DE19982979C2

DE19982979C2 - Gehärtetes Calciumsilicat-Material mit hoher Festigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19982979C2
Application number: DE19982979T
Authority: DE
Inventors: Kunio Matsui; Tadashi Shimizu
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: GB2349879A; GB2349879B; US6464771B1; JP4453997B2; KR100405397B1; RU2184713C2; DE19982979T1; CN1291176A; CN100351201C; WO1999042418A1; GB0020825D0; AU2548799A; KR20010041232A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein gehärtetes Calciumsilicat-Ma terial, das niedriges Gewicht und hohe Festigkeit sowie hohe Beständigkeit besitzt und ein Verfahren zur Herstellung die ses Materials.

Technischer Hintergrund

Durch die kürzliche Nachfrage nach Gebäuden mit geringem Gewicht werden nicht brennbare und leichte Baumaterialien ge fordert. Als derartige Baumaterialien werden allgemein im Autoklaven behandelte leichte Zemente bzw. Betone (ALCs) und faserverstärkte Calciumsilikat-Platten eingesetzt. Autokla ven-behandelter leichter Beton wird unter Verwendung von Ze ment und pulverförmigem Siliciumdioxid als Hauptmaterialien, gegebenenfalls zusammen mit pulverförmigem gebranntem Kalk, Gips etc., Zugabe von Wasser unter Bildung einer Aufschläm mung, Formen der Aufschlämmung in einer Schalung und an schließende Härtung in einem Autoklaven hergestellt. Wegen ihres leichten Gewichtes (d. h. eine relative Dichte von etwa 0,5 bis 0,6) und ihres großen Anteils an Tober morit (5CaO.6SiO₂.5H₂O) mit hoher Kristallinität haben diese autoklavenbehandelten leichten Zemente ausgezeichnete Lang zeit-Bewitterungsfestigkeit. Sie werden daher in weitem Um fang als Material für Außenwände, Fußbodenmaterialien und Materialien für Innenwände in Gebäuden eingesetzt.

Die Druckfestigkeit dieser autoklavenbehandelten leich ten Zemente liegt im Bereich von 4 bis 5 MPa/cm² (40 bis 50 kp/cm²). Andererseits haben diese Materialien eine niedere Biegefestigkeit, die einen wichtigen physikalischen Faktor für ein Plattenmaterial darstellt, von etwa 1 MPa (10 kp/cm²). Daher werden in autoklavenbehandelten leichten Zementen bzw. Betonen Stahlstäbe zur Verstärkung vorgesehen, um so die Beständigkeit der Gestalt zu sichern. Die Notwendigkeit, Stahlstäbe vorzusehen, beschränkt die Herstellung von auto klavenbehandelten leichten Zementen in mehrerer Hinsicht. Ein solcher Gegenstand sollte nämlich eine Dicke von mindestens 50 mm haben, was in der Praxis eine Erhöhung des Gewichts pro Flächeneinheit verursacht. Eine weitere auftretende Schwie rigkeit besteht darin, dass Erzeugnisse mit komplizierter Gestalt kaum hergestellt werden können. Außerdem enthalten autoklavenbehandelte leichte Zemente bzw. Betone eine große Anzahl von Blasen mit einem Durchmesser von etwa 1 mm, wo durch als weitere ernste Schwierigkeit die Eigenschaft verur sacht wird, dass sie spröde sind und schlechte Verarbeitbar keit (beispielsweise Glätte der Oberfläche und Sägeeigen schaften) besitzen.

Es wurden daher Versuche gemacht, die Festigkeit von autoklavenbehandelten leichten Zementen beispielsweise durch Regeln der Verteilung der Blasengröße, Erhöhung des Anteils an geschlossenen Zellen oder Erhöhen der Kristallinität des Tobermorits, zu verbessern. Jedoch hat bisher keine dieser Bemühungen ausreichende Ergebnisse gebracht. In der JP-A-7- 101787 ist außerdem eine Methode ALC, ein leichtes Gewicht zu verleihen, ohne dass auf Blasen zurückgegriffen wird, be schrieben. Berichtet wird auch über ein Baumaterial mit einer Druckfestigkeit von mehr als 20 MPa (200 kp/cm²). (Die hier benutzte Bezeichnung "JP-A" bedeutet "nicht geprüfte veröf fentlichte japanische Patentanmeldung".

Diese Methode führt jedoch zu einer spezifischen Dichte von 0,7 als niedrigsten Wert, was für leichte Baumaterialien immer noch unzureichend ist.

Andererseits werden faserverstärkte Calciumsilicat-Plat ten hergestellte, indem kristallines oder amorphes Silikat mit Kalk umgesetzt und danach zusammen mit Verstärkungsfasern in einem Autoklaven gehärtet wird. Die Anwendungsgebiete dieser faserverstärkten Calciumsilikat-Platten lassen sich grob in Wärmeisoliermaterialien mit einer spezifischen Dichte von 0,3 oder weniger, feuerbeständige Überzugsmaterialien mit einer spezifischen Dichte von 0,3 bis 0,4 und feuerbeständige Bau materialien mit einer spezifischen Dichte von 0,6 bis 1,2 unterteilen. Zum Formen wird im Fall einer spezifischen Dichte von 0,4 oder weniger die Filterpressenmethode angewendet, während im Fall einer spezifischen Dichte von 0,6 oder mehr die Methode der maschinellen Bearbeitung angewendet wird. Die Härtungsreaktion wird in jedem Fall mit Hilfe eines Autoklaven durchgeführt. Die gehärteten Materialien enthalten als Hauptkomponenten Tobermorit, Xonotlit, Calciumsilikat- Hydrat niederer Kristallinität (Tobermorit-Gel oder CSH-Gel, nachstehend einfach als CSH bezeichnet) und dergleichen, zusätzlich zu den Fasern.

Weil sie einen großen Anteil an Fasern (5 bis 20 Gew.-%) enthalten, zeigen dieser faserverstärkten Calciumsilikat- Platten ausgezeichnete Biegefestigkeit und Zähigkeit und haben gute Verarbeitbarkeit. Sie besitzen jedoch hohes Wasserabsorptionsvermögen und eine hohe Schrumpfungsrate beim Trocknen, wodurch sie schlechte Dimensionsgenauigkeit zeigen. Sie leiden unter weiteren Schwierigkeiten, wie großer Staub bildung, zeigen häufig Fehler und Flecken wegen der geringen Oberflächenhärte usw. Darüber hinaus haben faserverstärkte Calciumsilikat-Platten, die CSH als Hauptkomponente enthal ten, schlechte Bewitterungsfestigkeit und Dauerhaftigkeit. Da wegen dieser Probleme die Anwendung von faserverstärkten Calciumsilikat-Platten als Außenbaumaterialien beschränkt sind, werden sie hauptsächlich als Baumaterialien für das Innere von Gebäuden eingesetzt. Beispielsweise offenbart das japanische Patent Nr. 2514734 eine Technik für ein geformtes Calciumsilikat-Material, das aus Tobermorit, CSH, Quarz und Verstärkungsfasern besteht und berichtet über ein Baumaterial mit einer spezifischen Dichte von 0,55 und einer Biegefestig keit von 10 MPa (100 kp/cm²) oder mehr. Bei dieser Methode werden ein Silikatmaterial und ein Kalk enthaltendes Material bei einer Temperatur von 50°C oder darunter in Kontakt gebracht, um dadurch den Tobermorit-Gehalt in dem Formkörper zu erhöhen. Der mit Hilfe dieser Methode erzeugte Tobermorit in dem Calciumsilikat-Formkörper hat jedoch sehr niedere Kristallinität im Vergleich mit Tobermorit, der allgemein in autoklavenbehandelten leichten Zementen vorkommt. Der Calciumsilikat-Formkörper hat daher nur unzureichende Bewit terungfestigkeit, speziell Beständigkeit gegen Neutralisation durch Kohlendioxid in der Atmosphäre, was ihn ungeeignet als Material für den Außenbau macht.

Ziel der Erfindung ist es, ein gehärtetes Calcium silikat-Material zur Verfügung zu stellen, das leichtes Ge wicht hat (d. h. das eine Rohdichte von 0,2 oder mehr, jedoch weniger als 0,7 hat), jedoch die für Baumaterialien geeignete Festigkeit besitzt, ohne dass auf Verstärkungen, wie Stahlstäbe, zurückgegriffen werden muß, welches Langzeit-Be ständigkeit aufgrund seiner hohen Kristallinität und ausge zeichnete Bearbeitbarkeit, wie hohe Oberflächenglätte und ausgezeichnete Sägeeigenschaften, besitzt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfinder berücksichtigten das CaO/SiO₂-Verhältnis im frühen Stadium der Reaktion der Ausgangsmaterialien und nahmen intensive Untersuchungen vor, wobei sie die Erfindung konzipierten.

Die Erfindung bezieht sich demnach auf die folgenden Gegenstände.

