DE1470839C - Verfahren zur Herstellung von organi sehen Hilfs und Zuschlagstoffen fur die Bauindustrie auf der Basis von Cellulose material - Google Patents

Description

Die vorstehend beschriebenen Nachteile werden durch die Erfindung behoben. Sie betrifft ein Ver-5 fahren zur Herstellung von organischen Hilfs- und Zuschlagstoffen für die Bauindustrie auf der Basis von mit der wäßrigen Lösung eines Metallsulfats behandeltem Cellulosematerial, das dadurch gekenn-¹ zeichnet ist, daß man dieses Cellulosematerial gepreßt, wärmebehandelt oder gleichzeitig beiden Be- io gebenenfalls nochmals mit einem Metallsalz durchhandlungen unterworfen werden, und das Cellu- tränkt, anschließend die überschüssige Flüssigkeit

entfernt, die wäßrige Lösung von Erdalkalisalzen zugibt, anschließend wiederum die überschüssige Flüssigkeit entfernt und dem hierbei erhaltenen Cellu-15 losematerial gegebenenfalls abschließend eine geringe Menge eines Bindemittels auf der Basis von Wasseroder Luftmörtel zugibt und daß man während dieser Verfahrensschritte zu einem beliebigen Zeitpunkt das Cellulosematerial mit Alginsäure oder Alginaten enthält, wie Eiche, Ulme, Lärche oder Kastanie, zu 20 durchmischt. Als Erdalkalisalze können die Chloride entfernen. Anschließend wird gesiebt, um die Fein- von Calcium, Barium oder Strontium verwendet

werden.

Ein vorteilhaftes Merkmal des Verfahrens besteht darin, daß man das nach dem Durchtränken bzw. Celluloseteilchen verwendet oder beim Anrühren be- 25 nach jedem Durchtränken erhaltene Produkt gekannte Zusatzstoffe, wie BaCU oder CaCl₂, zugibt. nügend lange, vorzugsweise mehrere Stunden bis zu Bekannt ist ferner eine Vorbehandlung des Holz- mehreren Tagen, sich selbst überläßt, mehls, die den Zweck hat, die Celluloseteilchen zu Das erste Durchtränken wird vorzugsweise mit

»mineralisieren«. Dies geschieht durch längeres einer wäßrigen Lösung von Ferrosulfat allein oder Durchtränken des Holzmehls entweder mit wäßrigen 30 in Mischung mit anderen Metallsulfaten, beispiels-Lösungen eines oder mehrerer Erdalkalimetalle (wie weise Kupfer- oder Zinksulfat, vorgenommen. Die

losematerial kann allein oder in Kombination mit anderen organischen oder mineralischen, natürlichen oder synthetischen Füllstoffen verwendet werden.

Wenn die Agglomerierung mit Hilfe eines hydraulischen Bindemittels erfolgt, wird bei allen bekannten Verfahren das Holz sorgfältig sortiert, um Holz, das saures Öl enthält, wie Buche, oder Holz, das Tannin

teile auszuscheiden. Dann wird agglomeriert, wobei man entweder große Bindemittelmengen (75 bis 200 1 Holzmehl/100 kg Zement) ohne Vorbehandlung der

CaCl₂ einer Konzentration von 8 bis 10%, BaCl₂-Lösungen von 16° Be oder Natriumsilicat) oder mit Lösungen von Aluminiumsulfat oder Schwermetallsulfaten, die anschließend mit Salzen, wie Bariumsalzen, oder mit Basen neutralisiert werden können, oder im Augenblick des Anrührens mit Formaldehyd, Sulfitablauge und gelöschtem Kalk. Außerdem kennt man das Kochen des Holzmehls in Wasser und an-

zweite Imprägnierung kann mit einem Metallsalz in Pulverform oder in Form einer wäßrigen Lösung erfolgen. Sie steigert die Wirkung des Bindemittels.

Man kann das Cellulosematerial mit pulverförmiger Alginsäure ohne Verwendung der Salze dieser Säure und mit reinen Alginaten oder mit Alginaten in Kombination mit geeigneten Zusatzstoffen, wie Füllstoffen, aktivierenden Stoffen, Katalysatoren,

schließend nach dem Abtropfen und Waschen mit ₄₀ Farbstoffen, und zwar löslichen oder unlöslichen Wasser in einer Ferrosulfatlösung, worauf man eine Pigmenten, einhüllen. Ferner ist es möglich, die Umgroße Menge Kalk zugibt.

Der Hauptnachteil aller nach den bekannten Verfahren erhaltenen Materialien besteht darin, daß sie

hüllung mit Alginaten vor dem Durchtränken oder zwischen dem ersten und zweiten nach der Zugabe eines Bariumsalzes, wie BaCl₂", oder sogar nach dem sehr hygroskopisch sind. Durch Änderungen der Um- ₄₅ Pudern mit Zement vorzunehmen, gebungsbedingungen, wie Wärme, Feuchtigkeit und Weiterhin können die Teilchen in der letzten Stufe

Wind ändern sie ständig und in starkem Maße ihre Abmessungen.

Es wurde festgestellt, daß nur bei Verfahren, bei denen Bariumchlorid für das Durchtränken der Teilchen.oder als Zusatzstoff beim Anrühren verwendet wird, Endprodukte mit guten mechanischen Eigenschaften erhalten werden (Mörtel mit 335 kg Zement/m^:t).

