielt wird. Sie sind gegen die Einwirkung aller Mikroorganismen vollständig beständig, weiterhin besteht auch die Möglichkeit, mit der beschriebenen Technologie hergestellten Produkte auch einer bakteriziden, viruziden und fungiziden Oberfläche zu erzeugen. Es gibt keine technologischen Beschränkungen auf die Form der Endprodukte aus Kunstsandstein. Alle Produktionsschritte von Kunstsandstein und die daraus hergestellten Produkte sind proökologisch, weil bei den meisten Bauprodukten aus Kunstsandstein mit erhöhter Festigkeit im Produktionsprozess nur natürliche Mineralien (mit Ausnahme von geringen Mengen optional hinzufügenden Harze) zum Einsatz kommen. Daher sind sie alle vollkommen atoxisch, „gesund” und „grün”. Die vorgeschlagene Technologie zur Herstellung von Baumaterialien aus einem extrem hochfest stabilisierten Sand besteht in der Nutzung der bisher bei der Herstellung von herkömmlichen Materialien für das Bauwesen verwendeten klassischen Techniken mit geringfügigen Modifikationen (Einsatz der Erwärmung der Mineralstoffe mit Mikrowellen). Sie basiert nämlich auf der Verwendung gewöhnlicher Geräte, die zum Dosieren und Mischen von Komponenten sowie zum Formen von Endprodukten dienen. Auch bei Verwendung von salzhaltigem Wüstensand als Rohstoff ist eine Änderung der Technologie mit der Folge des Einsatzes von zusätzlichen Anlagen und Räumlichkeiten nicht erforderlich. Das Verfahren zur Herstellung von Kunstsandstein ist ein stabiles, vorhersehbares und einfach zu überwachendes Verfahren In der nachfolgenden Tabelle 1 wurde der Vergleich einiger wichtigsten Eigenschaften der Sandziegel, die mit dem Verfahren zur Herstellung von Kunstsandstein nach der Erfindung produziert wurde, und in der Tabelle 2 sind die physikalisch-chemischen und Gebrauchsparameter von Materialien, die mit der hier beschriebenen, innovativen Technologie hergestellt wurden, mit den gleichen Eigenschaften und Parameter von klassischen Baumaterialien auf Basis von Lehm und Ton sowie aus Zement hergestellten Baumaterialien zusammengestellt. Tab. 1 ROTZIEGEL ZEMENTZIEGEL PFLASTERSTEINE SANDZIEGEL Veränderliche Farbe je nach Lehmtyp Gleichmäßig graue Farbe, schwer färbbar Färbung je nach Bedarf, gleich-mäßig oder nicht Unregelmäßige Form beim Hand-formen Gleichmäßige Form und glatte Oberfläche Gleichmäßige Form und glatte Oberfläche Leicht gebundene Struktur Gesetzte Struktur Gesetzte Struktur Mit Ausnahme von Klinker ist das Verputzen häufig nötig Verputzen ist nicht nötig Verputzen ist nicht nötig Schwerer Leichter Schwerer Leicht porös Massiv Massiv Tab. 2 Festigkeits-/Gebrauchsparameter Baumaterial Druck [MPa] Dichte [kg/dm3] Wasseraufnahme [%] Verschleißbarkeit Abriebscheibe nach Böhme [cm] Frostbeständigkeit Wärmeleitfähigkeit W/m2°C Brennverhalten [°C] Klinkerziegel 25–35 1,7–1,9 < 6,2 < 0,4 Kat. F2 < 1100 Rotziegel, handelsüblich < 25 1,7–1,9 < 24,0 < 0,6 1,25–1,35 < 950 Pflastersteine 50–60 2,4 < 5,1 0,35–0,5 50 Zyklen 0,90–1,05 < 300 Granit 100–220 2,65–2,75 0,1–0,7 0,06–0,23 > 100 Zyklen < 1200 Sandziegel 20–30 1,8 < 6,4 0,2–0,4 44 Zyklen 0,50–1,40 < 1150 It is a technology with extremely low energy consumption compared to the production process of clay-based products, ie the traditional method of producing classic bricks, clinker brick and other building ceramic products by pre-drying the mineral mixture with subsequent burning in a temperature of 900-1100 ° C. As a reminder, in the case of this method, the drying temperature is several tens of degrees (<70 ° C) and the finishing temperature (melting of sulfur) is about 150 ° C. Moreover, during drying, the use of acid activators in the form of sodium metasilicates releases an immense amount of heat, which is used to pre-dry the products; the microwaves or warm air merely serve to maintain the water migration in the product and the removal of water from the product. The energy consumption is thus with the production of concrete products with the method of "accelerated" curing z. B. comparable using water vapor. Solar energy can be used in so-called "warm" countries. All products can be easily dyed, especially with mineral dyes be achieved, with a high resistance to external influences - especially against UV, water and temperature - is achieved. They are completely resistant to the action of all microorganisms, and it is also possible to produce products made with the described technology also a bactericidal, virucidal and fungicidal surface. There are no technological restrictions on the shape of the end products made of artificial sandstone. All synthetic sandstone production steps and the products made from them are pro-ecological because most structural products made of artificial sandstone with increased strength in the production process use only natural minerals (with the exception of small amounts of optionally added resins). Therefore, they are all completely atoxic, "healthy" and "green". The proposed technology for the production of building materials from an extremely high-strength stabilized sand consists in the use of the classical techniques with minor modifications used hitherto in the production of conventional materials for the construction industry (use of the heating of minerals with microwaves). Namely, it is based on the use of ordinary equipment used for metering and mixing components as well as for molding end products. Even when using saline desert sand as a raw material, a change in technology with the result of the use of additional equipment and premises is not required. The process for producing artificial sandstone is a stable, predictable and easy to monitor process. In Table 1 below, the comparison of some of the most important properties of the bricks produced using the method of making artificial sandstone of the invention and in Table 2 was the physico-chemical and usage parameters of materials made with the innovative technology described here, with the same properties and parameters of classic building materials based on clay and clay as well as cement materials made of cement. Tab. 1 Red Brick CEMENT TILES PAVEMENT STONES SAND BRICK Variable color depending on clay type Uniform gray color, hardly dyeable Coloring as needed, evenly or not Irregular shape when shaped by hand Uniform shape and smooth surface Uniform shape and smooth surface Lightly bound structure Set structure Set structure With the exception of clinker plastering is often necessary Plastering is not necessary Plastering is not necessary severe Lighter severe Slightly porous Solid Solid Tab. 2 Strength / use parameters building materials Pressure [MPa] Density [kg / dm 3 ] Water absorption [%] Wear Abrasion Disc according to Böhme [cm] Frost resistance Thermal conductivity W / m 2 ° C Burning behavior [° C] Klinker bricks 25-35 1.7-1.9 <6.2 <0.4 Cat. F2 <1100 Red brick, commercially available <25 1.7-1.9 <24,0 <0.6 1.25-1.35 <950 paving stones 50-60 2.4 <5.1 0.35-0.5 50 cycles 0.90 to 1.05 <300 granite 100-220 2.65-2.75 0.1-0.7 0.06 to 0.23 > 100 cycles <1200 sand brick 20-30 1.8 <6.4 0.2-0.4 44 cycles 0.50 to 1.40 <1150

Grundlage des Verfestigungsverfahrens von Materialien, aus denen Kunstsandstein besteht, ist die Verfestigung von Sandkörnern durch die Bildung eines räumlichen polymeren 3D-Metasilikat-Netzes unter Anwendung eines sogenannten „Härters” und Entfernung vom Wasser aus der Keramikmasse (Sand und Alkalimetallsilikate mit der allgemeinen Formel mMe2O·nSiO2·xH2O mit Me = Na, K, Li usw.).The solidification process of materials constituting artificial sandstone is based on solidification of sand grains by formation of a three-dimensional 3D polymeric metasilicate network using a so-called "hardener" and removal of water from the ceramic mass (sand and alkali metal silicates of the general formula mMe 2 O · nSiO 2 · xH 2 O with Me = Na, K, Li, etc.).

