DE3319017A1

DE3319017A1 - Verfahren zur herstellung von gehaerteten, anorganischen produkten

Info

Publication number: DE3319017A1
Application number: DE19833319017
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Akasaka; Kazuo Kadoma Osaka Seto; Shinichi Tomiuchi
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-05-27
Filing date: 1983-05-26
Publication date: 1984-01-05
Also published as: JPS58208163A; DE3319017C2; US4673543A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gehärteten, anorganischen Produkten, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von gehärteten, anorganischen Produkten aus hydraulischen Stoffen.

Es ist bekannt, daß Schlacke durch Wasseranlagerung (hydration) in Verbindung mit einem alkalischen Anregungsmittel wie beispielsweise Kalziumhydroxyd, Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd usw. härter wird. Verschiedene diesbezügliche Anwendungen sind bereits vorgeschlagen und durchgeführt worden. So wurde beispielsweise Hochofenzement durch die Mischung von Portlandzement mit Schlacke als alkalisches Anregungsmittel hergestellt. In der Vergangenheit wurden bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von gehärteten, anorganischen Produkten aus hydraulischen Materialien, welche Schlacke als wirksamen Bestandteil enthalten, verwendet. Wenn auch die Wasseranlagerung in der Schlacke schließlich zu einem anorganischen gehärteten Produkt führt, so ist jedoch der Härtevorgang der Schlacke so langsam, daß das Produkt nur eine niedrige Anfangsfestigkeit, hohe Dichte und eine niedrige mechanische Widerstandsfähigkeit aufweist.

Zum Erreichen einer notwendigen Anfangsfestigkeit oder einer Gewichtsverringerung ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines TSH enthaltenden gehärteten Produkt bekannt, welches die Beimischung von Gips mit einem Schlackensystem enthält, um auf diese Weise Ettringit (im folgenden als TSH bezeichnet) im Rahmen der Wasseranlagerung und Härtung zu erzeugen.

Dennoch ist bei diesem Verfahren die Reaktion der Wasseranlagerung instabil und somit Ursache für eine

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Reihe von Schwierigkeiten. So fuhrt ein Schlacke-Gipssystem nicht unbedingt zu TSI', es kann auch oinr Mischung aus TSH und Kalziumaluminatmonosulfathydrat (im folgenden als MSH bezeichnet) führen, welches arm an Gipsbestandteilen ist, während TSH fast ausschließlich in einem verhältnismäßig niedrigen Temperaturbereich (in der Nähe der atmosphärischen Temperatur) erzeugt wird und deshalb ein vorteilhafteres System im Hinblick auf die Herstellung von TSH in dem System darstellt. Da ein unter diesen Bedingungen hergestelltes gehärtetes Produkt unzulängliche physikalische Eigenschaften aufweist ist es nicht möglich, praktisch verwendbare Platten herzustellen. Wird beispielsv/eise die Alterung bei einer Temperatur unter 5O°C durchgeführt, wird zwar TSH erzeugt, jedoch die hergestellte Platte hat nur eine schlechte Prostbeständigkeit, und ihre Festigkeit liegt 10 % niedriger. Während die Gründe, die zu diesem Verhalten führen, noch zu untersuchen sind, wird vermutet, daß die Kristalle von TSH in einer derartigen Größe entstehen, daß diese eine Vielzahl von Lunkern in dem gehärteten Produkt zur Folge haben und daß die Umwandlung in TSH zu schnell geschieht verglichen mit dem Härteprozeß der Schlacke und die beiden Bestandteile nicht ausreichend miteinander verbunden werden. Trotzdem wird vermutet, daß das Wasser seinen Weg in die oben genannten Lunker findet und dort friert, dies kann somit zu Frostschäden führen.

Wird nun zum Zwecke der Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der Platte die Alterung unter heiß/feuchten Bedingungen unter einer Temperatur von über 50°c durchgeführt, dann wird zwar eine drastische Verringerung der Erzeugung von TSH mit jedoch einer umgekehrt proportionalen Steigerung des Anteils von N¹SH erreicht»

Eine derartige Mischung führt zu einer Verringerung der Frostbeständigkeit und anderer physikalischer Eigenschaften. In diesen Fällen kann die Erzeugung von TSH, MSH und Gipsrückständen durch die Beugungsanalyse mit Hilfe von Röntgenstrahlen nachgewiesen werden. Das Röntgenbeugungsmuster der Grundmasse zeigt, daß während der Wasseranlagerungsreaktion der Höchstwert des Gipses kleiner wird, während ein "derartiger Höchstwert für TSH nicht vorhanden ist, dies

10 läßt auf die Bildung von Zwischenverbindungen

schließen. Eine dieser Zwischenverbindungen ist MSH.