Alle vorstehend kurz beschriebenen Verfahren ₅₅ durchlässig machen, als Plastifiziermittel, lufteinfühweisen große Nachteile auf. In erster Linie sind die rende. Stoffe und Katalysatoren wirken, wobei als zum Durchtränken verwendeten Produkte oder die Basis Holzmehl verwendet wird. Diese Zusatzstoffe Zusatzstoffe sowie die Verfahren zu ihrer Anwendung können dem Zuschlagstoff oder Bindemittel vor dem sehr teuer. Ferner ist die Erhärtungszeit des Mörtels Anrühren in beliebigen Mengenverhältnissen zulang und ungleichmäßig, und die Abbinde- und Aus- _6o gegeben werden. Die durch Anrühren der Zuschlag-' trocknungszeit des Endproduktes ist ebenfalls lang stoffe mit hydraulischen oder an der Luft abbinden-(mehr als 30 Tage, falls nicht eine Autoklaven- den Bindemitteln erhaltene^ Produkte, d. h. Holzbehandlung vorgenommen wird). Die Abbinde- und mörtel oder Holzbeton mit verbesserten Eigen-Trocknungszcit ist jedoch zur Stabilisierung des schäften, sind leicht herzustellen und zu verarbeiten, Schwundes und zur Verringerung der Neigung zu g₅ sie weisen beim Trocknen keinen Schwund auf und

des Verfahrens trocken mit einem Wassermörteloder Luftmörtel-Bindemittel in Pulverform umhüllt werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Zuschlagstoffe können sowohl in der Fabrik als auch auf der Baustelle allein oder in Kombination mit üblichen Zuschlag- oder Füllstoffen verwendet werden, und zwar auch als Zusatzstoffe für Beton, die den Beton un-

Maßschwankungen unerläßlich. Schließlich können die Produkte nur in der Fabrik hergestellt werden. Es war bisher nicht möglich, Holzbeton unter ähnsind raumbeständig. Ferner sind die Holzmörtel- und Holzbetonmassen gemäß der Erfindung undurch-. lässig, gegen hohe Temperaturen isolierend, feuerfest

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und leicht plastisch. Sie haben ferner gute mecha- lung ermöglicht eine Verkürzung der Eintauchzeit

nische Eigenschaften, die ihre Verwendung als tra- auf 45 bis 150 Minuten. Man kann auch die Ein-

gende Teile ermöglichen, und erfordern keine Ober- tauchzeit verkürzen und den osmotischen Austausch

flächenbehandlung. Ein Beton gemäß der Erfindung beschleunigen, indem man die Masse einer Vibra-

kann unter Druck verformt werden, wobei Produkte 5 tion von 100 bis 1000 Hz oder mehr unterwirft,

erhalten werden, die bei einer Dichte von etwa 1,4 Nach einer besonderen Ausführungsform der Im-

sehr gute mechanische Eigenschaften haben. Die prägnierung wird das Cellulosematenal mit einer

Produkte lassen sich außerdem besonders einfach Ferrosulfatlösung im Verhältnis von 0,75 bis 0,15 1

und vorteilhaft verarbeiten, denn sie können ein- Lösung pro Liter Holzmehl geknetet.

geschalt und armiert werden, als Bindemittel beim io Nach dem Imprägnieren läßt man die Masse auf

Mauern dienen (wobei Wärmebrücken vermieden einem Metallgewebe abtropfen. Dies kann mecha-

werden) und als dekorativer oder technischer Über- nisch oder durch Zentrifugieren beschleunigt werden,

zug in üblicher Weise, mechanisch oder durch Auf- jedoch geht das Abtropfen sehr schnell vonstatten,

spritzen (Zementspritze) aufgetragen werden. Man wenn die Imprägnierung heiß erfolgt. Die vom Cellu-

kann sie ferner wie Holz bearbeiten, d. h. schleifen, 15 losematerial zurückgehaltene Lösungsmenge darf

sägen, nageln und verschrauben. Schließlich können 200 bis 220 g pro Liter des erhaltenen Produkts nicht

sie auch mit Gewinde versehen, gesiekt oder ab- übersteigen,

gekantet oder gekehlt werden. Nach dem Abtropfen mischt man die Masse mit

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, einem kolloiden Gel. von Alginaten, das in einer

daß in heißem Wasser bei Temperaturen von mehr 20 Menge von 80 bis 125 g pro Liter imprägnierter und

als 50⁰C angerührt werden kann, wodurch sehr abgetropfter Cellulose verwendet wird. Man stellt

schnelles Abbinden und Entformung 3 oder 4 Stun- hierbei überraschenderweise eine starke Flüssigkeits-

den nach dem Gießen möglich ist. Man vermeidet abscheidung fest, die häufig höher ist als die ein-

hierdurch bei der Vorfabrikation die Verwendung gesetzte Masse des Alginatgels. Diese Flüssigphase

der sehr teuren Heizformen. 25 trennt sich sehr leicht ab und erfordert kein neues

Das erfindungsgemäß behandelte Holzmehl hat Abtropfenlassen. Es wurde ferner festgestellt, daß es

nach vollständigem Auslaugen der im Holz ein- zweckmäßig ist, diese Maßnahme durchzuführen,

geschlossenen wasserlöslichen Bestandteile und Stoffe während das Cellulosematenal nach dem Abtropfen-

mit siedendem Wasser noch einen sehr starken inhi- lassen eine Temperatur zwischen 30 und 50^c C hat,

bierenden Effekt auf das Abbinden und vor allem auf 30 jedoch kann auch kalt gearbeitet werden.

das Härten von Zement, wozu nach dem Anrühren Nach dem Ausscheiden der Flüssigkeit wird die

des Mörtels noch eine chemische Einwirkung des Masse weitergeknetet, wobei ihr nach und nach eine

verwendeten Bindemittels auf die verschiedenen Be- wäßrige Lösung eines Calcium-, Barium- oder Stron-

standteile des Holzes hinzukommt. Bei allen be- tiumsalzes in einer Menge von 80 bis 140 ml pro

kannten Verfahren, bei denen das Holzmehl mit 35 Liter des zu Beginn eingesetzten Materials zu-

einer Base, insbesondere mit Kalk behandelt wird gemischt wird. Hierbei wird erneut in überraschen-

oder bei denen die Celluloseteilchen nicht wirksam der Weise ein Abscheiden einer klaren Flüssigkeit,

vom Zement isoliert werden, werden daher hygro- die sich leicht von der Masse trennt, festgestellt. Das

skopische und nicht raumbeständige Produkte er- auf diese Weise vorbehandelte Cellulosematerial kann

halten. 4° nunmehr unmittelbar mit einem hydraulischen oder

Durch zahlreiche Versuche hat sich ergeben, daß an der Luft abbindenden Bindemittel angerührt

es zur Herstellung eines schnell abbindenden Holz- werden.

