DE2739188B1

DE2739188B1 - Gasbeton-Bauteil und Verfahren zur Herstellung von Gasbeton

Info

Publication number: DE2739188B1
Application number: DE772739188A
Authority: DE
Inventors: Armin Hartmann; Dieter Dr Hums
Original assignee: Ytong AG
Current assignee: Ytong AG
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1979-03-08
Also published as: US4211571A; FR2401751B1; FR2401751A1; DE2739188C2; AT372063B; ATA720877A; CH637358A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gasbeton unter Verwendung von Feinkalk, einer Calciumsulfat-Komponente und einer S1O2-Komponente, sowie einen Gasbeton-Bauteil.

Man ist bestrebt, den Gärprozeß bei der Gasbetonherstellung langsam ablaufen zu lassen, um em gleichmäßiges rissefreies Wachsen der Masse zu erzielen, und die Viskosität einer Masse während des Garens derart einzustellen, daß sich die sich entwickelnden Gasblasen homogen verteilen können. Ferner soll die Gärgeschwindigkeit gering sein, um dem Zement zum Abbinden Zeit zu lassen und auf diese Weise die Stabilität der Masse zu gewährleisten. Darüber hinaus muß dafür gesorgt werden, daß sich eine optimale Reaktionstemperatur in der gärenden Masse einstellt. Außerdem sind die gärenden Gasbetonmassen bei Erreichen der maximalen Steighöhe sehr empfindlich gegen mechanische Erschütterungen. Daher muß gewährleistet sein, daß die Formwagen ihren endgültigen Standplatz erreicht haben, bevor sich das Gärmaximum einstellt.

Diese wesentlichsten Bedingungen werden entscheidend von der Kalkhydrat-Entwicklung in der Masse beeinflußt, weshalb nicht jeder Feinkalk nach DIN 1060 verwendet werden kann. Zur Herstellung von Gasbeton wird daher in der Regel ein hartgebrannter Fe in kalk, vorzugsweise Weiß-Kalk, verwendet. Diese Spc/.ialkalke werden in Koks-Schachtöfen gebrannt. Ihre Reaktionsgeschwindigkeit gemessen nach der Naßlöschkurven-Methode gemäß dem Prüfverfahren des Bundesverbandes der Deutschen Kalkindustric liegen bei ha zwischen 10 bis 15 Minuten. Sie gewährleisten in der Regel einen langsam ablaufenden Gärprozeß und die Einstellung des Gärmaximums zu dem gewünschten Zeitpunkt sowie die erforderliche Austrocknung der Masse. Die hartgebrannten Kalke werden auch im Gemisch mit Zement verwendet. Dabei tragen sie dazu bei, daß der Zement mit Ablauf des Gürprozesses ansteift und dadurch die Masse mittragen kann.

Ein wesentlicher Vorteil der hartgebrannten Kalke ist, daß sie höhere Endtemperaturen als andere Kalke erreichen (Naßlöschkurve), was für die Austrocknung der Gasbetonmasse wichtig ist, um sie ohne Schwierigkeiten schneiden zu können.

Hartgebrannte Kalke sind jedoch extrem teuer und stehen nicht überall in ausreichenden Mengen zur Verfügung. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, weicher gebrannte Kalke aus /. B. Öl- oder Gasofen mit Im-Werten jntcr 10 Minuten einzusetzen. Beispielsweise können Kalke für die Kalksand-Lcichtstcinhcrslcllung /μγ Werte von etwa 6 bis 12 Minuten aufweisen (vgl Schicle-Berens »Kalk«. 1972, S. 418, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf). Diese relativ billigen Kalke, die in der Regel ein hohes Sedimentvolumen und eine hohe Ergiebigkeit aufweisen, haben jedoch zu hohe Reaktionsgeschwindigkeiten und dicken zu schnell an, so Jaß der Gärprozeß gestört wird. Deshalb ist versucht worden, durch den Zusatz insbesondere organischer Stoffe die Hydratation dieser reaktiven Kalke zu verzögern, d. h. den Löschvorgang zeitlich zu vcrlän-

ORIGINAL INSPKTTED

gern. Dabei ändert sich jedoch die Charakteristik der Löschkurve derart, daß anfänglich eine Verzögerung der Teinperaturentwicklung und damit eine Löschverzögerung, später jedoch eine Beschleunigung auftritt. Die Naßlöschkurve wird S-förmig, was bekanntlich für ■> die Zwecke der Gasbetonherstellung ungünstig ist. Außerdem bedingen die organischen Zusätze nicht unerhebliche Mehrkosten.