Während die geschilderten Tatsachen zur Annahme drängen, daß eine tatsächliche Veränderung der Alterungstemperatur erkennbare Änderungen in der Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften zur Folge hat, so wurden tatsächlich derartige Vorgänge beobachtet, und diese werfen Fragen in der Herstellung von gehärteten, anorganischen Produkten auf. So ist es beispielsweise bei der Herstellung von Wandverkleidungen und Platten tatsächlich unmöglich, die ungleichmäßige Wärmeverteilung bei dem Alterungsprozeß zu verhindern, da eine örtliche Veränderung oder Streuung der Temperatur in der örtlichen Ungleichheit Anteile von TSH und von MSH in einer einzelnen Platte eine Verschlechterung der Frostbeständigkeit, Festigkeit und andere Eigenschaften der Platte zur Folge hat. In einigen Fällen kann die Platte reißen oder sich verziehen.

Im Fall von Hochofenzement wird das Gleichgewicht zwischen der oben beschriebenen Bildung von Ettringit und dem Härtezustand nachteilig beeinflußt, so daß die Verarbeitungsfähigkeit beeinflußt wird. Hochofenzement ist eine Mischung aus Schlacke und Port-

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-7-

landzement, und der Portlandzement wird durch die
Wasseranlagerung zu Kalk, welcher wiederum β.1κ nlkalisches Anregungsmittel wirkt. Die physikalischen Eigenschaften der Platte werden ungünstig beeinflußt aus den oben genannten Gründen, wenn der Alterungsprozeß in der Nähe der atmosphärischen Temperatur
durchgeführt wird. Die Erhöhung der Alterungstemperatur führt nicht zu der gewünschten Bildung von
TSH und die physikalischen Eigenschaften des Produkts sind nicht zufriedenstellend. Auch wird die Bildung von TSH noch nach der endgültigen Formgebung des
Produkts fortgesetzt, dies hat eine Vergrößerung des Volumens durch die Bildung von TSH-Kristallen zu
einem späteren Zeitpunkt zur Folge. Daraus folgt, daß die Widerstandsfähigkeit der Platte gegenüber Frost und der damit verbundenen Gefahr der Verwitterung
nachteilig beeinflußt ist. Weiterhin treten in einigen Fällen Fehler auf, wie beispielsweise Formänderung, Risse und Veränderungen in den Abmessungen, Verschlech-

20 terung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser

usw. Damit ist ein derartiges Produkt mit einer geringen Lebensdauer belastet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten anorganischen Produkts anzugeben, wobei das anorganische Material Schlacke als wirksamen Bestandteil enthält und auf
Asbest als verstärkender Bestandteil verzichtet werden kann.
30

Diese Aufgäbe wird dadurch gelöst, daß eine Mischung aus einem Schlacke als wirksamen Bestandteil enthaltenden hydraulischen Material und Gips, MSH und
Wasser hergestellt wird, daß diese Mischung in eine

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Form gebracht wird und daß das geformte Produkt in einer feuchten Atmosphäre und einer Temperatur zwischen 50 und 100⁰C zur Erzeugung von TSH und zur gleichzeitigen Wasseranlagerung und Härtung des Pro-

i .

05 dukts gealtert wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Mengenverhältnis des hydraulischen Materials, welches Schlacke als wirksamen Bestandteil enthalt, von Gips und MSH derart gewählt ist, daß der zu erzeugende Anteil von TSH 5 bis 50 Gewichtsprozent der gehärteten Grundmasse beträgt und daß das Gewichtsverhältnis von Gips und MSH zwischen 0,7 und 10 liegt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht auch darin, daß auf 100 Gewichtsteile der gehärteten Grundmasse 0,5 bis 2 Gewichtsteile einer oder einer ausgewählten Mischung aus einer Gruppe von laugenbeständigen Glasfasern und Kunstfasern, 4 bis 8 Gewichtsteile von Pulpe und 2 bis 15 Gewichtsteile von Steinwolle als verstärkende Bestandteile beigemischt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung ausführlich beschrieben. Die Bezeichnung "Schlacke" wird bei der Reschreibung zur Bezeichnung von einigen oder allen hydraulischen Produkten von Hochofenarbeitsvorgängen, welche allgemein als körnige Hochofenschlacke bezeichnet wird, benutzt. Bevorzugt werden solche Schlacken, die beispielsweise eine Basizität von 1,4 oder mehr und eine Verglasungsrate (vitrifaction) von 90 % oder mohr aufweisen. Diese Schlacken sind beispielsweise

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bei der Nippon Steel Chemical Co., Ltd. und Sumitomo Cement Co., Ltd. erhältlich. Hochofenzemente können beispielsweise Hochofenzemente der Klasse A, Klasse B und Klasse C sein, wie sie in der Jis R-5211, defi-

05 niert sind,und von diesen Hochofenzementen ist der

Klasse C-Zement der geeignetste. Es wird darauf hingewiesen, daß die Bezeichnung "Zement" in dieser Beschreibung nicht nur für Hochofenzement sondern auch für andere Zementarten gilt. Gips ist in drei Klassen erhältlich und zwar gemäß der enthaltenen Wassermenge der Kristallisation: nämlich Kalziumsulfatdihydrat, Kalziumsulfathalbhydrat und wasserfreies Kalziumsulfat. Jede dieser Gipsarten kann bei der Erfindung verwendet werden. Es gibt weiterhin Rauchgasentschwefelungsgips, Phosphorsäuregips, Titansäuregips, usw. gemäß der Klassifizierung der Verfahren, und jeder dieser Arten von Gips kann ebenso verwendet werden. Demnach sind keine Grenzen bezüglich des Kristallisationswassers, des Herstellungsprozesses,

20 usw. gesetzt.

