DE621341C

DE621341C - Verfahren zur Herstellung hydrosilikatgebundener Formkoerper

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Publication number: DE621341C
Application number: DEE45633D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-05-08
Filing date: 1934-05-26
Publication date: 1935-11-05

Description

Verfahren zur Herstellung hydrosilikatgebundener Formkörper Die Erfindung betrifft die Herstellung hydrosilikatgebundener Formkörper, d.h. solcher, bei denen die Bindung durch ein aus wenigstens zwei Komponenten gebildetes Bindemittel, Kalk oder kalkhaltige, bindend wirkende Stoffe einerseits, kieselsäurehaltige Rohstoffe anderseits, beide imZustande feiner Verteilung, erfolgt.
Bei der Herstellung solcher hydrosilikatgebundener Formkörper; die gleichzeitig große Festigkeit, Dichtigkeit und gute Abnutzungsfestigkeit besitzen sollen, z. B. bei Rohren, überwölbten Wasserabzügen, Trottoirplatten, Kantsteinen, Stufen usw., ist die größte. Schwierigkeit, in der Formmasse eine genügend innige Mischung zwischen den beiden fein verteilten Komponenten. des Bindemittels, kalkhaltigem und kieselsäurehaltigem Material, zu erhalten. Im allgemeinen ist es notwendig, das kalkhaltige Material, das aus Portlandzement, Schlackenzement, gelöschtem Kalk, hydraulischem Kalk . u. dgl. bestehen kann, mit dem kieselsäurehaltigen Stoff, z. B: fein gemahlenem Sand, Ton, Si-Stoff, Traß u. dgl., in trockenem Zustande durch längeres Zusammenmahlen in einer Kugelmühle o. dgl. zu mischen.
Durch einen solchen umständlichen Aufbereitungsprozeß für das Bindemittel wird die Wirtschaftlichkeit derErzeugnisse, die-außerdem einer hydrothermalen Druckbehandlung, z. B. einer Dampfhärtung bei 3 bis 2o atü, unterworfen werden, in Frage gestellt, und zwar im Vergleich mitErzeugnissen, die ohne eine solche Behandlung, z. B. mit -Portlandzement als Bindemittel, gewonnen werden. Da indessen die hydrothermale Behandlung durch die dabei erfolgende Hydrosilikatbildung Erzeugnisse mit Festigkeiten zu erzielen gestattet, die sonst nicht zu erreichen sind, wurde nach Mitteln und Wegen gesucht, eine einfachere und wirtschaftlichere Arbeitsweise zu finden, die eine innige Mischung der Hydrosilikat bildenden Komponenten, gleichzeitig eine zweckmäßige Verteilung dieser in eventuell noch vorhandenem gröberem Zusatzmaterial (Kies, Sand, Steine) ermöglicht, um eine Formmasse zu erhalten, die so dicht wie möglich und in einer für die hydrothermale Behandlung geeigneten Konsistenz gehalten ist.
Es wurde nun gefunden, daß man den Aufbereitüngs- bzw. Mischprozeß dadurch erheblich erleichtern kann, daß man mit großen Wassermengen, z. B. 5o bis zoo Gewichts-. Prozent der Bindemittelmenge, arbeitet. Man kann dann die Mischung der Bindemittelkomponenten und die geeignete Verteilung des Bindemittels in dem Zusatzmaterial in einem Arbeitsgang durchführen.
Da indessen Dichte und Festigkeit, insbesondere Abnutzungsfestigkeit, in engem Zusammenhang mit dem Wassergehalt der Mischung stehen, und zwar in der Weise, daß bei möglichst geringem Wassergehalt in der geformten Masse die besten Resultate erhalten werden, ergibt sich die entgegengesetzte Forderung, den Wassergehalt der geformten Produkte soweit wie möglich zu erniedrigen.
Erfindungsgemäß werden die zu verformenden Massen unter Anwendung großer Wassermengen hergestellt. Auch das Formen erfolgt in Gegenwart einer verhältnismäßig großen Wassermenge. Ein mehr oder weniger großer Teil des in der Masse enthaltenen Wassers wird jedoch entfernt, bevor die hydrothermale Behandlung vorgenommen wird.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß trotz der großen-Neigung der kolloidartigen bzw. gelbildenden Bestandteile solcher Formmassen, wie Ton, Zement, fetter Kalke, fein verteilter Kieselsäure u. dgl., das in der Formmasse enthaltene Wasser zurückzuhalten, ein beträchtlicher Anteil entfernt werden kann, wenn die Masse einem Schleudern oder Schütteln (Vibrieren) unterworfen wird, was bei Kalksandsteinmassen bekannt ist, die nicht mit besonderem Überschuß an Wasser hergestellt werden.