Es ist bereits versucht worden, durch einen Zusatz von Calciumsulfat zu den grünen Gasbetonmischungen die Löschgeschwindigkeit der Kalkkomponente zu regeln. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, daß ein Zusatz von Calciumsulfat insbesondere die Festigkeit des aus einer vorwiegend Peinkalk als Bindemittel enthaltenden Mischung hergestellten Gasbetons erheb- is lieh mindert. Aus diesem Grunde wurde bei der Herstellung von Gasbeton ohne Zement auf einen Zusatz von Calciumsulfat verzichtet und stattdessen hartgebrannter Kalk verwendet.

Bei kalkreichen Mischungen mit Zement kann der Zusatz von Calciumsulfat entfallen, weil die Löschgeschwindigkeit des Kalkes durch den Zementzusatz reduziert werden kann. Jedoch führt in diesem Fall der Zement zu Festigkeitsminderungen. In zementreichen Mischungen kann nach der DE-PS 16 46 580 ein Zusatz von Calciumsulfat zur Mörtelmischung von über 2,5 Gew.-% SO] die Festigkeit, die — bedingt durch den Zement — gemindert ist, gesteigert werden.

In allen Fällen jedoch, in denen Kalk als Bindemittel allein oder im Gemisch mit Zement verwendet wird, ist Jo der Zusatz von Calciumsulfat begleitet von einem Vergrießungsvorgang des Kalkes, so daß ein ungestörter Hydratationsvorgang nicht gewährleistet werden kann. Es treten Fehlgüsse und fehlerhafte Bauelemente auf. Die Sulfate werden bisher entweder beim Brennen w oder beim Mahlen des Kalkes oder bei der Gasbetonproduktion zusammen mit den anderen Reaktionspartnern zugesetzt. Es hat sich allerdings herausgestellt, daß ein derartiger Zusatz von Sulfaten zu der starken Vergrießung der sich ausbildenden Kalkhydrale führt. Wenn man das Kalkhydrat auf sein Sedimentvolunien hin untersucht, so bilden sich im sulfatfreien Löschwasser sehr große Sedimentvolumina aus, während bei Anwesenheit von Sulfaten die Sedimentvolumina klein sind und das Kalkhydrat sich als Grieß absetzt. Selbst 4> ein Zusatz von Sulfatlrägern nach dem Einführen und Ablöschen des Kalkes führt zur Vergrießung. Diese Gricßbildung ist bei der Gasbetonproduktion extrem ungünstig, da die stabilisierende Wirkung der voluminösen Kalkhydrate in der gärenden Gasbetonmasse fehlt. ^r>o Die Gasbetonmasse neigt daher zum Zurückfallen oder zum völligen Einfallen, insbesondere bei Massen mit geringen Feststoffgchallcn. Die Hydratationskurve bzw. Naßlöschkurve wird durch Calciumsulfat in ähnlicher Weise beeinflußt wie bei einem Zusatz von v> organischen Stoffen. Ein Zusatz von Calciumsiilfaten zur Gasbetonmasse konnte sich daher bislang nicht durchsetzen, weil u. u. auch die Eigenschaften der Gasbeton-Bauelemente, die unter Verwendung von hartgebrannten Kalken hergestellt werden, nicht «) erreicht werden konnten.

Aufgabe der Erfindung ist, weichgebrannte Kalke in Gießmassen zur Herstellung von Gasbeton insbesondere mit fur Werten unter IO Minuten derart zu verzögern, daß ihr Löschvcrhalten in der Gasbetonmassc dem der t>5 hartgebrannten Kalke entspricht und damit eine hohe Gießstabilität erzielt wird, ohne den Gärprozeß ungünstig zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Gasbeton gelöst, wobei man Bindemittel — enthaltend Kalk oder Kalk und Zement sowie Quarzsand oder eine äquivalente SiC>2-Komponente, Calciumsulfat, Treibmittel, insbesondere Aluminiumpulver und Wasser — zu einer gießfähigen Masse mischt, die Masse in Formen gießt, gären und ansteifen läßt. ggf. zu Formkörpern schneidet und die Formkörper hydrothermal härtet. Das neue Verfahren soll sich dadurch auszeichnen, daß zur Herstellung der gießfähigen Masse Feinkalk mit einem ko-Wert unter 10 Minuten mit Wasser oder mit Wasser und Sand vorgemischt wird, anschließend eine Calciumsulfat enthaltende Komponente zugesetzt und die Masse weitergemischt wird, danach das Gärmittel zugesetzt und die Masse nachgemischt wird, wobei 4,5 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise von 6 bis 12 Gew.-% SOj in Form von Calciumsulfat bezogen auf den freien CaO-Gehalt des Feinkalks zugesetzt werden.