MSH bedeutet Kalziumaluminatmonosulfathydrat, dies ist eine Substanz, die durch die chemische Formel 3 CaO-Al₂O₃-12H_0 dargestellt wird. Der Anteil des

Kristallisationswassers muß natürlich nicht genau 12 Moleküle, sondern kann auch weniger als 12 entsprechend dem Grad der Entwässerung betragen. MSH kann leicht durch eine Reaktion von Tonerde mit Gips erzeugt werden und kann beispielsweise nach einem Verfahren hergestellt werden, welches ausführlich in der japanischen Offenlegungsschrift Sho-51-57693 beschrieben ist.

TSH bedeutet Kalziumaluminattrisulfathydrat, diese

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Substanz wird durch die chemische Formel 3 CaO-Al₂O₃-3CaSO₄-32H₂O dargestellt. Diese Substanz entsteht an Ort und Stelle in dem gehärteten Produkt gemäß dieser Erfindung als Ergebnis der Reaktion von Schlacke mit Gips. Auch in diesem Fall bedeutet der Wert 32 nicht unbedingt, daß genau 32 Moleküle von Kristallisationswasser, sondern auch weniger entsprechend dem Grad der Wasserabspaltung vorhanden sein können.

Während das MSH die Aufgabe des bereits erwähnten alkalischen Anregungsmittels hat, reagiert es auch mit Gips, um TSH zu erzeugen, und es wirkt anscheinend auch als Katalysator in Verbindung mit der Bildung von TSH als Folge der Reaktion der Wasseranlagerung zwischen Schlacke und Gips. So ist die Bildung von TSH in einem System, welches MSH enthält, sehr stabil/ und zwar auch dann, wenn sich die Alterungstemperatur in einer feuchten Atmosphäre verändert, bleibt die Veränderung der Reaktion der Wasseranlagerung gering.

Deshalb werden die Eigenschaften des gehärteten Produkts verbessert, so wie sich die Ausbeute an TSH stabilisiert, der Ertrag oder Überschuß von MSH und der Überschuß an Gips wird verringert. Dieser Mechanismus der Wirksamkeit des MSH ist eine neue Erkenntnis der gegenwärtigen Erfinder und stellt die Grundlage für diese Erfindung dar.

Die Aufgabe der Erzeugung von TSH in der Grundmasse des gehärteten Produkts, die Schlacke als wirksamen Bestandteil enthält, ist die Verringerung des Gewichts des Produkts und die Verbesserung der Festigkeit und der Feuerbeständigkeit des Produkts. Unter Berücksichtigung des Gleichgewichts zwischen verringertem Gewicht und verschiedenen Eigenschaften und auch anderer

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-.11-

Faktoren, wird der Anteil von Gips derart gewählt, daß TSH einen Anteil von 5 bis So dewiehtsprozenton (im weiteren wird das Gewichtsprozent kurz mit X bezeichnet) der Grundmasse des gehärteten Produkts hat.

Der günstigste Anteil von TSH ist 5 bis 30 % und für noch bessere Ergebnisse 5 bis 10 %. Deshalb werden die Anteile der Materialien (solche von Gips und MSH) danach ausgewählt, um TSH in dem System in einem Verhältnis innerhalb der Grundmasse des gehärteten Produkts zu erzeugen. Das Verhältnis der verschiedenen Rohmaterialien zu 100 Gewichtsteilen (im folgenden kurz Teile ganannt) von Schlacke zu Gips ( auf der Grundlage von Dihydrat; diese Bezeichnung wird im folgenden weiter verwendet) sollte in einem Verhältnis von 2 bis 25 Teilen, vorzugsweise 2 bis 17 Teilen und für noch bessere Ergebnisse 2 bis 5 Teilen betragen. Mit anderen Worten, die Verhältnisse der Rohmaterialien werden ausgewählt aus den beschriebenen Bereichen, um die oben genannte Erzeugung von TSH unter

20 Berücksichtigung der tatsächlichen Herstellungsbedingungen sicherzustellen.

Während MSH und Gips gemäß dieser Erfindung gemischt werden, wird MSH vorzugsweise in einem Anteil von o,7 und 10 gemäß dem Gewichtsverhältnis von Gips zu MSH (der Anteil von MSH ist auf einer 12 H₃O Kristallbasis, dies wird für die folgende Beschreibung vorausgesetzt), vorzugsweise 0,8 bis 8,0 und für noch bessere Ergebnisse 1,0 bis 4,0, beigegeben.

