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Verfahren zur- Herstellung eines Bindemittels Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels aus Kalk und kieselsäurehaltigen
Stoffen für hydriothermisch unter hohem Dampfdruck zu härtende Formkörper.
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In der Technik wird die hydrothermische Härtung in ausgedehntem Umfange
für die Herstellung der Kalksandsteine verwendet, Erzeugnisse, die unter Verwendung
des Bindemittels Kalk gefertigt werden und bei welchen unter dem Einfluß von Dampf
unter Druck aus .dem Kalk und dem Sande Hydrosilicate gebildet werden, welche die
Verfestigung der Steine bewirken.
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Dieses Kalksandsteinherstellungsverfahren ist bereits in verschiedener
Weise abzuändern versucht worden. So hat man vorgeschlagen, den Sand völlig durch
andere kieselsäurehaltige Stoffe, z. B. Ton, zu ersetzen. Nach anderen Vorschlägen
hat man bei solchen Tonkallrkörpern die Menge-des. Kalkesgegenüber der bei der Kalksandstieinherstellüng
üblichen auf das Verhältnis q: Gewichtsteile Ton zu i Gewichtsteil Kalkerhöht. Auch
hat man bereits vorgeschlagen, neben Sand und Kalk Ton mitzuverwenden. Man, ging
hierbei von Bier üblichen Kälksandsteinmasse aus und ersetzte leinen Teil des Sandes
durch Ton.
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Alle diese genannten Vorschläge der Abänderung des Kalksandsteinherstellungsverfahrens
haben einen Eingang in die Praxis nicht finden können, sind vielmehr nach mehr oder
weniger lange Zeit dauernden Versuchen wieder aufgegeben worden, was wahrscheinlich
seine Ursache darin hat, daß, die Eigenschaften. der Erzeugnisse schlechter waren
als die Eigenschaften der üblichen Kalksandsteine.
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Die vorliegende Erfindung zeigt einen neuen Weg zur Herstellung von
hydrothermisch unter hohem Dampfdruck zu Härtenden Körpern. Erfindungsgemäß wird
als Bindemittel für solche Körper ein Gemisch aus gebranntem oder gelöschtem Kalk
(oder Kalk und Magnesia) einerseits und ungebranntem Ton bzw. einem Gemenge, das
neben Ton freie Kieselsäure enthält und wenigstens 350/6 Si02 besitzt, anderseits
ein inniges Gemisch bereitet; das sein Verhältnis Si02 : Ca0 von i : o,6 bis 44
aufweist und das im wesentlichen eine Feinheit unterhalb des 1q. 000 - Maschensiebies
besitzt und dem vor oder während der gegebenenfalls unter Zuschlag körniger Stoffe
erfolgendlen Formgebung mindestens 30% Wasser, bezogen auf das trockene Bindemittelgewicht,
zugesetzt werden.
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Auch beim Verfahren nach der Erfindung wird; wie dies früher bereits
in Vorschlag gebracht worden war, mit ungebranntem Ton gearbeitet. Es bedarf aber
der Einhaltung besonderer Bedingungen zur Herstellung guter Produkte mit die bisher
bekannten, durch hydrothermische Härtung hergestellten Kunstsbeinerzeugnisse
weit
übertreffenden Eigenschaften. Die erste Bedingung ist, solchen Ton zu verwenden,
der wenigstens 3 5 % Si 02 besitzt. Ist die Kieselsäuremenge kleiner, so wirken
offenbar die weiteren Bestandteile des Tones als Verdünnungsmittel und setzen die
Güte des Bindemittels @erheblich herab.
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Notwendig ist weiter, daß aus dem Kalk und dein Ton ein inniges Gemisch
bereitet wird. Es ist also unbedingt zu vermeiden., daß etwa in der formfertigen
Mischung sich Anhäufungen von Ton befinden, also Teilchen, die mit dem Kalk bei
der nachfolgenden hydrothermischen Härtung nicht in Reaktion treten können, denn
dadurch wird das Gefüge des Steines unbedingt gelockert.
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Die gleiche Wirkung der Gefügelockerung tritt ein, wenn ungünstige
Verhältnisse von Kalk zu Ton angewandt werden. Es muß vielmehr in :dem Bindemittelgemisch
das Verhältnis Si02 zu Ca0 wie i : o,6 bis 1,4 bestehen. Überschreitung der Grenzen
sowohl nach ohen als auch nach unten bedeutet in jedem Falle eine sehr starke Festigkeitseinbuße
und damit keinerlei Fortschritt, sondern eine Verschlechterung.