1. Ein gehärtetes Calciumsilikat-Material, das durch den Zusammenhang Ib/Ia < 3 gekennzeichnet ist (worin Ib die Intensität des Beugungspeaks der Tobermorit (220)-Ebene bei Röntgen-Pulverbeugungsspektrometrie und Ia die Mindest-Beu gungsintensität im Winkelbereich zwischen zwei Beugungspeaks in den Tobermorit (220) und (222)-Ebenen bedeutet), das eine Rohdichte von 0,2 oder mehr, jedoch weniger als 0,7 hat und im wesentlichen frei von Blasen mit einem größten Durchmesser von mehr als 200 µm ist.
2. Das im obigen Abschnitt (1) beschriebene gehärtete Calciumsilikat-Material, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die durch die Stickstoff-Adsorptionsmethode gemessene spezi fische Oberfläche 60 m²/g oder weniger beträgt.
3. Das gehärtete Calciumsilikat-Material gemäß den vorstehenden Abschnitten (1) oder (2), das dadurch gekenn zeichnet ist, dass unter den bei der Röntgen-Pulverbeugungs analyse beobachteten Beugungspeaks des Tobermorits das Ver hältnis der Beugungspeak-Intensität I(002) der Ebene (002) zu der Beugungspeak-Intensität I(220) der Ebene (220), d. h. I(002)/I(220) 0,22 oder mehr ist.
4. Das gehärtete Calciumsilikat-Material, das in einem der obigen Abschnitte (1) bis (3) beschrieben ist, das da durch gekennzeichnet ist, dass unter den durch Quecksilber- Porosimetrie gemessenen Poren der Anteil von Poren mit einer Porengröße von 1,0 µm oder mehr 1 Vol.-% bis 15 Vol.-% (einschließlich) beträgt.
5. Ein Verfahren zur Herstellung des gehärteten Calciumsilikat-Materialiens gemäß einem der vorstehenden Abschnitte (1) bis (4), dadurch gekennzeichnet, dass im Zustand einer Aufschlämmung ein Primärmaterial, welches durch Vermischen eines Silikat-Materials, eines Kalk-Materials und Wasser als Hauptkomponenten bei 40°C oder darüber in der Weise, dass ein Molverhältnis CaO/SiO₂ von 1,2 bis 2,5 gebil det wird, erhalten wurde, und ein Sekundärmaterial, welches mindestens eines von einem Silikat-Material und einem Kalk- Material oder mindestens eines von einem Silikat-Material und einem Kalk-Material zusammen mit Wasser als Hauptkomponenten enthält, vermischt werden, so dass nach dem Mischen ein Mol verhältnis CaO/SiO₂ von 0,6 bis 1,5, ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu dem Gesamtgewicht der Feststoffe von 1,0 bis 5,0 und ein Gehalt an amorphem Silikat in den Silikat- Materialien von weniger als 20 Gew.-% erreicht wird, ver mischt werden, die erhaltene Aufschlämmung bei 40°C oder darüber vorgehärtet wird und dann in einem Autoklaven bei 160°C oder darüber gehärtet wird.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass ein ge härtetes Calciumsilikat-Material mit niederer Rohdichte ohne Verwendung irgendwelcher Schaumbildner erhalten werden kann, indem ein Primärmaterial, welches durch Vermischen und, Umsetzen eines Silikat-Materials, eines Kalk-Materials und von Wasser als Hauptkomponenten unter Ausbildung eines CaO/SiO₂-Verhältnisses innerhalb eines bestimmten Bereiches erhalten Wird, und ein Sekundärmaterial, das aus der gleichen Materialspezies ausgewählt wird, unter bestimmten Bedingungen vermischt und dann umgesetzt werden. Es wurde gefunden, dass ein solches gehärtetes Calciumsilikat-Material einen großen Anteil an hochkristallinem Tobermorit enthält und eine Mikro struktur hat, die sich von denen der konventionellen Produkte unterscheiden.

Die Erfindung beruht außerdem auf der Feststellung, dass dieses gehärtete Calciumsilikat-Material eine Festigkeit hat, die um einige Male höher als die der konventionellen autoklavenbehandelten leichten Zemente ist, während ihre hohe Lebensdauer beibehalten wird, da sie eine stark verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Ausbrechen, einen der Nachteile der üblichen autoklavenbehandelten leichten Zemente, und gute Verarbeitbarkeit besitzen und dass dieses gehärtete Calcium silikat-Material außerdem im Hinblick auf Druckfestigkeit und Beständigkeit den konventionellen faserverstärkten Calciumsilikat-Platten überlegen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A verdeutlicht die Berechnung von Ia und Ib bei der Röntgen-Pulverbeugungsspektrometrie des mit Hilfe des Verfahrens gemäß Beispiel 1 hergestellten gehärteten Calcium silikat-Materials.

Fig. 1B verdeutlicht die Berechnung von Ia und Ib in dem Röntgen-Pulverbeugungsspektrum des mit Hilfe des Verfahrens gemäß Vergleichsbeispiel 1 hergestellten gehärteten Calcium silikat-Materials.

Fig. 2 zeigt, wie bei der Röntgen-Pulverbeugungs spektrometrie gemäß Beispiel 1 I(002) und I(220) zu berechnen ist.

Fig. 3A ist eine Scanning-elektronenmikroskopische Auf nahme gemäß Beispiel 1.

Fig. 3B ist eine Scanning-elektronenmikroskopische Auf nahme gemäß Vergleichsbeispiel 1.

Fig. 4A ist ein Röntgen-Pulverbeugungsmuster gemäß Bei spiel 1.

Fig. 4B ist ein Röntgen-Pulverbeugungsmuster von Ver gleichsbeispiel 1.

Fig. 5 zeigt die Porengrößenverteilungskurven für Bei spiel 1 und Vergleichsbeispiel 2, die durch Quecksilber-Poro simetrie gemessen wurden. Darin zeigt die ausgezogene Kurve die Daten von Beispiel 1, während die gestrichelte Kurve die Daten von Vergleichsbeispiel 2 zeigt.

Beste Durchführungsart der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrie ben.

Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material Tobermorit als Hauptkomponente ent hält. Tobermorit, welches eines der typischen Calciumsilikat- Hydrate ist, die normalerweise in autoklavenbehandeltem leichtem Zement bzw. Beton (ALC) und dergleichen vorkommen, liegt in Form von platten- oder streifeziförmigen Teilchen vor. Durch Beobachtung einer Schnittfläche eines gehärteten Calciumsilikat-Materials mit Hilfe eines Scanning-Elek tronenmikroskops und durch Röntgen-Pulverbeugungsspektro metrie kann beurteilt werden, ob Tobermorit als Hauptkom ponente vorliegt. d. h., im Röntgen-Pulverbeugungsspektrum wird kein anderer Beugungspeak beobachtet, welcher den (220)- Peak von Tobermorit überschreitet. In Fällen, in denen eine geringe Menge an hochkristallinen Substanzen (Oxide, wie kristallines Siliciumdioxid, Sulfate oder Carbonate, wie Gips-Dihydrat und Gips-Anhydrid) zusammen mit Tobermorit vorliegt, wird manchmal beobachtet, dass die intensivste Strahlung einer solchen gleichzeitig vorhandenen Substanz wegen deren hohen Kristallinität den (220)-Beugungspeak von Tobermorit übersteigt, selbst obwohl Tobermorit als Hauptkomponente dient. Wenn in einem solchen Fall unter dem Scanning-Elektronenmikroskop festgestellt werden kann, dass die Struktur hauptsächlich aus platten- oder streifenförmigen Teilchen besteht, wird ausnahmsweise angenommen, dass Tobermorit die Hauptkomponente dieser Struktur ist. Die hier verwendete Bezeichnung "platten- oder streifenförmige Teilchen" bedeutet Teilchen, die mindestens ein Paar von Flächen besitzen, welche die größte Ausdehnung unter den ein einziges Teilchen bildenden Flächen haben und die fast parallel sind und deren maximale Teilchenlänge das 5-fache oder mehr des Abstands zwischen diesen ein Paar bildenden Flächen beträgt. Selbstverständlich bedeutet die maximale Länge die zweidimensional projizierte Länge. Wenn auch die Größe dieser Tobermorit-Teilchen nicht beschränkt ist, liegt doch vorzugsweise ihre maximale Länge im Bereich von einigen µm bis 10 µm.

Im allgemeinen existiert Tobermorit in vielen Fällen gemeinsam mit CSH. Es ist bekannt, dass CSH in verschiedenen Teilchenformen vorkommt. CSH-Teilchen können unter dem Elektronenmikroskop nur dann von Tobermorit-Teilchen unter schieden werden, wenn sie in Form von Fasern, in körniger Form oder in Form von Massen vorliegen. Obwohl das erfin dungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material CSH enthalten kann, solange die Mikrostruktur der Tobermorit-Teilchen da durch nicht beeinträchtigt wird, ist es günstig, den CSH-Ge halt möglichst niedrig zu halten, weil CSH verschiedene Eigenschaften von Baumaterialien verschlechtert, wie nachste hend erläutert wird. Das erfindungsgemäße gehärtete Calcium silikat-Material kann außerdem einen kleinen Anteil an leichten Zuschlagstoffen, Verstärkungsfasern, Zellstoff, Harzen etc. enthalten, solange die Mikrostruktur der Tobermo rit-Teilchen dadurch nicht beeinträchtigt wird.

