DE651404C - Verfahren zur Herstellung von Zement- bzw. Betonerzeugnissen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Zement- bzw. Betonerzeugnissen Zement- bzw. Betonerzeugnisse haben in den letzten Jahren eine immer vielseitigere Anwendung für verschiedene Zwecke gefunden, so z. B. als Betonrohre, Asbestzementrohre, Asbestzementplatten, Fußsteigplatten, Bordsteine, Fußboden- und Wandbekleidungsplatten zur Innen- oder Außenverkleidung, als Dachziegel, Zaunpfosten, für architektonische Teile verschiedener Art usw.
• Gewisse Unzulänglichkeiten, welche auf Grund der Eigenheiten der verwendeten Materialien und Herstellungsweise diesen Produkten anhaften, haben jedoch eine noch größere Verbreitung behindert.
• Die Erfindung zeigt einen neuen Weg zur Herstellung von derartigen Kunststeinerzeugnissen; auf welchem es gelingt, die Eigenschaften dieser Erzeugnisse erheblich zu steigern, ihnen eine hohe Wasserdichtigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen angreifende Flüssigkeiten, Raumbeständigkeit und daneben gesteigerte Festigkeiten zu verleihen. Ein weiterer Vorzug des Verfahrens nach der Erfindung ist die kurze Herstellungszeit.' Erfindungsgemäß wird für solche Kunststeinerzeugnisse die hydrothermische Härtung, das heißt die Behandlung unter höherem Dampfdruck, angewendet, und dazu wird ein Bindemittel verwendet, das aus Zement und fein verteiltem Tonerdesikkat oder anderen Kieselsäure abspaltenden Verbindungen, gegebenenfalls auch mit anderen fein verteilten Kieselsäurerohstoffen durch innige Vermischung der Komponenten, bereitet ist, wobei dieses Gemisch 2o bis 7o °/o Zement und 8o bis 30 % Tonerdesilikat o. dgl. enthält.
• Kunststeinerzeugnisse, die unter Verwendung von Zement als Bindemittel herzustellen sind, durch Anwendung der hydrothermischen Härtung zu verfestigen, ist bereits früher vorgeschlagen worden. Größere Verbreitung hat dieses Verfahren nicht finden können, da in jedem Falle eine Festigkeitseinbuße zu verzeichnen war und die Körper auch in anderen Eigenschaften den üblicherweise zur Erhärtung gebrachten zementgebundenen Körpern unterlegen waren.
• Ein Zusatz von Tonerdesilikat, so z. B. Tonen zu Kalksandsteinmassen, ist ebenfalls bereits früher vorgeschlagen worden, aber auch dieses Verfahren hat nach den ersten praktischen Versuchen wieder aufgegeben werden müssen, weil der Zusatz von Ton keine Verbesserung, sondern nur eine Verschlechterung der Eigenschaften der Erzeugnisse ergab.
• Anderseits ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei der Bereitung von Kunststeinerzeugnissen unter Zementbindung und unter gewöhnlicher Erhärtung der Masse Ton zuzusetzen, aber auch hierbei ergab sich nur ein Mißerfolg, der sich u. a. in einer Festigkeitsverminderung äußerte.
• Schließlich ist zu erwähnen, daß man bereits des öfteren die übelstände, die sich aus dem bei der Hydratation des Zementes frei werdenden Kalk ergeben, dadurch beseitigen wollte, daß man der Masse natürliche oder künstliche Puzzolane, wie Traß, Kieselgur, gerösteten Ton (auf 6oo bis 8oo° C erhitzt), zusetzte. ,> überraschenderweise wurde gefunden, däß man aus Zement und fein verteiltem, wasser haltigem Tonerdesilikat, z. B. Ton, ohne däh dieses Tonerdesilikat einer Röstüng unterworfen wird, ein ausgezeichnetes Bindemittel erhalten kann, wenn mit diesem Bindemittel zu bindende Körper hydrothermisch unter höherem Dampfdruck zur Erhärtung gebracht werden. Unter diesen Bedingungen tritt die Kieselsäure des Tonerdesilikates mit dem im Zement enthaltenen bzw. bei der Hydratation frei werdenden Kalk in Reaktion. Gleichzeitig wird die Tonerde freigelegt und wirkt als Dichtungsmittel. Eine gleiche Wirkung ist beispielsweise bei der Verwendung gerösteten Tones nicht zu erzielen; da durch diese Röstung wahrscheinlich ungünstige Veränderungen der aus dem Tonerdesilikat abgespaltenen Tonerde eintreten.
• Unter Zement sind erfindungsgemäß alle zementartigen hydraulischen Bindemittel, wie Portlandzement, Eisenportlandzeinent, Hochofenzement, Tonerdezement, Romanzement sowie basische Schlacken u. dgl., zu verstehen.