Versuche haben gezeigt, daß wahrscheinlich der Einfluß der schmierenden Wirkung, die-die Gele, Kolloide bzw. Kleinpartikel auf die ganze Masse bei diesem verhältnismäßig hohen Wassergehalt ausüben, einerseits in besonders vorteilhafter Weise die innige Mischung miteinander und mit dem Zusatzmaterial gewährleistet, anderseits die mechanische Beeinflussung die Abtrennung des Wassers ermöglicht, so daß der endgültige Formkörper einen für die hydrothermale Behandlung günstigen niedrigen Wassergehalt erhält.
Welche der vorerwähnten Behandlungsweisen für die Abtrennung eines Teiles des Wassers zu wählen ist, hängt von verschiedenen Umständen ab. Als allgemeine Regel gilt, daß Schleudern in jedem Falle gute Ergebnisse zeitigt, während Schütteln (Vibrieren) nur bei Bindemitteln gewisser Art zu empfehlen ist. Bestimmte Bindemittelkombinationen liefern beim Schleudern die besten Resultate. Hierbei wird die Masse durch die Zentrifugalkraft gegen eine äußere, gewöhnlich zylindrische Form gedrückt. Der Grad der Zusammendrückung, der hierbei zu erhalten ist, ist dabei außer von der Korngrößenverteilung des Steinmaterials in hohem Grade auch von der Kornform bzw: den Reibungen zwischen den gröberen Teilchen der Masse abhängig, wobei die Stärke der Reibung ihrerseits wieder von dem Bindemittel abhängt.
Beispielsweise sei folgender Versuch erwähnt: Geschleuderte Rohre, 2,o m Länge, goo mm Durchmesser, Wandstärke 65 mm, wurden mit verschiedenen Bindemitteln und körnigem Material der Größe o bis 15 mm in auf dichte Lagerung abgestimmter Mischung hergestellt. Dabei zeigte sich, daß bei Verwendung von Portlandzement als Bindemittel das Verhältnis Bindemittel zu -Kornmaterial am zweckmäßigsten zwischen i : 5 bis i : 6 liegen muß. Das gleiche Verhältnis erwies sich zweckmäßig beim Arbeiten mit einem Monosilikat-Beton-Bindemittel, aus.5o°/o Portlandzement und 5o'/, fein gemahlenem Sand bestehend. Dabei war der Sand zu derselben Feinheit wie der Zement vermahlen. Bei Benutzung eines Bindemittels aus 5o0/, Portlandzement und 4o1/0 gewöhnlichem Ton konnte die Bindemittelmenge bis auf i : io bis i : 1 i vermindert werden, und trotz der bedeutend mageren Mischung als in den beiden vorgenannten Fällen waren die Rohre sowohl an Festigkeit als auch an Dichte den anderen weit überlegen.
Dieses gute Ergebnis muß der kleineren Reibung zwischen den Steinen zugeschrieben werden, *ahrscheinlich der äußerst feinen Korngröße der Tonpartikel, die ja vielmals kleiner als z. B. Zementpartikel sind.
Anstatt gewöhnlichen Tones, der ungebrannt sein soll, können auch andere kieselsäurehaltige Stoffe in ähnlicher Korngröße, z. B. Kaolin, Si-Stoff usw., benutzt werden. Ähnliche Resultate werden bei Verwendung von Weißkalk an Stelle von Zement, auch in Verbindung mit gemahlenem Sand, erzielt, weil doch die Korngröße des Kalkes bedeutend kleiner als die des Zementes ist, wodurch also die Reibung vermindert wird.
Zu erwähnen ist noch, daß in sämtlichen Fällen mit einem Wasserzementfaktor von o,9 bis 1,2 gearbeitet wird.
