DE2638707A1

DE2638707A1 - LIGHT PARTICLE-SHAPED UNIT AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING

Info

Publication number: DE2638707A1
Application number: DE19762638707
Authority: DE
Inventors: Jose Walls-Muycelo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-27
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1977-03-03
Also published as: CA1063133A; IL50365A; AR210366A1; FR2322110A1; IN145375B; ES451052A1; ES223084U; BR7605674A; AU1715676A; SE7609450L; JPS5244850A; NL7609521A; GB1506986A; IL50365A0; ZA765159B; ES223084Y; FR2322110B3

Description

Anmelder: JOSE WALLS-MUYCELOApplicant: JOSE WALLS-MUYCELO

Dakota 222-100, Mexico 18, D.F., MexicoDakota 222-100, Mexico 18, D.F., Mexico

Leichtes, teilchenförmiges Aggregat und Verfahren zu seiner HerstellungLightweight particulate aggregate and process for its manufacture

Die Erfindung betrifft ein poröses, leichtes, teilchenförmiges Aggregat. Das Aggregat kann in Beton, Zement, Mörtel und Speis, Baublöcken und anderen Bauelementen verwendet werden. Es enthält expandierte und gesinterte Teilchen mit niedriger Alkalinität aus einem Material, das enthält oder besteht aus: einem Alkalimetallsilikat mit einem M₅O/SiQ₅-Verhältnis von etwa 1:2 bis 1:4, worin M ein Alkalimetall bedeutet; Siliciumdioxid in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 50 Gew.96, bezogen auf das Alkalimetallsilikat; und einem Erdalkalimetallsilikat in einer Menge von 0,1 bis 200 Gew.?6, bezogen auf das Alkalimetallsilikat. Die Teilchen besitzen eine Dichte nicht über etwa 60 g/dnr und eine Druckfestigkeit bis zu etwa 275 kg/cm . Sie besitzen ein Expansionsverhältnis bis zu etwa dem 15fachen ihres ursprünglichen kollabierten Volumens. Zu dem Aggregat können zur Einstellung spezifischer und geeigneter Eigenschaften für seine verschiedenen Verwendungen geeignete Füllstoffe und Zusatzstoffe zugegeben werden.The invention relates to a porous, light, particulate aggregate. The unit can be used in concrete, cement, mortar and food, building blocks and other structural elements. It contains expanded and sintered particles of low alkalinity of a material which contains or consists of: an alkali metal _{silicate having an M 5} O / SiQ ₅ ratio of about 1: 2 to 1: 4, where M is an alkali metal; Silica in an amount of about 0.1 to about 50 weight 96 based on the alkali metal silicate; and an alkaline earth metal silicate in an amount of 0.1 to 200% by weight based on the alkali metal silicate. The particles have a density not exceeding about 60 g / dnr and a compressive strength up to about 275 kg / cm. They have an expansion ratio of up to about 15 times their original collapsed volume. Suitable fillers and additives can be added to the aggregate in order to establish specific and suitable properties for its various uses.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines porösen, leichten.,, teilchenförmigen Aggregats, bei dem eine wäßrige Aufschlämmung aus einem Alkalimetallsilikat, feinverteiltem Siliciumdioxid und feinverteiltem Erdalkalimetallsilikat unter Herstellung eines homogenen Gemisches verknetet wird. Dann werden die Teilchen der Aufschläm mung auf eine vorherbestimmte Größe zerkleinert, abhängig von der gewünschten Größe des Endaggregats. Dann wird die Tempera-The invention also relates to a method for Production of a porous, light. ,, particulate aggregate, in which an aqueous slurry of an alkali metal silicate, finely divided silica and finely divided Alkaline earth metal silicate is kneaded to produce a homogeneous mixture. Then the particles become the slurry chopped to a predetermined size, depending on the desired size of the final aggregate. Then the temperature

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

tür der Teilchen von etwa 110 auf etwa 70O⁰C allmählich erhöht, und dann wird gebrannt, bis eine Temperatur von etwa 700 bis etwa 1500⁰C erreicht ist und die Verglasung bzw. der Glasfluß der Silikate beendigt ist. Kaliumnitrat kann für die Bildung einer großen, zentralen Pore zugegeben werden. Beim Erhitzen des Gemisches entsteht dabei eine Hohlteilchenstruktur. The particles are gradually increased from about 110 to about 70O ⁰ C, and then firing until a temperature of about 700 to about 1500 ⁰ C is reached and the vitrification or the glass flow of the silicates is ended. Potassium nitrate can be added to form a large, central pore. When the mixture is heated, a hollow particle structure is created.

Die allmähliche Temperaturerhöhung kann teilweise in Anwesenheit von gesättigtem Dampf für eine Befeuchtung durchgeführt werden, und dabei werden die Oberflächen der Teilchen ausreichend plastisch. Es wird eine Hohlstruktur mit einer großen Mittelpore bzw. -zelle erhalten, die von einer Hülle aus hochporösem Material umgeben ist.The gradual increase in temperature can partially be carried out in the presence of saturated steam for humidification become, and thereby the surfaces of the particles sufficiently plastic. A hollow structure with a large central pore or cell is obtained, which is surrounded by a shell is surrounded by highly porous material.

Die Erfindung betrifft hochporöse, leichte, teilchenförmige Aggregate, die in Beton, Gußzement, Mörtel und Speis, Baublöcken und anderen Bauelementen verwendet werden können. Sie betrifft insbesondere Aggregate mit erhöhter Festigkeit und verminderter Alkalinität, die mit Bindemitteln sehr gut verträglich sind, wie auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Aggregate.The invention relates to highly porous, lightweight, particulate Aggregates used in concrete, cast cement, mortar and food, building blocks and other structural elements can. In particular, it relates to aggregates with increased strength and reduced alkalinity, those with binders are very well tolerated, as is a process for the production of these units.

Es ist seit langem bekannt, daß Aggregate in der Bauindustrie verwendet werden. Nach den Erfahrungen, die man mit den Aggregaten gesammelt hat, ist es seit langem bekannt, daß für hohe Druckfestigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und hohe Festigkeit von Gußzement, Mörtel und Speis nur schwere und feste Aggregate verwendet werden können, die nicht leicht sind. Die Verwendung von leichten, porösen Aggregaten ist im allgemeinen auf Elemente beschränkt, bei denen keine hohe Festigkeit des Materials erforderlich ist, wie bei Trennteilen, Deckplatten oder Fliesen u.a., und im allgemeinen können sie bei Strukturelementen, wie bei Stützen, Streben, Trägern, Stützbalken u.a., nicht verwendet werden, insbesondere da die leichten bekannten, verfügbaren Aggregate ausgewählt wurden unter Aggregaten mit niedrigerIt has long been known that power units are used in the construction industry. Based on the experience gained with the units, it has long been known that only heavy and solid units that are not light can be used for high compressive strength, high temperature resistance and high strength of cast cement, mortar and food. The use of light, porous aggregates is generally limited to elements that do not require high strength of the material, such as partitions, cover plates or tiles, etc., and in general they can be used in structural elements such as columns, struts, girders, support beams ua, are not used, especially since the light, known, available aggregates have been selected from aggregates with lower

