DE3003775A1

DE3003775A1 - Verfahren zur herstellung eines kalk-sand-ziegelsteines mit betonter visueller wirkung

Info

Publication number: DE3003775A1
Application number: DE19803003775
Authority: DE
Inventors: Markku Ilmari Leiritie; Lauri Yrjoe Olavi Lundelin
Original assignee: Partek Oy AB
Current assignee: Partek Oy AB
Priority date: 1979-02-05
Filing date: 1980-02-02
Publication date: 1980-08-14
Also published as: GB2043046B; SE450378B; FI64934B; SE8000881L; FI790374A; GB2043046A; DE3003775C2; FI64934C

Description

Verfahren, zur Herstellung eines Kalk-Sand-Ziegelsteines mit betonter -visueller Wirkung

Diese Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Kalk-Sand-Ziegelstein mit "betonter -visueller Wirkung.

Der herkömmliche Kalk-Sand-Ziegelstein ist in seiner Streich- und Bruchfläche hellgrau. Zur Befriedigung von Abnehmer-Eorderungen hat man in verschiedenen Ländern Kalk-Sand-Ziegelsteinsorten mit bedeutend weisserer Färbung als das normale Hellgrau entwickelt. Statt des normalen Natursandes- hat man hierbei als Gerüstmaterial für den Stein hellen gebrochenen Quarz, SiO₂, verarbeitet. Darartige auf dem Baustoffmarkt angebotene Produkte sind zum Beispiel der in Schweden bereits seit langem erhältliche Mexi-Ziegelstein und der in Pinnland hergestellte Kahi-Ziegelstein.

Der gewöhnliche Kalk-Sand-Stein lässt sich auch in etwas hellerer Tönung herstellen indem man der Rohmasse weisses, feinkörniges Titandioxid, TiOp-Pigment, zusetzt. Dieses Pigment wird der Masse gewöhnlich

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in einer anteiligen Menge von 1 - 4 % zugesetzt. Wegen des hohen Pigmentpreises ist der Ziegelstein bei Pigmentgehalten über 3 % im allgemeinen nicht mehr konkurrenzfähig. Auch verschlechtern sich, werden mehr als 3 % Pigment zugesetzt, die technischen Eigenschaften des Ziegelsteins; vor allem trifft dies für die äußerst hohe Frostbeständigkeit zu, die von Fassadenziegeln verlangt wird;

Mit der Erfindung wird bezweckt, einen hochgradig weißen oder ansonsten betont visuellen Eindruck machenden Kalk-Sand-Ziegelstein zu schaffen. Die Merkmale der Erfindung gehen aus den beigefügten Patentansprüchen hervor.

Fertigungsverfahren und Rohmaterial eines betont weißen Ziegels unterscheiden sich erheblich von den Herstellungsverfahren und Rohstoffen der gegenwärtig angebotenen Kalk-Sand-Ziegelsteine. Man hat überraschend festgestellt, daß sich weiße Kalk-Sand-Steine völlig abweichend von der herkömmlichen Kalk-Sand-Stein-Herstellungsmethoäe fertigen lassen indem man als Hauptrohmaterial inertes, an der Bildung des Ziegel-Bindemittelgerüstes unbeteiligtes weißes Steinmaterial verarbeitet. Ermöglicht wurde dies dadurch, daß man das Bindemittel durch eine Reaktion zwischen besonders ausgewählten Komponenten - feinem quarzhaltigem Sandfüller und Kalk, Ca(OH)„ - bildet, wobei das Bindemittelgerüst des Steines von in der Masse gleichmäßig verteiltem Calciumhydrosilikat gebildet wird. Der volumenmäßige Hauptteil der Masse wird dabei jedoch von weißem Füllstoff gebildet, der dem Ziegelstein sowohl in seiner Oberfläche als auch in seiner Bruchfläche eine weiße Farbe verleiht.

Die Verwendung von Kalkstein-Füllstoff in härtenden Grundmassen ist bereits bekannt. Es ist z. B. bereits bekannt, Kalkstein unter die Grundmasse für Betonrohre zu mischen. Auch bei Kalk-Sand-Ziegelsteinen hat man früher bereits naturfarbigen Steinfüller zur Erzeugung ästhetischer Effekte verwendet. Alle bisher bekannten Füllstoffe sind jedoch solcherart, daß sie mit der verwendeten Grundmasse reagieren. Dies war notwendig, um beim fertigen Erzeugnis die in den Normen ausgewiesenen Festigkeitswerte zu erzielen.