Diese Silikate, genannt „Wasserglas”, sind eine Mischung von zyklischen und linearen Silikat-Oligomeren, die während seiner Herstellung durch das Aufbrechen von Bildungen Si-O-Si in der Kieselerde und deren Ersetzung durch die -SiONa- oder SiOK-Gruppen entstehen. Das Wasserglas besteht aus Mizellen, die mit stark mit ihnen gebundenem Wasser umgeben sind, schwach gebundenem Wasser sowie Wasser, welches nicht mit den Mizellen gebunden ist. Beim Verbinden während der Verdampfung vom Wasser bilden die Silikat-Oligomere teilweise die genannten polymeren Metasilikat-Netze. Deutlich bessere Ergebnisse können durch Zugabe von Mitteln zum Wasserglas, die OH-Ionen binden, das heißt sauren Mitteln, erzielt werden, da in Anwesenheit solcher Mittel wegen der äußerst schwachen sauren Eigenschaften von Kieselsäuren schon bei geringen Mengen solcher „Harter” diese Säuren in unterschiedlichen Molekülstrukturen entstehen, die besonders leicht in diverse Polymerstrukturen übergehen, selbst ohne die Notwendigkeit zum Abdampfen vom Wasser. Diese Silikat-Polymere können nur schwer chemisch definiert werden, weil es sich um Mischungen von polymeren, linearen, flächigen oder räumlichen Strukturen tetraedrischen Skelett-Silikate handelt [SiO4 4–]. Diese polymeren Strukturen können am besten noch als hydratisiertes Siliciumdioxid SiO2·nH2O beschreiben werden. Wie gezeigt, als Härter können verschiedene leicht oder sehr leicht saure Verbindungen eingesetzt werden. Hierzu zählen aliphatische Carbonsäuren von der Ameisensäure bis zur Caprylsäure, Polycarbonsäuren, Hydroxysäuren, Ketosäuren und sogar Phenole. Besonders interessante Ergebnisse konnten unter Verwendung von Säureanhydriden, insbesondere von Essigsäureanhydrid erzielt werden (sehr schnelles Verfahren mit sehr starker exothermen Reaktion, was für den Prozess sehr vorteilhaft ist). Bisher wird Glycoldiacetat mit dem Handelsnamen FLODUR als Harter verwendet. Das oben erwähnte tetraedrische Netz von Skelett-Silikaten [SiO4 4–] in Säureform hat eine starke Affinität zu den Sandkörnern, dennoch sind solche Strukturen nur bedingt gegen Wasserpenetration beständig. Um diese Affinität zu steigern und gleichzeitig die Hydrophobie von Erzeugnissen aus Kunstsandstein maximal zu erhöhen, wurden verwendet:

  • 1. Nano-Kieselerde oder Mikro-Kieselerde, deren Domänen [SiO2] die „Packung” von Materialstrukturen, die den Sandstein bilden, erhöhen und dadurch die Penetration durch Wasser erschweren,
  • 2. Tenside, durch welche die Oberfläche der gebundenen Individualteilchen [SiO2 Sand und SiO2 Nano- und Mikro-Kieselerde] stark hydrophil wird.
Präziser gesprochen erfüllen die Tenside (ionische und nichtionische, z. B. triton X-100 oder Igepal CA-630) eine wichtige Rolle in den Sandverfestigungsprozessen, indem sie die Vorbereitung der Oberfläche des zu verfestigenden Sandes im Hinblick auf die Erhöhung der Benetzbarkeit erleichtern, denn die Tenside haben die Eigenschaft, schwach benetzbare oder gar hydrophobe Oberflächen zu hydrophilen, das heißt benetzbaren Oberflächen zu machen. Im besprochenen Fall ist die Anwendung von kationischen Tensiden vorteilhaft. Auch amphotere Tenside können verwendet werden, die auf beide Arten von Oberflächen adsorbiert werden können, ohne die auf diesen Oberflächen vorhandenen Ladungen wesentlich zu verändern. Die Adsorption von kationischem Tensid auf einer negativ geladenen Oberfläche verringert ihre Ladung, und wenn eine ausreichend große Menge Tensids adsorbiert wird, kann die Oberfläche sogar den Ladungszustand wechseln – zur positiven Ladung hin. In ähnlicher Weise kann die Absorption eines anionischen Tensids durch eine positiv geladene Oberfläche die Ladung verringern oder in negative Ladung überführen. Darüber hinaus hat die Zugabe von Tensiden eine günstige Wirkung durch das Emulgieren des hinzugefügten Harzes zu einer stark alkalischen Wasserlösung von Silikaten. Jedoch wurden die vollständige Hydrophobie sowie die Steigerung der mechanischen Haltbarkeit wie folgt erreicht:
  • 3. Durch die Zugabe von Schwefel oder vom sogenannten Polymerschwefel, der nach Vermengung mit einer zuvor vorbereiteten Mischung aus Sand und Wasserglas sowie Härter und Tensiden zur physikalischen Verklebung der Sand-Polysilikat-Domänen nach Erwärmung auf 150°C und Abkühlung der Mischung führt, Wodurch das Produkt im Hinblick auf dessen Beständigkeit gegen verschiedene externen Faktoren und insbesondere auf die mechanische und chemische Festigkeit einmalig in der Welt ist, sowie
  • 4. Durch die optionale vorherige Zugabe während der Vorbereitung der primären Mischung aus Sand und Wasserglas von organischen (Epoxid-)Harzen mit – oder besser ohne – einer die Polymerisation aktivierenden Komponente, was die internen Strukturen des Kunstsandsteins zusätzlich verstärkt, weil neben der neuen Polymerstruktur im Falle des Fehlens des obengenannten Aktivators auch noch Sulfidbrücken zwischen den organischen Ketten entstehen können, wie das bei der Vulkanisation von Kautschuk der Fall ist, was die zu verfestigende Masse zusätzlich versteift und hydrophobiert.
Ist eine Färbung von finalen Produkten notwendig, können unterschiedliche Farbstoffe – vorteilhaft mineralisch – verwendet werden, wie Eisenoxide (II, III), Chromoxid (III), Metallchromate (VI), Metallsulfide, Ultramarin, Preußischblau, Zinnober usw. bzw. organisch wie Malachitgrün, Alizarin usw. bzw. im Allgemeinen Triphenylmethanfarbstoffe: (Ar)2C=Ar, Nitros: -NO2, Iminochinonimin: N=C6H4=O und N=C6H4=N, Chinonimin: O=C6H4=O, Azo: -N=N-, Disulfid: -S-S- usw. Wichtig ist nur, dass die Farbstoffe und Pigmente in den Vis- und UV-Bereichen lichtbeständig sowie beständig gegen aggressive Witterungseinflüsse, chemische Einflüsse sowie selbstredend Temperatur sein sollten.These silicates, called "water glass", are a mixture of cyclic and linear silicate oligomers formed during its preparation by the formation of Si-O-Si formations in the silica and their replacement by the -SiONa or SiOK groups. The waterglass consists of micelles surrounded by strongly bound water, weakly bound water, and water that is not bound to the micelles. When combined during evaporation from the water, the silicate oligomers partially form the said polymeric metasilicate nets. Significantly better results can be achieved by adding agents to the water glass, which bind OH - ions, that is, acidic agents, since in the presence of such agents because of the extremely weak acidic properties of silicas even with small amounts of such "hard" these acids in different molecular structures are formed, which are particularly easy in various polymer structures, even without the need for evaporation from the water. These silicate polymers are difficult to define chemically because they are mixtures of polymeric, linear, planar, or spatial structures of tetrahedral skeletal silicates [SiO 4 4- ]. These polymeric structures can best be described as hydrated silica SiO 2 .nH 2 O. As shown, as hardener, various light or very slightly acidic compounds can be used. These include aliphatic carboxylic acids from formic acid to caprylic acid, polycarboxylic acids, hydroxy acids, keto acids and even phenols. Particularly interesting results could be achieved using acid anhydrides, in particular acetic anhydride (very fast process with a very strong exothermic reaction, which is very advantageous for the process). So far Glycoldiacetat is used with the trade name FLODUR as Harter. The above-mentioned tetrahedral network of skeletal silicates [SiO 4 4- ] in acid form has a strong affinity for the grains of sand, yet such structures are only partially resistant to water penetration. To increase this affinity while maximizing the hydrophobicity of synthetic sandstone products, we used:
  • 1. nano-silica or micro-silica whose domains [SiO 2 ] increase the "packing" of material structures that form the sandstone and thereby impede penetration by water,
  • 2. Surfactants by which the surface of the bound individual particles [SiO 2 sand and SiO 2 nano- and micro-silica] becomes highly hydrophilic.
More specifically, the surfactants (ionic and nonionic, eg triton X-100 or Igepal CA-630) play an important role in the sand consolidation processes by facilitating the preparation of the surface of the sand to be consolidated with a view to increasing the wettability, because the surfactants have the property of hydrophilic to make weakly wettable or even hydrophobic surfaces, that is wettable surfaces. In the case discussed, the use of cationic surfactants is advantageous. It is also possible to use amphoteric surfactants which can be adsorbed on both types of surfaces without substantially altering the charges present on these surfaces. The adsorption of cationic surfactant on a negatively charged surface reduces its charge, and if a sufficiently large amount of surfactant is adsorbed, the surface may even change the charge state - towards the positive charge. Similarly, absorption of an anionic surfactant by a positively charged surface can reduce or convert the charge into negative charge. In addition, the addition of surfactants has a beneficial effect of emulsifying the added resin to a strongly alkaline water solution of silicates. However, complete hydrophobicity and mechanical durability were achieved as follows:
  • 3. By the addition of sulfur or the so-called polymer sulfur, which, after mixing with a previously prepared mixture of sand and water glass and hardeners and surfactants for physical bonding of the sand polysilicate domains after heating to 150 ° C and cooling the mixture results, Thus the product is unique in the world in terms of its resistance to various external factors and in particular to mechanical and chemical strength, as well as
  • 4. By optional pre-addition during the preparation of the primary mixture of sand and water glass of organic (epoxy) resins with - or better without - the polymerization activating component, which additionally reinforces the internal structures of the artificial sandstone, because in addition to the new polymer structure in the absence of the above activator also sulfide bridges between the organic chains can arise, as is the case with the vulcanization of rubber, which is the mass to be consolidated additionally stiffened and hydrophobic.
If a dyeing of final products is necessary, different dyes - advantageously mineral - can be used, such as iron oxides (II, III), chromium oxide (III), metal chelates (VI), metal sulfides, ultramarine, Prussian blue, cinnabar, etc. or organic such as malachite green , Alizarin, etc., or in general triphenylmethane dyes: (Ar) 2C = Ar, nitros: -NO 2 , iminoquinoneimine: N = C 6 H 4 = O and N = C 6 H 4 = N, quinoneimine: O = C 6 H 4 = O, azo: -N = N-, disulfide: -SS- etc. It is only important that the dyes and pigments in the Vis and UV areas should be light-resistant and resistant to aggressive weathering, chemical influences and, of course, temperature ,

Das Verfahren der Sandverfestigung zur Herstellung vom Kunstsandstein hat den folgenden Verlauf:

