DE2149727A1

DE2149727A1 - Lightweight concrete additive - made by firing sand coated granulated clay

Info

Publication number: DE2149727A1
Application number: DE19712149727
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Leliveld
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1970-10-06
Filing date: 1971-10-05
Publication date: 1972-04-13

Abstract

Granular additive is made by granulating a moist clay type material, pressing inert fine material into its surface followed by heating to a temperature at which the material swells. The fine inert material is added during granulation from pre-pressed clay. The prefd. inert materials are CaO, Al2O3, SiO2. The process prevents sticking together of the clay particles during firing and permits higher firing temps. resulting in improved swelling. The additive is used in connected with light weight concrete making.

Description

Verfahren zu der Herstellung von Zuschlagkörnern für Betongegenstände und Betonkonstruktionen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu der Herstellung von Zuschlagkörnern für Betongegenstände und Betonkonstruktionen, und zwar indem man feuchtes, tonartiges Material in Körnerform bringt, die Körner trocknet und diese anschliessend in Anwesenheit eines feinen Inertstoffes zu minimal derjenigen Temperatur erhitzt, bei der die Masse der Körner expandiert. Process for the production of aggregate grains for concrete objects and concrete structures The invention relates to a method of manufacture of aggregate grains for concrete objects and concrete structures by moist, clay-like material is brought into grain form, the grains are dried and this then in the presence of a fine inert substance to minimally those Heated temperature at which the mass of the grains expands.

Unter tonartigem Material wird hier ein Material verstanden, das minimal zur Hälfte aus Tonmineralien und im übrigen hauptsächlich aus sehr feinen Quarzteilen besteht. Zu tonartigem Material wird gleichfalls das durch Verwitterung und/oder Zermahlung aus Schiefer anfallende feinkörnige Gut verstanden.Clay-like material is understood here to mean a material that is minimal half from clay minerals and the rest mainly from very fine quartz parts consists. This also becomes clay-like material through weathering and / or Grinding from slate accruing fine-grain Gut understood.

Bekanntlich werden aus tonartigen Materialien aufgeblähte und dadurch leichte Körner hergestellt, welche, statt Kies, als Zuschlagstoff für Beton verwendet werden können. Das Material wird gewöhnlich in Kornfraktionen, z.B. von 3 bis 7 mm und von 7 bis 15 mm hergestellt. Eine einigermassen gerundete Körnerform wird bevorzugt. Den Bedingungen in bezug auf Form und Abmessungen kann Folge geleistet werden, wenn die Körner mit Hilfe einer Tablettiervorrichtung gebildet werden. It is well known that clay-like materials are puffed up and thereby Light grains are produced which, instead of gravel, are used as aggregate for concrete can be. The material is usually used in grain fractions, e.g. from 3 to 7 mm and made from 7 to 15 mm. A somewhat rounded grain shape becomes preferred. The conditions with regard to shape and dimensions can be followed when the granules are formed with the aid of a tabletting machine.

Nach Körnung des Guts werden die Körner auf die bekannte Weise getrocknet und anschliessend zu der Erweichungstemperatur des Tons erhitzt, wobei sich eine glasartige abschliessende Haut um die Körner legt. After the material has been granulated, the granules are dried in the known manner and then heated to the softening temperature of the clay, whereby a glass-like final skin around the grains.

Zu gleicher Zeit koMMen Gase frei, welche eine Blähung des plastischen Materials herbeifUhren, wodurch eine poröse Struktur entsteht. Die Grösse der Hohlräume in diesen Gefüge und die Wanddicke zwischen den HbhlrFumenbestimmen letzten Endes das Volumengewicht und die Festigkeit der Körner.At the same time gases are released, which cause an inflation of the plastic Materials, creating a porous structure. The size of the cavities Ultimately, this structure and the wall thickness between the hollow spaces determine the volume weight and the strength of the grains.