In dem erfindungsgemäßen gehärteten Calciumsilikat-Mate rial beträgt das Verhältnis (Ib/Ia) mehr als 3, wobei Ib die bei der Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie beobachtete In tensität des Tobermorit (220)-Beugungspeaks bedeutet und Ia die Mindest-Beugungsintensität im Winkelbereich zwischen zwei Tobermorit-Beugungspeaks (220) und (222) darstellt. Die hier verwendete Bezeichnung "Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie" bzw. "Röntgen-Pulver-Diffraktometrie" bezeichnet die Spektrometrie mittels einer Beugungsvorrichtung unter Verwendung der Cu Kα-Strahlung als Röntgenstrahlung. Wenn das gehärtete Calciumsilikat-Material einen großen Anteil an CSH enthält, leidet es nach wiederholtem Trocknen und Feucht werden unter einer Verminderung der Dimensionsbeständigkeit. Wenn es während langer Dauer an der Atmosphäre stehengelassen wird, reagiert CSH leicht mit Kohlendioxid in der Atmosphäre und wird daher zu Calciumcarbonat und amorphem Silikat zer setzt, d. h. es unterliegt einer Carbonisierungsreaktion. Da diese Reaktion von einer Volumenschrumpfung begleitet ist, erleidet der gehärtete Calciumsilikat-Gegenstand Rißbildung und eine Verschlechterung. Bei einer spezifischen Dichte von weniger als 0,7 hat das gehärtete Calciumsilikat-Material Luftdurchlässigkeit in einem bestimmten Ausmaß und daher schreitet die Carbonisierungsreaktion leicht in die inneren Teile fort. Dies ist ein schwerwiegender Nachteil, wenn das gehärtete Calciumsilikat-Material als Außen-Baumaterial verwendet werden soll. Wenn ein gehärtetes Ergzeugnis, das Tobermorit zusammen mit CSH enthält, durch Röntgen-Pulverdif fraktometrie analysiert wird, beobachtet man einen relativ breiten Beugungspeak von CSH im Bereich zwischen den Tobermo rit (220)- und (222)-Beugungspeaks. Dieser Beugungspeak tritt gewöhnlich bei etwa 29,1 bis 29,4°(2 θ) auf. Wenn CSH in einer kleineren Menge als Tobermorit vorhanden ist, kann die Beugungsintensität von CSH normalerweise nicht gemessen werden. Wenn die Röntgen-Beugungsintensität im Bereich zwi schen den Tobermorit (220)- und (222)-Beugungspeaks in einem solchen Fall höher als die Basislinie ist, kann auf das Vor liegen/die Abwesenheit von CSH geschlossen werden. Wenn das gehärtete Calciumsilikat-Material frei von CSH ist und hoch kristallines Tobermorit als Hauptkomponente enthält, stimmt die Röntgenstrahlungs-Mindestintensität in dem vorstehend beschriebenen Bereich mit der Hintergrund-Intensität überein. Das heißt, dass ein größeres Verhältnis (Ib/Ia) (wobei Ib die Intensität des Tobermorit (220)-Beugungspeaks und Ia die Mindest-Beugungsintensität im Winkelbereich zwischen den zwei Tobermorit-Beugungsstrahlen (220) und (222) darstellt) einen geringeren CSH-Gehalt in dem gehärteten Calciumsilikat-Mate rial anzeigt.

Wenn andererseits Tobermorit eine niedrige Kristallini tät hat, wird das Verhältnis Ib/Ia selbst dann kleiner, wenn kein CSH vorliegt, weil die Beugungsstrahlung (220) und (222) nahe beieinander liegen und daher in den unteren Teilen über lappen. Wenn die Kristallinität des Tobermorits erniedrigt wird, werden die Festigkeit und die Bewitterungsbeständigkeit des gehärteten Calciumsilikat-Materials verschlechtert. Es ist daher in jedem Fall bevorzugt, dass das Verhältnis Ib/Ia mehr als 3, bevorzugt mehr als 4 und stärker bevorzugt mehr als 5 beträgt. In kommerziell erhältlichen, autoklavenbehan delten, leichten Zementen werden weniger reaktive Siliciumdi oxidquellen verwendet, um die Kristallinität von Tobermorit zu erhöhen und somit das Verhältnis Ib/Ia zu erhöhen. Diese autoklavenbehandelten, leichten Zemente haben trotz des hohen Verhältnisses Ib/Ia niedere Festigkeit, weil sie, wie vorste hend angegeben, große Blasen enthalten. Die Intensitäten Ia und Ib sind Werte, die jeweils die Hintergrund-Intensität einschließen. Sie werden nämlich durch eine Methode errech net, die von der zur Berechnung von I(002) und I(220) verwen deten Methode verschieden ist, wie nachstehend beschrieben wird. Die Fig. IA und IB zeigen wie Ia und Ib zu errechnen sind.

Es wird bevorzugt, dass das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material neben den platten- oder streifenför migen Tobermoritteilchen eine gewisse Anzahl an Poren ent hält, deren Durchmesser der maximalen Länge dieser Teilchen entspricht oder kleiner als diese ist. Eine der charakteri stischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen gehärteten Calciumsilikat-Materials besteht darin, dass ein leichteres Gewicht durch die zwischen den Teilchen vorhandenen Poren erreicht werden kann. Wegen dieser Struktur kann das gehär tete Calciumsilikat-Material gemäß der Erfindung hohe Druck festigkeit und hohe Biegefestigkeit aufweisen, während die hohe Beständigkeit gegen Ausbrechen und gute Verarbeitbarkeit bei Verwendung von wenig Verstärkungsfasern etc. beibehalten werden.

Die Spezifische Dichte des erfindungsgemäßen gehärteten Calciumsilikat-Materials beträgt 0,2 oder mehr, jedoch weni ger als 0,7, vorzugsweise 0,3 oder mehr, jedoch weniger als 0,7 und stärker bevorzugt 0,4 oder mehr, aber weniger als 0,7. Die hier verwendete Bezeichnung "Spezifische Dichte" bedeutet die auf Basis des Gleichgewichts-Gewichts bei 105°C bestimmte Spezifische Dichte, d. h. die spezifische Dichte im absolut trockenen Zustand. Wenn die Spezifische Dichte weniger als 0,2 beträgt, kann die erfindungsgemäß angestrebte hohe Festigkeit nicht erreicht werden.

Das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material ist dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen frei von Blasen mit einem maximalen Durchmesser von mehr als 200 µm ist. Die hier verwendete Bezeichnung "Blasen" bedeutet große sphärische Poren, die in der Stufe des Mischens der Ausgangs materialien oder in der Vorhärtungsstufe durch eingeschlosse nes Gas gebildet werden. Diese Blasen sind gewöhnlich in sphärischer, ellipsoider Form oder in Tröpfchenform und sind aneinander gebunden. Sie können daher leicht von Poren unter schieden werden, die durch Brechen oder Ausbrechen gebildet werden oder von feinen Poren einer Größe von 10 µm oder weni ger. Die Tatsache, dass das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material im wesentlichen frei von Blasen mit einem Maximaldurchmesser von mehr als 200 µm ist, bedeutet, dass dann, wenn das gehärtete Calciumsilikat-Material zerbrochen wird, in einer Schnittfläche von 10 mm × 10 mm nicht mehr als 20 Blasen mit einem Maximaldurchmesser von mehr als 200 µm beobachtet werden. Die hier verwendete Bezeichnung "Maximaldurchmesser" bedeutet die größte Länge von in dem Schnitt beobachteten Blasen, die in sphärischer, ellipsoider oder Tröpfchenform sind oder aneinander gebunden sind. Diese Blasen können mit Hilfe eines Stereomikroskops oder dergleichen leicht beobachtet werden. Konventionelle im Autoklaven behandelte leichte Zemente werden dadurch leichter gemacht, dass Blasen mit einem Durchmesser von 100 µm bis 1 mm eingeführt werden und unterscheiden sich daher in der Struktur bemerkenswert von dem erfindungsgemäßen gehärteten Calciumsilikat-Material. So kann das erfindungsgemäße gehär tete Calciumsilikat-Material, weil es praktisch frei von Blasen mit einem Maximaldurchmesser von mehr als 200 µm ist, eine hohe Festigkeit aufweisen, die durch die konventionellen autoklavenbehandelten leichten Zemente niemals erreicht wer den konnte.

Es wird bevorzugt, dass das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material eine durch die Stickstoffad sorptionsmethode (BET-Methode) gemessene spezifische Ober fläche von 60 m²/g oder weniger hat. Die spezifische Ober fläche von Tobermorit vermindert sich mit einem Anstieg der Kristallinität. Es wird berichtet, dass hochkristalliner Tobermorit eine spezifische Oberfläche von 40 bis 50 m²/g hat (Sekko to Sekkai, Nr. 124, S. 129 (1988)). Gemäß diesem Doku ment hat CSH eine sehr große spezifische Oberfläche von 200 bis 250 m²/g. Die spezifische Oberfläche kann als Anzeichen betrachtet werden, welches von der Kristallinität des Tober morits und dem Gehalt an CSH abhängt. Sie kann daher als physikalischer Faktor angesehen werden, der das Verhalten von Tobermorit enthaltenden Baumaterialien zum Ausdruck bringt. Dementsprechend bedeutet eine spezifische Oberfläche von mehr als 60 m²/g eine Verminderung der Kristallinität von Tobermo rit oder einen Anstieg des CSH-Gehalts. In einem solchen Fall wird daher die Festigkeit des gehärteten Gegenstandes vermin dert und gleichzeitig wird das Verhalten als Baumaterial, das durch die Bewitterungsbeständigkeit und die Dimensionsbestän digkeit ausgedrückt wird, verschlechtert. Es ist daher bevor zugt, dass das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Ma terial eine durch die Stickstoffadsorptionsmethode (BET-Me thode) gemessene spezifische Oberfläche von 60 m²/g oder we niger, bevorzugt 50 m²/g oder weniger, aufweist. Eine wesent liche Verminderung der spezifischen Oberfläche bedeutet, dass das gehärtete Calciumsilikat-Material mit einer großen Menge an Substanzen verunreinigt ist, die eine kleine spezifische Oberfläche besitzen und von Tobermorit verschieden sind. Es ist daher günstig, dass die spezifische Oberfläche des gehär teten Calciumsilikat-Materials mindestens 20 m²/g beträgt.

