DE3808160A1 - Kalksand-leichtstein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalksand-Leichtstein für Bau­ zwecke nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kalksand-Leichtsteine werden insbesondere im Gebäudebau, vorzugsweise Wohnungsbau, zur Bildung von Mauern eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen leichten Kalksandstein zu schaffen, der bei geringem Gewicht und hoher Festigkeit hohe Wärmedämmeigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Ein aus einer derartigen Ausgangsmischung unter Dampfbehand­ lung von ca. 200°C verfestigter Stein besteht überwiegend aus natürlichen mineralischen Stoffen, wobei die Zuschlag­ stoffe das Stützmaterial des Kalksand-Leichtsteines bilden, die von den bei der Hydrothermalbehandlung entstehenden Kalksilikatbindemitteln zusammengehalten sind.

Als einer der Zuschlagstoffe hat sich Bims als vorteilhaft erwiesen. Derartiges, z.B. rheinisches, Bimsmaterial ist ein Lockergestein vulkanischen Ursprunges, das bei explosions­ artigen Vulkaneruptionen durch das Entweichen chemisch ge­ bundener Gase - insbesondere Wasser - aus der noch weichen Gesteinsmasse entstanden ist. Durch die Aufblähung wurde die Dichte von ca. 2,5 bis auf etwa 0,3 g pro Kubikzentimeter reduziert, was der Schaffung einer Porosität von ca. 80% entspricht.

Der Bims hat abgerundete, meist ovale Kornformen. Er besitzt auch leicht hydraulische Eigenschaften. Als aktiver, natür­ licher Zuschlagstoff nimmt er mit einem SiO₂-Gehalt bis 60% ebenfalls sowohl mit seinem Glasanteil, als auch mit den partiell noch vorhandenen silikatischen Einschlüssen an der Neubildung der Bindemittelphasen teil.

Vorteilhaft läßt sich auch Blähschiefer als alleiniger Zu­ schlagstoff oder in Verbindung mit einem weiteren Zuschlag­ stoff - zum Beispiel Bims - verwenden. Blähschiefer ist ein mineralischer Leichtzuschlagstoff von poriger Natur.

Er wird aus Schiefern gewonnen, die im thermoplastischen Zu­ stand durch freiwerdende Gase aufgebläht werden. Rohstoffe sind dabei natürliche Schiefer, die ohne besondere Zusätze bei den entsprechenden Temperaturen von allein Gase ent­ wickeln. Der Blähprozeß kommt vor allem durch den bei der Reduktion der Eisenoxide frei werdenden Sauerstoff zustande.

Das braun-grau-dunkle Zuschlagsmaterial hat eine eckig bis rundliche Kornform, teilweise plattig, mit unregelmäßiger rauher und rissiger Oberfläche und eine Kornporosität bis 50%. Es hat große, überwiegend geschlossene Porenräume.

Neben der reaktiven silikatischen Glasfaser ist auch noch ein nicht unbeträchtlicher Anteil an freiem Quarz vorhanden, der sich an der hydrothermalen Reaktion zur Bildung der CSH-Phasen aktiv beteiligt.

Blähton ist ebenfalls ein mineralischer Leichtzuschlags­ stoff, der aus kleinen Tonkügelchen gewonnen wird, die in der Brennphase durch freiwerdende Gase aufblähen, und eine hohe Porosität haben.

Die Ausgangsmischung aus 20 bis 60% Quarz- oder Quarzit- Sand kann insbesondere Quarzitmehl enthalten. Die Quarz­ bzw. Quarzitteilchen zeichnen sich durch die scharfkantigen Kornformen aus mit scharfen Ecken, scharf profilierten Groß­ und Kleinbuchten und hervorragenden Spitzen aus. Hierdurch wird ein intersertales und verzahnendes Gefüge im Kornver­ band erreicht, was sich auf die Druckfestigkeit positiv auswirkt. Auch hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung ist der Quarzit mit mehr als 95% SiO₂ ein ausgezeichneter Reaktionspartner bei der Hydrothermalsynthese. Verwendung findet im Rahmen der Erfindung insbesondere Taunus-Quarzit.

Die beim hydrothermalen Härtungsprozeß des Kalksandsteines sich bildenden Calciumsilikathydrate zeichnen sich durch einen überwiegend planaren Habitus aus und bilden ein sta­ biles Kartenhausgefüge zwischen den Zuschlagstoffen. Die Zu­ schlagstoffe Blähschiefer, Bims und auch Blähton sind aktive Reaktionspartner an dem hydrothermalen Härtungsprozeß; die Oberfläche dieser Stoffe ist nach dem Härtungsprozeß mit kristallinen Calciumsilikathydraten überkrustet und über­ wachsen.

Als Zuschlagsstoff sind sowohl Bims, Blähschiefer und Bläh­ ton einzeln, in Kombination untereinander oder alle zusammen vorteilhaft einsetzbar.

