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Verwendung von synthetischem Wollastonit-Material als Zuschlagstoff
für weißen Beton (Ausscheidung aus Patent/PatentanmeldungP 21 16 986.8-41) Die Erfindung
betrifft die Verwendung von synthetischem Wollastonit-Material zur Herstellung von
weißen Betonerzeugnissen.
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Natürlicher Wollastonit, ß-CaSiO3, ist als Kontaktmineral in Kontaktzonen
zwischen Kalkstein und Quarz entstanden.
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Die einzige große Lagerstätte, die zudem ein sehr reines und weißes
Material liefert, befindet sich in den Vereinigten Staaten. Nachdem man in Amerika
die vorteilhaften Eigenschaften des Wollastonits für keramische Zwecke erkannt hat,
versucht man in weniger rohstoffbegünstigten Ländern die Herstellung auf synthetischem
Wege. Außer dem Zusammenschmelzen geeigneter Rohstoffe mit nachfolgender Kristallisation
ist auch die Darstellung durch Brennen von hydrothermal erzeugten Calciumhydrosilikaten
bekannt geworden. In letzterem Falle werden Produkte erhalten, die den Weißgrad
des natürlichen Wollastonits sogar noch übertreffen.
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Wenn es so auch gelingt, hochwertiges Material herzustellen, so sind
die bekannten Herstellungsverfahrensgänge für eine wirtschaftliche Verwertbarkeit
der- ausgezeichneten Eigenschaften des Wollastonits in der Betonwaren-Industrie
doch noch zu kostspielig.
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Ausgehend von der bei der elektrothermischen Herstellung vonPhosphor
anfallenden Schlackenschmelze kann der Verfahrensgang der Wollastonitherstellung
erheblich abgekürzt werden. Die Schlackenschmelze wird zunächst in bekannter Weise
in Wasser abgeschreckt und der dadurch entstandene, glasige Schlackensand anschließend
gegebenenfalls nach mechanischer Entfernung von Verunreinigungen, die nicht in der
Schmelze homogen gelöst wurden, bei Temperaturen von mindestens lloo°C, vorzugsweise
bei 1150 bis 12000C, in stark oxydierender Atmosphäre insbesondere in einem Drehofen
so lanqe gebannt, bis das Material vollkommen
und ein kristallin-es Wollastonitmaterial entstanden ist. Der richtige Betriebszustand
im Drehofen ist infolge genauer Regelung von Brenntemperatur und Verweilzeit am
deutlichen Farbumschlag leicht zu erkennen.
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Das Brennprodukt ist bei optimaler Brenntemperatur ein lockeres, und,
bei sauberer Abtrennung der Verunreinigungen, rein weißes, grießiges Wollastonit-Material.
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Der Eisengehalt ist überraschend niedrig, z.B. betrug in einer Probe
der Fe20g-Gehalt o,o6 %. Bei dem auf eine Feinheit von 4000 cm /g gemahlenen Pulver
wurde ein Hellbezugswert Y von 94,bezogen auf MgO = loo, gemessen.
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Das Produkt ist in der Weißqualität dem besten synthetischen Wollastonit
gleichwertig und beträchtlich besser als das natürliche Mineral.
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Wie wichtig die Brenntemperatur für höchste Weißqualität ist, geht
daraus hervor, daß gleiches Schlackenmaterial bei lloo°C statt bei 11500C gebrannt
auch nach zweistündigem Brand nur eine Helligkeit von Y = 90 erreicht.
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Wenn keine reine weiße Spitzenqualität erforderlich ist, kann man
auf die quantitative Abtrennung der färbenden Verunreinigungen verzichten. Diese
bilden im Brennprodukt deutlich sichtbare schwarze Körnchen, während sie in der
Ausgangsschlacke als graue Einsprenglinge in der grauen Grundmasse kaum zu erkennen
sind. Die Verfärbung erfolgt mit steigender Temperatur durch Reaktion dieser Einsprenglinge
unter Oxydation mit der Silikatsubstanz. Ein Wollastonit-Material mit o,l3 % Fe203-Gehalt,
der zum größten Teil aus solchen Verunreinigungen stammte, hatte nach der Vermahlung
auf 4000 cm2/g eine leichte Cremefarbe und eine' Helligkeit von Y = 88. Der Weißgehalt
lag somit immer noch über dem des natürlichen Wollastonits.
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Zur Herstellung definiter Kornbänder wird zweckmäßigerweise das Ausgangsmaterial
verformt. Man kann den Schlackensand mahlen und granulieren oder brikettieren.
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Man kann auch die Mahlung des harten Sandes umgehen und den Sand direkt
in einer Kompaktiermaschine verformen.
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Schließlich ist es möglich, den Sand nach Vorerhitzung,
z.B.
bei 9oo°C zu verformen, wodurch die Kompaktierung unter viel geringerem Aufwand
möglich ist. In letzterem Falle können die Abgase des Brennofens zur Vorerhitzung
des Brennguts dienen. Es hat sich gezeigt, daß man durch Brennen insbesondere der
durch Kompaktierung gebildeten Formlinge hinsichtlich Festigkeit und Abrieb ein
außerordentlich geeignetes Material zur Herstellung von Betonwaren erhält. Die erforderliche
Verweilzeit in der Brennzone richtet sich nach der gewünschten Entfärbung.
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Das auf diese Weise im Korngrößenbereich von O bis 30 mm, insbesondere
1 bis 20 mm, herstellbare weiße Wollastonit-Material wird erfindungsgemäß mit weißem
Zement nach üblichen bekannten Verfahren und unter Einhaltung der Betonnormen bzw.
Verfahrensvorschriften zur Herstellung von weißem Beton-erzugnissen verwendet. Es
lassen sich beispielsweise weißer Ronstruktionsbeton, weiße Betonsteine, Bordsteine,
Fußgängerüberwege sowie Fußböden, Treppenstufen, Fußwegplatten, Wandplatten und
Betonbruchsteinverblendungen herstellen. Dazu kann jeweils das erforderliche geeignete
Kornband zusammengestellt und mit Zement und anderen bekannten Zuschagstoffen verarbeitet
werden.
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Für weiße Fassadenelemente eignet sich insbesondere ein Zuschlagskornband
von 8 bis 25 mm. Besonders hervorzuheben ist die hohe Abriebfestigkeit, die Griffigkeit
und das hohe Lichtreflexionsvermögen des Wollastonit-Materials, weshalb sich insbesondere
die Verwendung im Straßenbau anbietet.
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Anhand des folgenden Beispiels wird die erfindungsgemäße vorteilhafte
Verwendung des Wollastonit-Materials verdeutlicht.
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Beispiel 1 Mit einem Wasserzementfaktor von o,4o wurde aus Weißzement
PZ 275 und weißem Woilastonit-Material des folgenden Kornbandes: O bis 0,5 mm =
18 % 0,5 " 2 mm = 15 % 2 " 8 mm = 32 % 8 " 16 mm = 35 % im Mischungsverhältnis 1:4
ein Beton hergestellt und zu Fahrbahn-Markierungssteinen verarbeitet. Diese Steine
besaßen nach 28 Tagen eine Druckfestigkeit von 780 Kp/cm2 und eine Biegefestigkeit
von 80 Kp/cm². Die Helligkeit des Betonkörpers wurde mit Y = 75 gemessen.