DE2729528C2 - Verfahren zur Herstellung eines Tonerdezementmörtels und Verwendung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tonerdezementmörtels aus Tonerde, Zement Anrührwasser und einem Formaidehyd-Kondensafionsprodukt als Zusatzmittel sowie die Verwendung dieses Mörtels, der die Herstellung von Fertigprodukten sowohl in wirtschaftlicher Weise als auch mit guter Qualität gestattet, insbesondere was mechanische Festigkeit und das Fehlen von Spaltungen während des Zusammenziehens betrifft

Da Tonerde bei gleichem Gewicht oder Volumen viel weniger teuer ist als Zement hat man seit langem versucht die Herstellungskosten von Zement durch Vermischen mit Tonerde zu senken.

Die Erfahrung zeigt jedoch, daß die, ausgehend von Tonerdezement-Wasser-Gemischen erhaltenen Produkte nach ihrem Festwerden mäßige mechanische Eigenschaften zeigen und wegen des Zusammenziehens, das beim Festwerden durch die Entfernung des Anrührwassers hervorgerufen wird, zu Spaltungen neigen.

Es ist nun bereits bekannt, einen Mörtel herzustellen, indem man Tonerde, Zement in höchstens derselben Gewichtsmenge wie die Tonerde, sogenanntes Anrührwasser und gewisse Hilfstnineralien wie Natriumphosphate, Natriumcarbonat oder Calciumcarbonat vermischt oder »anrührt«, wobei diese Hilfsmineralien im allgemeinen eine flockenlösende oder anfeuchtende Rolle spielen und ein besseres Dispergieren des Anrührwassers in das Tonerdegemisch ermöglichen.

Die Anmelderin hat aber festgestellt, daß ein solcher Hockenlösender Effekt wenn er fJ'xh das Anrühren selbst erleichtert zu mittelmäßigen Eigenschaften der Fertigprodukte hinsichtlich ihrer Festigkeit und ihres Zusammenhalts nach dem Festwerden führt und daß, wenn man, ganz im Gegenteil, dem Gemisch aus Tonerde, Zement und Wasser ein hydrophiles und das Wasser zurückhaltendes Mittel zusetzt, das die Thixotrophie des Gemisches vermehren kann und eine Vernetzung des Gemischs durch Polymerisation während des Festwerdens gewährleistet Endprodukte erzielt werden können, die nach dem Festwerden eindeutig verbesserte mechanische Eigenschaften zeigen, insbesondere das Fehlen von Spaltungen.

Solche Mittel sind die Aminoharze, Substanzen, welche klebende Eigenschaften besitzen wie Gummi arabicum, die laufend zum Kleben von Gegenplatten oder von Schichtholz angewandt werden.

Von diesen Aminoharzen sind die Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Formaldehydharze und die

Derivate derselben besonders zweckmäßig, ^νχ\ά zwar sowohl in pulverisierter Form oder allgemeiner in Form einer Lösung in Wasser mit mindestens 50% Wasser,

Es ist aber auch bereits vorgeschlagen worden, zu hydraulisch abbindenden Massen, die Zement enthalten, einen Zusatz von Melamjn-Forraaldehydharzen zu geben, Darüber hinaus ist auch bekannt. Bindemitteln auf Tonerdebasis Melamin-Formaldebyd-Kondensationsprodukte beizufügen.

Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren zur ι ο Herstellung eines Tonerdezementmörtels aus Tonerde, Zement, Anrührwasser und einem Formaldehyd-Kondensationsprodukt als Zusatzmittel, wobei die Gewichtsmenge an Tonerde größer ist als die Gewichtsmenge an Zement und vorzugsweise zwischen zwei- und viermal so groß, vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, daß man die Tonerde, den Zement, das Anrührwasser und das Zusatzmittel vermischt, daß man Tonerde verwendet, die basisch (p_H über 8) ist oder durch Zugabe von Natriumsilikaten und/oder -aluminaten basisch gemacht wird, daß man ein Zusatzmittel aus Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Fonnaldehydharzen oder den Derivaten derselben verwendet, das im allgemeinen in wäßriger Lösung vorliegt und daß der Gewichtsprozentsatz des Zusatzmittels, berechnet als Trockenextraktgewicht desselben, in bezug auf das Trockenextraktgewicht des Tonerdezementgemischs zwischen 1 und 20% gehalten wird.