• Die hydrothermische Behandlung soll unter höherem Dampfdruck vor sich gehen; und die Behandlungsdauer hängt von der Höhe des Dampfdruckes bzw. der Temperatur ab. Im allgemeinen empfiehlt es ,sich, den Dampfdruck verhältnismäßig hoch zu halten, z. B. io bis r2kg/cml und mehr. Bei einem Dampfdruck von z 2 kg/cm' reicht im allgemeinen eine Behandlungszeit von 8 Stunden aus.
• Die Menge des dem Zement zuzusetzenden Tönerdesilikates oder anderer Kieselsäure abspaltender Verbindungen soll 8o bis 30 °/o gegenüber 2o bis 70 °/o Zement betragen. Sie ist vorzugsweise derart zu bemessen, daß die Kieselsäuremenge des Zuschlages mindestens der Kalkmenge äquivalent ist, welche bei der Hy dratation bzw. Erhärtung des Zementes in Freiheit gesetzt wird. Besser ist es noch, für die Berechnung auf den gesamten Kieselsäuregehalt der Bindemittelmischung Rücksicht zu nehmen und diesen so einzustellen, daß die vorhandene Kieselsäure mindestens dem Gesamtgehalt der Mischung an Kalk äquivalent ist.
• Untersuchungen haben das überraschende Ergebnis geliefert,, daß ein Bindemittel aus 7 5 °% Ton und 25 °/o Portlandzeinent nahezu die gleiche Festigkeit ergibt wie ein Bindemittel aus 40 % Ton und 6o °/a Portlandzement. Das Optimum liegt bei etwa 4o bis 5o"/, Portlandzement, die optimale Festigkeit ist jedoch nur etwa io bis 2o°/, größer als die mit einem Bindemittel mit 25 % Port-Landzement zu erhaltende, Bei Überschreitung der oben . gekennzeichneten Grenzen nimmt dagegen die Festigkeit rasch ab bzw. >x@ ird die Beständigkeit gegen angreifende ,-Flüssigkeiten rasch vermindert. , @@':'Die Ursache für diese eigenartigen Ver-"'lältnisse dürfte darin liegen, daß bei Vorhandensein großer Mengen Kieselsäureverbindungen (Ton) die Kieselsäure nicht nur mit dem bei der normalen Erhärtung frei werdenden Kalk, reagiert, sondern auch mit den Di-Silikaten des Zementes, während bei größerer Tonmepge die überschüssigen Mengen als Verdünnungsmittel wirken. Schon bei üeiner Zusammensetzung des Bindemittels von q.o °f, Ton und 6o °% Zement können keine oder nur spurenweise Anteile freien Kalkes nachgewiesen werden.
• Eine Untersuchung mehrerer Tone hat auch einen gewissen Zusammenhang zwischen dem Kieselsäuregehalt des Tones und der Festigkeit ergeben. Als Beispiel sei erwähnt, daß bei einem Ton mit 56,6 % Kieselsäure Körper mit 8q.o kg/em2 Druckfestigkeit entstanden, während ein Vergleichston mit 4.3,2 °% Kieselsäure nur 61o kg/em2 ergab.
• Bei der Herstellung von Betonerzeugnissen unter Verwendung dieses Mischzements als Bindemittel kann der Zusatz von Ton auf mehrere verschiedene Arten geschehen. Beispielsweise kann der Tor! nach dem Trocknen und Feinmahlen finit dem Zement oder den Zusatzstoffen gemischt werden oder der trokkenen Mischung zugesetzt werden oder auch in dem Anmaclewasser verrührt dem Zement oder der Mischung von Zement und Steinmaterial zugesetzt werden. Hier hat es sich als vorteilhaft gezeigt, den Ton während einiger Tage zu sumpfen.
• Es wurde ferner gefunden, daß Zement, dem, wie oben beschrieben; Ton beigemischt wurde oder dem bei der Herstellung der Produkte Ton zugesetzt wurde, eine höhere Festigkeit, stark verminderte Korrosion durch Einwirkung von angreifenden Wässern und andere oben beschriebene Vorteile bei auf solche Weise hergestellten Asbestzeinentprodukten, porösem Beton (z. B: Gasbeton und Zellenbeton), Sägemehlbeton, Schlacken-oder Bimsplatten u. dgl. ergab, Weiter hat sich gezeigt, daß gewisse Zusätze auf die Festigkeit dieses Zementes von günstigem Einfiuß sind, so insbesondere Kalziumsalze=und Zucker. Z. B. wurde bei einem Zusatz von 2 °/Q Kalziumchlorid eine von 76o bis auf 81o kg/cm2 gesteigerte Druckfestigkeit und eine von 57 bis zur hohen Zahl 79 kg/em2 gesteigerte Zugfestigkeit mit der Mischung z Teil Tonzement auf 3 Teile ormensand erhalten. Ähnliche Ergebnisse sind mit Chloriden und anderen Kalziumsalzen, z. B. Nitrat und basischem Chlorid, sog. Cal, erzielt worden. Es ist klar, daß Stoffe, welche, wenn zugesetzt, ähnliche. Verbindungen in der Masse bilden, z. B. Salzsäure, lösliche Metallsalze geeigneter Art, die sich mit dem Kalke umsetzen usyv., dieselbe Wirkung ausüben werden. Unter Zucker sind einbegriffen alle diejenigen Zuckerarten, welche zur Saccharatbildung fähig sind oder die Konsistenz der Masse beeinflussen können.
