DE19728525C1 - Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärtetem Porenbeton und danach hergestellter Porenbeton-Formkörper - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärtetem Porenbeton und danach hergestellter Porenbeton-FormkörperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärtetem
Porenbeton, insbesondere von Porenbeton-Formkörpern bzw. Bauteilen, wobei die
Feststoffkomponenten sich hauptsächlich aus Zement, Kalk, Steinkohlenflugasche,
Calciumsulfat und Porenbildner zusammensetzen.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärteten
Porenbeton-Formkörpern wird beispielsweise nach der DE-PS 4 54 744 ein
Feststoffgemisch, bestehend aus einem hydraulischen Bindemittel, Kalk und
kieselsäurehaltigen Materialien mit Wasser zu einem gießfähigen Mörtel gemischt,
aufgehen und ansteifen gelassen und nach der Formgebung hydrothermal gehärtet.
Das hydraulische Bindemittel kann ein Portlandzement sein, es können aber auch
z. B. kalkreiche Aschen und/oder Nebenprodukte wie z. B. gemahlener Hüttensand
eingesetzt werden.
Als Kalkkomponente kann Branntkalk und/oder Kalkhydrat unterschiedlicher Reinheit
eingesetzt werden. Sie kann aber auch anteilig aus den Erhärtungsreaktionen des
Portlandzementzusatzes stammen. Als kieselsäurehaltigen Materialien können
feinkörnige Quarzsande und/oder Quarzsandmehle und/oder natürliche oder
künstliche Puzzolane wie z. B. Tuffe vulkanischen Ursprungs, Diatomeenerde,
kalzinierter Ton, Ziegelmehl, kieselsäurereiche Aschen und/oder Schlacken
eingesetzt werden (Graf, O. "Gasbeton, Schaumbeton, Leichtkalkbeton", Verlag
Konrad Wittwer in Stuttgart (1949)).
In der Produktionspraxis der letzten 20-30 Jahre wurde es üblich, als
Feststoffgemisch Portlandzement, gemahlenen Branntkalk hoher Reinheit und
Quarzsand bzw. -mehl einzusetzen. In der Folgezeit wurden eine Vielzahl von
geeigneten Rohmaterialien bekannt und erprobt.
Bei der Verwendung dieser Rohstoffe wurde auch die positive Wirkung von CaSO4-
Zusätzen erkannt (DE-AS 16 46 580, DE-AS 14 71 171 und DE-OS 27 39 181).
Zum Erhalt der erforderlichen Druckfestigkeiten sollten diese allerdings in
quarzsandreichen Mischungen nur niedrig dosiert erfolgen. Die DE-AS 27 09 858
beinhaltet ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von dampfgehärtetem Gasbeton.
Auch hier wird der silikatische Zuschlag als mengenmäßig dominierende
Feststoffkomponente eingesetzt. Es wird angegeben, daß anstelle von Sand als
silikatischer Zuschlag auch silikathaltige Flugasche zugegeben werden kann. Über
die Art der Dosierung und die sich daraus ergebenden Eigenschaften des
Gasbetons werden jedoch keine Angaben gemacht.
Die heutigen Qualitätsstandards für Porenbeton insbesondere in Hinsicht auf
Druckfestigkeit und Dimensionsstabilität resultieren demgemäß aus der Verwendung
dieser reinen Rohstoffe. Angesichts des weltweit stark steigenden Kohleverbrauchs
ist die Nutzung der Nebenprodukte der Kohleverbrennung, insbesondere die der
Flugasche ein Problem von zunehmendem ökologischen und ökonomischen
Interesse, insbesondere in Gebieten mit geringen natürlichen Vorkommen von
Quarzsanden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Porenbeton zu entwickeln, welches es ermöglicht, die heutigen
Qualitätsstandards für Porenbeton, die aus der Verwendung der o.a. reinen
Rohstoffe resultieren, insbesondere hinsichtlich Druckfestigkeit und
Dimensionsstabilität bei vollständigem Ersatz der Quarzsandkomponente durch
Steinkohlenflugaschen zu erfüllen. Die danach hergestellten Porenbeton-
Formkörper bzw. Bauteile sollen keinerlei Produktqualitätsnachteile in Hinsicht auf
Druckfestigkeit und Dimensionsstabilität aufweisen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 enthalten.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß man die bislang übliche
Quarzsandkomponente durch Steinkohlenflugasche ohne Produktqualitätsnachteile
in Hinsicht auf Druckfestigkeit und Dimensionsstabilität vollständig ersetzen kann,
wenn man CaSO4 in solchen Mengen zusetzt, daß das Feststoffgemisch
55-15 Gew.-% CaSO4 enthält.
Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung von
hydrothermal gehärteten Porenbeton-Formkörpern aus, wonach man ein
Feststoffgemisch, bestehend aus 10-15 Gew.-% Kalk, 60-75 Gew.-%
Steinkohlenflugasche, 10-15 Gew.-% Zement, 5-15 Gew.-% CaSO4 in Form von
Dihydrat-Gips und/oder Anhydrit und 0,02-0,1 Gew.-% Porenbildner, mit Wasser in
einem Wasser-/Feststoffverhältnis von 0,6-0,7 zu einem gießfähigen Mörtel mischt,
den Mörtel in Formen gießt, im Temperaturbereich von 50-90°C aufgehen und
ansteifen läßt, entformt, schneidet und die geschnittenen Formkörper hydrothermal
härtet. Die Steinkohlenflugasche wird dabei dem Feststoffgemisch als mengenmäßig
dominierende Feststoffkomponente in einem Anteil von 60-75 Gew.-% zugegeben,
und nach einem besonders bevorzugtem Merkmal der Erfindung erfolgt die
Dosierung von CaSO4 in Abhängigkeit zum Al2O3-Gehalt der Flugasche.
