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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.
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Gewisse Unzulänglichkeiten, welche auf Grund der Eigenheiten der verwendeten
Materialien und Herstellungsweise diesen Produkten anhaften, haben jedoch eine noch
größere Verbreitung behindert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Unter Zement sind erfindungsgemäß alle zementartigen hydraulischen
Bindemittel, wie Portlandzement, Eisenportlandzeinent, Hochofenzement, Tonerdezement,
Romanzement sowie basische Schlacken u. dgl., zu verstehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.