betons mit guten mechanischen Eigenschaften zweck- Wenn man das gemäß der Erfindung hergestellte mäßiger ist, die Cellulose undurchlässig zu machen, Produkt zusammen mit einem Zement verwenden anstatt sie zu mineralisieren, und eine solche ehe- 45 will, wählt man vorteilhaft einen 50-kg-Sack Zement mische Verknüpfung herbeizuführen, daß die Cellu- auf 100 bis 250 I der behandelten Masse, je nach den loseteilchen einen integrierenden Bestandteil des Be- gewünschten physikalischen Eigenschaften und der tons bilden und sich nicht nur wie ein Füllstoff ver- gewünschten Schnelligkeit der Erhärtung. Ein aushalten. Schließlich ist es zweckmäßig, in eine der gezeichnetes Ergebnis erhält man bei Verwendung Phasen des Betons einen neutralisierenden Stoff ein- 50 von 50.kg Zement auf 120 bis 150 1 Zuschlagstoff, zuführen, der mit den etwa im freien Zustand ver- Dies sind die normalen Mischungsverhältnisse bei bliebenen »Antibeton«-Körpern zu reagieren vermag. einem normalen Beton. Das Anrühren erfolgt vor-

Nachstehend werden einige verschiedene Aus- zugsweise in einem Mischer mit senkrechter Achse

führungsformen des Verfahrens gemäß der Er- und Zwangsmischung, jedoch kann auch in einer

findung beschrieben. 55 Wanne oder einer Betonmischmaschine gearbeitet

Nach dem Durchtränken des Cellulosematerials werden. Wenn die Feuchtigkeit der behandelten

trennt man die Feinteile durch Sieben ab und taucht Masse nicht ausreicht, kann man Wasser in kleinen

das Material lose oder in Behältern aus feinem Me- Mengen zugeben. Hierbei verflüssigt sich der Beton

tallgewebe in die wäßrige Lösung eines Sulfats, nach einer Mischzeit von einigen Sekunden von

deren Konzentration zwischen 0,25 und 10%, vor- 60 selbst.

zugsweise zwischen 0,5 und 4%,. liegt. Diese Imprä- Nach dem Mischen kann der Beton in Formen gnierung kann bei Raumtemperatur vorgenommen jeglicher Art entsprechend dem Verwendungszweck werden und 5 bis 24 Stunden dauern, jedoch wurde gegossen werden. Er kann auch als Putz oder als festgestellt, daß bei höheren Behandlungstempera- Bindemittel zum Mauern verwendet werden,
türen von 70 bis 100⁰C die Reaktionen zwischen 65 Das gemäß der Erfindung behandelte Celluloseder Lösung und dem Cellulosematerial vollständiger material kann gelagert, abgesackt und an die Absind und ein schnelleres Auflösen der löslichen Be- nehmer geliefert werden, um in der Weise eines standteile des Materials erfolgt. Diese Warmbehand- üblichen Zuschlagstoffs Verwendung zu finden. In

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diesem Fall ist es zweckmäßig, es so austrocknen und seine Isoliereigenschaften wesentlich zu ver-

zu lassen, daß die scheinbare Feuchtigkeit stark ver- bessern.

ringert wird; man kann das Material aber auch mit Unabhängig von seinen Vorteilen als Zusatzstoff einer geringen Menge eines trockenen, pulverförmi- stellt das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gen Zements (ein Fünfzigstel bis ein Zehntel des 5 behandelte Holzmehl einen ausgezeichneten Zu-Volumens) kneten und vollständig abtropfen lassen. schlagstoff dar, der in der Fabrik oder am Ver-Hicrbei ist überraschenderweise festzustellen, daß wendungsort mit einem Bindemittel im Volumencler Zement sich vollständig und ohne Ausflocken verhältnis von 1 bis 5 Zuschlag zu 1 Zement anmit dem behandelten Holzmehl mischt und an dessen gerührt werden kann. Bei einem mittleren Volumen-Oberfläche einen zusammenhängenden Film bildet. io verhältnis von 3 Zuschlag zu 1 Zement beträgt hier-Es findet ein Temperaturanstieg statt, der das Trock- bei die verwendete Wassermenge die Hälfte bis zwei neu der Celluloseteilchen und das Abbinden des die Drittel des Zementgewichts. Man erhält auf diese Oberfläche umhüllenden Zements, der das Holzmehl Weise einen Leichtbeton, der nach 28 Tagen folgende vollständig mineralisiert, begünstigt. Das auf diese Kennzahlen hat: Weise behandelte Celluloscmaterial stellt einen Zu- ¹S .

schlag für die Herstellung von Wassermörteln und !ν ι r'" ·" V '· , ™ u· /λ,,

im Wasser erhärtendem Beton dar. Druckfestigkeit 130 bis 160 kg

Das behandelte Cellulosematerial kann aber auch ^ZuJ^fes '|^keIt 30 bis 45 kg

künstlich ohne Abtropfenlassen getrocknet werden, '.'...., _. ,

wobei ein Überschuß der in den verschiedenen Lö- *° Flammfestigke.t in 6 cm Dicke .. 3 Stunden

sungen gelösten Salze im Material bleibt. geringe akustische Leitfähigkeit

Die zu behandelnden Celluloseteilchen können keine brostnssigkeit

aus einem Gemisch von Mehl oder Spänen von

Nadel- und Laubholz, das nach dem Trocknen mit Bei einer bevorzugten Ausführungsform des VerZement umhüllt oder nicht, bestehen. 25 fahrens gemäß der Erfindung werden die Cellulose-