Durch die Vormischung ergibt sich eine überraschend günstige Ausbildung des Kalkhydrats und eine besonders homogene Verteilung des feindispersen Hydrats. Es ist von Vorteil, wenn Kalk, Wasser und Sand zusammen in einem Mischvorgang vorgemischt und das Calciumsulfat anschließend ggf. zusammen mit Zement zugesetzt werden. Wenn die Menge des im Zement vorhandenen Calciumsulfate zur Löschverzögerung ausreicht, ist es vorteilhaft, den Zement nach der Vormischung des Kalkes, Sandes und Wassers zuzusetzen. Werden sulfatarme Zemente verwendet, kann allerdings der Zement bereits zur Vormischung gegeben werden, und das zur Löschverzögerung erforderliche Calciumsulfat, insbesondere in Form von Gips und/oder Anhydrit, nach der Vormischung zugesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei reinen Kalkmischungen und kalkreichen Mischungen. Es ist überraschend, daß das Calciumsulfat seine nachteiligen Wirkungen auf den Löschvorgang verliert, wenn man es erst zusetzt, wenn der Fcinkalk mit dem Wasser zu reagieren beginnt und der Löschvorgang in Gang gesetzt ist. Offenbar ist die Affinität des Calciumhydroxids im Stadium nascendi zu den in der Vormischung enthaltenden Reaktionspartnern stärker als die Wirkung der anschließend zugesetzten Calciumsulfate. Vielmehr bewirken die Calciumsulfate, wenn sie zum richtigen Zeitpunkt zugesetzt werden, eine derart günstige Verzögerung, daß das Ablöschverhalten des hochreaktiven Kalkes dem des hartgebrannten Kalkes gleicht. Während normalerweise ein Gipszusatz die Gasentwicklung derart bremst, daß der Gärpro/eß gehemmt abläuft und zu Fehlgüsscn führt, steigt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Masse schnell hoch mit einer idealen Konsistenz, so daß insbesondere Bewehrungen ohne »Schattcnbildung« umflosscn werden. Die Taktzeiten können reduziert werden. Außerdem ist weniger Aluminiumpulv LT erforderlich.

Bei Zusatz von Sulfaten bereits zu Beginn des Löschprozesses wird das Aufgären der Masse sehr stark verzögert, d. h. es sind sehr lange Zeiten nötig, bis die Masse ihre endgültige Gärhöhe erreicht hat. Dies ist naturgemäß für den Produktionstakt ungünstig. Setzt man den Sulfatträger in dem oben beschriebenen geeigneten Zeitpunkt zu, so gärt die Masse sehr schnell auf, praktisch in der gleichen Weise, in der sie ohne Zusatz von Sulfaten gärt. Erst nach Erreichen der maximalen Steighöhe beginnt die Verzögerungswirkung des Sulfates, die sich hauptsächlich in einem sehr

langsamen weiteren Temperaturanstieg äußert. Bei der Produktion von Montagebauteilen ergibt sich damit der weitere Vorteil, daß durch die schnell aufgärende, niedrig viskose Masse die Bewehrungseisen gut umschlossen werden, während sich durch langsam s gärende zähe Massen, die sich bei hohen Sulfatzusätzen im Kalk ergeben, Hohlstellen (Schattenbildung) hinter den Bewehrungseisen in Gärrichtung bilden.

Dieses Verhalten des hochreaktiven Kalkes läßt sich mit der NaBiosdikurve nicht nachvoilziehen, weil bei dieser Meßmethode die Reaktionspartner fehlen. Das nachträgliche Zusetzen des Calciumsulfate lag aber auch nicht nahe, weil die Zugabe sehr kleiner Mengen bei kurzen Mischzeiten mit geringen Scherkräften in allen Fällen problematisch ist und zu erwarten war, daß die konzentriert zugegebene Menge vor ihrer Verteilung durch den Mischvorgang örtlich zur Vergrießung des Kalkes führt Dies bleibt wohl aus den oben vermuteten Gründen aus.

Hinzu kommt, daß überraschenderweise die Gasbetonbauteile hohe Festigkeiten vergleichbar mit den Festigkeiten, die von Gasbeton-Bauteilen, hergestellt aus Hartbrand, bekannt sind, aufweisen. Es war ferner überraschend, daß die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gasbeton-Bauteile wesentlich dimensionsstabtler sind als derzeit bekannte Gasbeton-Bauteile.