Ja nach der Zusaniensetzung der Tonart wird das Material zu einer Temperatur zwischen 1100 OC und 1400 OC erhitzt. Das Erhitzen erfolgt gewöhnlich in einem rotierenden Rohrofen.-In diesem Ofen treten manchmal sehr grosse Schwierigkeiten auf. Die Blähung der Körner ist nämlich im allgemeinen mit der Entstehung von Anwachsen an der Ofenwand und einer mehr oder weniger starken Zusasmensinterung der Körner verbunden. Bei absichtlich herbeigeführten oder zufälligen Schwankungen in der Brennstoff-oder Luftzufuhr des Ofens, bei Schwankungen in der Zufuhr des Ausgangsmaterials oder in der Zusammensetzung dieses Materials, überhaupt bei jeder Störung, bei der die Temperatur in der Blähzone des Ofens ansteigt, können genannte Ansätze und Zusammenballungen auftreten. Depending on the composition of the key, the material becomes one Temperature between 1100 OC and 1400 OC heated. Heating is usually done in a rotating tube furnace.-In this furnace there are sometimes very great difficulties on. Namely, the bloating of the grains is generally associated with the development of growths on the furnace wall and a more or less strong sintering of the grains together tied together. In the case of intentional or accidental fluctuations in the fuel or fuel Air supply to the furnace, in the event of fluctuations in the supply of the starting material or in the composition of this material, in any case in which the If the temperature in the expansion zone of the furnace rises, this can lead to lumps and clumps appear.

Diese Nachteile lassen sich in gewissem Umfang vermeiden, wenn mit den zu expandierenden Körnern ein inerter Stoff, wie Quarzsand, Aluminiumoxyd oder Kalkstein, in den Ofen eingebracht wird. Dieser Zusatz kann auf verschiedene Weisen erfolgen, z.B. indem Man das inerte Material in der Blähungszone des Ofens oder ein wenig stromaufwärts dieser Zone dosiert oder das Material von der Austrittsöffnung aus in den Ofen bläst. These disadvantages can be avoided to a certain extent if with the grains to be expanded an inert substance, such as quartz sand, aluminum oxide or Limestone, is placed in the furnace. This addition can be done in several ways be done, e.g. by placing the inert material in the expansion zone of the furnace or dosed a little upstream of this zone or the material from the outlet opening blowing out into the oven.

Es ist dabei erforderlich, dass sich das inerte Gut an der Stelle befindet, wo die Haut um die Körner plastisch wird. In einem rotierenden Rohrofen mit grossem Durchmesser und angepasster relativ niedriger Drehzahl, wodurch eine verhältnismässig ruhige Bewegung des Materials erreicht wird, ist dies nicht überall der Fall. Die Folge ist, dass die Körner zusammenkleben, bevor eine obere Schicht aus Inertstoff sich genügend fest auf den Körnern abgelagert hat. Ferner ist-es gebräuchlich, die Körner vor deren Eintritt in den Ofen mit einem inerten Material, wie Sand oder zermahlenem Kalkstein, zu bestreuen. Die Bindung dieses Materials mit den Körnern ist dabei nur gering und viel von diesem Inertstoff löst sich wieder beim Trocknen der Körner. It is necessary that the inert material is at the point is where the skin around the grains becomes plastic. In a rotating tube furnace with a large diameter and adapted relatively low speed, whereby a relatively smooth movement of the material is achieved, this is not everywhere the case. The consequence is that the grains stick together before a top layer of inert material has been deposited sufficiently firmly on the grains. Furthermore, it is conventionally, the grains before entering the furnace with an inert material, like sand or crushed limestone, to sprinkle. The binding of this material with the grains there is little and much of this inert substance dissolves again while drying the grains.

Ausserdem ist es auf diese Weise sehr schwer, eine optimale Menge Inertstoff aufzubringen.In addition, this way it is very difficult to find an optimal amount Apply inert material.