Dabei ist bevorzugt, daß man vor dem Vermischen der Tonerde mit dem Zement die Menge an Absorptionswasser in der Tonerde verringert, indem man ein flockenbiy.endes und/oder hydrophobierendes Additivum in einer gewichtsprozentualen Menge in der Größenordnung von 0,5 bis 5 Promille zugibt, wobei dieser Prozentsatz berechnet ist als Trockenextraktgewicht Additivum, bezogen auf das Ί rockenextraktgewicht der Tonerde.

Bevorzugt ist, daß man als Additivum einen Flockenbildner verwendet, der aus Polyelektrolyten vom Poryacrylamid-Typ oder aus quaternären Ammoniumsalzen besteht

Bevorzugt ist auch, daß man als Additivum ein hydrophobierendes Mittel auf Basis von Aminen der Fettsäurereihe verwendet

Bevorzugt ist ferner, daß man zu der Tonerde Zellulose oder eines ihrer Derivate als sehr feines Pulver oder in Lösung in einem gegenüber dem Zement inerten Lösungsmittel in einer Menge zwischen 3 und 30 Gewichtsprozent gibt, wobei dieser Prozentsatz berechnet ist als Trockenextraktgewicht der hinzugefügten Substanz, bezogen auf das Trockenextraktgewicht an Tonerde.

Vorzugsweise gibt man zu mindestens einem der Bestandteile des Mörtels pulverförmiges Aluminium in einer gewichtsprozentualen Menge in der Größenordnung von 0,1—2 Promille, bezogen auf das Trockenextraktgewicht dieses Bestandteils; fügt dem Tonerdezementgemisch eine Füllung aus Glas oder einem ähnlichen Material in Faser·, Pulver* oder Gelform hinzu; gibt zu dem Tonerdezementgemisch eine Vinyl-, βο Acryl-, Acrylnitril Butadien-Styrol- oder ähnliche Emulsion, vorzugsweise in Verdünnung mit Wasser, in einer Menge zwischen 5 und 25 Gewichtsprozent, wobei dieser Prozentsatz berechnet ist als Extraktgewicht der Emulsion, bezogen auf das Trockenextraktgewicht des Tonerdezementgemischs.

Die bevorzugten Maßnahmen werden vorzugsweise zur gleichen Zeit angewandt.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen beschrieben;

Wenn man insbesondere annimmt, daß das Aminoharz in Form einer 50%igen wäßrigen Lösung vorliegt, daß das gesamte Anrührwasser aus dieser Lösung stammt Und daß der Gewichtsanteil des Zements in dem Tonerdezementmörtel 1/4 beträgt, weil das gesamte eingebrachte Wasser in dem Gemisch maximal 25 Gewichtsprozent an Zement entsprechen muß, ist das maximale Gewicht des trockenen Harzes in der Größenordnung von 15% Trockenextraktgewicht des Tonerdezementgemischs.

Die Tonerdekomponente des Gemischs der Erfindung kann reine Tonerde sein oder eine Ton enthaltende Erde mit mehr oder weniger Sand.

Die Zementkomponente des Gemischs der Erfindung ist vorzugsweise reich an Calciumaluminaten.

Mit einem nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Mörtel, d. h. mit Zement, einem Oberschuß an Tonerde, Wasser und einem Aminoharz kann man alles herstellen, was laufend aus Zement, Beton und/oder Tonerde hergestellt wird, wie Mauersteine, Dachziegel, Töpferwaren, Füllungen, Fliesen oder Spülsteine, gewellte oder nicht gewellte Platten, Röhren, Senkkästen etc, sowie auf jede gewünschte Verarbeitungsweise, insbesondere durch Strangpressen, Spinnen, Formen, Spritzen, Gießen, Bearbeiten mit der Kelle..., in der Wärmt oder selbst in der Kälte.