Es wurde festgestellt, daß das auf die beschriebene teilchen 80 Minuten in eine wäßrige Eisensulfat-Weise behandelte, dem Zuschlag oder dem Binde- lösung getaucht, die bei einer Temperatur über 80^c C mittel vor dem Anrühren von Mörtel in einer Ge- gehalten wird. Diese Lösung wird mit handelswichtsmengc von einem Hundertstel bis die Hälfte, üblichem Ferrosulfat in einer Menge von 2 bis 4°,₍₁, vorzugsweise von einem Fünfzigstel bis einem Zehn- 30 bezogen auf das Wasser, hergestellt; dies entspricht tcl, zugegebene Holzmehl einen ausgezeichneten Luft einer Konzentration von 2 bis 4° Be bei 15° C. Zur einführenden, undurchlässig machenden, entflocken- Beschleunigung der Reaktionen ist es zweckmäßig, den und plastifizierenden Zusatzstoff darstellt. Die ^den pH-Wert dieser Lösung vor Beginn des Durch-Dünnflüssigkcit und die Kohäsion des Wasser- tränkens auf einen Wert zwischen 3,5 und 6 einZement-Gemisches werden also erhöht. Die besten 35 zustellen. Wenn die Imprägnierung beendet ist, wird Ergebnisse werden nach Zugabe einer geringen ^{die z}u imprägnierende Gesamtmasse in die Lösung Menge eines Luft- oder Wassermörtel-Bindestoffs er- getaucht.

halten. Infolge des osmotischen Austausches und der ver-

Es ist zu bemerken, daß dieser Zusatzstoff einen schiedenen chemischen Reaktionen nehmen die merklichen Einfluß auf das Abbinden und den Kri- 40 Celluloseteilchen die Lösung sehr schnell bis zur stallisations- und Erhärtungsprozeß des Zements hat, Sättigung auf. Die Poren jedes Faserteilchens werden wenn das Holzmehl mit trockenem Zement in einer auf diese Weise durch die im Innern und auf der Gewichtsmenge von einem Achtzigstel bis einem Oberfläche vorhandenen, obengenannten Fällungen Dreißigstel, vorzugsweise von einem Sechzigstel bis teilweise verschlossen. Nach dem Tränken liegt der einem Dreißigstel, gepudert worden ist. Insbesondere 45 pH-Wert der Lösung zwischen 3 und 4. wird durch das Produkt im Augenblick des An- Diese Lösung kann für die Behandlung weiterer

rührens Luft in den Mörtel eingeführt, wodurch es Cellulosematerialien wiederverwendet werden, nachmöglich ist, die für gute Verarbeitbarkeit des Mörtels ^dem ihr Gehalt an Eisensulfat wieder auf den alten notwendige Wassermenge zu verringern. Wert gebracht worden ist. Es wurde festgestellt, daß

Weiterhin ist es möglich, den Celluloseteilchen in 50 eine einmal verwendete Lösung eine aktivierende einer beliebigen Phase ihrer Vorbehandlung durch Wirkung auf die während des Tränkens der CeIIu-Ab- oder Adsorption Zusatzstoffe oder chemische loseteilchen im Sulfatbad stattfindenden Vorgänge Verbindungen zuzugeben, die die Struktur, das Ver- ^und Reaktionen ausübt. Man stellt also den Eisenhalten, das Aussehen oder die Dichte des Materials sulfatgehalt der gebrauchten Lösung auf den erwährend des Anrührens oder während des Ab- 55 forderlichen Wert ein und füllt das Volumen der bindens und danach physikalisch oder chemisch ver- Lösung mit frischer Lösung von 2 bis 4° bei 15^CC ändern. In Frage kommen beispielsweise Farbstoffe ^zum Ausgleich der durch die Cellulose während des oder Fluosilikate. Auch kann ein pulverförmiges Tränkens aufgenommenen Menge auf. Bei dieser Alginat oder pulverförmige Alginsäure oder das Arbeitsweise wird dem zum Durchtränken verwen-Pulver eines Produkts, wie Bentonit, das unter der 60 ^{deten B}?^d höhere Wirksamkeit verliehen. Einwirkung von Wasser stark quillt, zugesetzt wer- Die imprägnierte Cellulosemasse läßt man an-

den. Der letztgenannte Zusatzstoff bewirkt die BiI- schließend abtropfen, um sie von überschüssiger dung unzähliger kleiner Zellen, die aus dem mit Flüssigkeit zu befreien, die aufgefangen wird. Das Wasser gequollenen Stoff bestehen und das Wasser Abtropfenlassen geht schnell vonstatten. Je nach nach und nach an den Beton abgeben, während dieser 65 ^de" eingesetzten Stoffen und der gewählten Arbeitsabbindet und erhärtet, wodurch luftleere Zellen ge- weise kann es 15 bis 70 Minuten dauern. Es kann bildet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die durch Pressen der Masse beschleunigt werden. Dichte des üblichen Betons erheblich zu verringern Nach dem Abtropfenlasscn beträgt die vom Holz-

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mehl zurückbehaltene Lösungsmenge 250 bis 500 g/l Oxyde, die eine sehr stark exotherme Reaktion be-

des zu Beginn eingesetzten Holzmehls. Bevorzugt wirken.

werden 300 bis 400 g je nach der Art der ein- Nach dem letzten Abtropfenlassen kann man die

gesetzten Cellulose. Der pH-Wert wird hierbei auf Cellulosemasse zur Herstellung von Holzbeton ver-

etwa 4 gesenkt. 5 wenden. Hierzu wird sie mit einer Zementmenge

Nach dem Abtropfenlassen wird die Masse mit vermengt, die vom gewünschten Produkt abhängt und einer Lösung geknetet, die 0,3 bis 2%, vorzugsweise 1 Volumteil pro 1 bis 5 Volumteile Zuschlag, vor-0,5 bis 1 °/o Natriumalginate enthält und eine Viskosi- zugsweise 1 Volumteil pro 3 Volumteile Zuschlag, tat von 100 bis 200 cP bei 15° C hat. Je nach der ge- beträgt. Wenn der Brei zu trocken ist, gibt man gewünschten Undurchlässigkeit und Verarbeitbarkeit io ringe Mengen Wasser oder der abgetropften Flüssigdes herzustellenden Betons werden pro Liter dieser ketten zu, um die gewünschte Konsistenz zu er-Lösung 3 bis 201, vorzugsweise 6 bis 101 der ab- halten.