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Laborversuche haben ergeben, daß sich die Festigkeitsnormen auch mit inertem Füll- und Gerüstmaterial erfüllen und sogar übertreffen lassen. Allerdings ist dies nur unter Einhaltung bestimmter Voraussetzungen und Komponentenverhältnisse möglich.

Das Füll- und Gerüstmaterial kann von kristalliner oder amorpher Beschaffenheit sein. Da dieses Material nicht mit dem Bindemittel reagiert, bleiben se:'.~.e Oberflächen unver- . ändert, was gleichbedeutend

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BAD ORIGINAL

COPY

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mit einer Erhöhung des Li chtreflexior.sf editors der Ziegelflächen ist. Auf diese Weise erzielt man einen "beträchtlichen visuellen Effekt, zum Beispiel eine Betonung des Weissgrades.

Neben der Fertigung hochweisser Kalk-Sand-Ziegelsteine erstreckt sich die Erfindung auf die Herstellung von Kalk-Sand-Ziegelsteinen mit "betonter visueller Wirkung, welche durch Verarbeitung naturfarbenen Steinmaterials herbeigeführt wird. Solches naturfarbenes Gestein kann beim erfindungsgemässen "Verfahren als inerter Rill- und Gerüststoff zusammen mit dem gleichen Bindemittel, wie es für weisse Kalk-Sand-Ziegelsteine Verwendung findet, verarbeitet werden.

Zxir Verdeutlichung der Unterschiede zwischen dem neuen Fertigungsverfahren und der Herstellung des bereits bekannten Kalk-Sand-Steins sei im folgenden ein Vergleich zwischen einem bereits bekannten Verfahren einschliesslich Materials und dem erfindungsgemässen Verfahren einschliesslich Materials angestellt, und zwar speziell auf die Fertigung eines weissen Kalk-Sand-Steins bezogen. Die bereits bekannten Eialk-Sand-Steine werden aus ungelöschtem Kalk, Quarzsand und Wasser hergestellt. Die besagten Stoffe werden zu einer erdfeuchten Masse miteinander vermischt, wobei das Löschen des Kalkes zu Calciumhydroxid, Ca(CS), erfolgt. Die Masse wird unter hohem Druck, 20-30 MN/m , zu Steinrohlingen gepresst, die dann im Autoklaven bei einem Dampfdruck von 1,2-1,8 MPa behandelt v/erden, wobei Kalk Ca(OH)₂, Quarzsand SiO₂ und Wasser H„0 unter Bildung des Kalk-Sand-Stein-Bindemittels, CaI-ciTTshydrosilikat CHS, miteinander reagieren.

Die Massen-Trockensubstanz besteht dabei zu 8-12 % aus Kalk Ca(OH)₂ uni zn 92-88% aus Quarzsand. Letzterer muss einen SiO₂~Gehalt von wenigstens 70-75 % und eine Kornverteilung aufweisen, mit der sich beim Pressen ein dichter, zusammenhaltender Steinrohling erzielen lässt. Auch muss der fertige Stein porenmässig so beschaffen sein, dass er frostfest ist. Die Porösität wird von der Kornverteilung des verarbeiteten Sandes beeinflusst; diese muss im allgemeinen folgende Anforderungen erfüllen:

Korngrösse, mm	- . -	Siebdurchgang, %	11
<0,125		10-30	BAD ORIGINAL
<0,250	30-40
<0,5	55-65
<1,0	70-100
<2,0	90-100
<4,0	100
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Die Herstellung von weissem Kalk*-Ssnd-Stein geschieht nach dem oben umrissenen Prinzip, wobei als Gesteinszuschlag v/eisser gebrochener Quarzsand verarbeitet wird, dessen SiOp-Gehalt in der Regel höher als 95 % liegt.

Beim erfindungsgemässen Fertigungsverfahren für weissen Kalk-Sand-Stein sind die Hauptrohstoffe Kalk, feiner Quarzsand als Füller und ein gröberes weisses, aus Kalkstein oder entsprechendem Gestein, zum 3eispiel Dolomit, Wollastonit u.dgl, gebrochenes Gerüstmaterial mit einer Korngrösse von 10 mm.

Beim weissen Kalk-Sand-Stein bilden Kalk und feinkörniger Füllsand Vvährend der Behandlung im Autoklaven das Bindemittel des Steines. Wesentlich im Hinblick auf die Festigkeits- und Frostbeständigkeitseigenschaften des Kalk-Sand-Steins ist dabei, Kalk und Sand in einem solchen Verhältnis zuzusetzen, dass der Kalk in seiner Gesamtheit umgesetzt wird. Als brauchbares Verhältnis hat sich der Relationsbereich 1:3-1:4- erwiesen. Andererseits hat man festgestellt, dass das Verhältnis .umso grosser sein kann, je grosser die spezifische Oberfläche des verarbeiteten Füllsandes ist; letztere kann zwischen 50 und 200 m /kg (Blaine) variieren.