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Festigkeit, wie Bimsstein, Lava, Schlacke, gebrannter Ton, Schiefer oder Asche bzw. ausgeglühte Kohle aus Kohle oder Koks und unter ähnlichen Materialien. Alle diese als Aggregate verwendeten Materialien wie auch andere künstlich hergestellte Aggregate auf Grundlage expandierter Bentonite und expandierter Silikate lassen hinsichtlich der Festigkeit des unter ihrer Verwendung hergestellten Materials viel zu wünschen übrig. Dies ist durch die Tatsache bedingt, daß alle solche Aggregate erstens nur in sehr wenigen Teilchengrößen verfügbar sind und daß sie daher nicht für viele Zwecke verwendet werden können. Es ist besonders nachteilig, daß fast alle bekannten Aggregate eine kleine Teilchengröße besitzen. Dadurch werden größere Mengen an Wasser erforderlich, und die Festigkeit der Bindemittel verschlechtert sich und Risse treten nach dem Trocknen in der gehärteten Masse auf. Die bekannten expandierten Silikatmaterialien sind sehr spröde, und daher konnte ihre Teilchengröße nicht erhöht werden. Sie zeigen andererseits eine hohe Alkalinität und gehen mit den meisten, üblichen, verwendeten Bindemitteln eine chemische Umsetzung ein. Als Folge davon verschlechtert sich das Material noch mehr, und die Festigkeit des Endproduktes verschlechtert sich noch weiter.Solidity, such as pumice stone, lava, slag, baked clay, Shale or ash, or annealed charcoal from coal or coke and similar materials. All of these as aggregates used materials as well as other artificially produced aggregates based on expanded bentonite and expanded silicates permit much in terms of the strength of the material made using them to be desired. This is due to the fact that all such aggregates, firstly, only come in very few particle sizes are available and therefore cannot be used for many purposes. It is particularly disadvantageous that almost all known aggregates have a small particle size. This creates larger amounts of water required, and the strength of the binder deteriorates and cracks appear in the hardened after drying Mass on. The known expanded silicate materials are very brittle and therefore their particle size could be reduced not be increased. On the other hand, they show a high alkalinity and enter into a chemical reaction with most of the commonly used binders. As a consequence of this the material deteriorates even more and the strength of the final product deteriorates even further.

Man hat daher bei Kenntnis der verschiedenen Arten der Aggregate, die in Zementkonstruktionen verwendet wurden, in der Vergangenheit angenommen, daß es unmöglich ist, Mörtel oder Beton oder Zement mit hoher Festigkeit und sehr niedrigem Gewicht herzustellen, da diese beiden Eigenschaften des Betons und des Mörtels sich gegeneinander ausschließen. Soll eine hohe Festigkeit erreicht werden, so müssen zur Erzielung einer solchen hohen Festigkeit schwere Aggregate verwendet werden, und es besteht somit keine Möglichkeit, leichte Materialien herzustellen. Wenn andererseits das Gewicht des Materials die Haupteigenschaft ist und leichte Aggregate der oben erwähnten Art verwendet werden, nimmt die Festigkeit der gebildeten Materialien stark ab. Es war daher in der Vergangenheit praktisch unmöglich, Beton oderKnowing the various types of aggregates used in cement structures, one has, therefore, believed in the past that it is impossible to make mortar or concrete or cement with high strength and very low To produce weight, since these two properties of the concrete and the mortar are mutually exclusive. If a high strength is to be achieved, then heavy aggregates must be achieved in order to achieve such a high strength can be used, and thus there is no possibility of making lightweight materials. If on the other hand the weight of the material is the main property and lightweight aggregates of the type mentioned above are used, the Strength of the formed materials. It was therefore practically impossible in the past to use concrete or

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Mörtel herzustellen, die beide Eigenschaften gleichzeitig besitzen.To produce mortars that have both properties at the same time.

Die Herstellung bestimmter, leichter Baublöcke unter Verwendung von leichten Aggregaten mit großer Teilchengröße, die miteinander mittels eines geeigneten Bindemittels verbunden sind, ist bekannt. Im allgemeinen werden diese leichten Baublöcke aber nur für Bedeckungszwecke und ebenfalls als permanente Leergerüstmaterialien verwendet und sind von Strukturelementen, wie Säulen» Trägern, Stützbalken, stützenden Wänden u.a., deshalb ausgeschlossen, da sie sehr spröde sind und eine niedrige Festigkeit gegenüber der Kompression besitzen und gegenüber Biege- und Scherbeanspruchungen. Diese Art von bekannten, leichten Baublöcken besitzt weiterhin den Nachteil, daß das Material, wenn expandiertes Silikatmaterial verwendet wird, eine hohe Alkalinität besitzt und mit den üblicherweise verwendeten Bindemitteln reagiert. Dadurch nimmt die Stärke der Bindungswirkung solcher Bindemittel ab, und die Blöcke krümeln leicht beim Verpressen oder bei einer Abriebseinwirkung.The manufacture of certain, lightweight building blocks using lightweight aggregates with large particle sizes, which are connected to one another by means of a suitable binding agent is known. Generally these light building blocks but only for covering purposes and likewise used as permanent empty scaffolding materials and are supported by structural elements such as columns, girders, support beams, supporting walls, etc., are excluded because they are very brittle and have a low resistance to compression and against bending and shear stresses. This type of known, lightweight building blocks possesses furthermore the disadvantage that the material, if expanded silicate material is used, has a high alkalinity and reacts with the binders commonly used. This decreases the strength of the binding effect of such Binder off, and the blocks crumble easily when pressed or when exposed to abrasion.

Es besteht daher in der Bauindustrie seit langem ein Bedarf, leichte Aggregate herzustellen, die trotz ihres leichten Gewichts eine hohe Festigkeit gegenüber Kompression besitzt und eine niedrige Alkalinität aufweisen, wodurch Nebenreaktionen mit den verwendeten Bindemitteln vermieden werden. Die leichten Aggregate sollen zur Herstellung von Baublöcken verwendet werden, die nicht mehr zerbröckeln.There has therefore long been a need in the construction industry to produce lightweight units that, despite their light weight has a high resistance to compression and a low alkalinity, whereby Side reactions with the binders used can be avoided. The lightweight aggregates are intended for the production of Building blocks are used that no longer crumble.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, leichte Aggregate zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Aggregate nicht besitzen und die gegenüber Kompressions-, Biege- und Scherkräften und -beanspruchungen eine hohe Festigkeit aufweisen.The present invention is therefore based on the object of creating lightweight units that have the disadvantages of the known aggregates do not have and the against compression, bending and shear forces and stresses have high strength.

Erfindungsgemäß sollen leichte Aggregate geschaffen werden auf Grundlage eines Gemisches aus einem Alkalimetall-According to the invention, lightweight units are to be created based on a mixture of an alkali metal

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silikat und einem Erdalkalimetallsilikat, das eine sehr niedrige Diente besitzt, eine "hohe Festigkeit aufweist und eine niedrige Alkalinität zeigt. Die erfindungsgemäßen Aggregate können mit allen Arten von Bindemitteln gut verträglich sein.silicate and an alkaline earth metal silicate, which has a very low diene, "has high strength and" shows low alkalinity. The aggregates according to the invention can be well compatible with all types of binders be.

Erfindungsgemäß sollen leichte Aggregate mit den oben erwähnten Eigenschaften geschaffen werden, die trotz ihrer hohen Porosität keine Sprödigkeitseigenschaften zeigen.According to the invention, lightweight units with the above mentioned properties are created which, despite their high porosity, show no brittleness properties.

Es sollen leichte Aggregate geschaffen werden, die eine große Teilchengroße mit einem hohlen Zentrum besitzen, das von einer Hülle aus hochporösem Material umgeben ist.Light aggregates are to be created which have a large particle size with a hollow center, which is surrounded by a shell made of highly porous material.