Falls die Erzeugung von TSH in der Grundmasse des gehärteten Gegenstandes 50 % übersteigt, wird die Frostbeständigkeit des gehärteten Produkts beträchtlich verringert und seine Maßveränderunqsrate wird ebenso

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gesteigert. Falls die Erzeugung von TSH weniger als 5 % beträgt, werden die Festigkeit und die Feuerfestigkeit des Produkts nachteilig beeinflußt. Liegt der Anteil von TSH jedoch innerhalb der genannten Bereiche, so wird die gewünschte Anfangsfestigkeit durch das TSH, die Feuerfestigkeit durch das Kristallisationswasser, die Dauerfestigkeit durch die Schlacke und die Maßhaltigkeit als kombinierter Effekt erzielt.

Beträgt das Gips-,zu-MSH-Verhältnis weniger als 0,7, so enthält das entgültige gehärtete Produkt einiges unreagiertes MSH, welches seine Frostbeständigkeit, Maßhaltigkeit und andere Eigenschaften nachteilig beeinflußt (wenn das unreagierte MSH mit Wasser in Berührung kommt zu einem späteren Zeitpunkt, so wird es in TSH umgewandelt, was eine Volumenvergrößerung zur Folge hat). Auf der anderen Seite bleibt ein Überschuß an Gips in dem endgültigen gehärteten Produkt zurück, falls das Gips zu MSH-Verhältnis 10 übersteigt, oder durch diesen Effekt entstehen große TSH-Kristalle, so daß die Wasserbeständigkeit und Frostbeständigkeit nachteilig beeinflußt wird.

Weitere Verbesserungen der oben genannten Eigenschaften des gehärteten Produkts gemäß der Erfindung können durch die Hinzufügung von anorganischen Füllbestandteilen erreicht werden, wobei die Teilchendurchmesser weniger als 500 /u betragen.

Soweit wie konventionelle Systeme aus Zement, Kalziumsilikat und Gips als wirksame Bestandteile betroffen sind, werden Sand (besonders feiner Silikasand), Silikatpulver, usw. gewöhnlich als Füllbestandteile

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Diese bestimmten Materialien haben jedoch verhältnismäßig große Durchmesser (über 5oo ja), und tat-

sächlich läßt sich eine größere Festigkeit bei einem Produkt feststellen, welches ausschließlich aus einer Zementgrundmasse besteht, wenn die Korngröße des Füllbestandteils groß ist. Wenn jedoch ein Füllmaterial mit Durchmesser von größer 500 μ verwendet wird, weist das Produkt eine schlechte Verarbeitbarkeit auf, auch wenn seine Festigkeit zufriedendstellend ist. Weiterhin ist ein derartiges Produkt so brüchig, daß es bereits auf dem Transport während der Herstellung zerbricht. Besonders wenn eine Platte nach dem Plattenformverfahren hergestellt wird, treten manchmal Schwierigkeiten bei der Zwischenlagenabsonderung auf.

Anorganische Füllmaterialien wie beispielsweise Flugasche, mikrofeines Silikatpulver, Kalziumkarbonatpulver, usw. weisen Durchmesser von weniger als 500 μ auf. und wurden ebenfalls als Füllbestandteile verwendet, jedoch wird mit solchen Materialien mit weniger als 500 μ im Durchmesser keine nutzbare Festigkeit erzielt, noch läßt sich auf diese Weise eine Maßhaltigkeit, Feuerbeständigkeit oder Frostbeständigkeit, soweit es sich um eine gewöhnliche aus einem Material bestehende Grundmasse handelt, erzielen. Werden beispielsweise verhältnismäßig feine Körner von weniger als 500 ^Ji im Durchmesser in einem steifwerdenen Material wie Zement alleine verwendet, so werden die Oberflächen der Partikel nicht vollständig von dem erstarrenden Material bedeckt. Weiterhin sind die Zwischenräume zwischen den Kristallen

im Fall einer hochkristallinen Grundmasse wie beispielsweise Ettringit, Kalziumsilikat, Gips usw. sehr groß. Werden deshalb feine Partikel verwendet, so werden gerade die Zwischenräume mit diesen Partikeln gefüllt, und die gewünschten Verbesserungen der Eigenschaften werden nicht erreicht.

Gemäß dieser Erfindung werden in der besagten Grundmasse, welche Schlacke und Ettringit als wirksame Bestandteile enthält, die großen zwischenkristallinen Räume des Ettringits mit dem erstarrenden Schlackenmaterial gefüllt, und wenn das bereits genannte anorganische Füllmaterial hinzugefügt, wird eine gute Verbindung zwischen der Grundmasse und dem Füllmaterial erreicht, mit dem Ergebnis, daß die Maßveränderung bedeutend verringert wird, und in einigen Fällen werden die physikalischen Eigenschaften auch noch verbessert. Z.B. wird die Festigkeit verbessert, die Bruchhäufigkeit bei dem Feuerfestigkeitstest wird verringert und die Frostbeständigekeit wird verbessert.

Während es praktisch keine Begrenzung für die oben genannten anorganischen Füllmaterialien gibt, sollte es sich bei dem Bestandteil jedoch um ein Material handeln, welches die Reaktionen (besonders die Reaktion, welche zur Bildung von TSH führen) in der Grundmasse nicht behindern. Z.B. Silikatpulver, Flugasche und Silikatmehl, welche auch zur Silikatserie gehören, und mikrofeines Kalziumkarbonatpulver können verwendet werden.