Es ist zu bevorzugen, dass in dem erfindungsgemäßen gehärteten Calciumsilikat-Material das Verhältnis der Beugungspeakintensität I(002) der Ebene (002) zu der Beugungspeakintensität I(220) der Ebene (220), d. h. I(002)/I(220) 0,22 oder mehr unter den in der Röntgen-Pulver beugungs-Spektrometrie beobachteten Beugungspeaks von Tobermorit beträgt. In den plattenförmigen oder streifenför migen Tobermoritteilchen wird die Richtung, die senkrecht zu der Ebene (d. h. der Richtung der Dicke) verläuft, als Rich tung der C-Achse der Kristalle bezeichnet. Daher zeigt eine Anstieg der relativen Intensität von I(002) einen Anstieg der relativen Regelmäßigkeit in Richtung der C-Achse und somit wiederum einen Anstieg der Dicke der plattenförmigen Kristalle an. Gemäß JCPD-Karte Nr. 19-1364 beträgt das Verhältnis I(002)/I(220) von idealen Tobermoritkristallen 0,8. Wenn sich das Verhältnis I(002)/I(220) diesem Wert nähert, erhöht sich die Kristalldicke und wird die Festigkeit eines einzelnen Kristalls erhöht. Infolgedessen wird auch die Festigkeit des aus diesen Kristallen bestehenden gehärteten Materials erhöht. Darüber hinaus trägt eine Erhöhung der Regelmäßigkeit der Kristalle zu einer Verbesserung des Ver haltens eines Baumaterials bei (das durch die Bewitterungs festigkeit, wie die Carbonisierungsbeständigkeit gekennzeich net ist). Es ist daher bevorzugt, dass das Verhältnis I(002)/I(220) 0,22 oder mehr, stärker bevorzugt 0,25 oder mehr und noch weiter bevorzugt 0,35 oder mehr beträgt. Fig. 2 zeigt ungefähr wie I(002) und I(220) zu berechnen ist.

In dem erfindungsgemäßen gehärteten Calciumsilikat-Mate rial beträgt unter den durch Quecksilberporosimetrie vermes senen Poren der Anteil von Poren mit einer Porengröße von 1 µm oder mehr 1 Vol.-% bis 15 Vol.-% (einschließlich). Es wird bevorzugt, dass der Anteil von Poren mit einer Porengröße von 0,5 µm oder mehr 1 Vol.-% bis 20 Vol.-% (einschließlich) be trägt. Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Anteil von Poren mit einer Porengröße von 0,1 µm oder mehr 5 Vol.-% bis 45 Vol.-% (einschließlich) beträgt. Es ist außerdem zu bevorzu gen, dass der Anteil von Poren mit einer Porengröße von 0,1 µm oder mehr 5 Vol.-% bis 40 Vol.-% (einschließlich) beträgt.

Quecksilberporosimetrie bedeutet eine Methode, bei der Quecksilber in ein gehärtetes Calciumsilikat-Material einge spritzt wird, wobei die Porengrößenverteilung auf Basis des Zusammenhangs zwischen dem Einspritzdruck und der Menge des eingespritzten Quecksilbers gemessen wird. Bei dieser Methode wird die Berechnung unter der Annahme durchgeführt, dass die Poren zylindrische Gestalt haben. Die mit dieser Methode er haltenen Daten werden daher nicht als solche angesehen, wel che die tatsächlichen Porengrößen zeigen, sondern werden als Anzeichen für die Porengrößen unter den Bestandteilen ange wendet. Wenn der Anteil an Poren mit einem Durchmesser von 1 µm oder mehr, der durch diese Methode bestimmt wurde, 15 Vol.-% überschreitet, wird die Festigkeit des gehärteten Ge genstandes vermindert. In diesem Fall tritt darüber hinaus ein starkes Eindringen von Feuchtigkeit aufgrund der Kapil larwirkung auf und daher wird das Verhalten als Baumaterial verschlechtert. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Her stellungsverfahrens betragen die unteren Grenzwerte der Anteile von Poren mit einem Durchmesser von 1,0 µm oder mehr und von Poren mit einem Durchmesser von 0,5 µm oder mehr je weils 1 Vol.-%, während der untere Grenzwert des Anteils von Poren mit einem Durchmesser von 0,1 µm oder mehr 5 Vol.-% beträgt.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen gehärteten Calciumsilikat-Materials aus führlich beschrieben.

Das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material wird hergestellt, indem ein Primärmaterial, welches durch Vermischen und Umsetzen eines Silikat-Materials, eines Kalk- Materials und von Wasser als Hauptkomponenten in der Weise, dass ein Molverhältnis CaO/SiO₂ von 1,2 bis 2,5 erreicht wird, erhalten wird, und ein Sekundärmaterial, welches mindestens eines von einem Silikatmaterial und einem Kalkmaterial oder mindestens eines von einem Silikatmaterial und einem Kalkmaterial zusammen mit Wasser als Haupt komponenten enthält, im Zustand einer Aufschlämmung gemischt werden, so dass nach dem Vermischen ein Molverhältnis CaO/SiO₂ von 0,6 bis 1,5, ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu dem Gesamtgewicht der Feststoffe von 1,0 bis 5,0 und ein Gehalt von amorphem Silikatmaterial in den Silikatmaterialien von weniger als 20 Gew.-% erreicht wird, die erhaltene Auf schlämmung bei 40°C oder darüber vorgehärtet wird und danach in einem Autoklaven bei 160°C oder darüber gehärtet wird.

Die hier verwendete Bezeichnung "vorgehärteter Gegen stand" bedeutet ein gehärtetes Material, das nach dem Ver mischen des Primär- und des Sekundär-Materials, jedoch vor dem Härten in einem Autoklaven, erhalten wird.

Die hier verwendete Bezeichnung "Silikatmaterial" bedeutet ein Material, das 50 Gew.-% oder mehr SiO₂ enthält. Zu Beispielen dafür gehören kristallines Siliciumdioxid, Siliciumdioxidsand, Gestein mit einem hohen Quarzgehalt etc., natürliche Tonmineralien, wie Diatomeenerde, Quarzstaub, Flugasche, Kaolinton, Montmorillonitton etc. und gebrannte Produkte daraus. Unter diesen Silikatmaterialien bedeutet ein amorphes Silikatmaterial eines, das bei der Röntgen-Pulver diffraktometrie keinen ersichtlichen Beugungspeak zeigt (Diatomeenerde, Quarzstaub, Flugasche etc.) Außer diesen amorphen Silikatmaterialien fallen auch natürliche Ton mineralien (Kaolinton, Montmorillonitton, Bentonit etc.) und die entsprechenden gebrannten Produkte, die jeweils einen inhärenten Beugungspeak zeigen, jedoch niedere Reaktivität haben, ebenfalls in die Kategorie der amorphen Silikatmate rialien.

Im Gegensatz dazu zeigen Siliciumdioxid, Siliciumdioxid sand etc. gewöhnlich bei der Röntgen-Pulverbeugung-Spektrome trie einen scharfen Beugungspeak, der auf α-Quarz zurück geht.

Die hier verwendete Bezeichnung "Kalkmaterial" bedeutet ein Material das, angegeben als Oxid, 50 Gew.-% oder mehr Ca enthält. Beispiele dafür umfassen gebrannten Kalk und ge löschten Kalk. Außerdem fallen in die Kategorie des Kalkmate rials Zemente, die Calcium als Hauptkomponente enthalten (d. h. gewöhnlicher Portland-Zement, hoch-frühfester Portland- Zement, Belite-Zement und verschiedene Aluminiumoxidzemente).

Um vor der Autoklavenbehandlung die Aufschlämmung im Be reich des erfindungsgemäß definierten Wasser/Feststoff-Ver hältnisses zu härten, ist es vorteilhaft, dass das Silikat material hohe Reaktivität besitzt. Die Gegenwart einer großen Menge an nicht umgesetzten Substanzen, die in dem gehärteten Calciumsilikat-Material verbleiben, verschlechtert die Widerstandsfähigkeit gegen Ausbrechen (cutout resistance) und vermindert somit die Festigkeit. Es ist daher vorteilhaft, ein hochreaktives Silikatmaterial oder ein fein gemahlenes Silikatmaterial einzusetzen. So ist es beispielsweise bevor zugt, ein Silikatmaterial zu verwenden, das eine aufgrund der spezifischen Oberfläche nach Blaine gemessene Feinheit von 3.000 cm²/g oder mehr, vorzugsweise 7.000 cm²/g oder mehr hat. Eine übermäßig hohe Feinheit ist jedoch im Hinblick auf die Handhabung des Materials unerwünscht. Daher hat das Silikatmaterial vorzugsweise eine aufgrund der spezifischen Oberfläche nach Blaine gemessene Feinheit von nicht mehr als 300.000 cm²/g. Unter Silikatmaterialien haben amorphe Silikatmaterialien höhere Reaktivität als kristalline Silikatmaterialien.

Es ist bekannt, dass bei Verwendung eines solchen Silikatmaterials in Form eines fein Pulvers oder eines amorphen Silikatmaterials CSH bei einem Molverhältnis CaO/SiO₂ von etwa 1 in der Stufe der Umsetzung des Silikat materials mit einem Kalkmaterial in Gegenwart von Wasser selbst bei gewöhnlicher Temperatur leicht gebildet wird. Dar über hinaus ist es auf dem Fachgebiet allgemein bekannt, dass CSH, das eine sehr stabile Substanz ist, selbst bei dem Bren nen bzw. Härten bei hoher Temperatur unter hohem Druck in der darauffolgenden Stufe kaum in Tobermorit umgewandelt wird.

Die Erfinder haben jedoch zum ersten Mal gefunden, dass dann, wenn ein Primärmaterial, das durch Mischen dieser Mate rialien in einem Molverhältnis CaO/SiO₂ von 1,2 bis 2,5, und Inkontaktbringen mit Wasser während einer bestimmten Dauer oder länger erhalten wird, mit einem Sekundärmaterial ver mischt wird, welches ein niedrigeres Molverhältnis CaO/SiO₂ hat, so dass nach dem Vermischen ein Molverhältnis CaO/SiO₂ von 0,6 bis 1,5 erreicht wird, das oben beschriebene stabile CSH auch dann nicht gebildet wird, wenn ein hochreaktives Silikatmaterial verwendet wird und dass Tobermorit mit höhe rer Kristallinität in großer Menge bei der nachfolgenden Härtungsbehandlung bei hoher Temperatur unter hohem Druck ge bildet werden kann.