Erfindungsgemäß soll weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines leichten Aggregats mit dan oben erwähnten Eigenschaften geschaffen werden. Das Verfahren soll wirtschaftlich durchzuführen sein und poröses, starkes, leichtes, teilchenförmiges Material mit großer Teilchengröße liefern.According to the invention a method of forming a light aggregate with dan above-mentioned properties will continue to be created. The process is said to be economical to operate and to produce porous, strong, lightweight, particulate material with a large particle size.

Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Herstellung eines leichten Aggregats mit den oben erwähnten Eigenschaften geschaffen werden, wobei die Silikatmaterialien mit einem Verhältnis bis zu dem 15fachen des ursprünglichen, kollabierten Volumens expandieren, ohne daß die Festigkeit verlorengeht.According to the invention, a method for producing a lightweight aggregate having the properties mentioned above is intended be created, the silicate materials with a ratio expand up to 15 times the original, collapsed volume without losing strength.

Erfindungsgemäß sollen Materialien und Elemente unter Verwendung dieser Aggregate geschaffen werden, indem man diese Aggregate mit geeigneten Bindemitteln verbindet.According to the invention, materials and elements using these aggregates are to be created by connects these aggregates with suitable binders.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung von "Aggregaten" gesprochen wird, so soll dieser Ausdruck auch sämtliche Arten von Zuschlägen mit umfassen.When "aggregates" are used in the present application, this expression is also intended to include all types of surcharges with include.

Erfindungsgemäß wird eine wäßrige Dispersion aus einem Alkalimetallsilikat, Siliciumdioxid(unter diesen Ausdruck sollen auch alle Arten von Kieselsäureanhydrid undAccording to the invention, an aqueous dispersion is made an alkali metal silicate, silicon dioxide (this term also includes all types of silicic acid anhydride and

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Kieselerde fallen) und einem Erdalkalimetallsilikat unter Bildung einer Aufschlämmung verknetet. Die Aufschlämmung wird dann zu Teilchen mit einer Größe verkleinert, die entsprechend der Teilchengröße, die das Endaggregat besitzen soll, ausgewählt wurde. Die Temperatur wird dann langsam von etwa 110 auf etwa 700⁰C erhöht, und es wird mit dem Brennen begonnen, bis eine Temperatur von etwa 700 bis 1500°C erreicht ist und die Verglasung bzw. der Glasfluß der Silikate beendigt ist. Sollen Teilchen großer Größe mit einem Hohlzentrum hergestellt werden, wird zu dem Gemisch, vor dem Erhitzen eine geeignete Menge an Kaliumnitrat zugegeben, das beim Erhitzen explodiert und eine große Zentralpore bzw. -zelle unter Bildung einer Hohlteilchenstruktur ergibt. Diese Hohlteilchenstruktur kann ebenfalls hergestellt werden, wenn das Erhitzen mindestens teilweise in Anwesenheit von gesättigtem Dampf für die Befeuchtung erfolgt. Biese Hohlteilchenstruktur kann ebenfalls hergestellt werden» wenn das Erhitzen mindestens teilweise in Anwesenheit von gesättigtem Dampf für die Anfeuchtung erfolgt, damit die Oberflächen der Teilchen ausreichend plastisch werden, mit oder ohne das Vorhandensein von Kaliumnitrat. Andere geeignete Füllstoffe oder Zusatzstoffe können zu dem Aggregat zugegeben werden, damit .. es für eine Vielzahl von Verwendungen spezifische und geeignete Eigenschaften erhält.Silica fall) and an alkaline earth metal silicate are kneaded to form a slurry. The slurry is then reduced to particles of a size selected according to the particle size that the final aggregate is to be. The temperature is then slowly raised from about 110 to about 700 ⁰ C, and it is started to burn until it reaches a temperature of about 700 to 1500 ° C and the vitrification of the silicates or the glass flux is terminated. If particles of large size with a hollow center are to be produced, a suitable amount of potassium nitrate is added to the mixture before heating, which upon heating explodes and results in a large central pore or cell with the formation of a hollow particle structure. This hollow particle structure can also be produced if the heating is carried out at least partially in the presence of saturated steam for humidification. This hollow particle structure can also be produced if the heating takes place at least partially in the presence of saturated steam for moistening so that the surfaces of the particles become sufficiently plastic, with or without the presence of potassium nitrate. Other suitable fillers or additives can be added to the aggregate to give it specific and suitable properties for a variety of uses.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung ύοώ. teilchenförmigen Aggregaten gesprochen wird, soll darunter jegliche Art von. korpuskularen bzw. aus Einzelteilchen, bestehenden Aggretaten verstanden werden.If in the present application ύοώ. particulate aggregates is said to include any kind of. corpuscular or from individual particles, existing aggregates are understood.

Das erfindungsgemäße poröse, leichte, teilchenförmige Aggregat enthält oder besteht aus Teilchen mit sortierter bzw. ausgewählter Größe aus einem Material, das aus einem Alkalimetallsilikat, bevorzugt mit einem M₂0/Si0₂-Verhältnis vom etwa 1:2 bis etwa 1:4, wobei M ein Alkalimetall, bevorzugt Natrium, bedeutet; 0,1 bis 5O?6 Siliciumdioxid (SiO₂), bezogen auf das Alkalimetallsilikat; und 0,1 bis 2QQ# Erd-The porous, light, particulate aggregate according to the invention contains or consists of particles of sorted or selected size made of a material composed of an alkali metal _{silicate, preferably with an M 2} O / Si0 ₂ ratio of about 1: 2 to about 1: 4, where M is an alkali metal, preferably sodium; 0.1 to 50 6 silicon dioxide (SiO ₂ ) based on the alkali metal silicate; and 0.1 to 2QQ # earth

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alkalimetallsilikat, bevorzugt Calciumsilikat (CaSiO₃), bezogen auf das Alkalimetallsilikat, enthält oder daraus besteht, wobei die Teilchen expandiert sind. Die Teilchen sind außerdem sehr· porös und besitzen eine Dichte von nicht mehr als etwa 60 g/drn^ und eine Druckfestigkeit bis zu etwa 275 kg/cm²; sie sind bei Temperaturen in der Größenordnung von etwa 125O°C beständig, ohne daß sie schmelzen oder sich deformieren, und sie besitzen ein Expansions verhältnis bis zu dem 15fachen ihres ursprünglichen, kollabierten Volumens. Außerdem ist ihre Alkalinität stark vermindert.alkali metal silicate, preferably calcium silicate (CaSiO ₃ ), based on the alkali metal silicate, contains or consists of it, the particles being expanded. The particles are also very porous and have a density of no more than about 60 g / dry and a compressive strength of up to about 275 kg / cm ² ; they are stable at temperatures on the order of about 125O ° C without melting or deforming, and they have an expansion ratio of up to 15 times their original, collapsed volume. In addition, their alkalinity is greatly reduced.