  • 1. In der ersten Phase werden die mineralischen Bestandteile in einem Mischer mit dem Aktivator und bei Bedarf auch mit Harz unter Zugabe von Härter und Tensid gemischt. Beim Einsatz eines sauren Aktivators (Essiganhydrid, Essigsäure oder andere aliphatische Säuren) entsteht sehr viel Wärmeenergie
  • 2. Die erhaltene heiße, homogene Mischung wird in die Formen in einer Vibrationspresse eingefüllt
  • 3. Aus dieser Mischung werden in der Vibrationspresse die gewünschten Formstücke hergestellt
  • 4. Verdampfen vom Wasser in niedriger Temperatur (< 70°C), begleitet von der Polykondensation von Silikaten und optional Harzen. Die Verwendung der genannten sauren Aktivatoren hat eine besonders fördernde Auswirkung auf die Beschleunigung der Verdunstung von Wasser aus den Formstücken, weil der im Punkt 1 erwähnte stark exotherme Effekt in natürlicher Weise zur Erwärmung des gesamten Volumens führt und dadurch eine schnelle, aber auch gleichmäßige Trocknung des Produkts bewirkt. Der Prozess sollte durch eine sanfte Einwirkung von Mikrowellen oder Warmluft usw. unterstützt werden.
  • 5. Erwärmung der Formstücke auf etwa 150°C, in dieser Temperatur erfolgt das Schmelzen des darin enthaltenen elementaren Schwefels oder polymeren Schwefels
  • 6. Abkühlung der Formstücke, wodurch der Schwefel oder der polymere Schwefel in der Materialstruktur wieder erstarrt, wodurch die Struktur auf der molekularen Ebene besonders stark versteift wird.
Nicht ausgeschlossen ist hier, dass neben der physikalischen Verfestigung der Silikat-Domänen durch den erkaltenden Schwefel – wie bereits erwähnt – der Schwefel eine zusätzliche, teilweise Vernetzung der räumlichen 3D-Struktur der Silikat-Polymeren und – was deutlich wahrscheinlicher ist – der organischen Polykondensate (vorzugsweise ungehärteter Epoxidharze) durch -S-S-Brücken oder Schwefelketten -Sn, die nach dem Zerfall der zyklischen Schwefelstruktur S8 (welche die thermodynamisch stabilste Erscheinungsform von Schwefel ist) in einer Temperatur um etwa 150°C entstehen, bewirken kann. Im Falle der Verwendung von polymerisiertem Schwefel, das heißt Verwendung zum Verbinden von fertigen, durch Schwefel versteiften organischen Polymerstrukturen, werden im Hinblick auf die mechanische Festigkeit von Fertigprodukten ähnliche Ergebnisse erzielt, jedoch besitzt der durch die organische Struktur des Bindemittels in Form von polymeren Schwefel „erweichte” Körper dieser Produkte ein erhöhtes Plastizitätsmodul. Über die Steuerung der Zusammensetzung des Bindemittelgemischs können verschiedene Eigenschaften der Fertigprodukte beeinflusst werden, wie mechanische Festigkeit, Frost- und Wasserbeständigkeit, Abriebfestigkeit, Wasseraufnahmevermögen usw. Die Zubereitung der Sandmischungen bleibt dabei praktisch immer unverändert, es ändern sich lediglich die qualitativen Zusammensetzungen sowie die Gewichtsproportionen der jeweiligen Rohstoffe; Die Erfindung wurde anhand von beispielhaften Vorbereitungsverfahren solcher Mischungen für drei Typen von Verbundstoffen unter Berücksichtigung aller verwendeten Bestandteile und dem Verfahren zur Härtung solches Gemischs dargestellt:The process of sand consolidation for the production of artificial sandstone has the following course:
  • 1. In the first phase, the mineral components are mixed in a mixer with the activator and, if necessary, with resin with the addition of hardener and surfactant. Using an acid activator (acetic anhydride, acetic acid or other aliphatic acids) creates a lot of heat energy
  • 2. The resulting hot, homogeneous mixture is poured into the molds in a vibrating press
  • 3. From this mixture, the desired fittings are produced in the vibrating press
  • 4. Evaporate water at low temperature (<70 ° C) accompanied by polycondensation of silicates and optional resins. The use of said acid activators has a particularly beneficial effect on the acceleration of the evaporation of water from the fittings, because the mentioned in point 1 strong exothermic effect naturally leads to the heating of the entire volume and thereby a rapid, but also uniform drying of the Product causes. The process should be assisted by a gentle action of microwaves or warm air etc.
  • 5. heating of the fittings to about 150 ° C, in this temperature, the melting of the elemental sulfur contained therein or polymeric sulfur takes place
  • 6. Cooling of the shaped pieces, whereby the sulfur or the polymeric sulfur solidifies again in the material structure, whereby the structure is particularly strongly stiffened on the molecular level.
Not excluded here is that in addition to the physical solidification of the silicate domains by the cooling sulfur - as already mentioned - the sulfur an additional, partial networking of the 3D spatial structure of the silicate polymers and - much more likely - the organic polycondensates ( preferably unhardened epoxy resins) by -SS bridges or sulfur chains -S n , which may result after the disintegration of the cyclic sulfur structure S 8 (which is the thermodynamically most stable form of sulfur) at a temperature of about 150 ° C. In the case of the use of polymerized sulfur, that is, use for joining finished sulfur-stiffened organic polymer structures, similar results are achieved in terms of mechanical strength of finished products, however, due to the organic structure of the binder in the form of polymeric sulfur. " softened "body of these products an increased plasticity modulus. By controlling the composition of the binder mixture, various properties of the finished products can be influenced, such as mechanical strength, frost and water resistance, abrasion resistance, water absorption, etc. The preparation of the sand mixtures remains almost always unchanged, it change only the qualitative compositions and the weight proportions of respective raw materials; The invention has been described by way of example preparation methods of such mixtures for three types of composites taking into account all the constituents used and the method of curing such mixture:

Beispiel 1.Example 1.

  • – Flusssand/Wüstensand: 75–80 Gew.-%- River sand / desert sand: 75-80% by weight
  • – Wasserglas: 42–45 Gew.-% Alkalimetallsilikate-Lösung: 10 Gew.-%- Water glass: 42-45 wt .-% alkali metal silicate solution: 10 wt .-%
  • – Wasserglashärter-Essigsäureanhydrid (CH3CO)2O: 10%, bezogen auf Wasserglas- Water glass hardener acetic anhydride (CH 3 CO) 2 O: 10%, based on water glass
  • – Schwefel oder polymerer Schwefel: 10–13 Gew.-%Sulfur or polymeric sulfur: 10-13% by weight

Einer entsprechenden Menge an Sand – mineralischen Zuschlagstoffs – wird eine bestimmte Menge von Schwefel, Abfallschwefel aus Entschwefelungsprozessen oder/und sogenanntem polymerisierten Schwefel hinzugefügt. Anschließend wird nach einem genauen Durchmischen der Rohstoffe in einem Mischer mittels eines schnelllaufenden mechanischen Rührers mit entsprechend großen Schaufeln (empfohlene Drehzahl > 80 UPM) eine bestimmte Menge an Wasserglas (ca. 40%ige Lösung von Natriumsilikat in Wasser) beigefügt und genau gemischt, bis eine homogene teigartige Mischung erhalten wird. Im weiteren Schritt wird unter ständigem Mischen ein saurer Aktivator für Polymerisation von Silikaten – in diesem Fall Essigsäureanhydrid – in den Mischer eingesprüht. Während des Mischens wird eine große Energiemenge freigesetzt, wodurch die Temperatur der Verbundstoffmischung auf > 60°C steigt. Die heiße Mischung wird in die Formen in einer Vibrationspresse gefüllt, wo durch die intensive Stampfvibration und Druck die Ausbildung der endgültigen Form des Fertigprodukts erfolgt. Die Konsistenz der Mischung des Verbundstoffprodukts kann je nach Bedarf durch Zugabe geringer Wasserportionen modifiziert werden, wobei vorteilhaft ist, wenn sie an den Zustand vom sehr dichten, trockenen Beton erinnert. Anschließend werden die geformten Formstücke in den Trocknungstunnel mit Mikrowellenstrahlern gebracht, wo im Impulsverfahren (kurzzeitiges Erwärmen von Formstücken mit einer bestimmten Mikrowellenleistung in bestimmten Zeitabständen) das vollständige Verdampfen vom Wasser aus dem gesamten Volumen jedes Formstücks bewirkt und die Polymerisation von Oligo-Silikat-Gruppen unter Bildung von tetraedrischen Netzen von Skelett-Silikat-Gruppen [SiO4 –4] in saurer Form erzwungen wird. Als Ergebnis dieser Prozesse wird eine vollständige Härtung des Materials erzielt. In der zweiten Phase erfolgt eine ebenfalls impulsartige Erwärmung von Produkten auf eine Temperatur von 150°C, bei der das Schmelzen von Schwefel oder polymeren Schwefel erfolgt. Als letzter Schritt erfolgt eine langsame Abkühlung von Formstücken auf Umgebungstemperatur.An appropriate amount of sand - mineral aggregate - a certain amount of sulfur, waste sulfur from desulfurization processes and / or so-called polymerized sulfur is added. Then, after a thorough mixing of the raw materials in a mixer by means of a high-speed mechanical stirrer with correspondingly large blades (recommended speed> 80 rpm) a certain amount of water glass (about 40% solution of sodium silicate in water) is added and mixed exactly until a homogeneous dough-like mixture is obtained. In the next step, an acidic activator for the polymerization of silicates - in this case acetic anhydride - is sprayed into the mixer with constant mixing. During mixing, a large amount of energy is released, raising the temperature of the composite mixture to> 60 ° C. The hot mixture is filled into the molds in a vibratory press, where intensive ramming vibration and pressure result in the formation of the final shape of the finished product. The consistency of the composite product mixture can be modified as needed by adding small portions of water, which is advantageous when recalling the condition of very dense, dry concrete. Subsequently, the molded fittings are placed in the drying tunnel with microwave heaters, where in the pulse method (short-term heating of shaped pieces with a certain microwave power at certain time intervals) the complete evaporation of water from the entire volume of each molded piece causes and the polymerization of oligo-silicate groups Formation of tetrahedral networks of skeletal silicate groups [SiO 4 -4 ] in acidic form is enforced. As a result of these processes, complete cure of the material is achieved. In the second phase, there is also a pulsed heating of products to a temperature of 150 ° C, at which the melting of sulfur or polymeric sulfur takes place. The last step is a slow cooling of moldings to ambient temperature.

