DE19619263C2 - Verfahren zur Herstellung von Leichtbaustoffen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leichtbaustoffen,
wobei diese Baustoffe insbesondere Porenbeton oder Gasbeton sind.
Zur Herstellung von Porenbetonprodukten wird eine Porenbetonmasse
üblicherweise aus den fein gemahlenen Komponenten Sand, Kalk,
Zement, einem Sulfatträger sowie Wasser gemischt und in Formen
gegossen, wobei die Porenbetonmasse mit geeigneten Mitteln
aufgeschäumt wird. Eine bekannte Möglichkeit, eine
Porenbetonmischung aufzuschäumen besteht darin, Aluminiumpulver in
der Porenbetonmischung zu dispergieren, welches dann mit den, durch
die Reaktion des Branntkalkes mit Wasser entstandenen OH-Ionen
reagiert, wobei Wasserstoff freigesetzt wird. Der freiwerdende
Wasserstoff läßt die Porenbetonmischung auftreiben. Dieser Prozeß
wird auch als Gärprozeß bezeichnet.
Anschließend bindet die Porenbetonmasse in den Formen ab, wobei die
durch das Aufschäumen erzielten Poren erhalten bleiben.
Der so erhaltene, grünfeste Porenbetonkuchen wird anschließend
ausgeformt und mit geeigneten Mitteln in die gewünschten Formate
des Endproduktes geschnitten. Die geschnittenen Porenbetonkuchen
werden in einem Autoklaven in bekannter Weise einer Dampfhärtung
unterzogen. Nach der Dampfhärtung können die fertigen
Porenbetonprodukte verpackt und versandt werden.
Bei der Herstellung solcher Porenbetonprodukte werden der Mischung
Calciumsulfate zugesetzt. Ziel dieses Calciumsulfatzusatzes ist es,
die Kristallinität des Porenbetons zu erhöhen. Eine steigende
Kristallinität erhöht die Druckfestigkeit des Endproduktes, wobei
auch andere Eigenschaften des Porenbetons, wie Schwindung und
Bezugsfeuchte positiv beeinflußt werden.
Solche Zusätze von Calciumsulfatträgern sind in der DE-OS 16 46 580
erwähnt. Hier wird ein Verfahren beschrieben, bei dem der
Porenbetonmischung außer Sand, Weißfeinkalk und Zement ein
Calciumsulfat in einer Menge von ≧ 2,5 Gew.-%, gerechnet als SO3,
zugesetzt wird. Hierdurch soll die Druckfestigkeit wesentlich
erhöht und die zugesetzte Bindemittelmenge (Zement) verringert
werden. Diese Calciumsulfate können dabei durch einen sulfatreichen
Zement, durch einen mit dem Zement vermahlenen natürlichen
Anhydrit, durch Flugasche oder andere geeignete Abfallprodukte oder
durch verdünnte Schwefelsäure eingebracht werden.
Ein Nachteil des Einsatzes von Calciumsulfaten besteht darin, daß
es abhängig von der zugesetzten Menge an Calciumsulfaten zu einer
Agglomeration der Kalkkomponente und damit zu Inhomogenitäten in
der Porenbetonmasse kommt. Dieser Nachteil besteht besonders bei
den heute üblichen, weichgebrannten Kalken, so daß auf teurere,
härter gebrannte Kalke ausgewichen werden muß.
Ein weiterer Nachteil des Einsatzes von Calciumsulfaten besteht in
der durch sie verursachten starken Verzögerung der Hydratation des
Kalkes und damit des Gärprozesses, wobei damit lange Standzeiten
der Porenbetonmasse in den Formen verbunden sind.
Darüber hinaus ist bei der Verwendung von Calciumsulfat nachteilig,
daß durch die Verzögerung der Reaktion auch nach dem Schneiden des
Porenbetonkuchens auf das Endmaß der fertigen Porenbetonprodukte
noch Kalk hydratisiert. Da Kalk durch die Reaktion mit Wasser sein
Volumen vergrößert, führt diese Expansion auch zu einer Expansion
des geschnittenen Porenbetonprodukts. Diese Volumenausdehnung wird
als Nachwachsen bezeichnet. Porenbetonprodukte, die dadurch
außerhalb der sehr engen Maßtoleranzen liegen, können nicht mehr
verkauft werden, womit erhebliche Kosten für den Hersteller
verbunden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem
Porenbetonprodukte einer hohen Kristallinität und Druckfestigkeit
erzielt werden können, wobei durch den Sulfatträger verursachte
Agglomerationen, Hydratationsreaktionsverzögerungen und Nachwachsen
vermieden werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei diesem Verfahren wird zumindest teilweise anstelle eines
Calciumsulfates ein Calciumaluminatsulfathydrat in Form von
Ettringit oder Monosulfat oder deren Dehydraten als Sulfatträger
eingesetzt, wobei ein Ausführungsbeispiel einer Porenbetonmischung
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der folgenden Tabelle 1,
Spalte III entnommen werden kann:
Überraschenderweise konnte festgestellt werden, daß ein
solcher Sulfatträger nicht zu einer Verzögerung der
Hydratation des Kalkes führt. Hierdurch werden kürzere
Gärzeiten erreicht, wobei die Hydratation des Kalkes während
dieser kurzen Gärzeiten soweit ablaufen kann, daß nach dem
Schneiden bzw. während der Dampfbehandlung im Autoklaven
keine schädliche Expansion, also Nachwachsen der
Porenbetonprodukte, mehr auftritt.