Dor Anteil der anorganischen Füllbestandteile,die hinzuzufügen sind, beträgt 5 bis 30 Toile, besser

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5 bis 20 Teile und für noch bessere ErqobniKKe 8 bis 12 Teile jeweils auf 100 Teile der Grundmasse.

Aus praktischen Gründen ist es vorteilhaft, ein Verstärkungsmaterial in die Grundmasse einzubringen , und ein derartiges Vorgehen ist notwendig, wenn das Produkt als Verkleidungsmaterial beispielsweise benutzt wird.

Die verstärkenden Bestandteile können auch laugenbeständige Glasfaser, Pulpe (pulp) und/oder synthetische Fasern sein. Diese Materialien können handelsüblich beschafft und benutzt werden. Laugenbeständige Glasfaser kann beispielsweise von der Pilkington Company, England oder Japan Electric Glass Co., Ltd., Japan, bezogen werden. Während sie in allen Formen verwendet werden kann, sollte die Glasfaser einen Durchmesser von 10 bis 20 /u und eine Länge von 5 bis 30 mm und ein Elastizitätsmondol von nicht weniger als 8000 kg/mm aufweisen. Das spezifische Gewicht beträgt ungefähr 2,7. Die Kunstfaser kann beispielsweise aus Vinylon (ein Warenzeichen der Kuraray, Ltd.), Nylon, Polyetylen, Polypropylen, Polyakrylat oder ähnliches sein. Von diesen Kunstfasern, ist Vinylon die geeignetste. Auf 100 Teile der oben genannten Grundmasse werden 0,5 bis 2 Teile der laugenbeständigen Glasfaser oder/und Kunstfaser, 4 bis 8 Teile Pulpe und 2 bis 15 Teile von Steinwolle als verstärkende Bestandteile hinzugefügt. Die vollständige Mischung wird als Brei mit Hilfe von Wasser hergestellt, anschließend erfolgt die Formung und Härtung. Es wird darauf hingewiesen, daß gemäß dieser Erfindung die Verwendung der oben genannten verstärkenden Bestandteile eine bedeutende Festigkeit zur Folge hat, auch

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wenn Glasfasern nicht verwendet werden. Unabhängig davon, ob Glasfasern verwendet werden oder nicht, so ist es jedoch möglich ein gehärtetes Produkt zu erzielen, welches ein geringes Gewicht aufweist und eine bedeutende Festigkeit ohne die Verwendung von Asphalt besitzt. Hierauf wird weiter unten noch mehr eingegangen.

Da die Grundmasse alleine praktisch als Baumaterial nicht verwendungsfähig ist, ist es natürlich, ein Bestandteil zur Verstärkung derartige Anwendungen hinzuzufügen. Dennoch ist die Benutzung eines verstärkenden Bestandteils, in einem Schlacke-TSH System gemäß dieser Erfindung verglichen mit einer gewöhnlichen ausschließlichen Zementgrundmasse, Ettringit-Grundmasse, Kalziumsilikat-Grundmasse, Gips-Grundmasse, usw. von besonderer Bedeutung.

Deshalb ist eine ausschließliche Zementgrundmasse so hochalkalisch, daß die Lebensdauer der verstärkenden Faser immer beeinflußt wird (besonders im Falle von Glasfaser und Pulpe). Zementkristalle, welche ein Gel sind, haben eine Gute "Verbindungskraft" für oder "Verschlingungsfähigkeit" mit Fasern mit einem geringen Durchmesser wie beispielsweise Asphalt, Pulpe und andere natürliche Fasern, jedoch besteht eine schlechte Verbindbarkeit oder Verschlingungsfähigkeit mit Kunstfasern (Nylon, Vinylon (Warenzeichen), Akrylat, Polypropylen, usw.), Glasfasern, usw. 30

Auf der anderen Seite wird die Verwendung von Asbestfasern als Zementverstärkungsmaterial durch ein geringes Angebot und gesetzliche Einschränkungen behindert, deshalb wird nach Ersatzmaterialien gesucht.

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Im Fall der ausschließlichen Ettringit-GrundtnasHe werden grobe Nadeln von Ettringit verbunden,um eine Matrix zu bilden, so daß eine poröse Textur entsteht. Wird deshalb ein· verstärkender Bestandteil hinzugefügt, so verbindet er zwar die Ettringitkristalle, er kann jedoch nicht die porösen Teile füllen und erreicht damit keinen verstärkenden Effekt. Dasselbe trifft auch auf das ausschließliche Kalziumsilikatsystem und das ausschließliche Gipssystem zu.

In dem Schlacken-TSH System gemäß dieser Erfindung jedoch werden die Zwischenräume zwischen den großen Kristallen von Ettringit durch die Schlacke oder den Hochofenzement gefüllt und wenn die oben genannten verstärkenden Bestandteile diesem System hinzugefügt werden, so wird ein inniger Kontakt zwischen Faser und Grundmasse erreicht, wodurch ein sehr großer Verstärkungseffekt erzielt wird. Sogar bei Abwesenheit von Asbest, welcher gewöhnlich in Zement oder Kalziumsilikatsysteme verwendet wird, ist es darüberhinaus möglich, ein verringertes Gewicht und eine ausreichende. Festigkeit durch die Verwendung von laugenbeständigen Glasfasern, Steinwolle, Kunstfasern, usif. zu erreichen.