Beispiel 2.Example 2.

  • – Flusssand/Wüstensand: 75 Gew.-%- River sand / desert sand: 75% by weight
  • – Wasserglas: 42–45 Gew.-% Alkalimetallsilikate-Lösung: 10 Gew.-%- Water glass: 42-45 wt .-% alkali metal silicate solution: 10 wt .-%
  • – Wasserglashärter-Glycoldiacetat (CH3COOCH2)2 (FLODUR): 10%, bezogen auf Wasserglas- Water glass hardener glycol diacetate (CH 3 COOCH 2 ) 2 (FLODUR): 10%, based on water glass
  • – Tensid Natriumlaurylsulfat (C12H25SO4Na): 0,2 Gew.-%Surfactant sodium lauryl sulfate (C 12 H 25 SO 4 Na): 0.2% by weight
  • – Epoxidharz (EPIDIAN 5): 1,5 Gew.-%Epoxy resin (EPIDIAN 5): 1.5% by weight
  • – Schwefel oder polymerer Schwefel: 11 Gew.-%Sulfur or polymeric sulfur: 11% by weight

Einer entsprechenden Menge an Sand – mineralischen Zuschlagstoffs – wird eine bestimmte Menge von Schwefel, Abfallschwefel aus Entschwefelungsprozessen oder/und sogenanntem polymeren Schwefel hinzugefügt. Nach einem genauen Durchmischen der Rohstoffe in einem Mischer mittels eines schnelllaufenden mechanischen Rührers mit entsprechend großen Schaufeln (empfohlene Drehzahl > 80 UPM) wird eine bestimmte Menge an zuvor mit Natriumlaurylsulfat gemischtem Wasserglas beigefügt und genau gemischt, bis eine homogene teigartige Mischung erhalten wird. Anschließend wird unter ständigem Mischen ein saurer Aktivator für Polymerisation von Silikaten – in diesem Fall Glycoldiacetat (CH3COOCH2)2 (FLUODUR) – in den Mischer eingesprüht. Während des Mischens wird dieses Mal eine geringe Energiemenge freigesetzt, wodurch die Temperatur der Verbundstoffmischung auf ca. 25 bis 30°C steigt.An appropriate amount of sand - mineral aggregate - a certain amount of sulfur, waste sulfur from desulfurization processes and / or so-called polymeric sulfur is added. After thorough mixing of the raw materials in a mixer by means of a high-speed mechanical stirrer with correspondingly large blades (recommended speed> 80 rpm), a certain amount of water glass previously mixed with sodium lauryl sulfate is added and mixed until a homogeneous dough-like mixture is obtained. Then, with constant mixing, an acidic activator for polymerization of silicates - in this case glycol diacetate (CH 3 COOCH 2 ) 2 (FLUODUR) - is sprayed into the mixer. During mixing, a small amount of energy is released this time, causing the temperature of the composite mixture to rise to about 25 to 30 ° C.

Unmittelbar nach Beendigung der Eingabe des Wasserglasaktivators in den Mischer ist dort unter intensivem Rühren eine abgemessene Portion von Epoxidharz (EPIDIAN 5) einzugießen. In diesem Fall wird kein Aminhärter für das Harz eingefügt. Nach Erzielung der Homogenität wird die Mischung in die Formen in einer Vibrationspresse gefüllt, wo durch die intensive Stampfvibration und Druck die Ausbildung der endgültigen Form des Fertigprodukts erfolgt. Die Konsistenz der Mischung des Verbundstoffprodukts kann je nach Bedarf durch Zugabe geringer Wasserportionen modifiziert werden, wobei vorteilhaft ist, wenn sie an den Zustand vom sehr dichten, trockenen Beton erinnert. Anschließend werden die geformten Formstücke in den Trocknungstunnel mit Mikrowellenstrahlern gebracht, wo im Impulsverfahren (kurzzeitiges Erwärmen von Formstücken mit einer bestimmten Mikrowellenleistung in bestimmten Zeitabständen) das vollständige Verdampfen vom Wasser aus dem gesamten Volumen jedes Formstücks bewirkt und die Bildung von polymeren Netz von Skelett-Silikat-Gruppen [SiO4– 4] in saurer Form sowie vom polymeren Netz vom organischen Epoxid erzwungen wird. Als Ergebnis dieser Prozesse wird eine vollständige Härtung des Materials erzielt. In der zweiten Phase erfolgt eine ebenfalls impulsartige Erwärmung von Produkten auf eine Temperatur von 150°C, bei der das Schmelzen von Schwefel oder polymeren Schwefel erfolgt, und gleichzeitig ergibt sich die Möglichkeit der Bildung der zuvor erwähnten zusätzlichen Sulfidbrücken -S-S- sowie Sn-Strukturen. Als letzter Schritt erfolgt eine langsame Abkühlung von Formstücken auf Umgebungstemperatur.Immediately after completing the entry of the water glass activator into the mixer, pour in a measured portion of epoxy resin (EPIDIAN 5) with vigorous stirring. In this case, no amine hardener is added for the resin. After homogeneity is achieved, the mixture is filled into the molds in a vibrating press, where the intense mold vibration and pressure results in the formation of the final shape of the finished product. The consistency of the composite product mixture can be modified as needed by adding small portions of water, which is advantageous when recalling the condition of very dense, dry concrete. Thereafter, the shaped moldings are placed in the drying tunnel with microwave heaters, where in the pulse process (heating pieces of a certain microwave power at certain time intervals) the complete evaporation of water from the entire volume of each mold and the formation of polymeric network of skeletal silicate Groups [SiO 4- 4 ] in acidic form as well as from the polymeric network of the organic epoxide is enforced. As a result of these processes, complete cure of the material is achieved. In the second phase, there is also a pulsed heating of products to a temperature of 150 ° C, at which the melting of sulfur or polymeric sulfur occurs, and at the same time there is the possibility of formation of the aforementioned additional sulfide bridges -SS- and S n - structures. The last step is a slow cooling of moldings to ambient temperature.