Das heißt, das Primärmaterial wird durch Vermischen und Umsetzen eines Silikatmaterials, eines Kalkmaterials und Wassers als Hauptkomponenten in der Weise erhalten, dass ein CaO/SiO₂- Molverhältnis von 1,2 bis 2,5 hergestellt wird. Die Reaktion wird während mindestens 10 Minuten, vorzugsweise mindestens 30 Minuten, durchgeführt. Die Kristallinität von Tobermorit in dem endgültigen gehärteten Gegenstand wird vermindert, wenn die Dauer dieser Behandlung verlängert wird.

Es ist daher günstig, dass das erhaltene Gemisch innerhalb von 24 Stunden als Primärmaterial eingesetzt wird. Nach Beendigung der Reaktion kann das Primärmaterial entweder in Form einer Aufschlämmung oder in gehärteter Form vorliegen.

Wenn auch das Primärmaterial bei beliebiger Temperatur ohne Beschränkung gebildet werden kann, beträgt die Tempera tur unmittelbar nach dem Vermischen gewöhnlich 40°C oder mehr, vorzugsweise 40 bis 100°C. Wenn das Molverhältnis CaO/SiO₂ weniger als 1,2 beträgt, bildet sich in dieser Stufe beständiges CSH und die Bildung von Tobermorit in der nach folgenden Stufe wird inhibiert, wie oben beschrieben ist. Wenn das Molverhältnis CaO/SiO₂ 2,5 überschreitet, werden in dem Reaktionssystem sofort Calciumhydroxidkristalle gebildet und somit wird Ca in der wässrigen Lösung verbraucht. Infol gedessen beträgt das an der Reaktion teilnehmende CaO/SiO₂- Molverhältnis weniger als 1,2 und damit wird ähnlich wie in dem vorher beschriebenen Fall stabiles CSH in großer Menge gebildet.

Es ist daher erforderlich, dass das Molverhältnis CaO/SiO₂ im Bereich von 1,2 bis 2,5, vorzugsweise 1,5 bis 2,0, liegt. Das Primärmaterial kann gegebenenfalls Gips (Gips-Dihydrat, Gips-Halbhydrat, Gips-Anhydrid), Verstär kungsfasern, Verdickungsmittel, Zuschläge u. s. w. enthalten. Die Menge des zur Herstellung des Primärmaterials verwendeten Wassers ist nicht besonders beschränkt, solange das Gewichts verhältnis der verwendeten Gesamtmenge an Wasser zu dem Gesamtgewicht der Silikatmaterialien, Kalkmaterialien und anderen festen Materialien, die in dem Primärmaterial und in dem Sekundärmaterial vorliegen, in den Bereich von 1,0 bis 5,0 fällt. Ausschließlich für das Primärmaterial wird bevor zugt, dass das Gewichtsverhältnis des Wassers zu dem Gesamt gewicht des Silikatmaterials, des Kalkmaterials und anderer fester Materialien, die in dem Primärmaterial vorliegen, 0,7 oder mehr, vorzugsweise 1,0 oder mehr, und weiter bevorzugt 1,5 oder mehr beträgt.

Zum Vermischen der pulverförmigen Materialien und Wasser für das Primärmaterial kann ein Mischer verwendet werden, der normalerweise auf diesem Fachgebiet eingesetzt wird. Genauer gesagt werden beispielsweise die pulverförmigen Ausgangsmate rialien für das Primärmaterial unter Verwendung eines Hochge schwindigkeitsrührers mit rotierenden Schaufeln für Mörtel niederer Viskosität zu dem auf 70°C erhitzten Wasser für das Primärmaterial gegeben und dann gemischt. Nach der Zugabe der vorstehend beschriebenen Materialien für das Primärmaterial wird das Gemisch 1 Minute an der Atmosphäre mit 1200 UpM ge rührt, während der Mischtank auf 60°C erhitzt wird. Es wird weiter bevorzugt, das Gemisch unter vermindertem Druck zu rühren. Dabei wird das Gemisch während 3 Minuten unter einem verminderten Druck von 200 mm Hg oder weniger mit 1200 UpM gerührt, während der Mischtank auf 60°C erhitzt wird. Das Rühren unter vermindertem Druck ermöglicht es, die Blasenbil dung durch das Einbringen von Gas während des Rührens zu ver mindern. Anstelle des Rührens an der Atmosphäre kann unter einem Inertgas, wie Stickstoff, gerührt werden.

Das so erhaltene Primärmaterial wird als solches, wenn es in Form einer Aufschlämmung vorliegt, oder nach dem Ver mahlen, falls es gehärtet wurde, mit dem Sekundärmaterial vermischt. In dieser Stufe ist es erforderlich, dass das Mol verhältnis CaO/SiO₂ nach dem Mischen 0,6 bis 1,5, vorzugs weise 0,7 bis 1,2 und stärker bevorzugt 0,7 bis 0,95, be trägt. Wenn dieses Verhältnis weniger als 0,6 ist, verbleibt nichtumgesetztes Silikatmaterial in großer Menge und daher wird die Menge des als Produkt gebildeten Tobermorit vermin dert. Wenn dieses Verhältnis 1,5 überschreitet, wird die Menge des als Produkt gebildeten Tobermorit beträchtlich ver mindert. Um das Molverhältnis CaO/SiO₂ innerhalb des oben definierten Bereiches einzustellen, ist es erforderlich, dass das CaO/SiO₂-Molverhältnis des Sekundärmaterials niedriger ist als das des Primärmaterials.

Es wird bevorzugt, dass das Primärmaterial und das Sekundärmaterial in der Weise vermischt werden, dass ein Gewichtsverhältnis von (Gewicht des Primärmaterials/Gewicht des Primärmaterials + Gewicht der pulverförmigen Komponenten in dem Sekundärmaterial) von 0,2 bis 0,97 erreicht wird [dabei beträgt das Verhältnis (Gewicht der pulverförmigen Komponenten in dem Primärmaterial/Gewicht der pulverförmi gen Komponenten in dem Primärmaterial + Gewicht der pulver förmigen Komponenten in dem Sekundärmaterial) 0,15 bis 0,85]. Stärker bevorzugt wird ein Verhältnis von (Gewicht des Pri märmaterials)/(Gewicht des Primärmaterials + Gewicht der pulverförmigen Komponenten in dem Sekundärmaterial) von 0,30 bis 0,95, wobei das Verhältnis (Gewicht der pulverförmigen Komponenten in dem Primärmaterial)/(Gewicht der pulverförmi gen Komponenten in dem Primärmaterial + Gewicht der pulver förmigen Komponenten in dem Sekundärmaterial) 0,2 bis 0,8 beträgt.

Die hier verwendete Bezeichnung "Gewicht des Primärmate rials" bedeutet das Gewicht einschließlich des Wassers, wäh rend die Bezeichnung "pulverförmige Komponenten" für die festen Materialien unter Ausschluss von Verstärkungsfasern steht. Wenn das Mischungsverhältnis dieser Materialien außer halb der oben definierten Bereiche liegt, besteht die Tendenz zur Bildung von stabilem CSH und der Gehalt an Tobermorit und dessen Kristallinität kann kaum erhöht werden.

Ähnlich wie das Primärmaterial kann das Sekundärmaterial gegebenenfalls Gips, Verstärkungsfasern, Verdickungsmittel, Zuschläge etc. enthalten. Durch die Erfinder wurde zum ersten Mal festgestellt, dass die Widerstandsfähigkeit des gehärteten Calciumsilikat-Materials gegen Carbonisierung erhöht werden kann, indem Gips zu dem Sekundärmaterial oder dem Primärmaterial zugesetzt wird. Es wird daher bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% (einschließlich), stärker bevorzugt 1 bis 6 Gew.-% (einschließlich) und am stärksten bevorzugt 2 bis 5 Gew.-% (einschließlich) Gips, bezogen auf die gesamten Materialien unter Ausschluss von Wasser, zuzusetzen. Es ist günstig, als Gips Gips-Dihydrat (CaSO₄.2H₂O) zu verwenden.

Als Verstärkungsfasern können verschiedene organische und anorganische Fasern eingesetzt werden. Unter organischen Fasern wird günstigerweise Zellstoff verwendet, da dieser preiswert ist und in einem Autoklaven kaum abgebaut wird. Dafür eignen sich entweder Weichholzzellstoffe oder Hartholz zellstoffe und entweder native Zellstoffe oder wiederaufbe reitete Zellstoffe. Diese Zellstoffe sind außerdem als Ver dickungsmittel und Dispersions-Stabilisatoren wirksam. Es wird bevorzugt, mikrofibrillierte Cellulose einzusetzen. Obwohl diese Verstärkungsfasern zu einer Verbesserung der Biegefestigkeit führen, verursachen sie eine Verminderung der Oberflächenhärte, was typischerweise durch die Druckfestig keit und die Staubbildung zum Ausdruck kommt. Darüber hinaus verschlechtert die Zugabe einer übermäßig großen Menge von Verstärkungsfasern die Feuerbeständigkeit. Es wird daher bevorzugt, eine solche Verstärkungsfaser in einer Menge von 0,5 bis 6 Gew.-% (einschließlich), vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-% (einschließlich) und stärker bevorzugt von 0,5 bis 4 Gew.-% (einschließlich), bezogen auf die gesamten Materialien unter Ausschluss von Wasser, zuzusetzen.

Gips, Verstärkungsfasern, Verdickungsmittel, Zuschläge etc. können entweder in der Stufe der Herstellung des Primär materials oder zusammen mit dem Sekundärmaterial zugefügt werden. Alternativ können diese Bestandteile entweder zu dem Primärmaterial oder zu dem Sekundärmaterial zugesetzt werden. Berücksichtigt man die Einfachheit des Einmischens, ist es günstig, diese Bestandteile zusammen mit dem Sekundärmaterial zuzufügen.