Im folgenden wird das Verfahren der Formgebung und die Herstellung des gehärteten Produkts näher erleutert. Zunächst wird die oben beschriebene Zusammensetzung mit Wasser gemischt, um einen Brei zu erzeugen. Dieser Brei wird in die gewünschte Form gebracht und dann gealtert und gehärtet, um zu einem gehärteten anorganischen Produkt zu werden. Dies ist das allgemeine stufenweise Verfahren. Die Methode der Formgebung ist beliebig. Es kann beispielsweise ein Verfahren zur

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Formung von Platten, ein Strangpreßverfahren oder ein Gießverfahren sein. Dennoch ist diejenige Formgebungsmethode für die Herstellung von Verkleidungsplatten die vorteilhafteste, welche eine Maschine mit einem verlängerten Drahtgitter (elongated screen equipment) benutzt, und bei der Anwendung dieser Erfindung führt diese zu einem mehr als zufriedenstellenden Ergebnis.

Der Alterungs-Härteprozeßwird in einer heißen, feuchten Atmosphäre mit einer Innentemperatur von 50 bis 1OO°C und für noch bessere Resultate von 70 bis 95°C durchgeführt. Bei der Selbstalterung entsteht Wärme in Folge der Wasseranlagerung, dies führt zu einer steigenden inneren Temperatur, es ist jedoch besser eine Außenwärme zuzuführen, um damit die oben genannte innere Temperatur sicherzustellen. Die vorteilhafte Luftfeuchtigkeit liegt bei 80 bis 100 % Rh. Der beste Bereich liegt bei 85 bis 9 8 % Rh. Eine Luftfeuchtigkeit von 100 % Rh ist nicht erstrebenswert, da das Produkt durch Kondenswasser befeuchtet wird. Wenn das Produkt während des Alterungsprozesses eine große Menge von Kondenswasser absorbiert, kann dies ein poröses Produkt zur Folge haben, dessen Frostbeständigkeit zeitweise nachteilig beeinflußt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf Beispiele beschrieben:

Beispiel 1 bis 4 und vergleichende Beispiele 1 bis 5

Auf 100 Teile der Hauptgrundmassenzusammensetzung bestehend aus Klasse C Hochofenzement, MSH und Kalziumsulf atdihydrat, wurden verstärkende Fasermaterialien

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-19-in den Verhältnissen gemäß Tabelle 1 hinzugefügt.

Mit Hilfe einer Plattenformmaschine mit verlängertem Drahtschirm wurdedie oben genannte Grundmassenzusammensetzung und die Fasermaterialien vermengt, entwässert und durch Pressen geformt. (Für diesen Vorgang wurden die Fasermaterialien in einem komerziellen Mischer behandelt=) Der Preßdruck betrug 20 kg/cm", und der nachfolgende Alterungsprozeß wurde durchgeführt, indem das geformte Produkt bei 80 bis 90 C stand und dann unter heißen, feuchten Bedingungen für 10 Stunden behandelt wurde» Das Produkt wurde weiterhin in einer atmosphärischen Temperatur für drei Tage belassen, nach welchen es getrocknet wurde bei einer Produkttemperatur von 80 C Der entstandene gehärtete Körper hatte eine Dicke von ungefähr 12 mm und ein spezifisches Gewicht von 1,00-0,03 g/cm » Kontrollversuche wurden mit TSH bildenden Systemen, bestehend aus entweder Klasse C Hochofenzement allein oder F¹SH-Kalziumsulfatdihydrad unter Benutzung von verstärkenden Faserbestandteilen in den Verhältnissen wie in Tabelle 1 angegeben, durchgeführt» Das gehärtete Produkt aus ausschließlich Hochofenzement hatte ein spezifisches Gewicht von ungefähr 1,6 g/cm ,und der gehärtete Körper von TSH allein hatte ein spezifisches Gewicht von 1,0 g/cm . Andere Eigenschaften dieser Produkte sind in Tabelle 2 angegenben. Aus Tabelle 2 ergibt sich, daß das gehärtete Produkt gemäß vergleichendes Beispiel 1 ein derartiges hohes spezifisches Gewicht hat, so daß es für die Zwecke dieser Erfindung nicht geeignet ist. Dann wurden die Versuche mit einer veränderlichen Alterungstemperatur oder ohne MSH unter derselben Zusammensetzung wie Beispiel 3 durchgeführt« Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben» Die

verschiedenen Versuche wurden unter den folgenden Aspekten durchgeführt.