33er -verarbeitete Sand muss in seiner Kornfeinheit im wesentlichen der folgenden Aufstellung entsprechen:

Siebmas chenweite, mm Siebdurchgang, %

•0,063 20-60

0,125 60-70

0,250 70-90

0,50 90-100

Beim weissen Kalk-Sand-Stein wird das Gerüstmaterial in seinem Hauptteil von veissem, bei der Autoklavenbehandlung mit dem Kalk nicht reagierendem Gestein wie Kalkstein, Dolomit o.dgl. gebildet. Solches Steinmaterial lässt sich oft leichter und billiger beschaffen als v/eisser gebrochener Quarzsand. Das weisse inerte Steinmaterial wird der Kasse je nach gewünschtem Endfarbton in einer Menge von vorzugsweise 70-30 % zugesetzt. Das weisse Steinmaterial ist wesentlich gröber als der im Bindemittel verwendete Ha tür quarz sand.

Das weisse Steinmaterial muss zum Beispiel folgender Korngrössenverteilung entsprechen:

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BAD ORIG/NAL

Korngröße, mm Siebdurchgang, % "-

0,125 5-15

0,250 20-40

0,50 30-50

1,00 40-70

2,00 60-100

4,0 80-100

6,0 90-100

Im folgenden soll an Hand einiger Beispiele ein Bild von der Zusammensetzung, der Herstellung und den Eigenschaften des erfindungsgemäßen weißen Kalk-Sand-Steins vermittelt werden.

Beispiel 1

Die Rohmaterialien wurden in folgendem Verhältnis zu einer homogenen Masse miteinander vermengt:

Zusammensetzung:

Kalk 14 %

Natursandfüller 43 %

Kalksteinsplitt 43 %

Der Mischung wurden 5 % Wasser, bezogen aufs Trockengewicht, zugesetzt, und aus der so erhaltenen Masse wurden unter einem Druck von 25 MPa Steinrohlinge gepreßt. Diese wurden dann 5 h bei einem Dampfdruck von 16 bar im Autoklaven behandelt.

Als Kalk wurde sog. Industriefeinkalk verarbeitet, der einen aktiven Kalkgehalt, Ca(OH)₂, von 82,9 % hatte. Der Natursandfüller hatte folgende Kornzusammensetzung: 44,8 % passierten das 0,063-mm-Sieb, 80 % das 0,125-mm-Sieb und 95 % das 0,250-mm-Sieb. Der Quarzgehalt des Füllers betrug 85 %. Der Kalksteinsplitt hatte folgende Kornzusammensetzung: 15 % passierten das 0,125-mm-Sieb, 25 % das 0,250-mm-Sieb, 35 % das 0,5-mm-Sieb, 55 % das 1,0-mm-Sieb, 78 % das 2,0-mm-Sieb und 100 % das 4-mm-Sieb.

An dem so hergestellten weißen Kalk-Sand-Stein wurden folgende technischen Daten bzw. Eigenschaften ermittelt:

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Rohdichte

Wasseraufnahmevermögen Druckfestigkeit Weißgrad

Frο s tbe s tänd igke it 2020 kg/iri 11,1 %
63,7 MN/m²

69,5 % des Weißgrades des MgO-Bezugskörpers Erfüllt die Anforderungen des SFS-^tandards 2805, d. h. übersteht 25 Gefrier-Auftau-Zyklen ohne Zerstörung

finnische Normen

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BAD ORIGINAL

Die entsprechenden technischen Taten des gewöhnlichen industriell gefertigten, dem Standard SFS 2803 entsprechenden Kalk-Sand-Steines lauten:

Rohdichte I9OO kg/m^

Wasseraufnahmevermögen 12,3 %

Druckfestigkeit 23,5 MN/m²

Vteissgrad 63,1 % des MgO-Weissgrades

Frostbeständigkeit entspricht den Anforderungen nach

SP^ 12805
*) finnische Normen

Der stanäardgemässe KaIk-Sand-Stein hat folgende Zusammensetzung:

EaIk mit 91 % aJrt. Ca(OH)--Gehalt 12 % Satursand 88 %

Der SiOp-G-ehalt des Natursandes beträgt 78 %. Die Kornverteilung des Sandes'entspricht im wesentlichen der oben aufgeführten.