getropften Masse verwendet. Hierbei scheidet sich Es wurde ferner festgestellt, daß der Zusatz einer von der Masse spontan eine Flüssigkeitsmenge ab, geringen Menge der erfindungsgemäß behandelten die im allgemeinen höher ist als das Volumen der 15 Cellulosemasse zu Sand oder Kies eines üblichen eingesetzten Alginate. Diese Flüssigkeit kann auf- Betons den Ausflockungseffekt des Zements bei seigefangen und als Zusatz für die Herstellung von ner Einführung in den Mischer verringert, die zum üblichem Mörtel und Beton und von Leichtbeton Anrühren verwendete Wassermenge senkt, die Vermit celluloseartigem oder mineralischem Zuschlag arbeitbarkeit des hierbei erhaltenen Mörtels ververwendet werden. Die Alginate reagieren mit dem 20 bessert und den Beton für aggressive Agenzien unnoch freien Eisensulfat und bilden ein Eisenalginat durchlässig und gegen sie beständig macht. Diese in kolloidaler Form. Menge schwankt zwischen 1 Volumteil pro 5 Volum-

Ein weiterer Teil der Alginate reagiert mit den teile bis 60 Volumteile eingesetzten mineralischen

noch freien Bestandteilen des Holzes, wie Phenolen Zuschlag.

und Tanninen, und bilden mit ihnen und mit den 25 Vorteilhaft gibt man zur behandelten Cellulose-

Verbindungen, die sie bereits mit dem Eisensulfat masse nach vollständigem Abtropfenlassen auf

gebildet haben, äußerst komplexe Alginate, von mechanischem Wege durch Pressen oder Zentri-

denen einige in situ ausgefällt werden und andere fugieren oder durch Elektroosmose eine geringe

gelieren. Hierbei wird Eisenhydroxyd und metalli- Menge trockenen, pulverförmigen Zement. Hierbei

sches Eisen gebildet, was sehr wichtig ist, denn es 30 ist überraschenderweise festzustellen, daß dieser

konnte nachgewiesen werden, daß diese einen star- Zement auch dann, wenn er nicht in die Masse ge-

ken katalytischen Effekt auf den Beton und die Ver- stäubt, sondern auf einmal zugegeben wird, nicht

besserung der mechanischen Eigenschaften von zum Ausflocken neigt, sich vielmehr von selbst auf

Holzbeton ausüben. die gesamte Oberfläche jedes Teilchens des Materials

Die mit Alginaten behandelte Masse wird an- 35 verteilt. Das Vermischen kann hierbei durch Kneten, schließend mit einer Bariumchloridlösung vermengt, Rühren oder Pudern auf einem Rüttelband vorderen Konzentration 15 bis 30° Be bei 15° C be- genommen werden. Die zuzusetzende Zementmenge trägt und gegebenenfalls durch Zusatz von Calcium- liegt hierbei bei 1 Volumteil auf 6 bis 50 Volumteile chlorid um 1 bis 5° Be erhöht werden kann. Vor- Zuschlag, vorzugsweise bei 1 Volumteil auf 15 bis zugsweise verwendet man eine Lösung von 22° Be, 40 30 Volumteile Zuschlag. Bei dieser Behandlung ist deren Konzentration durch Zusatz von Calcium- eine sehr starke Temperaturerhöhung in der Masse chlorid auf 25° Be bei 15° C gebracht worden ist. festzustellen, die jedoch viel geringer ist, als wenn Man verwendet 11 dieser Lösung für 5 bis 15 1, vor- man Holzmehl aus frischem Holz, mit Wasser anzugsweise für 8 bis 111, der behandelten Masse. Die gefeuchtetes Holzmehl oder Holzmehl, das in beMengenverhältnisse werden in Abhängigkeit von der 45 kannter Weise mit Bariumchlorid, Calciumchlorid Qualität des Holzes, der Art der Cellulosematerialien oder mit anderen Stoffen behandelt wurde, pudert und dem gewünschten Resultat festgelegt. Bei dieser und gegebenenfalls anschließend mit einem gegen-Behandlung wird erneut eine überraschende, schnelle über Zement inerten mineralischen Material, wie Flüssigkeitsabsonderung der Masse festgestellt. Die Eisenoxyd, pudert. Es wurde ferner festgestellt,· daß Menge der abgeschiedenen Flüssigkeit kann die 50 dieser Temperaturanstieg in direktem Zusammen-Menge der während des Mischens zugegebenen hang mit der Menge der behandelten Cellulosemasse BaCl.₂-Lösung übersteigen. Auch diese Flüssigkeit steht, während die Menge des zugesetzten Zements kann vorteilhaft dem zum Anrühren von Beton ver- nur einen sehr geringen Einfluß auf die entwickelte wendeten Wasser zugesetzt werden. Durch Zugabe Wärme hat.

der Mischlösung von BaCl₂ und CaCl₂ wird aus 55 Der scheinbare pH-Wert der behandelten Masse,

BaCl₂ und frei gebliebenem Ferrosulfat Eisenchlorid, d. h. der pH-Wert außen auf den Cellulosetcilchen,

das als Fungizid bekannt ist, in vorteilhafter Weise steigt im Laufe dieser Behandlung von 4 auf 11, wäh-

in situ gebildet, sowie praktisch unlösliches Barium- rend saure Dämpfe zwischen pH 3 und pH 5 frei

sulfat, so daß das SO.,-Ion in der Masse nicht mehr werden. Hierbei entsteht vor allem ein unlösliches

in löslicher Form vorhanden ist. Durch die hohe 60 Calciumalginat, das die Isolierung und Undurch-

BaCl₂-Konzentration wird außerdem das Imprä- lässigkeit jedes Cclluloseteilchens noch erhöht und

gnieren der Cellulosefasern und das Fixieren des eine tatsächliche äußere Mineralisierung bewirkt.