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Um .das Ziel der möglichst vollständigen Reaktion zwischen dem ungebrannten
Ton und dem Kalk bei der hydrothermischen Härtun;g zu erreichen, ist weiter notwendig,
ääß das innige Bindemittelgemisch im wesentlichen eine Feinheit unterhalb des 14000-Maschensiebes
besitzt und daß außerdem wenigstens 3ö% Wasser der zu verformenden- Masse (bezogen
auf .das trockene Bindemittelgewicht) zugesetzt werden.
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Erst die Einhaltung aller dieser Bedingungen führt den vollen Erfolg
herbei, und wahrscheinlich sind darauf, daß man diese besonderen Bedingungen- beim
Arbeiten nach den früher gemachten Vorschlägen nicht kannte bzw. erkannte, die Miß:erfolge
zurückzuführen.
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Bei der Herstellung von Formkörpern unter Verwendung eines solchen
Bindemittels ist hydrothermische Härtung ein unbedingtes Erfordernis, wobei ein
Dampfdruck von mindestens 6 kg/cm2 oder höher, vorzugsweise 8 bis 2o kg/cm2, anzuwenden
ist. Versuche haben gezeigt, daß bei diesem Druck und vorausgesetzt, daß die Härtungsdauer
genügend lange bemessen wird, der Kalk nicht nur mit der etwa ungebundenen Kieselsäure
zu reagieren vermag, sondern auch mit dem Tonerdesilicat unter Bildung von Calciumhydrosilicaten
und freier Tonerde.
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Die Härtungs.dauer und das Verhältnis der Bindemittelbestandteile
sollten vorzugsweise so gewählt werden, daß wenigstens 6o% des Gesamtgehaltes des
Bindemittels an Kieselsäure mit den Basen unter Hydrosilicatbildung reagieren. Möglichst
soll der ganze Kalk in Hydrosilicat übergeführt werden.
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Es wurde auch gefunden, daß man mit gewissen Zusätzen, besonders von
Zuckerarten, eine größere Festigkeit erhalten konnte, wobei es gleichzeitig möglich
war, die Härtungsdaueretwas zu verkürzen. Zucker verleiht auch der Masse eine größere
Geschmeidigkeit. Andere Zusätze, z. B. Wasserglas und Calciumsalze, wie Calciumchlorid,
basisches Calciuanchlorid, Calciumnitrat u. a., weiterhin Metallsalze oder Zusätze,
die solche bilden (Säure), sind untersucht worden. Dieselben bewirken gleichfalls
eine Verkürzung der Härtungsdauer, jedoch scheinen sie nur bei kalkreicheren Mischungen
die Festigkeit zu erhöhen. Als Beispiel können folgende Versuchsergebnisse angeführt
werden: Das Bindemittel bestand aus 6o% Tön, enthaltend 50% Kieselsäure, und. 40%
trocken gelöschtem Kalk, enthaltend etwa 8o% wirksames Kalkhydrat. Aus diesem Bindemittel
wurden mehrere Würfel hergestellt in einer Zusammensetzung von z Teil Bindemittel
und 3 Teilen Normensand, welche während etwa io Stunden unter einem Druck von i
i atü gehärtet wurden. Hierbei ergab sich bei einem Wassergehalt von 32% des Bindemittelgewichtes,
was ungefähr erdfeuchter Konsistenz (passend für gestampfte oder maschinengepeßte
Produkte) entspricht, folgende Druckfestigkeit: -Ohne Zusatz....... . .....................
.......... 495 kg/cm2 mit 2 °/o Zucker (in o/o vom Bindemittel) . . . . . . . .
. . . . . . . 640 -- 2 % Cau2 (- (VO - - ) ... . . . . . . . . . . . q-20 -In den
Würfeln ohne - Zusatz war eine gexinge Menge, etwa i, 5 % des gesamten Kalkgehaltes,
freier Kalk vorhanden, in den übrigen kein freier Kalk. Wegen ides ungünstigen Ergebnisses
mit dem Ca C12-Zusatz wurde (ein neues Bindemittel hergestellt, bestehend aus 55
% Ton und 450/0 trocken gelöschtem-Kalk, wobei ohne Zusatz eine Festigkeit von 495
kg/cm2 und -mit' einem Zusatz von 2% Ca Cl. 62 5 kg/cm2 erhalten wurde, ebenfalls
bei Würfeln, die in oben angegebener Weise hergestellt waren. M. einer größeren
Wassermenge, 5o% des Bindemittelgewichtes (etwa plastische Konsistenz), wurde ohne
Zusatz eine Druckfestigkeit von 3 i 5 kg/cm2 und mit 2% Ca C12-Zusatz eine solche
von 37o kg/cm2 erhalten.