Die Dosierung von CaSO4 erfolgt dabei im Bereich von 0,3-0,7 Gewichtsanteilen
CaSO4 pro Gewichtsanteil Al2O3, vorzugsweise jedoch im Bereich von 0,4-0,6
Gewichtsanteilen CaSO4 pro Gewichtsanteil Al2O3.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird als Porenbildner Aluminiumpulver
eingesetzt.
Zum Gegenstand der Erfindung gehört auch ein nach diesem Verfahren hergestellter
Porenbeton-Formkörper.
Die Porenbeton-Formkörper weisen bei Rohdichten von ≧ 0,3 kg/dm3
Druckfestigkeiten von ≧ 2,5 MPa auf und bei Rohdichten von ≧ 0,5 kg/dm3
Druckfestigkeiten von ≧ 5 MPa, wobei die Schwindmaße der Körper bei < 0,1 mm/m
liegen.
Anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert
werden.
In den Beispielen 1 bis 4 wurden in vorgewärmtem Wasser unter intensiver Rührung
die Feststoffe in der angegebenen Reihenfolge suspendiert:
Kalk Weißfeinkalk mit einem CaO-Gehalt von ca. 96%,
Flugasche Steinkohlenflugasche mit einer Hauptinhaltsstoffzusammensetzung:
Flugasche Steinkohlenflugasche mit einer Hauptinhaltsstoffzusammensetzung:
Glühverlust | 0,95% |
SiO2 | 62,8% (auf Glührückstand) |
Al2O3 | 20,3% (auf Glührückstand) |
Fe2O3 | 4,5% (auf Glührückstand) |
CaO | 5,9% (auf Glührückstand) |
SO3 | 0,2% (auf Glührückstand) |
und mit einer Partikelgrößenverteilung
≧ 200 µm | 0% |
≦ 40 µm | 80% |
≦ 20 µm | 55% |
und mit der spezifischen Oberfläche von ca. 5200 cm2
/g.
Quarzsandmehl mit einer Kornfeinheit von 90% ≦ 90 µm,
Zement Portlandzement CEM/42.5 R,
Anhydrit gemahlener Naturanhydrit mit einem CaSO4
Quarzsandmehl mit einer Kornfeinheit von 90% ≦ 90 µm,
Zement Portlandzement CEM/42.5 R,
Anhydrit gemahlener Naturanhydrit mit einem CaSO4
-Gehalt von ca. 93%,
Gips gemahlener Naturgips mit einem CaSO4
Gips gemahlener Naturgips mit einem CaSO4
.2H2
O-Gehalt von ca. 92%.
Es wurde etwa 1 min intensiv gerührt. Danach wurde das Aluminiumpulver
zugegeben und eingerührt. In bekannter Weise wurde der Mörtel in Gießformen
eingebracht und aufgehen und ansteifen gelassen. Die zugeschnittenen
Porenbetonkörper wurden im Autoklaven gehärtet. Die Trockendichte wurde gemäß
DIN 4165 nach Trocknung bei 105°C bestimmt. Die Druckfestigkeit wurde gemäß
DIN 4165 an lufttrockenen Würfeln mit einer Restfeuchte von 5-15% ermittelt.
Die Dimensionsstabilität wurde durch Vermessung von Probekörpern zum einen
produktfeucht nach der Autoklavenbehandlung ermittelt und andererseits nach
28-tägiger Lagerung bei 20°C unter Luft mit 25% relativer Luftfeuchtigkeit.
Im Beispiel 1 wurde Flugasche in Kombination mit hohem Anhydrit-Zusatz
verwendet.
Das Ausführungsbeispiel 2 demonstriert einen Flugascheeinsatz mit einem zu
niedrigen Anhydrit-Zusatz.
Beispiel 3 zeigt den Einsatz von Quarzsandmehl zu Vergleichszwecken.
Das Beispiel 4 zeigt die Verwendung von Flugasche zusammen mit Gips.
Die Ansatzdetails und Versuchsergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von hydrothermal gehärteten Porenbeton-
Formkörpern, wobei man ein Feststoffgemisch bestehend aus 10-15 Gew.-%
Kalk, 60-75 Gew.-% Steinkohlenflugasche, 10-15 Gew.-% Zement, 5-15
Gew.-% CaSO4 in Form von Dihydrat-Gips und/oder Anhydrit und 0,02-0,1
Gew.-% Porenbildner mit Wasser in einem Wasser/Feststoffverhältnis von 0,6-0,7
zu einem gießfähigen Mörtel mischt, den Mörtel in Formen gießt, im
Temperaturbereich von 50-90°C aufgehen und ansteifen läßt, entformt,
schneidet und die geschnittenen Formkörper hydrothermal härtet und wobei
die Dosierung von CaSO4 im Bereich von 0,3-0,7 Gewichtsanteilen CaSO4
pro Gewichtsanteil Al2O3-Gehalt der Flugasche erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dosierung von CaSO4 im Bereich von 0,4-0,6 Gewichtsanteilen CaSO4 pro
Gewichtsanteil Al2O3 erfolgt.
3. Verfahren nach einem der o. a. Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Porenbildner Aluminiumpulver eingesetzt wird.
4. Porenbeton-Formkörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Formkörper bei Rohdichten von ≧ 0,3 kg/dm3 Druckfestigkeiten von ≧ 2,5
MPa und bei Rohdichten von ≧ 0,5 kg/dm3 Druckfestigkeiten von ≧ 5 MPA
aufweisen und die Schwindmaße der Körper < 0,1 mm/m sind.
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