Elements Ba auf den Fasern bewirkt. Physikalisch findet ein sichtbares Trocknen der be-

Man kann die BaCl₂-Lösung auch durch eine gc- handelten Masse statt, die nunmehr das Aussehen sättigte Bariumhydroxyd- oder Strontiumhydroxyd- 65 eines groben und körnigen trockenen Pulvers an-

lösung ersetzen, oder man vermengt die zu belian- nimmt.

dclnde Masse mit einem beliebigen pulverförmigen Man kann das Material nach der Behandlung mil Salz dieser lilemcntc, wie Carbonate, Sulfide oder Alginaten statt mil einem Hrdalkalisal/ /11 behandeln

unmittelbar als Zuschlag eines Zements auf Barytoder Strontiumbasis verwenden oder mit einem dieser Zemente pudern, worauf das endgültige Anrühren mit einem Wassermörtel-Bindestoff der gleichen oder üblichen Zusammensetzung erfolgt.

Andere Stoffe, die die Eigenschaften von Luft- und Wassermörtel-Bindestoffen oder die · Eigenschaften von Puzzolanen haben, wie Kalk, Gips, Flugasche, Hochofenschlackenmehl, gemahlener Bimsstein oder gemahlene Puzzolanen können zur Umhüllung der Teilchen an Stelle von Zement verwendet werden und gegebenenfalls als Zusatzstoffe dienen.

Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene Material stellt ein Halbfertigprodukt dar, das stabil ist, in Silos oder in Säcken gelagert und je nach Bedarf gebraucht werden kann. Es hat sich gezeigt, daß während dieser Lagerung eine gewisse »Reifung« erfolgt und daß eine Alterung die Eigenschaften des Endprodukts nur verbessert. Dieses Halbfertigprodukt stellt einen stabilen Zuschlag dar, der insbesondere zur Herstellung von leichtem, halbschwerem oder schwerem Beton geeignet ist.

Man kann in beliebigen Mengen vor der Lagerung oder zum Zeitpunkt des Gebrauchs aktive oder neutrale Füllstoffe zumischen, die die Eigenschaften des Endprodukts verändern sollen, insbesondere Flugasche und Hochofenschlacke in gemahlener Form als agglomerierte Kugeln oder Granulat, sowie Polystyrolgranulat, Polyurethanschaum und Polyvinylchloridschaum.

Bevorzugt mischt man das Produkt in einem Mischer mit vorzugsweise horizontaler Trommel trocken und schnell mit handelsüblichem Portlandzement im Mischungsverhältnis von 1 Volumteil Zement auf 2 bis 4 Volumteile Zuschlag, vorzugsweise 3 Volumteüe Zuschlag und führt das zum Anrühren erforderliche Wasser oder gegebenenfalls die bei einer der beiden letzten Entwässerungen abgeschiedene Flüssigkeit entweder in reiner Form oder verdünnt mit Wasser ein. Die zum Anrühren erforderliche Flüssigkeitsmenge liegt im allgemeinen zwischen der Hälfte und zwei Drittel der eingesetzten Zementmenge. Das Anrühren geht leicht vonstatten, und der erhaltene Brei ist sehr plastisch.

Vor dem Absacken oder bei der Herstellung des Mörtels kann man die Zuschlagstoffe in beliebigen Mischungsverhältnissen mit folgenden Stoffen mischen:

a) Sand oder Splitt zwecks Herstellung eines Mischmörtels;

b) Polystyrolgranulat, Polyurethan- und Polyvinylchloridschaum zur weiteren Verbesserung der Isoliereigenschaften und Verringerung des Raumgewichts;

c) Vermiculitgranulat zur Herstellung eines gegen , hohe Temperaturen isolierenden und auf lange Dauer feuerbeständigen Materials;

d) alle mineralischen Füllstoffe von beliebiger Kornabstufung, die an der Kohäsion des Endprodukts teilnehmen oder nicht.

Der Mörtel kann unmittelbar verwendet werden, er kann aber auch in Behältern oder vorzugsweise auf einer leicht geneigten Fläche 10 bis 90 Minuten gelagert werden. Hierbei fließt eine vollkommen klare Flüssigkeit aus dem Brei ab, ohne die Zementbrühe mitzunehmen. Diese Flüssigkeit ist stark basisch (pH 10). Der Mörtel kann zur Herstellung von beliebigem Innen- und Außenputz verwendet und nach üblichen Methoden der Stukkateure in der für Zementputz üblichen Weise aufgebracht werden. Er kann vorteilhaft an Stelle von üblichem Beton mit

ίο oder ohne Armierung aus Metall, Holz oder pflanzlichen Stoffen an der Baustelle in Verschalungen oder auch fabrikmäßig zur Herstellung von Formteilen in entsprechende Formen gegossen werden. Das Abbinden beginnt nach 2 bis 5 Stunden und ist nach 6 bis 24 Stunden beendet. Die Zeil hängt vom Zementgehalt der Mischung und der Umgebungstemperatur ab. Beim Formen oder beim Guß erhält man auf der Oberfläche des Materials eine sehr naturgetreue Wiedergabe der Innenfläche der Form oder der Maserung der Schalwand. Insbesondere wird ein Material, das auf einer gut polierten und mit einem Trennmittel behandelten Fläche abgebunden hat, spiegelglatt. Bei Verwendung des Materials als Putz sind weitere Gestaltungen der Oberfläche durch Bürsten mit harter Bürste während des Abbindens, durch Behandlung mit einer Metallbürste nach dem Abbinden oder durch Aufrauhen oder Bearbeiten nach dem Abbinden unter Anwendung beliebiger bekannter Methoden zur Oberflächenbehandlung von Beton auf der Basis von mineralischem Zuschlag, wie Riffelwalze oder Kräuselhammer, möglich. Ferner kann die Oberfläche geschliffen und poliert werden. Verschiedenes marmorartiges Aussehen kann weiterhin durch Änderung der Kornabstufung des verwendeten Zuschlags und durch Verwendung verschiedenfarbiger Cellulosearten erzielt werden. Auch können Gemische von Zuschlagen verschiedener Farbe hergestellt oder Farbeffekte durch Umhüllen mit Alginatgelen, die Pigmente enthalten, erzielt werden.