(1) Die Frostbeständigkeit wurde ermittelt nach dem Maß der Vergrößerung der Dicke nach 100

05 Zyklen gemäß der ASTU-B Methode.

(2) Die Maßbeständigkeit wurde nach dem Maß der Verringerung der Abmessung einer Platte, welche eine Feuchtigkeit von 12 % unter normalen Umständen aufwies nach einer Trockenperiode

10 von 24 Stunden bei 60°C ermittelt.

(3) Die Feuerbeständigkeit wurde geprüft durch eine Feuerbeständigkeitsstrukturtestmethode Klasse 2 nach Jis A 1301.

(4) Die Festigkeitsprüfung wurde durchgeführ mit einem Prüfteil Nummer 4 gemäß der Methode,

wie sie in Jis A 1408 beschrieben wird.

(5) Die Anteile von MSH und TSH wurden durch eine Röntgenbeugungsanalyse ermittelt.

20 Beispiele 5 und 6

Das beschriebene Verfahren wurde wiederholt, und zwar durch die Verwendung von Portlandzement anstelle von Hochofenzement, um die Ergebnisse zu erreichen, wie sie in Tabelle 4 angegeben sind. Die Zusammensetzung der Beispiele 5 anders als solche wie sie in Tabelle 4 gezeigt sind, waren die gleichen wie in Beispiel 2, die Zusammensetzungen von Beispiel 6 waren die gleichen wie in Beispiel 4. Die Ergebnisse anders als solche qomäß Tabelle 4 waren gleich denen der entsprechenden

30 Beispiele.

Beispiele 7 bis 11 und vergleichende Beispiele 6 und 7

Die Versuche wurden durchgeführt unter Verwendung von

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Klasse C Hochofenzement, MSH und KnI 7.\ uni.su 1 f nt <! i liyc'ii al als Hauptgrundmassebestandteile und cinom Füll br~ standteil in dem Verhältnis wie in Tabelle 6 angegeben, relativ auf 100 Teile der Grundmasse, In allen Zusammensetzungen, 4 Teile von Pulpe, 1,0 Teile von laugenbeständiger Glasfaser (1/2 inch lang), 3 Teile von Steinwolle und 0,5 Teile von Vinylon (Warenseichen) wurden auf jeweils 100 Teile der Grundmasse verwendet.

Die Platten wurden nach der gleichen Plattenformmethode hergestellt, wie sie bei den Beispielen 1 bis 4 benutzt wurde. Die einzelnen Bedingungen der Plattenherstellung waren gleich denen beschrieben in Beispiel 1. Kontrollversuche wurden ebenso durchgeführt mit ausschließlich Klasse C Hochofenzement und MSH-KaIziumdihydrat ,zur Bildung von TSH, die Benutzung von Füllbestandteilen und verstärkenden Fasern ebenso wie in den anderen Beispielen»

Wie vorangehend beschrieben, ist die Erfindung durch die Mischung eines hydraulischen Materials, welches Schlacke als wirksamen Bestandteil enthält mit Gips und Wasser, die Formgebung der Mischung und die Alterung derselben mit einer inneren Temperatur von 50 bis 1OO°C zur Erzeugung von TSH innerhalb der Mischung und zur Wasseranlagerung und Härtung gekennzeichnet.. Das daraus entstehende gehärtete anorganische Produkt weist ein geringes Gewicht, eine verbesserte Feuerfestigkeit, Frostbeständigkeit, Maßbeständigkeit und Festigkeit auf.

Tabelle 1

Bestandteile der Grundmasse

Verstärkende Faser (Anteil auf 100 Teile Grundmasse)

	Hochofen zement	MSH	Gips	··	35	Pulpe	Steinwolle	Laugenbestän dige Faser	4-	Synthetische Faser	Asbest
Vergleichbares Beispiel 1	100			6	1		··	1		17
Vergleichbares Beispiel 2	100		8	1		1
Vergleichbares Beispiel 3		65	14.5	5	5	0.5 ··
Beispiel 1	88	6	18.2	5	5	1	0.5
Beispiel 2	88	4	140	5	5	1	1.0
Beispiel 3	80	7.5	7	4	7	1	1.0
Beispiel 4	80	1.8	4	7	1	0.5
Vergleichbares Beispiel 4	60	26	5	5	0.5
Vergleichbares Beispiel 5	80	13	5	5	0.5

	TSH%	Rest MSH%	Biegefestigkeit k^/cm^	Frost Widerstand%	Maßver- änderung%	Feuerfestig keit	Spezifisches Gewicht
Vergleichbares Beispiel 1	O		150	2-10	0.15	Gut	1.61
Vergleichbares Beispiel 2	O		125	5-10	0.15	Schlecht	1.60
Vergleichbares Beispiel 3	95-100	45	130	40-50	0.25	Gut	0.99
Beispiel 1	5-10	1-2	140	3-6	0.10	Gut	1.05
Beispiel 2	8-10	41	145	2-6	0.11	Gut	1.03
Beispiel 3	10-15	Si	155	5-10	0.13	Gut	1.03
Beispiel 4	15-20	0	155	5-10	0.15	Gut	0.98
Vergleichbares Beispiel 4	■ 30-40	5-8	145	20-30	0.25	Gut	1.00
Vergleichbares Beispiel 5	15-20	4-6	150	10-20	0.20	Gut	1.02