Zur Verwendung des nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Mörtels werden die Produkte aus dem Mörtel vorzugsweise während mehrerer Stunden in einer Atmosphäre aus gesättigtem Wasserdampf gehalten, beispielsweise während 24 Stunden bei 60°, bevor man sie langsam trocknet

Das Festwerden, das hierbei erfolgt, wird von einer Polymerisation mit progressiver langsamer Vernetzung, je nach den Harzen, begleitet trotz des alkalischen Milieus, in dem sie sich befinden:

Dies ist ein überraschendes Phänomen, angesichts der Tatsache, daß diese Harze dafür bekiu/iru sind, daß sie nur in Anwesenheit von sauren Katalysatoren polymerisieren können.

Die nach einem solchen langsamen Festwerden erhaltenen Produkte sind hinsichtlich ihrer Kohäsion und anderen mechanischen Eigenschaften sehr bemerkenswert

Tatsächlich sind diese Eigenschaften vergleichbar denen von ähnlichen Produkten, die als Asbestzement bekannt sind, noch dazu 30% Zement pro Volumeinheit enthalten, also viel schwerer sind.

Im allgemeinen zeigen die erfindungsgemäß hergestellten kohärenten getrockneten Produkte mechanisch*" Festigkeiten, die, sowohl als Zug- wie auch als Druckfestigkeiten, mindestens 30% über denen von Produkten liegen, die ausgehend von bekannten Tonerdezementmörteln erhalten werden.

Die unter Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Mörtels erhaltenen Produkte zeigen glatte Außenflächen von schönem Aussehen, welche dauerhaft die Farben der ursprünglichen Bestandteile bewahren, insbesondere Rot, wenn reine Tonerde vorherrscht; Weiß, wenn die dominierende Komponente Kaolin ist, eine an weißem Glimmer reiche Tonerde.

Die flockenbildende und/oder hydrophobierende Behandlung der Tonerde vor dem Vermischen mit dem Zement durch Hinzufügen einer kleinen Menge eines geeigneten Additivums erfolgt zweckmäßig durch Zerstäuben einer Lösung dieses Additivums in Wasser

während des Yormlschens und Zerkleinems der Tonerde,

Ein solches Additivum kann beispielsweise bestehen aus Polyelektrolyten vom Polyacrylamid-Typ oder aus quaternären Ammoniumsalzen insbesondere wenn die angewandte Tonerde mit geschliffenen Glasteilen geföllt ist, die eine harte und besondere und vor allem lamellenartige Oberfläche aufweisen, oder auch aus Aminen der Fettsäurereihe,

Die Zugebe von Zellulose oder einem ihrer Derivate zu der Tonerde ermöglicht es, die Dichte der unter Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Mörtels erhaltenen Produkte zu verringern und gleichzeitig ihren thermischen und phonischen Isolationskoeffizienten zu verbessern, was von besonderem Vorteil sein kann, wenn die Produkte zum Bau von Wohngebäuden bestimmt sind.

Das Hinzufügen von pulverförmigem Aluminium zu der Tonerde oder dem Zement schafft eine gasförmige Expansion, wodurch die Dichte des Endproduktes verringert wird. Außerdem gewährleisten die durch Reaktion des Aluminiums mit dem in dem Zement anwesenden Kalk gebildeten Aluminivcasalze einen hervorragenden Schutz des Produktes gegen Altern sowie gegen chemische Angriffe durch Luft und Kohlensäure.

Der Zusatz von Vinyl-, Acryl-, Acrylnitril-Butadien-Styrol- oder einer ähnlichen Substanz in Wasser zu dem Tonerde-Zement-Gemisch ermöglicht es, die mit dem erfindungsgemäß hergestellten Mörtel erhaltenen Produkte besonders undurchlässig und widerstandsfähig gegen Abrieb zu machen und ihren Oberflächen ein glasiertes, glattes und dichtes Aussehen zu verleihen.

Um die mechanische Festigkeit der erhaltenen Produkte zu verbessern, werden die zu verarbeitenden Mörtel mit Elementen auf der Basis von Glas armiert, Elementen, die in Form von Pulvern, Kieselsäuregel oder besonders in Form von Fasern vorliegen: Dabei ist das Glas tatsächlich oberflächlich durch das alkalische Material gelöst, mit dem es innig vermischt iet Während des Trocknens wird es regeneriert, indem es eine feste Phase bildet, die innig mit den Tonerde- und Zementkristallen verbunden ist

Die gemäß Erfindung hergestellten Mörtel ermöglichen also auf wirtschaftliche Weise die Herstellung von Produkten, die nach dem Festwerden eine hervorragende mechanische Festigkeit und eine vernachlässigbare. Neigung, die gleich Null ist, zu Spaltungen zeigen. Diese Produkte können identifiziert werden, nicht nur durch die Meßzahlen ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften, sondern auch durch chemische Analysen, wobei insbesondere die Anwesenheit von Makromolekülen des Harzes und Spuren des Flockenbildners, die in den Produkten inkorporiert sind, aufgefunden werden.