In besonderer Weise ist eine Ausgangsmischung aus 20 bis 60% Quarz- oder Quarzit-Sand, etwa 10 bis 40% Bims, etwa 20 bis 60% Blähschiefer oder Blähton sowie Kalk und Wasser vorteilhaft. Sie führt zu einem dichten Stein hoher Druck­ festigkeit. Aufgrund ihrer chemischen und mineralogischen Zusammensetzung der aktiven Zuschlagsstoffe nehmen sie an der Hydrothermalsynthese der Bindemittelphasen (CSH-Phasen) teil. Die kleineren Körner füllen jeweils die Hohlräume zwischen den Körnern der größeren Fraktionen aus, wodurch eine maximale Packungsdichte erreicht wird. Hierzu trägt auch der unterschiedliche Rundungsgrad der Kornformen bei, der entsprechend der Materialbeschaffenheit der Zu­ schlagstoffe von scharfkantig bei den Quarzmischungen bis gerundet bei den Bimszuschlägen reicht. Der unter Dampf­ behandlung verfestigte Kalksandstein weist neben den ge­ nannten Gewichtsprozenten an Stoffen nur noch Calciumsili­ kathydrate als Bindemittelphasen auf.

Die Qualität des erhaltenen Kalksandsteins ist besonders hoch, wenn der Zuschlagsstoff eine Korngröße von ca. 1 bis 15 mm einnimmt. Der Quarzsand hat dabei Korngrößen von bis zu 2 mm, während das vorteilhaft zusetzbare Quarzit ins­ besondere Quarzitmehl ist. Eine derartige Abstimmung der Korngrößen in der Ausgangsmischung führt zu einem Kalk­ sandstein von sehr hoher Dichte.

Die erfindungsgemäßen Kalksandsteine bestehen aus natürlich vorkommenden Rohstoffen wie Quarzsand, Taunus-Quarzit, rheinisches Bimsmaterial sowie einem geblähten Schiefer und Kalk. Diese Naturprodukte bestimmen die Qualität und die besondere Eignung dieses Steines.

Bei der Verfestigung entstehen mit Wasserdampf bei 200°C Calciumsilikathydrate, die als Bindemittel die Zuschlags­ stoffe der Kalksand-Leichtsteine binden. Chemische Zusätze sind nicht notwendig. Aufgrund der mineralogischen Zusammen­ setzung und der Gefügeeigenschaften der Zuschlagsstoffe er­ geben sich Steine, die bei dicken Wandungen und viel Masse ein mittleres Raumgewicht von 1,2 bis 1,4 g/m³ aufweisen.

Die Zuschlagsstoffe Leca-Blähschiefer und rheinischer Bims, die den geltenden Normen von DIN 106 (Kalksandsteine), speziell DIN 4426, Teil 2 entsprechen, reagieren aufgrund ihrer silikatischen Zusammensetzung bei der Dampfhärtung ebenso aktiv mit dem Kalk, wie die vor allem in der Vor­ mauermischung eingesetzten Quarzmischungen, Sandmischungen und Taunus-Quarzitmischungen.

Ein aus erfindungsgemäßem Kalksandstein hergestelltes Mauer­ werk ist spannungsarm und zeigt eine geringe Neigung zur Rißbildung. Aus der mineralogischen Zusammensetzung, den Gefügeverhältnissen und den Herstellungsbedingungen der Steine resultieren weitere positive Eigenschaften der er­ findungsgemäßen Kalksandsteine wie Festigkeit, Wärmedämmung und Wärmespeicherfähigkeit sowie Feuchteregulierung, womit sie auch in ökologischer und baubiologischer Hinsicht an­ deren bekannten Steinen überlegen sind.

Claims (10)

1. Kalksand-Leichtstein für Bauzwecke, der unter Dampf­ behandlung verfestigt wird, gekennzeichnet durch eine Ausgangsmischung aus 20 bis 60% Quarz- oder Quarzit-Sand, 5 bis 15% gebranntem Kalk, 5 bis 15% Wasser, und mindestens einem mineralischen leichten Zuschlagsstoff mit jeweils einem Anteil von 20 bis 80 Gewichtsprozenten.

2. Kalksand-Leichtstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leicht-Zuschlagstoff Bims ist.

3. Kalksand-Leichtstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff Bläh­ schiefer ist.

4. Kalksand-Leichtstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff Blähton ist.

5. Kalksand-Leichtstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff Schlacke ist.

6. Kalksand-Leichtstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe ein Gemisch aus den in den Ansprüchen 2 bis 5 aufgeführten Stoffen darstellt.

7. Kalksand-Leichtstein nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmischung aus etwa 20 bis 60% Quarz- oder Quarzit-Sand, etwa 10 bis 40% Bims, etwa 20 bis 60% Blähschiefer oder Blähton sowie Kalk und Wasser besteht.

8. Kalksand-Leichtstein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe eine Korngröße von etwa 1 bis 15 mm aufweisen.

9. Kalksand-Leichtstein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Quarz- oder Quarzit-Sand eine Korngröße bis 2 mm aufweist.

10. Kalksand-Leichtstein nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzit ein Quarzitmehl ist.