Obgleich keine Beschränkung auf irgendeine Theorie erfolgen soll, nimmt man an, daß durch die Zugabe von Siliciumdioxid zu dem Alkalimetallsilikat die Alkalinität des entstehenden Produktes stark vermindert wird. Dadurch können die erfindungsgemäßen Aggregate zusammen mit irgendwelchen, im Handel erhältlichen Bindemitteln für die Herstellung von Mörtel, Beton oder leichten Baublöcken verwendet werden, ohne daß durch alkalische Nebenreaktionen irgendwelche nachteiligen Wirkungen auf die Bindemittel ausgeübt werden. Die meisten bekannten Silikataggregate besitzen eine relativ hohe Alkalinität und wirken nachteilig auf die Bindemittel. Die Zugabe geeigneter Mengen an Erdalkalimetallsilikaten zu dem erfindungsgemäßen Aggregat bewirkt andererseits, daß die erhaltenen Aggregatteilchen wesentlich härter und fester sind und gegenüber Kompressionsbeanspruchungen beständig sind, ohne die Expansionseigenschaften der Teilchen für die Bildung einer Vielzahl von Poren zu beeinträchtigen.While not wishing to be bound by any theory, it is believed that the addition of silica to the alkali metal silicate the alkalinity of the resulting product is greatly reduced. This allows the aggregates of the invention together with any commercially available binders for the preparation of Mortar, concrete or light building blocks can be used without any adverse alkaline side reactions Effects are exerted on the binders. Most known silicate aggregates have a relatively high Alkalinity and adversely affect the binders. Adding appropriate amounts of alkaline earth metal silicates to it the aggregate according to the invention, on the other hand, has the effect that the aggregate particles obtained are considerably harder and stronger and are resistant to compressive stresses without affecting the expansion properties of the particles for impair the formation of a large number of pores.

Das erfindungsgemäße Aggregat, das die oben beschriebene Grundzusammensetzung besitzt _f besteht aus leichten, expandierten Teilchen mit Größen, die beliebig variiert werden können, und zwar von etwa 1 Mikron bis etwa 10 cm in der größten Dimension. Sie besitzen eine sehr hohe Druckfestigkeit und überraschenderweise eine niedrige Dichte. Sie sind nicht sehr spröde und weisen eine niedrige Alkalinität auf. Sie können daher auf solchen Baugebieten verwendet werden, woThe aggregate according to the invention, which has the basic composition described above _f consists of lightweight, expanded particles with sizes which may be varied as desired, from about 1 micron cm in the greatest dimension to about 10 degrees. They have a very high compressive strength and surprisingly a low density. They are not very brittle and have a low alkalinity. They can therefore be used on such building sites where

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in der Vergangenheit leichte Aggregate nicht eingesetzt werden konnten, da diese eine niedrige Festigkeit besaßen.In the past, light aggregates were not used because they had low strength.

Die erfindungsgemäßen teilchenförmigen Aggregate enthalten bevorzugt zusätzlich zu den oben beschriebenen basischen Komponenten 0,1 bis 30 Gew.% Borsäure. Durch das bei der Umsetzung von Borsäure und Al&alimetalloxid gebildete Alkalimetalltetraborat, das auch als solches zugegeben werden kann, wird der Expansionskoeffizient verbessert, und außerdem findet eine bessere Verglasung der Teilchen bei ihrem Erhitzen statt. Geringe Mengen an Metallearbiden können ebenfalls vorhanden sein, wenn man zu der Reaktionsmasse vor der Durchführung des Verfahrens Kohlenstoff zugibt. Dies wird im folgenden näher erläutert. Dabei erhält man eine Vielzahl mikrokristalliner Strukturen, gleichmäßig verteilt innerhalb der Teilchen, und diese ergeben- besonders gute Festigkeitseigenschaften. Außerdem wird der Schmelzpunkt beachtlich erhöht. Durch die Zugabe von Kohlenstoff zu der Masse wird durch Verbrennen eine sehr große Vielzahl von kleinen Poren gleichmäßig in der Struktur der Teilchen verteilt. Schließlich können die Teilchen ebenfalls 0,1 bis 30 Gew.% .eines Alkalimetällöxias bezogen .auf das Alkalimstallsilikat enthalten*, das bevorzugt durch*Redoxreaktion von guvor-.zugegebenem Alkalimetallnitrat, gebildet wird, besonders bevorzugt ist Kaliumoxid für die Erhöhung der Härte und des Schmelzpunktes des Aggregats.The particulate aggregates according to the invention contain preferably 0.1 to 30% by weight boric acid in addition to the basic components described above. Through that at the reaction of boric acid and Al & alimetal oxide formed Alkali metal tetraborate, which can also be added as such, improves the expansion coefficient, and also there is better vitrification of the particles when they are heated. Small amounts of metal carbides can also be present if carbon is added to the reaction mass before the process is carried out. this is explained in more detail below. This results in a large number of microcrystalline structures, evenly distributed within the particles, and these result in particularly good strength properties. It also becomes the melting point considerably increased. By adding carbon to the mass, burning a very large variety of small pores evenly distributed in the structure of the particles. Finally, the particles can also be 0.1 to 30% by weight of an alkali metal oxide based on the alkali metal silicate contain *, preferably by * redox reaction of guvor-.added alkali metal nitrate, is formed, especially Potassium oxide is preferred for increasing the hardness and melting point of the aggregate.

Andere geeignete Füllstoffe oder Zusatzstoffe können zu dem erfindungsgemäßen Aggregat zur Erzielung nützlicher und spezifischer Eigenschaften zugegeben werden, die bedingen, daß das Aggregat für besondere spezielle Zwecke gut geeignet ist. Beispiele für solche Füllstoffe und Zusatzstoffe sind inter alia Borax, Kieselgur, Tone, expandierbare Tone, wie Bentonit, Kaolin, Talk, Restkalksteine, Asbest, zerkleinertes Faserglas, Gesteinswolle, Ocker, vulkanische Aschen, Abfallaschen, Polierschiefer und andere Materialien.Other suitable fillers or additives can be used are added to the aggregate according to the invention to achieve useful and specific properties which require that the unit is well suited for special special purposes. Examples of such fillers and additives are inter alia borax, kieselguhr, clays, expandable clays such as bentonite, kaolin, talc, residual limestone, asbestos, crushed Fiberglass, rock wool, ocher, volcanic ash, trash ash, polishing slate and other materials.

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Ein hochporöses Teilchen, des erfindungsgemäßen Aggregats kann eine Vielzahl von kleinen Poren oder Zellen gleichmäßig verteilt in der Masse des Materials enthalten oder es kann eine relativ große Zentralpore oder -zelle enthalten, die von einer Hülle aus hochporösem Material umgeben ist, abhängig von der Art des Herstellungsverfahrens des Aggregats. Beide Strukturen sind gegenüber Kompression und hohen Temperaturen gleich beständig und beide besitzen eine absorbierende Außenoberfläche, die bewirkt, daß das Bindemittel sehr gut wirkt. Irgendwelches zugegebenes Bindemittel wird in den Poren oder Zellen absorbiert, und beim Härten erhält man eine Struktur mit hoher Adhäsion, und dadurch wird irgendein Zerbröckeln des Materials verhindert.A highly porous particle of the aggregate according to the invention may contain a multitude of small pores or cells evenly distributed in the mass of the material or it can contain a relatively large central pore or cell surrounded by a shell of highly porous material depends on the type of manufacturing process used for the unit. Both structures are opposite to compression and equally resistant to high temperatures and both have an absorbent outer surface, which causes the binder works very well. Any added binder will be absorbed in the pores or cells, and upon curing a structure with high adhesion is obtained and thereby any crumbling of the material is prevented.