Es konnte dabei festgestellt werden, daß sich eine
Porenbetonrezeptur mit Ettringitzusatz genauso verhält wie
eine Porenbetonrezeptur, die keinen der üblichen Sulfatträger
enthält. Beispielsweise erreicht eine Porenbetonrezeptur mit
Anhydrit als Sulfatzusatz nach 130 min eine maximale
Temperatur von ca. 64°C, während Porenbetonrezepturen ohne
üblichen Sulfatträgerzusatz oder mit Ettringit eine maximale
Temperatur von 74°C nach 90 min erreichen.
Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß durch die Zugabe
der Calciumaluminatsulfathydrate bzw. deren Dehydraten die
Agglomeration des Kalkes beim Mischen nicht mehr auftritt.
Dadurch ist die Verteilung des Kalkes in der
Porenbetonmischung homogener, wodurch ebenfalls der
Gärverlauf beschleunigt wird. Desweiteren konnte festgestellt
werden, daß durch die Zugabe von Calciumaluminatsulfaten die
Kristallisation der Calciumsilikathydrate erheblich
beeinflußt wird. Im Endprodukt kann überraschenderweise eine
Änderung der Kristalle in Größe, Form, Anzahl und Verteilung
festgestellt werden.
Hierbei ist insbesondere die Zahl der Kristalle niedriger als
bei der Verwendung üblicher Sulfatträger, wie z. B. Gips.
Dabei sind diese Kristalle gut und regelmäßig ausgebildet.
Die Kristalle können dabei größer sein als bei der Verwendung
herkömmlicher Sulfatträger, wobei überraschenderweise
trotzdem Druckfestigkeiten erhalten werden, die mindestens so
hoch sind, wie die Druckfestigkeiten bei der Verwendung
herkömmlicher Sulfatträger.
Dies kann man auch aus der vorstehend gezeigten Tabelle 1
entnehmen. In der Tabelle sind die Eigenschaften von
Porenbeton unterschiedlicher Rezepturen gegenübergestellt.
Hierbei zeigt Spalte I eine Porenbetonrezeptur ohne
Sulfatträgerzusatz, Spalte II eine Porenbetonrezeptur mit
Anhydrit als Sulfatträgerzusatz und Spalte III eine
Porenbetonrezeptur mit Ettringit als Sulfatträgerzusatz.
Spalte II kann man entnehmen, daß 2,0 M% Anhydrit zugefügt
wurden. Spalte III kann man entnehmen, daß hier 6,0 M%
Ettringit zugefügt wurden, wobei die Mengen an Sulfaten auf
gleiche Mengen SO3 bezogen wurden. Die wirksame
Sulfatkonzentration bei beiden Zugaben ist also im
wesentlichen gleich. Bei der Druckfestigkeit ergibt sich eine
deutliche Steigerung durch Ettringitzugabe, wobei eine
Steigerung auch bei der Entwicklung des E-Moduls festgestellt
werden kann. Darüber hinaus kann mit einer
Porenbetonrezeptur, die anstelle von Anhydrit Ettringit
enthält, vorteilhafterweise auch eine geringere Schwindung
erreicht werden, die sich ebenfalls aus den Spalten II und
III der Tabelle 1 ergibt. Betrachtet man die Kristallinität,
kann man auch hier eine deutliche Steigerung bei der
Verwendung von Ettringit gegenüber der Verwendung von
Anhydrit feststellen.
Calciumaluminatsulfathydrate oder deren Dehydrate, die nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können,
sind Ettringit (C3A . 3CS . 32H) oder Monosulfat (C3A . CS .
12H) bzw. Mischungen daraus. Die Formeln in Klammern
entsprechen der in der Bindemittelchemie üblichen chemischen
Kurznomenklatur (C = CaO, A = Al2O3 S = SO3, H = H2O).