Das Primärmaterial wird mit dem Sekundärmaterial im Zustand einer Aufschlämmung derart vermischt, dass ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu dem Gesamtgewicht der verwendeten Silikatmaterialien, Kalkmaterialien und anderen festen Materialien von 1,0 bis 5,0 erreicht wird. Dies bedeutet, dass das Gewichtsverhältnis, das ausgedrückt ist als (zur Herstellung des Primärmaterials verwendetes Wasser + zur Herstellung des Sekundärmaterials zugesetztes Was ser)/(Gewicht der festen Komponenten im Primärmaterial + Ge wicht der festen Komponenten im Sekundärmaterial) im Bereich von 1,0 bis 5,0 liegt. Wenn dieses Gewichtsverhältnis außer halb dieses Bereiches liegt, kann die erfindungsgemäß defi nierte spezifische Dichte nicht erreicht werden. Um ein gehärtetes Calciumsilikat-Material mit hoher Festigkeit und niederer spezifischer Dichte zu erzielen, wird bevorzugt, dass dieses Verhältnis im Bereich von 1,5 bis 4,0 liegt.

Außerdem wird die Menge des verwendeten amorphen Silikatmaterials so eingestellt, dass ein Gehalt von amorphem Silikat in der Gesamtheit der Silikatmaterialien von weniger als 20 Gew.-% vorliegt. Das amorphe Silikatmaterial dient als eine der nützlichen Komponenten in Fällen, in denen die spezifische Dichte weniger als 0,5 beträgt, weil es hohe Reaktivität hat und die Abscheidung von Feststoffen in einer Aufschlämmung mit hohem Verhältnis von Wasser zu Feststoffen verhindert. Jedoch haben amorphe Silikatmaterialien die Tendenz, wegen ihrer hohen Reaktivität CSH zu bilden und somit das Erreichen hoher Kristallinität von Tobermorit zu verhindern, wie vorstehend beschrieben wurde. Wenn das Verhältnis von amorphen Silikatmaterialien zu den Gesamt-Si likatmaterialien hoch ist, kann die Bildung von CSH selbst in der erfindungsgemäßen zweistufigen Reaktion nicht verhindert werden. Es wird daher bevorzugt, dass der Gehalt des amorphen Silikatmaterials in der Gesamtheit der Silikatmaterialien weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 15 Gew.-% beträgt. Um den Anteil an CSH zu vermindern, ist es günstig, wenn das amorphe Silikatmaterial in dem Primärmaterial eingesetzt wird.

Ähnlich wie beim Vermischen des Primärmaterials kann das Mischen unter Verwendung eines beliebigen Mischers durchgeführt werden. Die so hergestellte Aufschlämmung wird vorzugsweise in eine Schalung gegossen und als solche verformt. Der so erhaltene Formgegenstand wird gewöhnlich bei 40°C oder darüber, vorzugsweise bei 40 bis 100°C, während 3 Stunden oder länger, vorgehärtet. Der erhaltene vorgehär tete Gegenstand wird erforderlichenfalls zu der gewünschten Gestalt geschnitten und dann in einem Autoklaven bei hoher Temperatur unter hohem Druck gehärtet. Zum Schneiden kann die Drahtschneidemethode angewendet werden, die allgemein bei der Herstellung von autoklavenbehandelten, leichten Zementen ver wendet wird. Die Autoklavenbehandlung wird gewöhnlich bei 160°C (Ablesedruck: etwa 5,3 kp/cm² - 0,53 MPa) oder darüber, vorzugsweise bei 160 bis 220°C (Ablesedruck: etwa 22,6 kp/cm² - 2,26 MPa) durchgeführt. Der erhaltene gehärtete Gegenstand wird getrocknet, wobei das erfindungsgemäße gehär tete Calciumsilicat-Material erhalten wird.

Beispiele

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Be zugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, in denen die nachstehenden Messmethoden angewendet wurden.

Biegefestigkeit und Druckfestigkeit

Die Messung erfolgte nach den Methoden zur Messung der Biegefestigkeit und Druckfestigkeit, die als physikalische Prüfmethoden für Zement gemäß JIS R 5201 definiert sind. Da bei wurden Proben von 40 mm × 40 mm × 160 mm bei einer Spann weite von 100 mm zur Messung der Biegefestigkeit verwendet. Zur Messung der Druckfestigkeit wurde die Hälfte einer in der Prüfung der Biegefestigkeit zerbrochenen Probe verwendet und die Maximalbelastung wurde auf einer unter Druck gehaltenen Fläche (40 mm × 40 mm) in einem Abstand von 40 mm von der unter Druck gehaltenen Fläche gemessen. Im Fall einer Probe in Form einer Platte wurden zwei oder drei Stücke miteinander verbunden und daraus wurde eine kubische Probe herausge schnitten und als Testprobe verwendet. In diesem Fall wurde die Druckfestigkeit in mindestens drei zueinander rechtwinke ligen Richtungen gemessen und der Durchschnittswert wurde bestimmt. Die Trocknungsbedinungen sind wie folgt. Ein gehärteter Gegenstand wurde in einen bei 70°C gehaltenen Trockner gelegt und dann zu dem Zeitpunkt, an dem der Feuchtigkeitsge halt 10 ± 2%, bezogen auf den absolut trockenen Zustand des ge härteten Gegenstandes, betrug, auf Raumtemperatur abgekühlt.

Spezifische Dichte

Gehärtete Gegenstände der gleichen Größe wie die zur Prüfung der Biegefestigkeit verwendeten, wurden 24 Stunden bei 105°C getrocknet und die spezifische Dichte wurde dann aus dem Gewicht und der Größe errechnet.

Beobachtung der Blasengröße

Die Bruchfläche jeder dem Biegetest unterworfenen Probe wurde unter einem Stereomikroskop (SZ, hergestellt von Olympus Optical Co., Ltd.) bei 40-facher Vergrößerung beob achtet und Blasen mit einem größten Durchmesser von 200 µm oder mehr, die in einer Fläche von 10 mm × 10 mm existierten, wurden gezählt.

Porengrößenverteilung, gemessen durch Quecksilber-Porosime trie

Nach dem Mahlen und Klassieren von gehärteten Materia lien wurden die Fraktionen von 2 bis 4 mm 24 Stunden lang bei 105°C getrocknet, wobei Testroben erhalten wurden. Die Po rengrößenverteilung jeder Probe wurde mit Hilfe eines "Pore Sizer 9320" (hergestellt von Micormetritics) gemessen. Die Berechnung erfolgte unter der Annahme eines Kontaktwinkels zwischen Quecksilber und dem gehärteten Gegenstand von 130° und einer Oberflächenspannung von Quecksilber als 484 dyn/cm. Der Anteil von Poren mit einer Porengröße von 1 µm oder mehr bedeutet den Volumenanteil von Poren mit einem Durchmesser von 1 µm oder darüber, ausgedrückt unter Bezugnahme auf die Gesamtmenge der Poren mit einer Porengröße von 6 nm bis 360 µm als 100%. Der Anteil von Poren mit einer Porengröße von 0,1 µm oder mehr bedeutet den Volumenprozent-Anteil von Poren mit einem Durchmesser von 0,11 µm oder mehr, ausgedrückt unter Bezugnahme auf die Gesamtmenge an Poren einer Porengröße von 6 nm bis 360 µm als 100%.

Spezifische Oberfläche, gemessen durch die Stickstoff-Adsorp tionsmethode

Nach der gleichen Behandlung wie für die Messung der Quecksilber-Porosimetrie wurden die Proben weiterhin 3 Stun den im Vakuum bei 70°C getrocknet, um die Testproben zu er halten. Die spezifische Oberfläche jeder Probe wurde unter Verwendung der Vorrichtung "Autosorb 1-MP" (hergestellt von Quantachrome) gemessen. Die Messung erfolgte an sechs Stellen pro Probe.

Methode zur Messung der spezifischen Oberfläche nach Blaine

Die Messung erfolgte unter der Anwendung der Methode zum Messen der spezifischen Oberfläche entsprechend den physika lischen Prüfmethoden für Zement, die in JISR 5201 definiert ist.

Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie Messung von Ia und Ib

Nach Durchführung des Festigkeitstests wurde jede Probe in einem Mörser gemahlen und die Messung wurde dann unter Verwendung der Cu Kaα-Strahlung mit Hilfe der Vorrichtung RINT 2000 (hergestellt von Rigaku Denki K. K.) durchgeführt. Es wurden folgende Messbedingungen angewendet: Beschleuni gungsspannung: 40 kV, Beschleunigungsstrom: 200 mA, Breite der Empfängerblende: 0,15 mm, Abtastgeschwindigkeit: 4°/Minute und Probemessung: 0,02°.

Die Beugungsstrahlen wurden mit Hilfe eines Graphit- Monochrometers in monochromatische Strahlung umgewandelt und dann gezählt. Die Mindestbeugungsintensität, die den Hinter grund einschließt, im Winkelbereich zwischen zwei Tobermorit- Beugungspeaks (220) und (222) wird als Ia bezeichnet, während die den Hintergrund einschließende maximale Intensität der Tobermorit-Beugungsstrahlung (220) als Ib bezeichnet wird. Diese beiden Beugungsstrahlen entsprechen den Beugungsstrahlen, die bei etwa 29,0° und 30,0° (2 θ) beobachtet wer den. Die Fig. 1A und 1B zeigen Modellansichten der Berech nungsmethode.

Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie Messung von I(002) und I(220)

Die gleichen Proben und Messbedingungen wie bei der Mes sung von Ia und Ib wurden verwendet. I(002) ist die wahre Beugungsintensität, die erhalten wird, indem der Hintergrund im Beugungswinkelbereich von 6 bis 9° (2 θ) als ungefähr linear angenommen wird. In entsprechender Weise ist I(220) die wahre Beugungsintensität, die erhalten wird, indem der Hintergrund im Beugungswinkelbereich von 20 bis 40° (2 θ) als linear angenommen wird. Die Beugungsstrahlung von Tobermorit (002) entspricht dem bei etwa 7,7° (2 θ) beobachteten Beu gungsstrahl. Fig. 2 zeigt eine Modellansicht der Berechnungs methode.

Glätte der Oberfläche

Die Bewertung erfolgte durch Beobachtung mit dem unbe waffneten Auge.

Sägefähigkeit

Ein gehärtetes Material wurde mit einer Holzsäge ge schnitten und die Leichtigkeit des Sägens und der Zustand des Schnitts wurden bewertet.

Carbonisierungs-Schrumpfungsrate

Als Anzeichen der Langzeit-Beständigkeit wurde die Schrumpfungsrate bei der beschleunigten Carbonisierungsreak tion gemessen. Eine Testprobe (20 mm × 40 mm × 160 mm) wurde in einem Thermo-Hygrostat bei einer relativen Feuchtigkeit von 60% und einer Temperatur von 20°C getrocknet, bis das Gewicht den Gleichgewichtszustand erreicht hatte. Dann wurde sie in einen Tank für den Neutralisationstest Modell BEO61OW- 6 (hergestellt von Asahi Kagaku K. K.) gelegt. An den Tagen 14 und 28 wurden die Änderungen des Abstands zwischen Markierun gen unter einem Mikroskop gemessen und die Schrumpfungsrate wurde nach Formel 1 berechnet. Der Neutralisationstest wurde bei einer relativen Feuchtigkeit von 60%, einer Temperatur von 20°C und einer Kohlendioxidgas-Konzentration von 10 Vol.- % durchgeführt.

Formel 1

Schrumpfungsrate (%) = [L₀

- L₁

)/L₀

× 100.

L₀: Abstand zwischen den Markierungen zu Beginn des Neutralisationstests
L₁: Abstand zwischen den Markierungen am Tag 14 oder 28 nach Beginn des Neutralisationstests

Beispiele 1 bis 9

Die Komponenten für das Primärmaterial wurden in den in Tabelle 1 angegebenen Verhältnissen unter Verwendung einer Rührers bei 60°C gemischt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde während 4 Stunden bei 60°C umgesetzt. In Beispielen 6 und 8 wurde das Rühren während der Reaktion fortgesetzt. In anderen Beispielen wurde das Rühren am Ende des Mischens unterbrochen und die Aufschlämmung wurde durch Stehenlassen gehärtet. Nach der Probeentnahme eines Teils des so erhaltenen Primär materials wurde dieses in Form einer Aufschlämmung mit den pulverförmigen Bestandteilen des Sekundärmaterials und Wasser in einem Verhältnis entsprechend der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung vermischt. Wenn das Primärmaterial gehärtet worden ist, wurde es einmal gemahlen und dann mit dem Sekun därmaterial vermischt. In Tabelle 1 werden für die verwende ten Fasern folgende Abkürzungen angegeben: MFC: mikrofibril lierte Cellulose, VP: nativer Zellstoff, RP: wiederaufberei teter Zellstoff und GF: alkalibeständige Glasfaser. Als mi krofibrillierte Cellulose wurde Celish KY-100G, hergestellt von Daicel Chemical Industries, Ltd. verwendet. Die erhaltene Aufschlämmung wurde in eine Schalung gegossen und 8 bis 15 Stunden bei 60°C vorgehärtet, während die Verdampfung des Wassers reguliert wurde. Danach wurde das Produkt aus der Schalung entnommen und in einem Autoklaven bei hoher Tempera tur von 180 C unter hohem Druck vier Stunden lang gehärtet und schließlich unter Bildung eines gehärteten Calciumsili cat-Materials getrocknet.

Tabelle 3 zeigt die physikalischen Eigenschaften der hier verwendeten kristallinen Silikatmaterialien.

Tabelle 2 zeigt verschiedene physikalische Eigenschaften der erhaltenen gehärteten Calciumsilikat-Materialien. Wenn diese gehärteten Calciumsilikat-Materialien im Schnitt unter einem Scanning-Elektronenmikroskop beobachtet wurden, zeigte jedes der gehärteten Materialien eine Struktur, die aus plat tenförmigen Tobermoritteilchen und einer kleinen Menge an faserförmigen Teilchen besteht, wie typischerweise in Fig. 3A gezeigt ist. Als Ergebnis der Röntgen-Pulverbeugungs-Spektro metrie ergab sich, dass die intensivste Strahlung als Tober morit-Beugungsstrahl (220) in jedem der gehärteten Materia lien identifiziert wurde.

Tabelle 4 zeigt die Schrumpfungsrate der Probe aus Bei spiel 2 beim beschleunigten Carbonisierungstest. Fig. 5 zeigt die Kurven der Porengrößenverteilung gemäß Beispiel 1, die durch Quecksilberporosimetrie gemessen wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Die Bestandteile des Primärmaterials wurden in einem Verhältnis entsprechend der in Tabelle 1 aufgeführten Zusam mensetzung mit Hilfe eines Rührers bei 60°C gemischt. Die er haltene Aufschlämmung wurde in eine Schalung gegossen und dann 8 Stunden bei 60°C vorgehärtet. Nachdem das Produkt aus der Schalung entnommen worden war, wurde es in einem Autokla ven bei hoher Temperatur von 180°C und hohem Druck vier Stun den lang gehärtet und dann unter Bildung eines gehärteten Produkts getrocknet. Tabelle 2 zeigt verschiedene physikali sche Eigenschaften dieses gehärteten Materials. Das hier verwendete Silikatmaterial war gemahlenes Siliciumdioxid, wie in Beispiel 1. Als Ergebnis der Röntgen-Pulverbeugungs-Spek trometrie zeigte sich eine Beugungslinie (Diffraction Ray) von Quarz (101) und eine Beugungslinie bei 29,2°, die wahr scheinlich CSH zuzuordnen ist, als Maxima, die höher waren, als die Tobermorit (220)-Beugungsstrahlungsintensität, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Beobachtete man einen Schnitt des ge härteten Materials unter einem Scanning-Elektronenmikroskop, so zeigte dieses eine Struktur, in welcher plattenförmige Tobermoritkristalle mit fast der gleichen Menge eines faseri gen Minerals vermischt sind, das wahrscheinlich CSH ist, wie in Fig. 3B gezeigt ist. Fig. 5 zeigt die Porengrößenvertei lungskurve, die durch Quecksilberporosimetrie gemessen wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Aus handelsüblichem ALC wurde ein von Verstärkungs-Mit teln freier Teil entnommen und verschiedene Eigenschaften wurden gemessen. Tabelle 2 zeigt die so erhaltenen Ergeb nisse. Beobachtete man den Schnitt von ALC unter einem Scan ning-Elektronenmikroskop, so zeigte sich, dass dieser eine Struktur hatte, in der streifenförmige Tobermorit-Teilchen rund um große Blasen angeordnet waren und plattenförmige Tobermoritteilchen als Hauptkomponente in anderen Teilen be obachtet wurden. Als Ergebnis der Röntgen-Pulverdiffraktome trie wurde als einziges Maximum, das höher war als das Tober morit (220)-Beugungsmaximum, ein Beugungspeak von Quarz (101) beobachtet. Tabelle 4 zeigt die Schrumpfungsraten in dem beschleunigten Carbonisierungstest.

Vergleichsbeispiel 3

Ein gehärtetes Calciumsilikat-Material wurde wie in Bei spiel 1 hergestellt, wobei jedoch aktiver Ton (SiO₂-Gehalt: 79,8%) mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine von 11.500 cm²/g als Silikatmaterial in dem Primärmaterial ein gesetzt wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Tabelle 2 zeigt verschiedene physikalische Eigenschaften des gehärteten Calciumsilikat-Materials. Bei Beobachtung eines Schnitts dieses gehärteten Calciumsilikat-Materials unter einem Scanning- Elektronenmikroskop zeigt sich, dass dieses eine Struktur hatte, in der plattenförmige Tobermorit-Kristalle mit fast der gleichen Menge an faserförmigen Teilchen gemischt waren, ähnlich wie in den Beispielen 1 bis 4. Die Röntgen-Pulverbeu gungs-Spektrometrie zeigte als Ergebnis, dass die intensivste Strahlung als Tobermorit (220)-Beugungsstrahlung identifi ziert wurde. Tabelle 4 zeigt die Schrumpfungsraten in dem be schleunigten Carbonisierungstest.