Das erfindungsgemäße Aggregat kann nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Stufen umfaßt:The aggregate of the present invention can be produced by the following process, which has the following steps includes:

(a) Auflösen des Alkalimetallsilikats in einer Menge an Wasser, die ausreicht, eine Lösung zu bilden, die etwa 35 bis etwa 50% Gesamtfeststoffe enthält, und Zugabe einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.% feinverteiltem Siliciumdioxid, bezogen auf das Alkalimetallsilikat, und einer Menge von 0,1 bis 200 Gew.% feinverteiltem Erdalkalimetallsilikat, bezogen auf das Alkalimetallsilikat, wobei nach jeder Zugabe so stark geknetet wird, bis eine homogene Aufschlämmung erhalten wird;(a) Dissolving the alkali metal silicate in an amount of water sufficient to form a solution which contains about 35 to about 50% total solids, and adding an amount of 0.1 to 50% by weight of finely divided silica, based on the alkali metal silicate, and an amount of 0.1 to 200% by weight of finely divided alkaline earth metal silicate, based on the alkali metal silicate, kneading after each addition until a homogeneous slurry is obtained will;

(b) Verminderung der so erhaltenen Aufschlämmung zu Teilchen vorbestimmter Größe, abhängig von der gewünschten Größe des Endaggregats}(b) reducing the resulting slurry to particles of predetermined size depending on the desired one Size of the final aggregate}

(c) Erhitzen der so erhaltenen Teilchen auf eine Temperatur von etwa 110 bis etwa 700⁰C während einer Zeit von etwa 0,1 see bis etwa 5 min, so daß die erforderliche Expansion der Teilchen durch die Treibwirkung des freigesetzten Wasserdampfes unter Bildung einer großen Vielzahl von Poren in jedem Teilchen erreicht wird;(c) Heating the particles obtained in this way to a temperature of about 110 to about 700 ^° C. for a time of about 0.1 seconds to about 5 minutes, so that the required expansion of the particles by the propellant effect of the released water vapor with the formation of a large Plurality of pores is achieved in each particle;

(d) Brennen der expandierten, relativ getrockneten Teilchen bei einer Temperatur von etwa 700 bis etwa 1500°C(d) firing the expanded, relatively dried particles at a temperature of from about 700 to about 1500 ° C

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während einer Zeit von etwa 5 see bis etwa 1 min für die Vervollständigung der Expansion des Materials und damit seine Verglasung bzw. Sinterung abläuft; undfor a time from about 5 seconds to about 1 minute for the Completion of the expansion of the material and thus its vitrification or sintering takes place; and

(e) langsames Abkühlen der vollständig expandierten und verglasten bzw. gesinterten Teilchen auf Zimmertemperatur unter Herstellung des leichten, teilchenförmigen, hochporösen Aggregatmaterials.(e) slowly cooling the fully expanded and vitrified or sintered particles to room temperature producing the lightweight, particulate, highly porous aggregate material.

Die Eigenschaften des nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Aggregats können durch Zugabe anderer bestimmter J 'Zusatzstoffe zu der Ausgangsaufschlämmung variiert werden, so daß das fertige Aggregat zusätzliche und verbesserte Eigenschaften besitzt.The properties of the aggregate obtained by the process described above can be varied by adding other certain J ' additives to the starting slurry so that the final aggregate has additional and improved properties.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in die Aufschlämmung, die oben bei (a) gebildet wird, Borsäure in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.%, bezogen auf das Alkalimetallsilikat, eingeknetet werden, wobei die Borsäure teilweise mit dem Alkalimetalloxid, das in dem Silikatmaterial enthalten ist, unter Bildung von Alkalimetalltetraborat reagiert und wobei beim Erhitzen Metaborsäure und Wasserdampf gebildet werden. Dabei wird ein Silikat-Tetraboratglas erhalten, das eine sehr gute Verglasung des Materials ergibt und eine weitere Expansion während des Verglasungsverfahrens, wie oben bei (d) beschrieben.ermöglicht.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, in the slurry, the is formed in (a) above, boric acid in an amount of about 0.1 to about 30% by weight, based on the alkali metal silicate, are kneaded, the boric acid partially with the alkali metal oxide contained in the silicate material is, reacts to form alkali metal tetraborate and metaboric acid and water vapor are formed when heated will. A silicate tetraborate glass is obtained, which results in a very good glazing of the material and a further expansion during the vitrification process, such as described above at (d).

Bei einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird zu der verkneteten Aufschlämmung, die man bei (a) oben erhält, entweder bei gleichzeitiger Zugabe von Borsäure oder ohne eine solche Zugabe eine Menge von etwa 0,1 bis etwa 400 Gew.% feinverteiltem Kohlenstoff, bezogen auf das Alkalimetallsilikat, zugegeben. Dadurch wird eine verbesserte thermische Expansion und Verglasung erhalten, und außerdem wird der Schmelzpunkt des Aggregats erhöht. Durch die Zugabe von Kohlenstoff zu der Aufschlämmung vor dem Erhitzen werden geringe Mengen an Metallcarbiden durch Um-In a further preferred embodiment of the invention, the kneaded slurry that is obtained in (a) above, either with the simultaneous addition of boric acid or without such an addition, an amount of about 0.1 to about 400% by weight of finely divided carbon, based on the alkali metal silicate, was added. This creates a improved thermal expansion and vitrification are obtained, and the melting point of the aggregate is also increased. By adding carbon to the slurry before the When heated, small amounts of metal carbides are

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setzung mit Metallen gebildet, die als Verunreinigungen im Siliciumdioxid und den Silikaten des Gemisches vorhanden sind, wenn das Gemisch bei erhöhter Temperatur gebrannt wird. Dadurch wird eine Vielzahl von mikrokristallinen Strukturen gebildet, durch die die Härte des Aggregats wesentlich erhöht und sein Schmelzpunkt verbessert wird. Durch die Zugabe von Kohlenstoff werden extrem leichte Strukturen, bedingt durch seine natürliche Porosität und seine homogene Verteilung in dem Gemisch, erhalten. Durch die Zugabe von Kohlenstoff findet ebenfalls eine Seggregation des hohlen und festen Volumens in der Masse statt, bedingt durch die Freigabe des Kohlendioxids, das nicht so schnell abdiffundiert wie andere leichte Gase, und dadurch werden die Unlöslichkeitseigenschaften der Teilchen verbessert. Weiterhin wird die Expansion des Materials durch die Freigabe von Kohlenmonoxid, das sehr kleine Poren bildet, wenn das Material bei der obigen Stufe (d) gebrannt wird, verbessert.settlement formed with metals acting as impurities are present in the silica and silicates of the mixture when the mixture is fired at an elevated temperature will. As a result, a large number of microcrystalline structures are formed, which significantly increase the hardness of the aggregate is increased and its melting point is improved. The addition of carbon creates extremely light structures, due to its natural porosity and its homogeneous distribution in the mixture. By adding A segregation of the hollow and solid volume in the mass also takes place due to the carbon Release of the carbon dioxide, which does not diffuse out as quickly as other light gases, and thereby the insolubility properties the particles improved. Furthermore, the expansion of the material is caused by the release of Carbon monoxide, which forms very small pores when the material is fired in step (d) above, is improved.

Eine Struktur der Aggregatteilchen, die für bestimmte Anwendungen besonders geeignet ist, wie für die Herstellung von sog. "Mineralschaumbaublöcken", ist eine, bei der jedes Teilchen des Aggregats als in der Mitte hohles, kugelförmiges Teilchen ausgebildet ist,mit einer sehr harten Hülle aus hochporösem Silikatmaterial auf der Oberfläche der kugelförmigen Teilchen und einer sehr großen, zentralen, kugeligen Pore oder Zelle, die von diesem Material umgeben ist.A structure of the aggregate particles that is particularly suitable for certain applications, such as manufacturing of so-called "mineral foam blocks", is one in which each particle of the aggregate is hollow in the middle, spherical particle is formed, with a very hard shell of highly porous silicate material on the surface the spherical particles and a very large, central, spherical pore or cell surrounded by this material is.