In Abhängigkeit von der befolgten Dosierungsmethode braucht manbezogen auf das Gewicht der zu expandierenden Körner-weniger als 10 Gew. P bis Über 20 Gew. % des Inertstoffes, um Anwttchse und Zusammensinterung des Materials zu vermeiden. Im Falle eines Übermasses an Inertstoff mÜssen die Überreste wieder von den aufgeblähten Körnern getrennt werden bei Anwendung einer nur sehr geringen Menge bleibt bei den bisher befolgten Dosierungsmethoden die Gefahr bestehen, dass eine Abweichung von dem normalen Betriebsgang zu Anwachsen an der Ofenwand und zu einer Zusammensinterung der Körner im Ofen selbst führt. Depending on the dosage method followed, one needs related on the weight of the grains to be expanded-less than 10 wt. P to over 20 wt. % of the inert substance in order to avoid growth and sintering of the material. In the event of an excess of inert substance, the remains must be removed from the bloated Grains are separated when only a very small amount remains with the application Dosing methods followed so far run the risk of a deviation from normal operation to growth on the furnace wall and to sintering together the grain in the oven itself leads.

Diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäss in der Weise vermeiden, dass die noch feuchten Körner bei einem Druck, gleich oder Über dem Druck, bei dem die Körner gebildet werden, so lange mit dem Inertstoff in Kontakt gebracht werden, bis die Kornoberfläche keinen Inertstoff mehr aufnimmt. According to the invention, these disadvantages can be avoided in such a way that that the still moist grains at a pressure equal to or above the pressure at which the grains are formed as long as they are brought into contact with the inert material, until the grain surface no longer absorbs any inert material.

Der um die Körner befindliche Inertstoff wird in optimalen Mengen in die Oberfläche der Körner aufgenommen, und löst sich auch nach Trocknung und weiterer Erhitzung nich mehr aus dieser Oberfläche. Um die Körner legt sich eine optimal dichte, bei der Erweichungstemperatur der Kornmasse nicht erweichende Haut. Die Gefahr von Anwdchsen ander ofenwand und einer Zusammensinterung der Körner im Ofen ist dadurch völlig vermieden.The inert material around the grains is used in optimal quantities absorbed into the surface of the grains, and dissolves even after drying and no further heating from this surface. One lays around the grains optimally dense skin that does not soften at the softening temperature of the grain mass. The risk of growth on the furnace wall and the grains sintering together in the This completely eliminates the need for an oven.

Die Behandlung der noch feuchten Körner mit Inertstoff erfolgt vorzugsweise in einer Granuliervorrichtung, z.B. auf einem Granuliertisch, in einer Granuliertronrmel, oder ggf. an der Eintrittsöffnung einer Trockentrommel. Die Behandlung kann ggf. in Dauerbetrieb erfolgen. Es ist dabei notwendig, dass genügend Körner zugleich behandelt werden, so dass der Druck, den sie durch ihre Masse, sowie ihre Bewegungs- und Reibungsenergie gegenseitig ausüben, relativ gross ist. Der Umstand, dass die Körner auf einem Granuliertisch oder in einer Granuliertrommel mit Inerstoff behandelt werden genügt allein nicht; es müssen auch genÜgend hohe DrUcke ausgeübt werden. Die Menge der gleichzeitig zu behandelnden Körner hängt von mehreren Faktoren ab, wie der Plastizität, der Temperatur und der Feuchtigkeit des tonhaltigen Materials, der Feinheit und dem Feuchtigkeitsgrad des Inertstoffes, sowie dem Durchmesser, Rotationsgeschwindigkeit und Neigung von Granuliertisch oder - trommel. The treatment of the still moist grains with inert material is preferably carried out in a granulating device, e.g. on a granulating table, in a granulating drum, or, if necessary, at the inlet opening of a drying drum. Treatment may be take place in continuous operation. It is necessary to have enough grains at the same time treated so that the pressure exerted by their mass and their movement and exerting frictional energy on each other is relatively large. The fact that the Grains treated with inert substance on a granulating table or in a granulating drum being alone is not enough; Sufficiently high pressures must also be exerted. The amount of grains to be treated at the same time depends on several factors, like the plasticity, the temperature and the humidity of the clayey material, the fineness and the degree of moisture of the inert substance, as well as the diameter, Rotation speed and inclination of the granulating table or drum.