Beispiel 3. Example 3.

  • – Flusssand oder Wüstensand: 75 Gew.-%- River sand or desert sand: 75% by weight
  • – Wasserglas: 10 Gew.-%- water glass: 10% by weight
  • – Wasserglashärter – Zitronensäure HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH: 10%, bezogen auf Wasserglas- Water glass hardener - citric acid HOOC-CH 2 -C (OH) (COOH) -CH 2 -COOH: 10%, based on water glass
  • – Schwefelpolymer: 8 Gew.-%- Sulfur polymer: 8% by weight
  • – Nano- oder Mikro-Kieselerde – 5 Gew.-%- nano or micro silica - 5% w / w
  • – Mineralisches Pigment (Fe2O3): 1 Gew.-%- Mineral pigment (Fe 2 O 3 ): 1% by weight

Einer entsprechenden Menge an Sand wird eine bestimmte Menge vom polymeren Schwefel sowie eine abgewogene Portion von Nano- oder Mikro-Kieselerde beigemengt, zum Schluss wird ebenfalls eine entsprechende Portion eines mineralischen Farbstoffes beigefügt. Anschließend nach einem genauen Durchmischen der Rohstoffe in einem Mischer mittels eines schnelllaufenden mechanischen Rührers mit entsprechend großen Schaufeln (empfohlene Drehzahl > 80 UPM) wird eine bestimmte Menge an Wasserglas beigefügt und genau gemischt, bis eine homogene teigartige Mischung erhalten wird. Unter ständigem Mischen wird ein saurer Aktivator für Polymerisation von Silikaten – in diesem Fall Zitronensäurelösung (HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH) – in den Mischer eingesprüht. Während des Mischens wird eine gewisse Wärmemenge erzeugt, nicht so viel jedoch, wie im Falle von Essigsäureanhydrid, dennoch steigt die Temperatur auf etwa 35 bis 40°C an. Die warme Mischung wird in die Formen in einer Vibrationspresse gefüllt, wo durch die intensive Stampfvibration und Druck die Ausbildung der endgültigen Form des Fertigprodukts erfolgt. Die Konsistenz der Mischung des Verbundstoffprodukts kann je nach Bedarf durch Zugabe geringer Wasserportionen – wie in den beiden vorangegangenen Beispielen – modifiziert werden, wobei vorteilhaft ist, wenn sie an den Zustand vom sehr dichten, trockenen Beton erinnert. Anschließend werden die geformten Formstücke in den Trocknungstunnel mit Mikrowellenstrahlern gebracht, wo im Impulsverfahren (kurzzeitiges Erwärmen von Formstücken mit einer bestimmten Mikrowellenleistung in bestimmten Zeitabständen) das vollständige Verdampfen vom Wasser aus dem gesamten Volumen jedes Formstücks bewirkt und die Polymerisation von Oligo-Silikat-Gruppen unter Bildung von tetraedrischen Netzen von Skelett-Silikat-Gruppen [SiO4– 4] in saurer Form erzwungen wird. Als Ergebnis dieser Prozesse wird eine vollständige Härtung des Materials erzielt. In der zweiten Phase erfolgt eine ebenfalls impulsartige Erwärmung von Produkten auf eine Temperatur von 150°C, bei der das Schmelzen von polymeren Schwefel erfolgt. Als letzter Schritt erfolgt eine langsame Abkühlung von Formstücken auf Umgebungstemperatur.An appropriate amount of sand is added to a certain amount of polymeric sulfur and a weighed portion of nano or micro-silica, finally, a corresponding portion of a mineral dye is added. After a thorough mixing of the raw materials in a mixer by means of a high-speed mechanical stirrer with correspondingly large blades (recommended speed> 80 rpm), a certain amount of water glass is added and mixed exactly until a homogeneous dough-like mixture is obtained. With constant mixing, an acidic activator for polymerization of silicates - in this case citric acid solution (HOOC-CH 2 -C (OH) (COOH) -CH 2 -COOH) - is sprayed into the mixer. During mixing, some heat is generated, but not so much as in the case of acetic anhydride, yet the temperature rises to about 35 to 40 ° C. The warm mixture is filled into the molds in a vibratory press, where the intense mold vibration and pressure results in the formation of the final shape of the finished product. The consistency of the composite product mixture can be modified as needed by adding small portions of water as in the previous two examples, it being advantageous to recall the condition of very dense, dry concrete. Subsequently, the molded fittings are placed in the drying tunnel with microwave heaters, where in the pulse method (short-term heating of shaped pieces with a certain microwave power at certain time intervals) the complete evaporation of water from the entire volume of each molded piece causes and the polymerization of oligo-silicate groups Formation of tetrahedral networks of skeletal silicate groups [SiO 4- 4 ] is forced in acidic form. As a result of these processes, complete cure of the material is achieved. In the second phase, there is also a pulse-like heating of products to a temperature of 150 ° C, at which the melting of polymeric sulfur takes place. The last step is a slow cooling of moldings to ambient temperature.

Bei allen oben angeführten Beispielen ist es wichtig, dass bei der Verwendung von organischen Harzen die Mischung möglichst schnell aus dem Mischer in die Formen gebracht wird, die zuvor mit hydrophoben Mitteln (z. B. Silikon, Mineralöl usw.) wegen der möglichen Anhaftung der Mischung an den Formwänden befeuchtet werden sollten. Das Befeuchtungsprinzip sollte prinzipiell bei allen Zusammensetzungen der Verbundstoffmischung zur Anwendung kommen. Dadurch kann immer eine glatte Oberfläche der zu formenden Produkte erzielt werden. Die Mischung in der Form sollte unter bestimmten Druck – in der Regel weniger als 20 bar – gepresst oder gestampft werden, muss aber nicht. Die Presskraft (unbedingt empfohlen werden Vibrationspressen) hat einen wesentlichen Einfluss auf die erzielbaren Festigkeitsparameter des Fertigprodukts. Eine wesentliche Einschränkung beim Trocknen der Formkörper besteht in der Forderung, dass deren Temperatur nicht über 55 bis 70°C steigt; ein für die Qualität des Fertigprodukts günstiger Faktor ist die Verlängerung der Trocknungs- und Polymerisationszeit durch die Temperierung des Produkts auf etwa 45 bis 50°C. Als beste Lösung bietet sich daher – wie in den vorherigen Beispielen erwähnt – eine impulsartige Erwärmung durch eine kurzzeitige, vorübergehende Einwirkung von Mikrowellen, die deswegen notwendig ist, weil bei dieser Erwärmungstechnik die Produkte im gesamten Volumen erwärmt werden, was zu einem zu schnellen Temperaturanstieg und zu der damit verbundenen schnellen Wassermigration, begleitet von internen Rissen, führen kann.In all of the examples given above, it is important that when organic resins are used, the mixture is transferred as quickly as possible from the mixer to the molds previously wetted with hydrophobic agents (eg, silicone, mineral oil, etc.) because of the possible adhesion of the resins Mixture should be moistened on the mold walls. The moistening principle should in principle be applied to all compositions of the composite mixture. As a result, always a smooth surface of the products to be molded can be achieved. The mixture in the mold should be pressed or tamped under certain pressure - usually less than 20 bar - but does not have to be. The pressing force (it is absolutely recommended that vibratory presses) has a significant influence on the achievable strength parameters of the finished product. A significant limitation in the drying of the moldings is the requirement that their temperature does not rise above 55 to 70 ° C; a favorable factor for the quality of the finished product is the extension of the drying and polymerization time by the temperature of the product to about 45 to 50 ° C. The best solution is therefore - as mentioned in the previous examples - a pulse-like heating by a brief, temporary exposure to microwaves, which is necessary because in this heating technique, the products are heated in the entire volume, resulting in too rapid a temperature rise and can lead to the associated rapid water migration, accompanied by internal cracks.