Die oben beschriebenen hohlen Teilchen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, indem man zu der Aufschlämmung, die man bei irgendeiner der obigen Ausführungsformen erhält, zusätzlich ein Treibmittel zugibt, das ausreichend flüchtig ist, so daß beim Erhitzen bei der Wärmeexpansionsstufe (c), wie oben beschrieben, 'eine heftige Explosion stattfindet.The hollow particles described above can be obtained according to the method of the invention by: the slurry obtained in any of the above embodiments, additionally a blowing agent is added which is sufficiently volatile that upon heating at the thermal expansion stage (c) As described above, a violent explosion occurs.

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Zur Herstellung der großen, zentralen Pore in den hohlen Teilchen können irgendwelche Arten bekannter schwefelartiger Treibmittel wie auch andere sehr flüchtige, feste, feinverteilte organische Materialien, wie Weizenmehl, Kornstärke, Holzpulver, Holzpulpe, Kork, Sägemehl u.a. verwendet werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt man eine Menge von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.% Kaliumnitrat, bezogen auf das Alkalimetallsilikat, zu. Das Kaliumnitrat setzt in Anwesenheit einer reduzierenden Umgebung sehr heftig Stickstoff frei, der die Zentral- oder Mittelzelle bildet. Gleichzeitig wird Kaliumoxid gebildet, durch das die Härte und der Schmelzpunkt des Endaggregats erhöht werden.Any types of known sulfur-like blowing agents as well as other very volatile, solid, finely divided organic materials such as wheat flour, corn starch, wood powder, wood pulp, cork, sawdust, etc. can be used to produce the large, central pore in the hollow particles. In a particularly preferred embodiment of the present invention, is an amount of about 0.1 to about 30 wt.% Potassium nitrate, based on the alkali metal silicate to. The potassium nitrate, in the presence of a reducing environment, releases very violently nitrogen, which forms the central or middle cell. At the same time, potassium oxide is formed, which increases the hardness and melting point of the final aggregate.

Die oben erwähnte Hohlstruktur der Teilchen des Aggregats dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ebenfalls mit oder ohne Zugabe eines Treibmittels mit Explosiveigenschaften erhalten werden, indem man einfach die Expansionsstufe, die oben bei (c) beschrieben wurde, etwas modifiziert. Zu diesem Zweck erfolgt das Erhitzen in zwei Stufen, indem man zuerst die Teilchen auf eine Temperatur von etwa 110 bis etwa 300⁰C in feuchter Umgebung, wie einem Strom aus gesättigtem Dampf, in engem Kontakt mit den Teilchen erhitzt, wobei Wassermoleküle in deren Oberfläche eintreten und wobei die Oberfläche ausreichend plastisch verbleibt, so daß die Teilchen kugelartig während der Wärmeexpansionsstufe aufgeblasen werden, und wobei man dann den Erhitzungsvorgang wie zuvor beschrieben unter trockenen Bedingungen fortsetzt, bis e:
wird.The above-mentioned hollow structure of the particles of the aggregate of this embodiment of the invention can also be obtained, with or without the addition of a propellant having explosive properties, by simply modifying the expansion stage described in (c) above. For this purpose, the heating takes place in two stages by first heating the particles to a temperature of about 110 to about 300 ^° C. in a humid environment, such as a stream of saturated steam, in close contact with the particles, with water molecules in their surface enter and the surface remains sufficiently plastic that the particles are inflated spherically during the thermal expansion stage, and then continuing the heating process as previously described under dry conditions until e:
will.

bis eine Temperatur von etwa 300 bis etwa 700⁰C erreichtuntil a temperature of about 300 to about 700 ^° C. is reached

Die Körnung oder Verteilung der durch Verkneten der Bestandteile erhaltenen Aufschlämmung kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, diese Trennung durchzuführen, wenn die Aufschlämmung eine flüssige Konsistenz besitzt, indem man das fluide Material durch geeignete Düsen in eine erhitzte Umgebung versprüht,The grain size or distribution of the slurry obtained by kneading the constituents can be known per se Way. According to the invention, however, it is preferred to carry out this separation when the slurry has a has a liquid consistency by spraying the fluid material through suitable nozzles into a heated environment,

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wobei vorgetrocknete Teilchen gebildet werden. Wenn die Aufschlämmung eine dicke, pastenartige Konsistenz besitzt, besteht das bevorzugte Verfahren darin, die Aufschlämmung von einem Gas mitschleppen zu lassen, das sich schnell bewegt, oder von einem sich schnell bewegenden Dampf strom oder indem man sie durch eine geeignete Düse ausdrückt. Wenn man schließlich die Aufschlämmung hat trocknen lassen und einen Feststoff gebildet hat, kann man auch eine Mahlvorrichtung für Feststoffe verwenden. Dabei können Teilchen jeder beliebigen Größe erhalten werden.whereby pre-dried particles are formed. When the slurry has a thick, pasty consistency, the preferred method is to slurry the to be entrained by a gas that is moving fast, or by a fast moving steam stream or by they are expressed through a suitable nozzle. When you finally let the slurry dry and If a solid has formed, a solids grinder can also be used. Anyone can do particles any size can be obtained.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.

example 1

In einen Kneter gibt man 10 kg eines wäßrigen Natriumsilikatsirups, der 5 kg Natriumsilikat der Formel Na₂O.2SiO₂ und 2 kg feinverteiltes Silicium-dioxid (SiO₂) gut vermischt enthält, und anschließend 10 kg Caliumsilikat (CaSiO₃). Die Knetvorrichtung wird 2 min in Gang gesetzt, bis man eine dicke Paste aus Silikatmaterial erhält. Die Paste kann bei einer Temperatur von 90⁰C trocknen und wird dann zu groben Teilchen mit einer langsam rotierenden Hammermühle verteilt. Man erhält so vorgetrocknete Teilchen aus Silikatmaterial. Die Teilchen werden in einem Luftstrom erhitzt, bis eine Temperatur von 65O⁰C erreicht wird. Die Temperatur wird weitere 10 see aufrechterhalten. Dabei werden Teilchen erhalten, die auf das etwa 1Ofache ihres ursprünglichen Volumens expandiert sind und die eine große Vielzahl von gleichmäßig verteilten Poren enthalten. Die Teilchen werden gebrannt, bis eine Temperatur von 1250°C erreicht ist (etwa 1 min),und die glasartigen, stark expandierten Teilchen (das Ofache ihres ursprünglichen Volumens) werden langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das grobe, teilchenförmige, so erhaltene Aggregat besteht aus porösen Teilchen von etwa 3 cm und besitzt eine Dichte von etwa 50 g/dm^, eine Druckfestigkeit von etwa 210 kg/cm² und schmilzt nicht bei Temperaturen unter etwa10 kg of an aqueous sodium silicate syrup containing 5 kg of sodium silicate of the formula Na ₂ _{O.2SiO 2} and 2 kg of finely divided silicon dioxide (SiO ₂ ) are placed in a kneader, followed by 10 kg of potassium silicate (CaSiO ₃ ). The kneading device is started for 2 minutes until a thick paste of silicate material is obtained. The paste can dry at a temperature of 90 ^° C. and is then distributed to coarse particles with a slowly rotating hammer mill. Predried particles of silicate material are obtained in this way. The particles are heated in an air stream, is reached until a temperature of 65O ⁰ C. The temperature is maintained for a further 10 seconds. This gives particles which have expanded to about 10 times their original volume and which contain a large number of evenly distributed pores. The particles are fired until a temperature of 1250 ° C is reached (about 1 minute) and the vitreous, highly expanded particles (times their original volume) are slowly cooled to room temperature. The coarse, particulate aggregate obtained in this way consists of porous particles of about 3 cm and has a density of about 50 g / dm ^, a compressive strength of about 210 kg / cm ² and does not melt at temperatures below about

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120O⁰C noch deformiert es sich.120O ⁰ C it is still deforming.