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Ungeachtet dessen, daß Calciumsalze, um festigkeitsfördernd und zu
gleicher Zeit verkürzend auf die Härtungsdauer zu wirken,
einen
erhöhten Kalkgehalt zu fordern scheinen, sind sie zuweilen den Zuckerarten vorzuziehen
weil die letzteren bei. schlecht gelöschtem Kalk ein während der Härtungs.zeitnicht
erwünschtes Löschen desselben zu verursachen scheinen, welches zur Rißbildung usw.
führen kann, wahrscheinlich, weil die Körper erst bei einem verhältnismäßig hohen
Dampfdruck zu binden und zu erhärten beginnen.
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Calciumsalze und Wasserglas u. a. scheinen bei schlecht gelöschtem
Kalk bereits in einem frühen Stadium des Dampfhärtungsprozesses dem Körper eine
solche Festigkeit zu verleihen, daß Raluninhaltsvergrößerung und Rißbildung verhindert
werden.
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Bei Herstellung des neuartigen Bindemittels oder Erzeugnissen mit
demselben kann selbstverständlich die Zubereitung und das Mischen auf verschiedene
Weise vor sich gehen. Beispielsweise kann der Ton getrocknet und danach zusammen
mit dem gelöschten oder ungelöschten Kalk zu einem trockenen Bindemittel gemahlen
werden, oder der Ton kann im ursprünglichen Zustand oder unter Zusatz von mehr Wasser
(gegebenenfalls nach Sumpfen) mit den Zusatzstoffen oder dem Kalk vermischt werden,
entweder mit der Hand oder in ,einer geeigneten Mischmaschine, z. B. Kollergang,
Kugelmühle, Bietonmischer usw.
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In gewissen Fällen kann @es sich als geeignet Verweisen, dem Bindemittel
hydraulische Stoffe und mit Wasser selbsterhärtende Bindemittel, wie z. B. Portlandzement,
Schlakkenzement, Schmelzzemient usw., zuzusetzen, wodurch man u. a. bewirkt, daß
die Produkte vor der Dampfhärtung- eine gewisse Festigkeit erhalten und vor derselben
ientformt werden können. Außer diesen Stoffen und den obenerwähnten Naturprodukten,
wie Ton, Gesteinsarten usw., können auch andere kieselsäurehaltige Stoffe verwendet
werden, sowohl solche, welche ähnlich dem Ton während des Prozesses Kieselsäure
abspalten, als auch solche, die schon von Anfang als mehr oder weniger reine Kieselsäure
vorliegen. Als solche Stoffe kommen z. B. in Betracht Schlacken aller Art, kieselsäurehaltige
Abfallprodukte der Industrie, wie sogenannter Si-Stoff, u. a. m.
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Das Bindemittel kann mit Vorteil für alle solche Körper verwendet
werden, welche früher mit Zement,oder anderen Bindemitteln hergestellt wurden und
welche von solcher Form und Größe sind, daß sie hydrothermischer Behandlung unterworfen
werden können. An Stelle von reinem Kalk kann in dem Bindemittel auch sogenannter
dolomitischer Kalk verwendet werden.
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Das neuartige Bindemittel ist also verwendbar zur Herstellung von
Röhren, Plattren, Gehsteigplatten, Bordsteinen, Fußboden- und Wandbekleidungsplatten
für verschiedene Zwecke des Innen.. und-Außenbaues, für Dachsbeine, Zaunpfosten,
architektonische Einzelteile verschiedener Art usw, Mit Vorteil können auch Erzeugnisse
mit Asbest oder anderen Faserstoffen, Schlackenplatten sowie andere Erzeugnisse
hergestellt werden. Sämtliche so hergestellten Waren zeichnen sich im Vergleich
zu ähnlichen, die in anderer Weise hergestellt sind; durch große Festigkeit und
Beständigkeit, geringes Schrumpfen und große Billigkeit aus.
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Hervorzuheben ist vor allem die hohe Beständigkeit der mit dem neuen
Bindemittel gefertigten Körper gegen angreifende Stoffe, die völlige Raumbeständigkeit
und die unbedingte Ausschlagfreiheit.