CO »· <

CD CD

Tabelle

Die gleiche Formel wie Beispiel 3 Temperatur 8O-9O°C Wie links, Temperatur 40⁰C

Wie links, ohne MSH, Temperatur 8O-9O°C

Biegefestigkeit kg/cm^

155 157

140

Frostwiderstand %

5-10 10-15

10-15

Maßveränderung %

0.13 0.20

0.13

Feuerfestigkeit

Gut, Stufe wie links

schlecht

Spezifisches
Gewicht

1.13 1.20

1.10

10-15 20-30

5-10

si

3-4

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fco* β o o g. βι α

4 β 0 Φ & D 0 |) 0i> ο O O O D

Tabelle 4

	Portlandzement, Anteile	Beispiel 5	Beispiel 6
dteile	Schlacke, Anteile	28	13
C ctf CO	MSH, Anteile	60	75
(U PP	Kalzium, Anteile	4.0	1.3
	Biegefestigkeit kg/cm²	8.0	10.7
	Maßveränderung	145	145
Eigenschaften	Feuerfestigkeit	0.11	0.10
	Spezifisches Gewicht	Gut	Gut
Fros twiders tand	1.03	1.05
2-7	1-5

Prozentualer Anteil von MSH im , _

geharteten Erzeugnis

-26-

Tabelle 5

Bestandteile der Grundmasse Verstärkende Faser
(Anteil auf 100 Teile Grundmasse)

Hochofen- MSH zement

Silier
Pulver

Kaizium

Karbonat

Pulver

Flugasche

Silica Mehl

Vergleichbares
Beispiel 6

100

Vergleichbares
Beispiel 7

100

65

Beispiel 7	88	6	6	15	15	15	15
Beispiel 8	88	4	8
Beispiel 9	80	7.5"	14.5
Beispiel 10	80	1.8	18.2
Beispiel 11	88	4	8	5

Tabelle 6

	TSH%	Rest MSH %	Biegefestigkeit kg/cm^	Frost Widerstand %	Maßver änderung %	Feuer festigkeit	Spezifisches Gewicht
Vergleichbares · Beispiel 6		-	150	2-10	0.15	Gut	1.61
Vergleichbares Beispiel 7		0	130	40-50	0.23	Gut	1.00
Beispiel 7		1-2	145	1-4	0.08	Gut	1.10
Beispiel 8		<i	150	0-4	0.09	Gut	1.08
Beispiel 9		Si	150	3-8	0.10	Gut	1.07
Beispiel 10		0	160	3-8	0.11	Gut	1.05
Beispiel 11		si	155	1-4	0.12	Gut	1.02

(JD CD

Claims

I O U I / P 259-MEW/83 Verfahren zur Herstellung von gehärteten, anorganischen Produkten

1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten, anorganischen Produkts, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus einem Schlacke als wirksamen Bestandteil enthaltenden hydraulischen Material und Gips, MSH und Wasser hergestellt wird^daß diese Mischung in eine Form gebracht wird und daß das geformte Produkt in einer feuchten Atmosphäre und einer Temperatur zwischen 50 und 100 C zur Erzeugung von TSH und zur gleichzeitigen Wasseranlagerung und Härtung des Produkts gealtert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis des hydraulischen Materials, welches Schlacke als wirksamen Bestandteil enthält, von Gips und MSH derart gewählt ist, daß der zu erzeugende Anteil von TSH 5 bis 50 Gewichtsprozent der gehärteten Grundmasse beträgt und daß das Gewichtsverhältnis von Gips und MSH zwischen O,7 und 10 liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 Gewichtsteile der gehärteten Grundmasse 0,5 bis 2 Gewichtsteile einer oder einer ausgewählten Mischung aus einer Gruppe von laugenbeständigen Glasfasern und Kunstfasern, 4 bis 8 Gewichtsteile von Pulpe und 2 bis 15 Gewichtsteile von Steinwolle als verstärkende Bestandteile beigemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung durch die Formung von Platten

erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formung von Platten durch eine Plattenformmaschine mit verlängertem Drahtgitter erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu 100 Gewichtsteilen der gehärteten Grundmasse 0,5 bis 2 Gewichtsteile eine oder eine Mischung von aus der Gruppe der laugenbeständigen Glasfasern und Kunstfasern, 4 bis 8 Gewichtsteile von Pulpe und 2 bis 15 Gewichtsteile von Steinwolle als verstärkende Bestandsteile gemischt sind.

« * op m β ο β

β ο «β

-3-

7. ^erfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung durch Formuncr von Platten erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch qekennzeichnet, daß die Formung von Platten durch eine Plattenformmaschine mit verlängertem Drahtgitter erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch..qekennzeichnet, daß die feuchte Atmosphäre eine relative Luftfeuchtigkeit von 80 bis 100 % aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu 100 Gewichtsteilen der Grundmasse 5 bis 30 Gewichtsteile eines anorganischen Füllers beigemischt sind, welcher einen Durchmesser von 500 yu oder weniger aufweist.