Vergleichsbeispiel 4

0,74 kg ungelöschter Kalk wurde mit 2,60 kg warmem Was ser von 70°C hydratisiert, wobei eine Aufschlämmung von ge löschtem Kalk gebildet wurde. Nach dem Abkühlen auf 32°C wurde die Aufschlämmung mit 0,20 kg Diatomeenerde (die ein 325-Maschen-Sieb passierte, SiO₂-Gehalt 79,0%) und 0,70 kg kaltem Wasser vermischt. Das Verhältnis Wässer/Feststoffe betrug zu diesem Zeitpunkt 3,5. Die Aufschlämmung wurde dann während 2 Stunden bei 88°C der Gelbildung überlassen. Dann wurde sie sofort auf 60°C gekühlt und es wurden 0,81 kg des in Beispiel 1 verwendeten gemahlenen Siliciumdioxids, 0,11 kg alkalibeständige Glasfaser und 0,11 kg natives Weichholz- Zellstoff zugesetzt. Nach dem homogenen Mischen während 2 Minuten in einem Omni-Mischer wurde das erhaltene Gemisch in eine Form gegossen (Innenabmessungen: 40 mm × 160 mm und unter einem Druck von 1,2 MPa (12 kp/cm²) dehydratisiert und geformt. Das geformte Material hatte zu diesem Zeitpunkt eine Dicke von etwa 20 mm. Danach wurde es in einem Autoklaven unter dem Sättigungsdampfdruck 8 Stunden bei 180°C umgesetzt und danach 24 Stunden bei 105°C getrocknet, wobei ein gehär tetes Material erhalten wurde. Tabelle 1 zeigt die Daten, die erneut errechnet wurden, indem die Verhältnisse der Zusammen setzung wie in Beispiel 1 eingestellt wurden, während Tabelle 2 verschiedene physikalische Eigenschaften des vorstehend erhaltenen gehärteten Materials zeigt. Die Druckfestigkeit wurde durch Verbinden von zwei plattenförmigen Teilen (Dicke 20 mm) mit Hilfe eines Epoxy-Klebers und Verwendung der kubi schen Probe (40 mm × 40 mm × 40 mm) bestimmt. Die Beobachtung eines Schnitts dieses gehärteten Calciumsilikat-Materials un ter einem Scanning-Elektronenmikroskop zeigte eine haupt sächlich aus Zellstoff und Glasfasern bestehende Struktur, in der wenige Plattenkristalle vorlagen. Als Ergebnis der Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie wurde der intensivste Peak als der Beugungspeak von Quarz (101) identifiziert. Tabelle 4 zeigt die Schrumpfungsraten bei dem beschleunigten Carbonisierungstest.

Vergleichsbeispiel 5

2,16 kg Wasser wurden zu 0,4 kg der in Vergleichsbei spiel 4 verwendeten Diatomeenerde und 0,32 kg gelöschtem Kalk (handelsübliches Reagenz, Reinheit 99%) gegeben und das Ge misch wurde auf 90°C erhitzt und unter Rühren 3 Stunden umge setzt, wobei ein Gel erhalten wurde. Danach wurden 0,2 kg ge wöhnlicher Portlandzement, 0,2 kg des in Beispiel 1 verwen deten gemahlenen Siliciumdioxids und 0,016 kg Weichholzzell stoff zugesetzt und eingemischt. Das erhaltene Gemisch wurde in eine Schalung gegossen und 8 Stunden bei 40°C vorgehärtet. Nach dem Herausnehmen aus der Schalung wurde es in einem Autoklaven bei hoher Temperatur von 180°C und unter hohem Druck 8 Stunden lang gehärtet. Nach dem Trocknen wurde ein gehärtetes Calciumsilikat-Material erhalten. Tabelle 1 zeigt die Daten, die erneut durch Einstellen des Komponentenver hältnisses der Zusammensetzung in der in Beispiel 1 beschrie benen Weise berechnet wurden, während Tabelle 2 verschiedene physikalische Eigenschaften des vorstehend erhaltenen gehär teten Materials zeigt. Wenn der Schnitt dieses gehärteten Calciumsilikat-Materials unter einem Scanning-Elektronen mikroskop beobachtet wurde, zeigte er eine Struktur, die hauptsächlich aus amorphen und kurzfaserigen Teilchen mit wenigen Plattenkristallen bestand. Als Ergebnis der Röntgen- Pulverbeugungs-Spektrometrie wurde das intensivste Strah lungsmaximum als Beugungsstrahlung von Quarz (101) identifiziert. Tabelle 4 zeigt die Schrumpfungsraten bei dem be schleunigten Carbonisierungstest.

Vergleichsbeispiel 6

Ein gehärtetes Calciumsilikat-Material wurde wie in Bei spiel 1 erhalten, wobei jedoch das Verhältnis der Zusammen setzung des Primärmaterials zu dem Sekundärmaterial variiert wurde. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung, während Tabelle 2 verschiedene physikalische Daten zeigt. Wenn ein Schnitt des gehärteten Materials unter einem Scanning-Elektronenmikroskop beobachtet wurde, so zeigte dieser eine Struktur, in der plattenförmige Tobermorit-Kristalle mit fast der gleichen Menge an faserigen Teilchen vermischt waren, ähnlich wie in Beispiel 1. Bei der Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie wurde das intensivste Strahlungsmaximum als Beugungsstrahlung von Tobermorit (220) identifiziert wurde.

Vergleichsbeispiel 7

Ein Gemisch, welches wie in Beispiel 1 erhalten wurde, wobei jedoch in der Zusammensetzung die in Tabelle 1 angege benen Verhältnisse verwendet wurden, wurde in eine Schalung gegossen. Nach 8-stündigem Altern bei 60°C wurde eine nur aus Wasser bestehende Schicht in einer Tiefe von etwa 1/5 der Schalung an der Oberfläche des vorgehärteten Materials beob achtet. Dann wurde nur der feste Anteil herausgenommen und wie in Beispiel 1 im Autoklaven behandelt. Als Ergebnis zeigte sich, dass mehrere Risse an der oberen Fläche des geformten Materials gebildet waren und daher die Festigkeit nicht gemessen werden konnte.

Vergleichsbeispiel 8

Verschiedene physikalische Eigenschaften einer handels üblichen Calciumsilikatplatte für feuerbeständige Überzüge wurden gemessen. Tabelle 2 zeigt die so erhaltenen Daten. Die Druckfestigkeit wurde wie in Vergleichsbeispiel 4 gemessen.

Die Analyse durch Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie zeigt, dass der Hauptbestandteil Xonotlit war.

Tabelle 1 (Nr. 1)

Tabelle 1 (Nr. 1) (Fortsetzung)

Tabelle 1 (Nr. 2)

Tabelle 1 (Nr. 2) (Fortsetzung)

Tabelle 1 (Nr. 3)

Tabelle 1 (Nr. 3) (Fortsetzung)

Tabelle 1 (Nr. 4)

Tabelle 1 (Nr. 4) (Fortsetzung)

Tabelle 2 (Nr. 1)

Tabelle 2 (Nr. 2)

Tabelle 3

Siliciumdioxid

Tabelle 4

Carbonisierung

Industrielle Anwendbarkeit

Das erfindungsgemäße hochfeste gehärtete Calciumsilikat- Material ist unbrennbar und hat leichtes Gewicht, es besitzt jedoch trotzdem hohe Druckfestigkeit und hohe Biegefestig keit. Es hat darüber hinaus ausgezeichnetes oberflächliches Aussehen und Verarbeitbarkeit. Außerdem besitzt es eine bemerkenswert hohe Dauerhaftigkeit, was durch die Schrump fungsrate bei Carbonisierung zum Ausdruck kommt. Das erfindungsgemäße gehärtete Calciumsilikat-Material ist daher geeignet als Material für Außenwände, Material für Innenwände und Fußbodenmaterial für verschiedenartige Bauwerke.

Claims

1. Gehärtetes Calciumsilikat-Material mit einem Ver hältnis von Ib/Ia < 3 und einer spezifischen Dichte von 0,2 g/cm³ oder mehr, jedoch weniger als 0,7 g/cm³, bei dem nach Zerbrechen des Materials in einer Schnittfläche von 10 mm × 10 mm nicht mehr als 20 Blasen mit einem Maximaldurchmesser von mehr als 200 µm beobachtet werden,
wobei Ib die Intensität des Beugungspeaks der Tobermorit (220)-Ebene bei der Röntgen-Pulverbeugungs-Spektrometrie dar stellt und
Ia die Mindest-Beugungsintensität im Winkelbereich zwi schen zwei Beugungspeaks in den (220)- und (222)-Ebenen von Tobermorit bedeutet.

2. Gehärtetes Calciumsilikat-Material gemäß Anspruch 1, wobei die durch die Stickstoffadsorptionsmethode gemessene spezifische Oberfläche 60 m²/g oder weniger beträgt.

3. Gehärtetes Calziumsilikat-Material gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei unter den bei der Röntgen-Pulverbeugungs-Spek trometrie beobachteten Beugungspeaks von Tobermorit das Verhältnis I(002)/I(220) der Intensität I(002) des Beugungs peaks der (002)-Ebene zu, der Intensität I(220) des Beu gungspeaks der (220)-Ebene 0,22 oder mehr beträgt.

4. Gehärtetes Calciumsilikat-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei unter den durch Quecksilber-Porosi metrie gemessenen Poren der Anteil von Poren mit einer Poren größe von 1,0 µm oder mehr 1 Vol.-% bis 15 Vol.-% beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung des gehärteten Calcium silikat-Materials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, welches folgende Schritte umfasst:
Vermischen eines Primärmaterials und eines Sekundärma terials im Zustand einer Aufschlämmung,
wobei das Primärmaterial durch Vermischen eines Silikat- Materials, eines Kalk-Materials und von Wasser als Hauptkomponenten bei 40°C oder darüber in der Weise, dass ein Molverhältnis CaO/SiO₂ von 1,2 bis 2,5 erreicht wird, erhalten wird, und wobei das Sekundärmaterial mindestens eines von einem Silikat-Material und einem Kalk-Material oder mindestens eines von einem Silikat-Material und einem Kalk- Material zusammen mit Wasser als Hauptkomponenten enthält,
wobei nach dem Vermischen ein Molverhältnis CaO/SiO₂ von 0,6 bis 1,5, ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu der Gesamtmenge der Feststoffe von 1,0 bis 5,0 und ein Gehalt der Silikat-Materialien an amorphem Silikat-Material von weniger als 20 Gew.-% erhalten wird,
Vorhärten der erhaltenen Aufschlämmung bei 40°C oder darüber und
Härten in einem Autoklaven bei 160°C oder darüber.