Claims (10)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung eines Tonerdezementmörtels aus Tonerde, Zement, Anrührwasser und einem Formaldehyd-Kondensationsprodukt als Zusatzmitte!, wobei die Gewichtsmenge an Tonerde größer ist als die Gewichtsmenge an Zement und vorzugsweise zwischen zwei- und viermal so groß, dadurch gekennzeichnet, daß man die Tonerde, den Zement, das Anrührwasser und das Zusatzmittel vermischt, daß man Tonerde verwendet, die basisch (ph über 8) ist oder durch Zugabe von Natriumsilikaten und/oder -aluminaten basisch gemacht wird, daß man ein Zusatzmittel aus Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Formaldehydharzen oder den Derivaten derselben verwendet, das im allgemeinen in wäßriger Lösung vorliegt und daß der Gewichtsprozentsatz des Zusatzmittels, berechnet als Trockenextraktgewicht desselben, in bezug auf das Trockenextraktgewicht des Tonerdezementgemischs, zwischen 1 und 20% gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Vermischen der Tonerde mit dem Zement die Menge an Absorptionswasser in der Tonerde verringert, indem man ein flockenbildendes und/oder hydrophobierendes Additivum in einer gewichtsprozentualen Menge in der Größenordnung von 0,5 bis 5%o zugibt, wobei der Prozentsatz berechnet ist als Trockenextraktgewicht Additivum, bezogen auf das Trockenextrakt- gewicht der Tonerde.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Additivum einen Flockenbildner verwendet, der aus Polyelektroiyten vom Polyacrylamid-Typ oder aus quaternären Ammoniumsalzen besteht

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß man als Additivum ein hydrophobierendes Mittel auf Basis von Aminen der Fettsäurereihe verwendet

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zu der Tonerde Zellulose oder eines ihrer Derivate als sehr feines Pulver oder in Lösung in einem gegenüber dem Zement inerten Lösungsmittel in einer Menge zwischen 3 und 30 Gewichtsprozent gibt, wobei dieser Prozentsatz berechnet ist als Trockenextraktgewicht der hinzugefügten Substanz, bezogen auf das Trockenextraktgewicht an Tonerde.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- so zeichnet, daß man zu mindestens einem der Bestandteile des Mörtels pulverförmiges Aluminium in einer gewichtsprozentualen Menge in der Größenordnung von 0,1 bis 2%o, bezogen auf das Trockenextraktgewicht dieses Bestandteils, hinzufügt

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Tonerdezementgemisch eine Füllung aus Glas oder einem ähnlichen Material in Faser-, Pulver- oder Gelform hinzufügt ω

g. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Tonerdezementgemisch eine Vinyl-, Acryl-, Acrylnitril-Butadien-Styrol- oder ähnliche Emulsion, vorzugsweise in Verdünnung mit Wasser, in einer Menge zwischen 2 und 25 Gewichtsprozent hinzufügt, wobei dieser Prozentsatz berechnet ist als Extraktgewicht der Emulsion, bezogen auf das Trockenextraktgewicht des Toner dezem,entgemjschs,

9, Verwendung des Tonerdezementmörtels nach den vorhergehenden Ansprüchen zur Herstellung von allem, was laufend aus Zement, Beton und/oder Tonerde hergestellt wird, wie Mauersteine, Dachziegel, Töpferwaren, Füllungen, Fliesen, Spülsteine, gewellte oder nicht gewellte Platten, Röhren, Senkkästen, insbesondere durch Strangpressen, Spinnen, Formen, Spritzen, Gießen, Bearbeiten mit der KeUe.

10. Verwendung nach Anspruch!}, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt aus dem Mörtel in Form bringt und anschließend während mehrerer Stunden in einer Atmosphäre aus gesättigtem Wasserdampf hält bevor man es langsam trocknet