Außer der Verwendung der Technologie der Mikrowellentrocknung und -schmelzung von Schwefel besteht auch die Möglichkeit des Einsatzes anderer Trocknungstechniken während der Phase der Wasserverdrängung aus den Produkten, wie Heizungstunnel mit Warmluftstrom, Heizpaneele oder Trockner mit verringertem Druck. Im Falle der Trocknung können die Formteile auch direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt werden.Besides using the technology of microwave drying and melting of sulfur, there is also the possibility of using other drying techniques during the phase of water displacement from the products, such as hot air flow heating tunnels, heating panels or reduced pressure dryers. In the case of drying, the moldings can also be exposed to direct sunlight.

In der Phase des Schmelzens des in den Produkten enthaltenen Schwefels oder polymeren Schwefels kann die Mikrowellenheizung hingegen auch durch gewöhnliche Heizverfahren ersetzt werden, zum Beispiel in Elektroöfen, Gasöfen usw.On the other hand, in the phase of melting the sulfur or polymeric sulfur contained in the products, the microwave heating can also be replaced by ordinary heating methods, for example, in electric ovens, gas ovens, etc.

Physikalischen Eigenschaften von Kunstsandstein Physical properties of artificial sandstone

  • – Scheinbare Dichte – ca. 2300 kg/m3 - Apparent density - approx. 2300 kg / m 3
  • – Wasseraufnahmevermögen – niedriges Wasseraufnahmevermögen – bis ca. 0,5% des Gewichts- Water absorption capacity - low water absorption capacity - up to about 0.5% of the weight
  • – Wasserdichtigkeit – die Wasserdichtigkeit liegt im Bereich von W6 bis W8- Water resistance - the water resistance is in the range of W6 to W8
  • – Frostbeständigkeit – mehr als 70 Zyklen- Frost resistance - more than 70 cycles
  • – Einfluss vom Kunstsandstein auf die Korrosion des Bewehrungsstahls – ohne- Influence of synthetic sandstone on corrosion of reinforcing steel - without
  • – Korrosion des Verbundstoffs in aggressiven Umgebungen – bei Älterungsprozessen wurden keine zerstörenden Wirkungen beobachtet- Corrosion of the composite in aggressive environments - during aging processes, no destructive effects were observed
  • – Druckfestigkeit: 50–60 MPa- Compressive strength: 50-60 MPa
  • – Zugfestigkeit beim Spalten – nach 150 Tagen durchschnittlich 4,5 MPa- tensile strength in splitting - after 150 days on average 4.5 MPa
  • – Zugfestigkeit beim Biegen – nach 150 Tagen durchschnittlich 7,2 MPa- Tensile strength at bending - after 150 days on average 7.2 MPa
  • – Elastizitätskonstante – die Elastizitätskonstante wurde nach 60 Tagen bestimmt und betrug 22000 MPa- Elasticity constant - the elastic constant was determined after 60 days and was 22000 MPa

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (23)