Die Zugabeinenge des Calciumsulfats richtet sich nach dem freien CaO-Gehalt und der Reaktivität des Kalkes. Es ist auch möglich, größere Mengen Calciumsulfat zuzusetzen, ohne daß die Dimensionsstabilität und Festigkeit der Gasbetonformteile negativ beeinflußt werden. Die Menge wird empirisch ermittelt und ist u. a. abhängig von der Wirkung der Calciumsulfationen auf die Gär- und Gießeigenschaften der Masse. Auch der Zeitpunkt der Zugabe sowie die Vor- und Weitermischdauer sind von diesen Parametern abhängig. Dennoch hat sich herausgestellt, daß es bei kalkreichen Mischungen mit über 50 Gew.-% Kalkanteil, insbesondere mit 52 bis 65 Gew.-% Feinkalk mit «»-Werten unter 10 Minuten, insbesondere zwischen 2 und 6 Minuten, im Bindemittel und über 4,5 Gew.-%, vorzugsweise von 6 bis 12 Gew.-% SCvGehalten in Form von Calciumsulfat bezogen auf den freien CaO-Gehalt des Kalkes besonders günstig ist, wenn zunächst Wasser in den Mischer gefüllt wird, anschließend der Mischer in Gang gesetzt wird, dann Kalk, stdfatarmer Zement und Sand eingefüllt und 40 bis 80, insbesondere 50 bis 70 Sekunden, vorgemischt wird, danach die SO₃ enthaltende Komponente, vorzugsweise so Anhydrit, zugesetzt, etwa 25 bis 40, vorzugsweise 30 bis 35 Sekunden, wettergemischt wird, im Anschluß daran das Gärmittel, vorzugsweise Aluminiumpulver, zugegeben, dann 20 bis 40, insbesondere 25 bis 30 Sekunden, nachgemischt wird.

Anhand des folgenden Beispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Zur Hersteilung eines Gasbeton-Bauteils der Güteklasse G 25 werden 420 kg eines hochreaktiven Weiß-Feinkalks mit einem i_M-Wert von 5 Minuten und &o einem CaO-Gehalt von % Gew.-% uns 280 kg Portlandzement PZ 350 sowie 1500 kg Sand unter Rühren in einen Mischer gefüllt, in dem sich bereits J2001 Wasser befinden. Das Gemenge wird 60 Sekunden vorgemischt. Dann werden 60 kg Anhydrit mit einem SOj-Gehalt von 59 Gew.-% zur Vormischung gegeben und 32 Sekunden weilergemischt. Anschließend werden 1,8 kg Aluminiumpulver zugesetzt und 30 Sekunden gemischt. Danach wird die Masse vergossen und in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet Dk Gießmasse zeigt keinerlei Anomalie. Nach der Härtung ergibt sich ein Gasbeton-Bauteil mit einer Dimensionsstabilität von 0,1 mm/m. Die Dimensionsstabilität wurde ermittelt, indem das Bauteil sofort nach der Autoklav härtung und nach einer 28titigen Einwirkung einer Atmosphäre von 40% relativer Luftfeuchtigkeit bei 20⁰C bei der sich eine Ausgleichsfeuchte von etwa;) Gew.-% eingestellt hatte, vermessen wurde. Die Druckfestigkeit des Gasbeton-Bauteils lag bei 35 kp/ cm². Die optische Qualität war hervorragend.

Besonders günstig ist wenn das erfindungsgemaSe Verfahren zur Herstellung von Gasbeton-Bauteilen der Güteklasse G 25 mit hohen Wasser/Mehl-Werten über 038 durchgeführt wird.

Vorzugsweise werden Wasser/Mehl-Werte der Gießmasse von 9,58 bis 0.62 gewählt. Gleichzeitig ist dabei von Vorteil, wenn der KatkgehaJt und der Wasser/Mefei-Wert so aufeinander abgestimmt werden, daß sieb Endtemperaturen der gärenden Masse von 75 bis M, vorzugsweise von 80 bis 85°C, einstellen. Dadurch wind die Masse in üblichen Taktzeiten schneidreif und die Dimensionsstabilität des Fertifteils günstig beeinfluit. Ferner ist in diesem Zusammenhang von Vortei, möglichst feine Aluminiumpulver zuzusetzen.

Wesentlich ist, daß die Gießstabilität der Masse bei Verwendung bisher unbekannter Calciumsulfat-Arten nicht gewährleistet werden kann, wenn die Verfahren* parameter nicht eingehalten werden und die Ausbildung des Kalkhydrats im Mischer durch die Anwesenheit von Sulfatkonzentrationen behindert wird.