Durch richtige Einstellung dieser Faktoren wird der Inertstoff-stets derart in die Kornoberfläche aufgenommen, dass ein Loslösen während und nach der Trocknung ausgeschlossen ist.By properly adjusting these factors, the inert substance becomes-always so taken into the grain surface that a loosening during and after the Drying is excluded.

Als Inertstoff kann feinkörniges Material, wie SiO2, A1203 oder CaO oder Material auf Basis einer Kombination dieser Oxyde verwendet werden, wenn nur der Erweichungspunkt Über dem des tonhaltigen Materials liegt. Fine-grained material such as SiO2, A1203 or CaO can be used as an inert substance or material based on a combination of these oxides can be used, if only the softening point is higher than that of the clayey material.

Wird von sehr feinem Material ausgegangen, z.B. unter 50 «, so kann ein Stoff benutzt werden, der mit dem tonartigen Material der Körner eine Silikatverbindung mit sehr hohem Erweichungspunkt bildet.If very fine material is assumed, e.g. below 50 «, then a substance can be used that forms a silicate compound with the clay-like material of the grains forms with a very high softening point.

Die Erfindung wird an Hand der Beispiele erläutert. The invention is illustrated by means of the examples.

Sie beschränkt sich nicht auf dieses Beispiel, es sind vielmehr im Rahmen der vorliegenden Erfindung zahlreiche Ausführungsformen möglich.It is not limited to this example, rather it is in the Numerous embodiments are possible within the scope of the present invention.

Beispiel I Tonproben mit 17 Vol. % freiem Wasser werden unter Drücken von bzw. 26, 5 und 10 kg je cm2 Oberfläche zusammengepresst. Die Oberfläche wird anschliessend mit feinem Quarzsand mit einer gleichmässigen Korngrössenverteilung von durchschnittlich 150 M in trocknem Zustand bestreut und danach mit Druck beaufschlagt. Bei einem Druck unter den genannten PressdrUcken 2 werden stets weniger als 20 mg Sand je cm Tonoberfläche in den Ton aufgenommen.Example I Clay samples with 17% by volume of free water are pressed of or 26, 5 and 10 kg per cm2 of surface pressed together. The surface will then with fine quartz sand with a uniform grain size distribution sprinkled with an average of 150 m in a dry state and then subjected to pressure. At a pressure below the mentioned pressures 2 are always less than 20 mg Sand absorbed into the clay per cm of clay surface.

Bei einem Druck gleich oder Über dem ursprünglichen Pressdruck des Tons werden 2 stets gut 20 mg Sand je cm Tonoberfläche fest in der Oberfläche aufgenommen.At a pressure equal to or above the original pressure of the Clay is always a good 20 mg of sand per cm of clay surface firmly absorbed in the surface.

Beispiel II In grosstechnischem Umfang werden stündlich 20 t Ton mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 17 Gew. % zu zylindrischen Körnern mit einem mittleren Durchmesser von 5 mm und einer mittleren Länge von 5 mm verpresst. Das Korngewicht beträgt durchschnittlich 200 mg.Example II On an industrial scale, 20 tons of clay are added every hour a moisture content of 17% by weight to cylindrical grains with a medium 5 mm in diameter and an average length of 5 mm. The grain weight averages 200 mg.

Es wird kontinuierlich ein Körnerstrom in die Granuliertrommel eingebracht. Diese Trommel hat einen Querschnitt von 1,6 m, eine Länge von 2,75 m, eine Drehgeschwindigkeit von 19 U/min und enthält stets etwa 1 Tonne Körner. Zugleich wird feiner Quarzsand mit einer gleichmässigen Korngrössenverteilung von durchschnittlich 150 A in trocknem Zustand in so grosser Menge in die Trommel eingeführt, dass das aus der Trommel austretende Produkt gerade kein Übermass an Sand zeigt (d.h. keine nicht aufgenommene Sandmenge). Die mittlere Verweilzeit der Körner in der Trommel beträgt etwa 3 min; in dieser Periode werden sie sehr kräftig übereinander gerollt, wobei der Sand völlig in die Oberfläche der Körner aufgenommen wird. Beim Austritt aus der Trommel beträgt das Korngewicht durchschnitlich 223 mg, so dass berechnet auf das Anfangsgewicht, etwa 11 % Sand eingedrungen ist. A grain stream is continuously introduced into the granulating drum. This drum has a cross section of 1.6 m, a length of 2.75 m, a speed of rotation of 19 rpm and always contains about 1 ton of grains. At the same time will fine quartz sand with a uniform grain size distribution of average 150 A introduced into the drum in a dry state in such a large quantity that the Product emerging from the drum does not show any excess of sand (i.e. no amount of sand not absorbed). The mean residence time of the grains in the drum is about 3 min; in this period they are rolled very vigorously on top of each other, whereby the sand is completely absorbed into the surface of the grains. When leaving from the drum the grain weight averages 223 mg, so that calculated on the initial weight, about 11% sand has penetrated.