Das Verfahren ist in erster Linie für die -Herstellung von Rohren und ähnlichen Körpern bestimmt. Es ist jedoch mit gleichem Vorteil auch für die Herstellung von Platten, z. B. Gehsteigplatten usw.,- oder anderen Körpern, von denen hohe Abnutzungsfestigkeit gewünscht wird, anwendbar. Bezüglich der Form der Platten bestehen keinerlei Grenzen. Zur Herstellung können sie z. B. in ein rundes oder der Form und Größe der Platten angepaßtes Rohr mit einem vieleckigen Querschnitt eingebracht werden, z. B. ein solches mit 6, 8, io, 12 oder mehr Seiten, oder peripherisch auf einer rotierenden Scheibe aufgestellt werden. Es hat sich ergeben, daß derartige Platten bedeutend wirtschaftlicher hergestellt werden können als z. B: hydraulisch gepreßte, wobei außerdem die Platten eine größere Festigkeit als die letztgenannten aufweisen. Vorteilhaft wird bei der letztgenannten Arbeitsweise derTon derMischung in Form eines Lehmbreies eingebracht, d. h. Ton wird mit Wasser durch Rühren o. dgl. aufgelöst.
Unter Umständen kann die Homogenität der Mischung dadurch verbessert werden, daß der Kalk oder das kalkhaltige Bindemittel und der Lehmbrei erst zu einem dünnen Brei gemischt werden.
Schütteln (Vibrieren) ist besonders vorteilhaft bei solchen Mischungen, die als Bindemittel Zement und gemahlenen Sand, z. B. 15 bis 6o0/0 Zement und 85 bis 4o0/0 gemahlenen Sand, enthalten. Es ist empfehlenswert, den Sand nicht zu fein zu mahlen. Er soll möglichst nicht feiner als der Zement sein. Entsprechend der Mahlfeinheit und dem Mischungsverhältnis erhält die Mischung aus körnigem Material und Bindemitteln eine für Schütteln geeignete Konsistenz bei Benutzung einer Wassermenge von etwa 5o bis 65 °/o der Bindemittelmenge. Das nachfolgende Schütteln (Vibrieren) verdichtet dann die Masse überraschend schnell unter gleichzeitiger Entfernung des Wassers, und die durch hydrothermale Behandlung erhaltenen Erzeugnisse zeichnen sich durch hervorragende Dichte, Festigkeit und Abnutzungswiderstand aus.
Die guten Eigenschaften der Produkte können bedeutend erhöht werden durch bekannte Zusätze von Chloriden, z. B. Calciulnchlorid, Natriumchlorid, Eisenchlorid oder anderen Calciumsalzen, durch Wasserglas usw. Diese Zusätze ermöglichen auch eine Verminderung der Härtungszeit. Calciumchlorid wirkt, ebenso wie andere hygroskopische Salze, einer schädlichen Austrocknung vor der Härtung entgegen. Auch ein Zusatz von Zucker bedeutet eine Verbesserung, da hierdurch die Plastizität der Masse erhöht wird. Die Menge dieser Zusätze ist im allgemeinen gering; beispielsweise reichen 0,5 bis 5 % der Bindemittelmenge aus.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Herstellung hydrosilikatgebundener Formkörper, wobei das Bindemittel aus fein verteilten Mischungen eines oder mehrerer kalkhaltiger Materialien (Weißkalk, hydraulischer Kalk, Portlandzement, Schlackenzement) und einem oder mehreren kieselsäurehaltigen Materialien (fein gemahlenem Sand, Ton, Kaolin, Si-Stoff, Traß) besteht, das gegebenenfalls mit gröberen Zuschlagstoffen, wie Kies, Sand, Gestein, versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung unter Anwendung eines mehr oder weniger großen Überschusses an Anmachewasser bereitet wird und die Formung durch Schleudern oder Schütteln (Vibrieren) erfolgt, derart, daß ein mehr oder weniger beträchtlicher Teil des in der Masse enthaltenen Wassers entfernt wird, worauf die Formkörper der üblichen hydrothermischen Behandlung 'unterworfen werden. a. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Komponente des Bindemittels aus - fein verteilten kolloidhaltigen bzw. kolloidalen Partikeln, wie fettem Kalk, Ton, Si-Stoff, besteht und das Formen durch Schleudern erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ganz oder teilweise aus verhältnismäßig grob gemahlenen Teilchen, z. B. Portlandzement üblichen Feinheitsgrades und gemahlenem Sand gleichen Feinheitsgrades, besteht. 4. Verfahren nach Anspruch r und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus 15 bis 6o0/, Portlandzement und 85 bis 400/, gemahlenem Sand oder Gestein besteht und das Formen durch Schütteln (Vibrieren) erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch r bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formmasse bekannte Verbesserungsstoffe zugesetzt werden, wie Chloride, Calciumsalze, Wasserglas, Zucker oder solche enthaltende Substanzen.