Ein Armieren mit üblichen Metalleinlagen sowie mit Einlagen pflanzlichen Ursprungs, wie Balken, Holzlatten, Stroh, Schilfrohr oder Bambus, Jutegewebe und andere Textilien, oder mit Einlagen mineralischen Ursprungs, wie Glasgewebe, Steinwollgewebe, Gewebe aus Nylon und anderen Kunststoffen ist möglich, ebenso ein Silizieren, Fluorieren oder eine Schwefelbehandlung der Oberfläche.

Das Cellulosematerial kann nicht nur mit den üblichen Wassermörtel-Bindestoffen, sondern auch mit Magnesiazement (Sorelzement), Weißkalk- oder Löschkalkmörtel oder Gipsmörtel sowie als entflokkender Zusatz, als Mittel zur Einführung von Luft und als Plastifiziermittel unter den gleichen Bedingungen verwendet werden, wie sie für den aus HoIzmehl bestehenden Zusatzstoff bereits genannt wurden.

Beispiel 1

In einem 200-1-Behälter verdünnt man 6 kg Ferrosulfat mit 150 1 Wasser. Die Lösung hat eine Konzentration von 3° Be bei 15° C. Zur Lösung gibt man ein Gemisch von Nadelholzmehl, Laubholzmehl und Rindenabfällen und -fasern folgender Zusammensetzung:

Kiefernholzmehl 25 1, Gewicht 3,800 kg

Kastanienholzmehl 25 1, Gewicht 4,440 kg

Eichenholzmehl 25 1, Gewicht 4,690 kg

Rindenabfälle und -fasern 25 1, Gewicht 4,450 kg

11 12

Das Ganze wird erhitzt und 1 Stunde bei einer Herstellung wurden an Proben des Betons folgende

Temperatur oberhalb von 80° C, d. h. praktisch beim Eigenschaften festgestellt:

Siedepunkt, gehalten. Während dieser Zeit wird zwei- Dichte 1 05

mal gerührt. Druckfestigkeit' '.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.I 156 kg/cm*

Die Losung wird nun durch einen am unteren Teil 5 Zugfestigkeit 43 kg/cm²

des Behälters angeordneten Schieber, der innen mit ^s

einem Metallfilter versehen ist, abgelassen. Der Ablauf erfolgt schnell und wird durch Pressen der Masse Beispiel 3
mit einem Stampfer beschleunigt. Die in einer halben Stunde ablaufende Menge beträgt 1061. - io In eine Drehtrommel, deren Innenraum durch

Nach gleichmäßigem Abkühlen der Masse auf eine Siebe so unterteilt ist, daß bei jeder Umdrehung fest-

Temperatur unter 30° C wird sie mit 16,51 einer stehende Siebe die Feststoffteilchen von der Flüssig-

O,5°/oigen Natriumalginatlösung einer Viskosität von phase trennen und die Teilchen in die folgende Zelle

20OcP bei 20° C gemischt. Durch das hohe Filmbil- und die Flüssigkeit in die vorhergehende Zelle über-

dungsvermögen der Lösupg genügt schnelles Mischen 15 führt werden, wird Niederdruckdampf von 11O⁰C

der Masse (einige Minuten), um die Lösung gleich- eingeblasen, der den Trommelinhalt bei einer Tem-

mäßig auf die Oberfläche jedes Teilchens zu verteilen. peratur von etwa 100° C hält. Nach jeder Viertel-

Bei erneutem Ablaufenlassen der Flüssigkeit, begün- stunde werden jeweils 250 1 frisches, unmittelbar von

stigt durch Zusammendrücken der Masse, werden einem Sägewerk erhaltenes Sägemehl von Nadel-

181 einer klaren Flüssigkeit aufgefangen. 20 holz eingefüllt. Am anderen Ende werden ebenfalls

Die Masse wird 1 Stunde liegen gelassen, worauf viertelstündlich 7 kg handelsübliches Eisensulfat zu-

(j| sie erneut durchgerührt wird. Nun werden 151 Ba- gegeben. Auf diese Weise wird das Holzmehl laufend

riumchloridlösung einer Konzentration von 21⁰Be nacheinander gelaugt und entwässert, wobei es in

zugegeben, die durch Zusatz von Calciumchlorid auf einer Reihe von Bädern behandelt wird, von denen

23°Be gebracht wurde. Bei erneutem Ablaufen- 25 das letzte aus der reinsten Lösung besteht. Durch

lassen werden 181 Flüssigkeit aufgefangen. achtmaliges Tränken und achtmaliges Entwässern er-

Die Masse, die ein Volumen von 135 1 und ein gibt sich eine deutliche Verbesserung im Vergleich

Gewicht von 58,8 kg hat, wird in einen Mischer mit zu den vorstehenden Beispielen,

waagerechter Trommel überführt. Während des Am Austritt der Apparatur wird das Holzmehl auf

Mischens werden allmählich 6,51 ' Portlandzement 30 ein Rüttelsieb ausgetragen, das das Holzmehl zu

auf Schlackenbasis »COQ« (Gewicht 7,200 kg) zu- einem Aufnahmebehälter führt. Das Volumen des

gegeben und schnell durchgemischt, wobei jedes Teil- frischen behandelten Holzmehls nimmt bei der Be-

chen der Cellulosemasse vollständig umhüllt wird. handlung nicht zu. Vom Aufnahmebehälter gelangt

Die so behandelte Masse wird nun auf eine ebene das Holzmehl über eine im Winkel von 60° geneigte

Fläche geschüttet, wo sie sich um etwa 20° C er- 35 Förderschnecke in einen stehenden, zylindrischen

wärmt. Nach Erreichen einer Temperatur von 35° C Silo mit einem Fassungsvermögen von 60 m^:l, wo es

wird das behandelte Celluloseprodukt gleichmäßig in nach einer Lagerzeit von mehr als 24 Stunden vom

dünner Schicht auf der Fläche ausgebreitet und Boden des Silos abgezogen und in einer Menge von