Durch die Verfestigung vom Sand hergestellter Kunstsandstein, dadurch gekennzeichnet, dass darin folgende Bestandteile enthalten sind: 65–80 Gew.-% Sand, 5–15 Gew.-% Wasserglas, Wasserglashärter in 5–10 Gew.-% auf das Wasserglas bezogen, 3–10 Gew.-% Schwefel, 3–8 Gew.-% Nano- und/oder Mikro-Kieselerde, wobei der Kunstsandstein eine Dichte von 1,65–1,85 kg/dm3, das Wasseraufnahmevermögen von < 6,4%, die Verschleißbarkeit von 0,1–0,4 cm, die Frostbeständigkeit von 44 Zyklen und die Feuerbeständigkeit von < 1150°C aufweist.Synthetic sandstone produced by the consolidation of sand, characterized in that it contains the following constituents: 65-80% by weight of sand, 5-15% by weight of waterglass, water glass hardener in 5-10% by weight, based on the waterglass, 3-10 wt .-% sulfur, 3-8 wt .-% nano and / or micro silica, wherein the artificial sandstone has a density of 1.65-1.85 kg / dm 3 , the water absorption capacity of <6.4 %, the wearability of 0.1-0.4 cm, the frost resistance of 44 cycles and the fire resistance of <1150 ° C has. Kunstsandstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sand Flusssand, Grubensand, Waschsand, Wüstensand und/oder salzhaltiger Meer- oder Wüstensand verwendet wird.Art sandstone according to claim 1, characterized in that as a sand sand sand, pit sand, washing sand, desert sand and / or salt-containing sea or desert sand is used. Kunstsandstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 0,5 bis 3 Gew.-% mineralisches Pigment (Fe2O3) enthalten sind.Synthetic sandstone according to claim 1, characterized in that 0.5 to 3 wt .-% mineral pigment (Fe 2 O 3 ) are included as an additional component. Kunstsandstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 2,5 bis 5 Gew.-% (bezogen auf die zu verfestigende Mischung) Polyester- oder Epoxidharz, das zuvor mit dem Vernetzungspolymer vermischt wurde, enthalten sind.Synthetic sandstone according to claim 1, characterized in that as additional constituent 2.5 to 5 wt .-% (based on the mixture to be solidified) polyester or epoxy resin, which was previously mixed with the crosslinking polymer, are included. Kunstsandstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 1 bis 3 Gew.-% (bezogen auf die zu verfestigende Mischung) CaCl2 enthalten sind.Art sandstone according to claim 1, characterized in that as additional constituent 1 to 3 wt .-% (based on the mixture to be solidified) CaCl 2 are included. Kunstsandstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil < 0,1 Gew.-% (bezogen auf die zu verfestigende Mischung) Tenside enthalten sind.Art sandstone according to claim 1, characterized in that as an additional constituent <0.1 wt .-% (based on the mixture to be solidified) surfactants are included. Kunstsandstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 0,2 bis 1 Gew.-% (bezogen auf die zu verfestigende Mischung) ionischer und/oder nichtionischer Tenside – bevorzugt Natriumlaurylsulfat (C12H25SO4Na) – enthalten sind.Synthetic sandstone according to claim 1, characterized in that 0.2 to 1 wt .-% (based on the mixture to be solidified) of ionic and / or nonionic surfactants - preferably sodium lauryl sulfate (C 12 H 25 SO 4 Na) - are included as an additional component , Kunstsandstein nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 1 bis 3 Gew.-% organisches Epoxid- oder Polyesterharz – bevorzugt Epidian-5 – enthalten sind.Synthetic sandstone according to any one of the preceding claims, characterized in that as additional constituent 1 to 3 wt .-% organic epoxy or polyester resin - preferably Epidian-5 - are included. Kunstsandstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwefel das Schwefelpolymer enthalten ist.Art sandstone according to claim 1 or 2, characterized in that the sulfur polymer is contained as sulfur. Komposition zur Verfestigung vom Sand, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Inhaltsstoffe enthalten sind: 65–80 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge der Komposition) Flusssand und/oder Grubensand und/oder Waschsand und/oder Wüstensand und/oder salzhaltiger Meer- oder Wüstensand, 5–15 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge der Komposition) Wasserglas, 5–10 Gew.-% (bezogen auf das Wasserglas) Wasserglashärter, 3–10 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge der Komposition) Schwefel, 3–8 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge der Komposition) Nano- und/oder Mikro-Kieselerde.Composition for solidification of the sand, characterized in that the following ingredients are included: 65-80 wt .-% (based on the total amount of the composition) of river sand and / or pit sand and / or washing sand and / or desert sand and / or salty sea or Desert sand, 5-15% by weight (based on the total amount of the composition) of water glass, 5-10% by weight (based on the water glass) of water glass hardener, 3-10% by weight (based on the total amount of the composition) of sulfur , 3-8 wt .-% (based on the total amount of the composition) of nano and / or micro silica. Komposition nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 0,5 bis 3 Gew.-% mineralisches Pigment (Fe2O3) (bezogen auf die Gesamtkomposition) enthalten sind.Composition according to Claim 10, characterized in that 0.5 to 3% by weight of mineral pigment (Fe 2 O 3 ) (based on the total composition) are contained as additional constituent. Komposition nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 0,2 bis 1 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtkomposition) ionischer und/oder nichtionischer Tenside – bevorzugt Natriumlaurylsulfat (C12H25SO4Na) – enthalten sind.Composition according to claim 10 or 11, characterized in that 0.2 to 1 wt .-% (based on the total composition) of ionic and / or nonionic surfactants - preferably sodium lauryl sulfate (C 12 H 25 SO 4 Na) - are included as an additional component , Komposition nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 1 bis 3 Gew.-% organisches Epoxid- oder Polyesterharz – bevorzugt Epidian-5 – enthalten sind.Composition according to claim 10 to 12, characterized in that 1 to 3 wt .-% organic epoxy or polyester resin - preferably Epidian-5 - are included as an additional ingredient. Komposition nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Wasserglashärter Zitronensäure (HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH) oder Essigsäureanhydrid (CH3CO)2O oder Glycoldiacetat (CH3COOCH2)2 verwendet wird.Composition according to Claim 10, characterized in that citric acid (HOOC-CH 2 -C (OH) (COOH) -CH 2 -COOH) or acetic anhydride (CH 3 CO) 2 O or glycol diacetate (CH 3 COOCH 2 ) 2 is used as water glass hardener becomes. Komposition nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwefel der elementare Schwefel und/oder Schwefelpolymer verwendet wird.Composition according to Claim 10, characterized in that the elemental sulfur and / or sulfur polymer is used as the sulfur. Methode der Verfestigung von Sand, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende Schritte umfasst: a) Mischen der mineralischen Bestandteile in einem Mischer zusammen mit dem Wasserglasaktivator und optional mit Harz, Härter und Tensid. b) Einbringen der erhaltenen heißen, homogenen Mischung wird in die Formen, vorzugsweise in einer Vibrationspresse c) Formen von gewünschten Formstücken aus dieser Mischung d) Verdampfen vom Wasser in niedriger Temperatur (< 70°C), begleitet von der Polykondensation von Silikaten und optional Harzen. e) Erwärmung der Formstücke auf etwa 150°C, in dieser Temperatur erfolgt das Schmelzen des darin enthaltenen elementaren Schwefels oder polymeren Schwefels f) Abkühlung der Formstücke auf Umgebungstemperatur, wodurch der Schwefel oder der polymere Schwefel in der Materialstruktur wieder erstarrt, wodurch die Struktur auf der molekularen Ebene stark versteift wird. Method of solidifying sand, characterized in that it comprises the following steps: a) mixing of the mineral constituents in a mixer together with the water glass activator and optionally with resin, hardener and surfactant. b) introduction of the obtained hot, homogeneous mixture into the molds, preferably in a vibratory press c) molding of desired moldings from this mixture d) evaporation of water in low temperature (<70 ° C), accompanied by the polycondensation of silicates and optionally resins. e) heating the shaped pieces to about 150 ° C, in this temperature, the melting of the elemental sulfur or polymeric sulfur contained f) cooling of the moldings to ambient temperature, whereby the sulfur or the polymeric sulfur solidifies again in the material structure, whereby the structure The molecular level is strongly stiffened. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Bestandteile wie folgt sind: 65–80 Gew.-% Flusssand, Grubensand, Waschsand, Wüstensand und/oder salzhaltiger Meer- oder Wüstensand sowie 5–15 Gew.-% Wasserglas sowie 3–10 Gew.-% Schwefel sowie 3–8 Gew.-% Nano- und/oder Mikro-Kieselerde.A method according to claim 16, characterized in that the mineral constituents are as follows: 65-80 wt .-% river sand, pit sand, washing sand, desert sand and / or salt-containing sea or desert sand and 5-15 wt .-% water glass and 3- 10 wt .-% sulfur and 3-8 wt .-% nano and / or micro silica. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Niedertemperatur-Verdampfens von Wasser durch Einwirkung von Mikrowellen oder Heißluft unterstützt wird.A method according to claim 16, characterized in that the phase of low-temperature evaporation of water is supported by the action of microwaves or hot air. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Wasserglasaktivator ein saurer Wasserglasaktivator, vorzugsweise Essigsäureanhydrid, Essigsäure oder andere aliphatische Säuren, in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% verwendet wird.A method according to claim 16, characterized in that as the water glass activator, an acidic water glass activator, preferably acetic anhydride, acetic acid or other aliphatic acids, in an amount of 5 to 10 wt .-% is used. Verfahren nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 0,5 bis 3 Gew.-% mineralisches Pigment (Fe2O3) verwendet wird.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that 0.5 to 3% by weight of mineral pigment (Fe 2 O 3 ) is used as additional constituent. Verfahren nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 0,2 bis 1 Gew.-% ionischer und/oder nichtionischer Tenside – bevorzugt Natriumlaurylsulfat (C12H25SO4Na) – verwendet werden.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that 0.2 to 1% by weight of ionic and / or nonionic surfactants, preferably sodium lauryl sulfate (C 12 H 25 SO 4 Na), are used as additional constituent. Verfahren nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Bestandteil 1 bis 3 Gew.-% organisches Epoxid- oder Polyesterharz – bevorzugt Epidian-5 – verwendet werden.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that 1 to 3% by weight of organic epoxy or polyester resin, preferably Epidian-5, is used as additional constituent. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwefel Schwefelpolymer verwendet wird.A method according to claim 16, characterized in that is used as the sulfur sulfur polymer.
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