Weissgradmessungen wurden auch an aus Brechauarz gefertigten hellen 3?assa<lensteinen vorgenommen; sie ergaben 64,5 % des MgO-Weissgrades. Diesen Messungen zufolge ist also der nach der neuen Methode hergestellte weisse Kalk-Sand-Stein um etwa 5 Prozentpunkte heller als die nach dem früheren Verfahren erhaltenen Produkte. Dieser Veissgracunterschied lässt sich auch visuell deutlich feststellen.

Beispiel 2

¥eisser XaIk-Sand-Stein v/urde mit folgender Massen-Zusammensetzung hergestellt:

XaIk 12 %

Natursandfiiller 38 %
EalksteiiLsplitt 50 %

Die Steine wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt. Ihre technischen Daten lauteten:

Rohdichte 1800 kg/m³

Wasseraufnahmevermögen 14,1 %

Druckfestigkeit 23,6 MN/m²

Weissgrad 71,0 % des MgO-Weissgrades

Frostbeständigkeit erfüllt die Anforderungen von SPS*^805

*) finnische Normen Der verwendete Natursandfüller hatte folgende Kornzusammensetzung:

60 % passierten das 0,63-mm-Sieb, 88 % das 0,125-mm-Sieb und 100 % das 0,250-mm-Sieb. Der Füller hatte einen Quarzgehalt von 88 %. Der

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BAD ORfGINAL

Kalisteinsplitt hatte folgende KornzusaimLensetzung: 10 % passierten das 0,125-mm-Sieb, 18 % das 0,25-mm-Sieb, 30 % das 0,5-mm-Sieb, 46 % das 1,0-mm-Sieb, 62 % das 2,0-mm-Sieb, 82 % das 4,0-mm-Sieb und ' 100 % das 8,0-mm-Sieb.

Die obigen Beispiele zeigen, dass sich, den technischen Qualitätsanforderungen genügende, hochgradig weisse Kalk-Sand-Steine unter beträchtlichem Abweichen vom herkömmlichen Kalk-Sand-Stein-Pertigungsverfahren herstellen lassen. Wesentlich dabei ist, dass die weisse Pärbimg zwo. Hauptteil durch weisses, mit dem Kalk nicht reagierendes ΪΉ11- und Gerüstmaterial in Form von Kalksteinsplitt oder dergleichen bewirkt vard. Es ist klar, dass die in den Beispielen angeführten Mischungsverhältnisse im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche in beträchtlichem Masse geändert werden können, wodurch sich Kalk-Sand-Steine unterschiedlichen Vieissgrades erzeugen lassen_e

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BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

-A-

DlPL-PHYS. DR. DIETER GRiESSBACH DIPL-PHYS. WALTER HAECKER DIPL-PHYS. DR. ULRICH BÖHME

\< Verfahren zur Herstellung von Kalk-Sand-Stein, mit betonter visueller Wirkung, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel des Kalk-Sand-Steins von feinkörnigem gelöschtem Kalk, Ca(OH)„, mit einer spezifischen Oberfläche grosser als 1000 m /kg sowie von feinkörnigem, aus Quarzsand bestehendem Füller mit einem freien SiOp-Gehalt von über 75 % und einer spezifischen Oberfläche von 100-400 in /kg gebildet wird, und dass die betonte visuelle Wirkung des Steins durch weisses oder naturfarbenes.Steinmaterial bewirkt wird, das sich nicht am Bindemittel-Bildungsprozess des Steins beteiligt und im Stein als inerter Füll- und Gerüststoff fungiert. .
2. Verfahren nach Anspruch !,.dadurch gekennzeichnet, dass der· Bindemittel-Anteil an der Kalk-Sand-Stein-Masse 30-60 % beträgt, dass sich das Bindemittel zu 16-28 % aus Kalk, Ca(OH)₂, und zu 86-72 % aus Quarzsandfüller zusammensetzt, dass als inertes weisses oder naturfarbenes Füll- und Gerüstmaterial verhältnismässig grobes Brechgut aus weissem Kalkstein oder entsprechendem Rohmaterial, wie zum Beispiel aus Dolomit oder Wollastonit, öder aus naturfarbigen Steinmaterial dient, und dass das Füll- und Gerüstmaterial in der Masse in einer anteiligen Menge von 70-30 % enthalten und seire spezifische Oberfläche wesentlich kleiner, seine Korngrösse aber wesentlich grosser als die des 3inder-Füllsandes ist. -

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