example

In eine Knetvorrichtung gibt man 10 kg wäßrigen 35%igen Natriumsilikatsirup der Formel Na₂O.2,8SiO₂. Dann werden 1 kg feinverteiltes Siliciumdioxid, 5 kg Calciumsilikat und 1 kg Borsäure nacheinander in den Sirup eingeknetet. Man erhält eine flüssige Aufschlämmung aus Silikatmaterial. Die Aufschlämmung wird in einer Luftatmosphäre, die bei einer Temperatur von etwa 500⁰C gehalten wird, sprühgetrocknet. Man erhält kleine, expandierte Teilchen von etwa 1 mm. Die Teilchen werden dann bei einer Temperatur von 1500⁰C während einiger Sekunden gebrannt, wobei praktisch eine sofortige Verglasung auftritt. Sie werden dann auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das feine, teilchenförmige, so erhaltene Aggregat besitzt eine Dichte von etwa 60 g/dm , eine Druckfestigkeit von etwa 272 kg/cm und schmilzt nicht bei Temperaturen unter etwa 1250⁰C noch deformiert es sich bei diesen Temperaturen.10 kg of aqueous 35% sodium silicate syrup of _{the formula Na 2} _{O.2.8SiO 2 are placed in a} kneading device. Then 1 kg of finely divided silicon dioxide, 5 kg of calcium silicate and 1 kg of boric acid are kneaded into the syrup one after the other. A liquid slurry of silicate material is obtained. The slurry is in an air atmosphere, which is maintained at a temperature of about 500 ⁰ C, spray dried. Small, expanded particles of about 1 mm are obtained. The particles are then fired at a temperature of 1500 ^° C. for a few seconds, with practically immediate vitrification occurring. They are then cooled to room temperature. The fine, particulate aggregate obtained in this way has a density of about 60 g / dm, a compressive strength of about 272 kg / cm and does not melt at temperatures below about 1250 ^° C., nor does it deform at these temperatures.

Example 5

Ein Gemisch aus 10 kg Natriumsilikat (Na₂O.3SiO₂)-Sirup mit einer Konzentration von kO%, 2 kg feinverteiltem Siliciumdioxid, 8 kg feinverteiltem Calciumsilikat, 0,5 kg Borsäure und 10 kg feinverteiltem Koks wird, wie in Beispiel 1 beschrieben,behandelt.A mixture of 10 kg of sodium silicate (Na ₂ O.3SiO ₂ ) syrup with a concentration of kO%, 2 kg of finely divided silicon dioxide, 8 kg of finely divided calcium silicate, 0.5 kg of boric acid and 10 kg of finely divided coke is as described in Example 1 ,treated.

Man erhält ein grobes Aggregat mit einer Dichte von etwa 50 g/dnr und einer Druckfestigkeit von etwa 220 kg/dm « Bei Temperaturen unter etwa 1250⁰C schmilzt das Aggregat nicht noch deformiert es sich.This gives a coarse aggregate having a density of about 50 g / dnr and a compressive strength of about 220 kg / dm "At temperatures below about 1250 ⁰ C, the aggregate does not melt nor deform.

Example 4

Zu dem Gemisch von Beispiel 3 wird 1 kg Kaliumnitrat zugegeben. Man arbeitet dann wie in Beispiel 2 beschrieben und stellt ein Aggregat her. Dieses besteht aus relativ fei-1 kg of potassium nitrate is added to the mixture of Example 3. The procedure is then as described in Example 2 and manufactures an aggregate. This consists of relatively fine

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nen (3 mm), hohlen Teilchen, die ein großes, hohles Inneres besitzen, das von einem Mantel aus hochporösem Silikatmaterial umgeben ist. Die Dichte beträgt etwa 40 g/dm³ und die Druckfestigkeit beträgt etwa 250 kg/cm . Bei Temperaturen unter etwa 1200⁰C schmilzt das Aggregat nicht noch deformiert es sich.nen (3 mm), hollow particles that have a large, hollow interior that is surrounded by a jacket of highly porous silicate material. The density is about 40 g / dm ³ and the compressive strength is about 250 kg / cm. At temperatures below about 1200 ^° C., the unit does not melt nor deform.

Beispie, 1 5Example, 1 5

Das in Beispiel 1 verwendete Ausgangsgemisch wird verknetet und zu Teilchen verteilt und dann einer ersten langsanen Erhitzungsstufe in Anwesenheit von gesättigtem Dampf unterworfen, bis eine Temperatur von etwa 300⁰C erreicht ist. Anschließend wird das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren durchgeführt, indem zuerst die Erhitzungsstufe mit trockener Wärme auf eine Temperatur von etwa 700⁰C durchgeführt wird, und dann gebrannt wird, bis eine Temperatur von etwa 1500⁰C erreicht ist. Das Aggregat besteht aus sehr großen Teilen (etwa 5 cm) mit einem hohlen Zentrum, das von einem Mantel aus hochporösem Silikatmaterial umgeben ist. Es besitzt eine Dichte von etwa 35 g/dnr und eine Druckfestigkeit von etwa 195 kg/cm². Bei Temperaturen unter etwa 1200⁰C schmilzt das grobe Aggregat nicht noch deformiert es sich.The starting mixture used in Example 1, is kneaded and dispersed into particles and then subjected to a first langsanen heating step in the presence of saturated steam, can reach a temperature of about 300 ⁰ C. The process described in Example 1 is then carried out by first performing the heating stage with dry heat to a temperature of approximately 700 ^° C. and then firing until a temperature of approximately 1500 ^° C. is reached. The aggregate consists of very large parts (about 5 cm) with a hollow center, which is surrounded by a jacket made of highly porous silicate material. It has a density of about 35 g / dnr and a compressive strength of about 195 kg / cm ² . At temperatures below about 1200 ^° C., the coarse aggregate does not melt nor deform.

Es ist erkennbar, daß neue leichte Aggregate erhalten werden können, die wegen ihrer niedrigen Dichte sehr große Anwendung finden und die, verglichen mit bekannten schweren Aggregaten, keine andere Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit zeigen. Die erfindungsgemäßen Aggregate können als leichte Aggregate für Beton, Gußzement, Mörtel auf Grundlage von Portlandzement, Kalk und Gips verwendet werden. Man kann so zahlreiche Produkte herstellen, die in der Bauindustrie von Nutzen sind. Da ein breiter Bereich der Teilchengrößen erhalten werden kann (etwa 0,001 bis etwa 10 cm) und da die Teilchen des erfindungsgemäßen. Aggregats eine große Zahl von Poren besitzen, findet eine feste Verankerung der Bindemittel statt, ohne daß große Wasser·It can be seen that new light aggregates can be obtained which, because of their low density, are very low are widely used and, compared to known heavy units, no other pressure resistance and temperature resistance demonstrate. The units according to the invention can be used as lightweight units for concrete, cast cement, Mortars based on Portland cement, lime and gypsum can be used. You can make so many products which are useful in the construction industry. Since a wide range of particle sizes can be obtained (about 0.001 to about 10 cm) and since the particles of the invention. Aggregate have a large number of pores, a firm anchoring of the binding agent takes place without large amounts of water

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mengen erforderlich sind, wie bei den bekannten Produkten. Die Alkalinität der Aggregatteilchen ist stark vermindert, und dadurch werden unerwünschte Nebenreaktionen mit den Bindemitteln verhindert, wodurch schwache Stellen und Risse in den fertigen und gehärteten Materialien gebildet werden, insbesondere wenn die Umgebungstemperatur variiert.quantities are required, as with the known products. The alkalinity of the aggregate particles is greatly reduced, and this prevents undesirable side reactions with the binders, creating weak spots and cracks may be formed in the finished and cured materials, especially when the ambient temperature varies.