Die folgende Tabelle verdeutlicht die Erfindung. E» werden Mischungen aus Hart- und Weichbraed miteinander verglichen in bezug auf maximale Gärtemperatur sowie die Festigkeit und Schwindung der autoklavgehärteten Formteile.

	Hartbrand	WekfcbraKt
Kalk<kg)	340	340
Zement (kg)	220	220
Sandikg)	1790	1790
Anhydrit(kg)	—	60
Gärtemperatur (⁰C)	80	80
Druckfestigkeit (kp/cm²)	25	35
Sch windung (mm/m)	0.4	O₁W

Die Werte der Tabelle lassen erkennen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkte herkömmlichen sogar überlegen sind. Diese Überlegeeheit betrifft auch das Verhalten der Masse während 4er Gärung insbesondere in bezug auf die Steighöhe, Steiggeschwindigkeit Konsistenz, Temperatwentwtcklung und Endtemperatur sowie Stabilität der Masse nach Erreichen der maximalen Steighöhe.

MH der Erfindung wird trotz der Sutfatzugabe erreicht, daß die Masse schnell aufgärt und ohne RA- und Schattenbildung stabil und sich selbsttragend ist und nicht zurücksinkt oder zusammenfällt. Es werden Standzeiten bis zur Schneidfähigkeit von 1 bis 4 Stunden erreicht, ohne daß Endtemperaturen von über 9O⁰C eingestellt werden müssen, wie dies beispielsweise bei normalen zementarmen Mischungen der Fall ist die Endtemperaturen über 90°C erfordern, um innerhaft von 4 Stunden auszutrocknen.

Claims

Patentansprüche:

t. Gasbeton-Bauteil, gekennzeichnet durch eine Dimensionsstabilität von maximal 0,15 mm/m bei Einstellung einer Ausgleichsfeuchte von etwa 3 Gew.-% ausgehend von der Autoklavfeuchte.
2. Verfahren zur Herstellung von Gasbeton, wobei man Bindemittel, enthaltend Kalk oder Kalk und Zement und Quarzsand oder eine äquivalente SiO₂-Komponente, Calciumsulfat, Treibmittel, insbesondere Aluminiumpulver, und Wasser zu einer gießfähigen Masse mischt, die Masse in Formen gießt, gären und ansteifen läßt, ggf. zu Formkörpern schneidet und die Formkörper hydrothermal härtet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der gießfähigen Masse Feinkalk mit einem ko-Wert unter 10 Minuten mit Wasser und Sand vorgemischt wird, anschließend eine Calciumsulfat enthaltende Komponente zugesetzt und die Masse weitergemischt wird, danach das Gärmittel zugesetzt und die Masse nachgemischt wird, wobei 4,5 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise von 6 bis 12 Gew.-% SO₃ in Form von Calciumsulfat bezogen auf den freien CaO-Gehalt des Feinkalks zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Feinkalk mit Wasser, Sand und Zement, insbesondere sulfatarmem Zement, vorgemischt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß hochreaktiver Feinkalk mit fco-Werten von 2 bis 6 Minuten zunächst mit Wasser vorgemengt, dann Sand und ggf. Zement zugesetzt werden und das Gemenge vorgemischt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Calciumsulfat enthaltende Komponente Gips und/oder Anhydrit und/oder Zement verwendet wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß kalkreiche Mischungen mit über 50 Gew.-%, insbesondere mit 52 bis 65 Gew.-% Feinkalk im Bindemittel mit /«rWerten unter 10 Minuten, insbesondere zwischen 2 und 6 Minuten, verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst Wasser in den Mischer gefüllt, anschließend der Mischer in Gang gesetzt wird, dann Kalk, sulfatarmer Zement und Sand eingefüllt werden und 40 bis 80, insbesondere 50 bis 70 Sekunden, vorgemischt, danach die SO₁ enthaltende Komponente, vorzugsweise Anhydrit zugesetzt, etwa 30 bis 35, vorzugsweise 32 bis 34 Sekunden, weitergemischt, im Anschluß daran das Gärmittel, vorzugsweise Aluminiumpulver, zugegeben, dann 14 bis 20, insbesondere 16 bis 18 Sekunden, nachgemischt wird und anschließend in Formen gefüllt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der gießfähigen Masse mit Wasser/ Mehl-Werten über 0,58, vorzugsweise von 0,58 bis 0,62, gearbeitet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinkalk-Gehalt und der Wasser/Mehl-Wcrt so aufeinander abgestimmt werden, daß sich Endtemperaturen in der gärenden Masse von 75 bis 90, vorzugsweise von 80 bis 85°C, einstellen.