• Die Wirkung dieser Zusätze scheint vor allem darin zu bestehen, daß sie die Reaktion beschleunigen, d. h. die Härtungszeit verkürzen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß man ohne diese Zusätze dieselben, sogar etwas bessere Ergebnisse erzielt, wenn die Dampfhärtung genügend lange fortgesetzt wird, z. B. 15 bis 2o Stunden bei etwa 12 kg Druck. Besonders scheint Zucker, welcher j a auf gewöhnlichen Beton äußerst, schädlich einwirkt, stark zersetzend auf die höheren Silikate zu wirken und dadurch die Reaktion mit Kieselsäure oder Ton zu beschleunigen. Zucker wirkt auch auf die Konsistenz der Masse ein, welche hierdurch geschmeidiger wird.
• Außer Ton können auch andere kieselsäurehaltige Zuschlagstoffe verwendet werden, sowohl solche, die ähnlich dem Ton während des Prozesses Kieselsäure abspalten, als auch solche, die schon von Anfang an als mehr oder weniger reine Kieselsäure vorliegen. Die letzteren sind jedoch nur in Mischung mit Ton oder Kieselsäure abspaltenden Verbindungen zu verwenden. Als solche Stoffe kommen i besonders die obenerwähnten Schlacken in Betracht sowie gewisse kieselsäurehaltige Abfallprodukte der Industrie, wie sog. Si-Stoffe u. a. m.
• Die Körper gemäß der Erfindung zeigen überraschend hohe Festigkeiten, eine sehr geringe Schwindung, die gewöhnlich nur etwa 40 % oder weniger des üblichen Zementbetons beträgt. Außerordentlich ist ferner die Widerstandsfähigkeit gegen angreifende Flüssigkeiten, wie sie von bisher bekannten Erzeugnissen nicht annähernd erreicht werden konnten.
• Da der erfindungsgemäß zu verwendende Ton fast» überall ohne Schwierigkeiten beschafft werden kann und man durch den Zusatz von Ton .Io bis 8o °/a der -Zementmenge sparen kann, ist die Herstellung von Erzeugnissen nach der Erfindung äußerst wirtschaftlich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die dampfgehärteten Erzeugnisse unmittelbar gebrauchsfertig sind und nicht wie andere Zementkörper längere Zeit gelagert zu werden brauchen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels für hydrothermisch unter höherem Dampfdruck zu härtende Körper, dadurch gekennzeichnet, daß aus Zement und fein verteiltem wasserhaltigeiri Tonerdesilikat oder anderen Kieselsäure abspaltenden Verbindungen, gegebenenfalls auch mit anderen fein verteilten Kieselsäurerohstoffen ein inniges Gemisch bereitet wird, das 2o bis 70 °/o Zement und 8a bis 300/, wasserhaltiges Tonerdesilikat o. dgl. enthält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte in der Bindemittelmischung enthaltene Kieselsäure (als Si02 berechnet) mindestens dem Gesamtgehalt der Mischung an Kalk (als Ca0 berechnet) äquivalent ist. .3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonerdesilikat in Form von Ton oder ähnlichem Mineralstoff verwendet wird, vorzugsweise nach mehrtägigem Sumpfen. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Benutzung des Bindemittels gefertigte Körper einer hydrothermischen Behandlung unterAnwendunghochgespanntenDampfes während längerer Zeit unterworfen werden. 5. Verfahren nach Anspruch i bis q, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelmischung Schlacken, Si-Stoff o. dgl. zugesetzt werden. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel, dem Anmachewasser oder unter Benutzung des Bindemittels gefertigter Formmasse reaktionsbefördernde Zusätze oder Zusätze, welche die Konsistenz der Betonmischung oder die Struktur der fertigen Erzeugnisse verbessern, beigefügt werden, wie z. B. lösliche Metallsalze oder Stoffe, welche solche mit Bestandteilen des Bindemittels bilden, Salzsäure, Kalziumsalze, wie Chloride und Nitrate, ferner Zuckerarten. 7. Anwendung des Bindemittels nach Anspruch i bis 6 zur Herstellung von Rohren, Kulverts, Fußsteigplatten, Beton- i erzeugnissen aller Art, einschließlich Gas-und Zellenbeton usw. B. Anwendung des Bindemittels nach Anspruch i bis 6 zur Herstellung von Erzeugnissen, welche Asbest oder andere Faserstoffe enthalten.