Dabei besteht eine Möglichkeit der Zugabe der
Calciumaluminatsulfathydrate oder deren Dehydrate darin,
diese dem Sand vor dem Mahlen zuzusetzen und gemeinsam mit
diesem zu vermahlen. In vorteilhafter Weise geschieht dies
zumindest mit Calciumaluminatsulfaten, die in
luftgetrockneter Form vorliegen, da beim Mahlen in
unkontrollierbarer Weise Kristallwasser ausgetrieben werden
kann. Es ist daher vorteilhaft, die
Calciumaluminatsulfathydrate in calcinierter, d. h.
entwässerter dehydrierter Form zuzusetzen. Dabei besteht ein
Vorteil der Zugabe zum Sand vor dem Mahlen darin, daß die
Calciumaluminatsulfathydrate bzw. deren Dehydrate besonders
gut verteilt werden. Dies kann auch erreicht werden, wenn die
Calciumaluminatsulfathydrate oder deren Dehydrate in einem
separaten Mischvorgang nach dem Mahlen des Sandes diesem
zugegeben werden, wobei der Sulfatträger dann auch in
hydratisierter Form eingesetzt werden kann, was besonders
vorteilhaft ist, da der Sulfatträger dann das Mischen der
Porenbetonmasse mit Wasser nicht durch eigene Hydratation
beeinflußt.
Eine weitere Möglichkeit, die Calciumaluminatsulfathydrate
oder deren Dehydrate in die Porenbetonmischung einzuführen
ist, sie am Mischer zuzugeben. Hierbei kann in vorteilhafter
Weise durch den Einsatz von dehydratisiertem
Calciumaluminatsulfat durch dessen hohes
Wasseraufnahmevermögen die Viskosität der Porenbetonmischung
beeinflußt bzw. eingestellt werden. In besonders
vorteilhafter Weise kann diese Einstellung über ein Gemisch
aus Calciumaluminatsulfat und Calciumaluminatsulfathydrat
erfolgen.
Eine andere Möglichkeit, die Calciumaluminatsulfathydrate
oder deren Dehydrate zuzufügen, ist, diese zuvor in Wasser zu
dispergieren und dann dem Mischer zuzugeben. Hierdurch kann
ebenfalls eine besonders gute Verteilung der Calciumaluminat
sulfathydrate in der Porenbetonmischung erreicht werden. In
vorteilhafter Weise kann eine solche Suspension auch dadurch
erzeugt werden, daß Calciumsulfate, z. B. Gips, und geeignete
Calciumaluminate, z. B. C3A, in Wasser gelöst werden.
Hierdurch bildet sich Ettringit, wobei ein gewünschtes
Ettringit/Gips-Verhältnis bei nur teilweise gewünschtem
Ersetzen von Calciumsulfaten durch Calciumaluminatsulfate,
hier in vorteilhafter Weise durch den Calciumaluminatzusatz
gesteuert werden kann.
Die Erfindung schafft ein Verfahren, welches die Herstellung
von Porenbeton ohne Agglomeration der Kalkkomponente,
Hydratationsverzögerung und calciumsulfatbedingtes
Nachwachsen ermöglicht, wobei das fertige Produkt eine gute
Kristallinität und eine gute Druckfestigkeit aufweist.
Claims (9)
1. Verfahren zum Herstellen von Leichtbaustoffen wie Porenbe
ton aus an sich bekannten Komponenten Sand, Kalk, Zement
und einem Sulfatträger sowie Wasser und an sich bekannten
und geeigneten Porenbildnern, wobei die Komponenten ge
mischt und in Formen gegossen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Sulfatträger mindestens zu einem Teil ein Calciu
maluminatsulfathydrat in Form von Ettringit und/oder
Monosulfat und/oder deren Dehydrate verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das verwendete Calciumaluminatsulfat und/oder Calciu
maluminatsulfathydrat in lufttrockener oder calcinierter
Form verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sulfatträger in fein gemahlener Form verwendet
wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sulfatträger als Suspension verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sulfatträger durch das gemeinsame Vermischen von
Wasser, Calciumsulfat und Calciumaluminaten erzeugt wird
und der sich bildende Sulfatträger sowie das Restwasser
gemeinsam als Suspension eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das gewünschte Verhältnis von Calciumsulfathydrat zu
Calciumaluminatsulfathydrat über die Zugabe von Calciuma
luminaten eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sulfatträger mit dem Sand der Porenbetonmischung
gemeinsam vermahlen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sulfatträger dem Sand nach dem Mahlen zugesetzt
und mit diesem gemischt wird, wobei der Sulfatträger als
Hydrat in lufttrockener Form eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mischung aus Calciumaluminatsulfathydraten und
deren Dehydraten dem Mischer zum Mischen der Porenbeton
masse zugegeben wird.
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