Nach Behandlung mit Sand werden die Körner in einem heissen Luftstrom aus dem zugehörigen Rohrofen getrocknet. Nennenswerte Sandverluste traten dabei nicht auf. Die Körner werden schliesslich im Rohrofen expandiert. After sand treatment, the grains are placed in a stream of hot air dried from the associated tube furnace. Notable sand losses occurred not on. The grains are finally expanded in the tube furnace.

Nicht behandelte Körner können zu einer Temperatur von maximal 1370 OC expandiert werden, ohne dass AnwUchse oder Zusammenballungen im Ofen auftreten. Eine Steigerung der Ofentemperatur unter Vermeidung dieser Erscheinungen ist nicht mehr möglich. Es muss deshalb einigermassen stromaufwärts der Blähungszone der obengenannte Quarzsand in den Ofen eingebracht werden und zwar in einer Menge von etwa 20 Gew. %, bezogen auf das Gewicht des zu expandierenden Materials. Das Übermass an Sand wird, nach Blähung und KÜhlung der Körner zugleich mit dem Unterkorn abgesiebt. Untreated grains can reach a maximum temperature of 1370 OC can be expanded without any growth or agglomeration occurring in the oven. An increase in the oven temperature while avoiding these phenomena is not more is possible. It must therefore be somewhat upstream of the bloating zone mentioned above Quartz sand are introduced into the furnace in an amount of about 20 wt. %, based on the weight of the material to be expanded. The excess of sand is, after flatulence and cooling, the grains are screened off at the same time as the undersized grain.

Nach Behandlung der Körner mit Quarzsand gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Temperatur anstandslos auf 1420 OC. erhöht werden. Die Folge ist u.a. dass sich das Volumengewicht der aufgeblähten Körner von durchschnittlich 1,25 g/cm auf durchschnittl. 1,00 g/ca3 oder noch weiter verringert. After treating the grains with quartz sand according to the method of In the present invention, the temperature can easily be increased to 1420 OC. increase. The consequence is, among other things, that the volume weight of the puffed grains is average 1.25 g / cm on average 1.00 g / ca3 or even lower.

Beim Behandeln grösserer Körner statt der obengenannten kleineren Körner wird selbstverständlich, gemessen nach-dem Korngewicht, weniger Sand verbraucht, weil die Oberfläche Je Gewichtseinheit Körner auch kleiner ist. When treating larger grains instead of the smaller ones mentioned above Grains, of course, measured according to the grain weight, less sand is used, because the surface area per weight unit of grain is also smaller.

Das Verhalten der Körner in der Erhitzungszone des Ofens weicht aber nicht von dem der kleineren Körner ab. Der Sand kann beim Versuch sowohl in trocknem wie in erdfeuchtem Zustand eingebracht werden.However, the behavior of the grains in the heating zone of the furnace is different does not differ from that of the smaller grains. The sand can be both dry when trying how to be introduced in a moist state.

Claims

PATENT CLAIM

Process for the production of aggregate grains for concrete objects and concrete structures by putting clay-like material in the form of grains when wet brings, the grains dries, this in the presence of a fine inert substance to at least heated to the temperature at which the mass of the grains expands, thereby marked that the grains still moist after formation for so long under pressure brought into contact equal to or above the pressure at which the grains are formed are with inert material until the grain surface no longer absorbs inert material.