Die erfindungsgemäßen Aggregate besitzen den weiteren Vorteil, daß sie glasartig und vollständig unlöslich sind. Dies ermöglicht die Verwendung von Dampf zur Härtung des Betons und des Mörtels, ohne daß das Aggregat nachteilig beeinflußt wird, wie bei den bekannten Aggregaten, insbesondere bei den bekannten leichten Aggregaten.The aggregates according to the invention have the further advantage that they are glass-like and completely insoluble. This enables steam to be used to harden the concrete and mortar without adversely affecting the aggregate becomes, as with the known units, especially with the known light units.

Die Festigkeit der erfindungsgemäßen Aggregate liegt in der gleichen Größenordnung wie die der bekannten festen Aggregate (etwa 200 bis 250 kg/cm ). Dadurch können leichte Aggregate für Strukturbeton, Gußzemente und Mörtel verwendet werden, und es ist möglich, Portlandzementbeton mit einer Dichte herzustellen, die so niedrig ist wie etwa 250 g/dnr, ohne daß seine Festigkeit nachteilig beeinflußt wird. Diese Eigenschaften ermöglichen ein vollständig neues Anwendungsgebiet der leichten Aggregatmaterialien. Diese Aggregate können so in Beton für vorgespannte Elemente und vorgefertigte Elemente für billige Gehäuse bzw. Bauteile verwendet werden.The strength of the aggregates according to the invention is of the same order of magnitude as that of the known solid ones Aggregates (about 200 to 250 kg / cm). This allows lightweight aggregates to be used for structural concrete, cast cement and mortar and it is possible to make portland cement concrete with a density as low as about 250 g / dnr without adversely affecting its strength will. These properties enable a completely new field of application for lightweight aggregate materials. These Aggregates can be used in concrete for pre-stressed elements and prefabricated elements for cheap housings or components be used.

Da die erfindungsgemäßen Aggregate eine sehr poröse Struktur besitzen, können Beton und Mörtel mit verschiedenen akustischen Eigenschaften hergestellt werden, die als Trennwände, Decken und Fußböden u.a. verwendet werden können, und Baublöcke, die mit diesen Aggregaten hergestellt werden, sind für billige, leichte, akustische und thermische Isolierteile, Trennwände, Platten und Träger und Gehäuse geeignet.Since the aggregates according to the invention have a very porous structure, concrete and mortar can with different acoustic properties that can be used as partitions, ceilings and floors, among others, and Building blocks made with these units are for cheap, lightweight, acoustic and thermal insulating parts, Partition walls, panels and supports and housings are suitable.

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Weiterhin können verschiedene Arten von Bau- und Dekorationselementen durch Verformen von Gemischen der oben beschriebenen Aggregate und geeigneter Bindemittel, wie schnellhärtender Siliciumdioxidlösungen, Harzen, organischer Gummis, kautschukartiger Klebstoffe u.a., und durch Härten der Bindemittel hergestellt werden.Furthermore, different types of building and decorative elements can be made by deforming mixtures of aggregates described above and suitable binders, such as fast-curing silicon dioxide solutions, resins, organic Gums, rubbery adhesives, etc., and by curing the binders.

Die erfindungsgemäßen Aggregate können weiterhin zum Sprühbeschichten von Bauelementen für thermische und akustische Isolierzwecke wie auch als billige, leichte Füllstoffe für Kunststoffe und ähnliche Materialien verwendet werden.The units according to the invention can also be used for spray coating components for thermal and acoustic insulation purposes as well as cheap, lightweight fillers for plastics and similar materials will.

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Claims

PATENT CLAIMS:

.1. Porous, light, particulate aggregate for use in concrete, cast cement, mortar, building blocks and other building elements, characterized in that it contains: expanded and vitrified particles with low alkalinity made of a material containing an alkali metal silicate with an MpO / SiC ^ ratio from about 1: 2 to about 1: 4, wherein M is an alkali metal, silicon dioxide in an amount of about 0.1 to about 50 wt.% _P based on the alkali metal silicate, an alkaline earth metal silicate in an amount of about 0.1 to about Contains 200% by weight, based on the alkali metal silicate, as well as suitable fillers and additives, so that the specific properties are imparted to the aggregate, the expanded and vitrified particles having a low alkalinity having a density not exceeding about 60 g / dnr and a compressive strength up to about 275 kg / cm ² and an expansion ratio up to about 15 times their original, collapsed volume.

2. Unit according to claim 1, characterized in that it is sodium as the alkali metal and calcium as the alkaline earth metal contains.

3. Unit according to claim 1 and / or 2, characterized in that that it contains one or more of the following compounds as an additive: boric acid, carbon, metal carbides and potassium oxide.

4. Unit according to one or more of claims 1 to 3 »characterized in that the expanded and glazed Low alkalinity particles contain a multitude of tiny pores that are uniform within the body are distributed.

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5. Unit according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the expanded and glazed Low alkalinity particles spherical particles which contain a relatively large cell inside, which is surrounded by a jacket made of a material, which contains a multitude of small pores, evenly distributed in the jacket.

6. Process for the production of porous, light, particulate! Unit, characterized in that one performs the following stages:

(a) Dissolve an alkali metal silicate in an amount of water sufficient to form a solution that is about 35 to contains about 50% total solids, and in the solution an amount of from about 0.1 to about 50% by weight of finely divided silica, based on the alkali metal silicate, an amount of about 0.1 to about 200% by weight of finely divided alkaline earth metal silicate, based on the alkali metal silicate, and appropriate amounts of other additives for modified and improved ones Kneading or incorporating properties to form a homogeneous slurry;

(b) the resulting slurry into particles of predetermined size, depending on the desired size of the final aggregate, Splits,

(c) the particles obtained in this way are ^{heated to a temperature of about 110 to about 700 °} C. for a time of about 0.1 seconds to about 5 minutes for the required expansion of the particles by the blowing effect of the released water vapor, with a large number of pores is formed in each particle;

(d) the expanded and relatively dried particles are burned to a temperature of about 700 to about 1500 ^° C. for a time of about 5 seconds to about 1 minute for the expansion of the material to be completed and for its vitrification, and

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(c) slowly cooling the fully expanded and vitrified particles to room temperature.

7. The method according to claim 6, characterized in that as other additives to the slurry about 0.1 Ms about 30 % by weight of boric acid and / or about 0.1 to about 400 % by weight of carbon, based on the weight of the alkali metal silicate, be admitted.

8. The method according to claim 6 and / or 7, characterized in that a propellant in an amount of about 0.1 to about 30% by weight, based on the alkali metal silicate, is added, wherein hollow particles with a large inner pore, surrounded by a resin, porous shell obtained will,

9. The method according to one or more of claims 6 to 8, characterized in that an organic blowing agent Propellant is used.

10. The method according to one or more of claims 6 to 9, characterized in that the organic blowing agent Wheat flour is used.

11. The method according to one or more of claims 6 to 8, characterized in that potassium nitrate is used as the propellant.

12. The method according to one or more of claims 6 to 11, characterized in that the heating of the particles takes place in two stages, namely a first stage in humid ambient conditions, in which the temperature is increased from about 110 to about 300 ⁰ C, and a second stage under dry conditions until a temperature of about 300 to about 700 ^° C. is reached, hollow particles with a relatively large inner pore, which are surrounded by a hard, porous jacket, are contained.

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13. The method according to claim 12, characterized in that the humid ambient conditions by treating the Particles with saturated steam can be obtained.

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