48 Stunden der natürlichen Trocknung überlassen. 50 l/Minute in einen Turbinenmischer eingeführt

Hiernach ist das Produkt trocken und stellt einen 40 wird. Dieser ist horizontal angeordnet und hat im

ausgezeichneten Zuschlagstoff dar. Er wird zur Schnitt die Form einer Spirale, innerhalb der eine

späteren Verwendung in Papiersäcke abgefüllt. Das Welle mit 200 UpM bewegt wird. Die Zähne der

(TJ-T Gewicht des Endprodukts beträgt 46,700 kg bei Kämme dieser Welle sind so angeordnet, daß die an

einem Volumen von 114 1. einer Seite zugeführten Teilchen vermengt, Agglome-

45 rate zerkleinert und das Produkt auf eine Rinne ausgetragen wird, die es auf ein Rüttelsieb führt. Durch das Schauloch des Mischers wird eine 0,6%ige Na-

B e i s ρ i e 1 2 triumalginatlösung in einer Menge von 5 l/Minute

gleichmäßig eingesprüht und jedes Teilchen des Holz-Herstellung von Beton ₅o mehls vollständig und gleichmäßig überzogen. Nach

Ablaufenlassen der Flüssigkeit wird das behandelte

451 des gemäß Beispiel 1 hergestellten Zuschlag- Material erneut in einem Silo 12 Stunden gehalten.

Stoffs (16,650 kg) werden trocken in einem Mischer Das Material wird dann in einer Menge von 501/

mit horizontaler Trommel mit 15 1 (17,250 kg) Port- Minute in einen zweiten Turbinenmischer, in den

landzement auf Schlackenbasis »250-315« (Norm 55 eine Bariumchloridlösung einer Konzentration von

NFVP 15-309) gemischt, und anschließend werden 22° Be in einer Menge von 4,25 l/Minute eingesprüht

16,5 1 Wasser zugegeben, wobei die sich sofort wird, eingeführt und nach erneutem Abtropfenlassen

bildende krümelige Masse nach und nach zu einem im Silo gelagert. Nach wenigstens 24 Stunden wird

glatten, teigigen, zusammenhängenden Produkt ver- das Holzmehl gleichmäßig in einer Menge von 501/

flüssigt. . 60 Minute in einen dritten Turbinenmischer, in den

Der auf diese Weise hergestellte Mörtel wird in gut Portlandzement auf Schlackenbasis (C. P. A. L. Norm

geölte Metallformen dicht gefüllt. Die Oberseite des 225/350) in einer Menge von 3,75 l/Minute trocken

Modells wird sorgfältig mit der Glättkelle behandelt. eingeblasen wird, eingeführt und die Teilchen des

Das Abbinden beginnt 2 Stunden nach dem An- Holzmehls vollständig von einer feinen Schicht aus

rühren und ist 7 Stunden nach dem Anrühren been- 65 Zementpulver eingehüllt, das die Teilchen an der

endet. Die Masse wird 12 Stunden nach dem Ein- Oberfläche leicht trocknete. Das über eine Rinne

.füllen entfernt. Erhalten wird ein Betonblock von auf ein Rüttelsieb ausgetragene und über einen Auf-

39,71 Volumen und 50,840 kg. 28 Tage nach der nahmebehälter und Elevator in einen Lagersilo von

60 m³ transportierte Produkt verbleibt wenigstens 48 Stunden im Silo. Während dieser Zeit findet ein erheblicher Temperaturanstieg um 15 bis 30°· C statt, und der Zement wird an der Oberfläche jedes Teilchens unter starker Verringerung der scheinbaren S Feuchtigkeit abgebunden. Anschließend kann das Holzmehl als Zuschlagstoff verwendet werden. Eine längere Lagerung des Produkts entweder im Silo, an der freien Luft unter einem offenen Schuppen oder im Sack verbessert die Qualität des Produkts.

Das Schüttvolumen des behandelten Ausgangsmaterials ist praktisch nur um das Volumen des während der letzten Behandlung zugegebenen pulverförmigen Zements vergrößert worden, was wichtig ist für die Ermittlung der Herstellungskosten. Das ursprünglich weiße Holzmehl ändert seine Farbe unter anderem in Abhängigkeit von seinem Tanningehalt. Im Augenblick seines Gebrauchs ist es hellgraubeige. Wenn der zum Pudern verwendete Zement weiß ist, nimmt das Holzmehl nach der letzten Behandlung genau seinen ursprünglichen Farbton an.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von organischen Hilfs- und Zuschlagstoffen für die Bauindustrie auf der Basis von mit der wäßrigen Lösung eines Metallsulfats behandeltem Cellulosematerial, dadurch gekennzeichnet, daß man dieses Cellulosematerial gegebenenfalls nochmals mit einem Metallsalz durchtränkt, anschließend die überschüssige Flüssigkeit entfernt, die wäßrige Lösung von Erdalkalisalzen zugibt, anschließend wiederum die überschüssige Flüssigkeit entfernt und dem hierbei erhaltenen Cellulosematerial gegebenenfalls abschließend eine geringe Menge eines Bindemittels auf der Basis von Wasse£--qder Luftmörtel zugibt und daß man .während dieser Verfahrensschritte zu einem beliebigen Zeitpunkt das Cellulosematerial mit Alginsäure oder Alginaten durchmischt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Cellulosematerial mit dem Metallsulfat bei Temperaturen zwischen 70 und 100° C in Berührung bringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallsulfat Ferrosulfat, gegebenenfalls in Mischung mit anderen Metallsulfaten, verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man für die zweite Durchtränkung mit einem Metallsalz dieses in Pulverform oder in wäßriger Lösung verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Erdalkalisalze die Chloride von Calcium, Barium oder Strontium verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alginate in Form eines kolloidalen Gels verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen zwischen 30 und 50° C arbeitet.