DE69804803T2

DE69804803T2 - Siliko-aluminate enthaltende polymerzementmatrix

Info

Publication number: DE69804803T2
Application number: DE69804803T
Authority: DE
Inventors: Anas Haji
Original assignee: HTBS Corp BV
Current assignee: HTBS Corp BV
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: EP0998434A1; CA2296386A1; CA2296386C; DE69804803D1; US6419737B1; ATE215913T1; AU8095498A; EP0998434B1; ES2174451T3; WO1999003797A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zementpolymermatrix, die Materialien aus Siliko-Aluminaten enthält, welche hervorragende mechanische Eigenschaften sowie ausgeprägte Widerstandseigenschaften bei hohen Temperaturen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren für die Verwirklichung solch einer Zementpolymermatrix, die Materialien aus Siliko-Aluminaten enthält.

Hintergrund der Erfindung

Hitze- und feuerresistente Silikatprodukte sind üblicherweise über energieintensive Verfahren hergestellt worden, welche einen kostspieligen und hohen Verbrauch an Energie erfordern sowie sorgfältig geregelte Parameter hinsichtlich der chemischen Formulierung, Vorerwärmung, Brenn- und Abkühlverfahrenskreisläufe, um reproduzierbare Qualitätsprodukte zu erzielen. Verschiedene Kalziumaluminate und gebrannte Aluminozemente sowie feuerfeste Pressformprodukte sind erzeugt worden, aber keines von diesen Produkten hat die kombinierten Eigenschaften hinsichtlich der schnellen Aushärtung, der hohen adhäsiven Bindungsqualitäten, der leichten Zugänglichkeit der Materialien zusammen mit guten mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften erreicht.
Das Patentdokument EP-A-0417583 beschreibt aus einem schnell härtenden anorganischen wässrigen Material hergestellte Formartikel, die aus den feinen Partikeln des aus der Verfeuerung von Braunkohle herrührenden Staubs aus elektrischen Brennöfen gebildet werden, als das Ergebnis einer Reaktion mit der Zugabe von aufschäumenden Wirkstoffen zu dem Formmaterial. Je nach ihrer Zusammensetzung zeigen die bislang bekannten generischen Formmaterialien sehr verschiedene Aktivitäten, die zu entsprechend verschiedenen Reaktionszeiten führen. Die Reaktionszeit hängt von der Temperatur ab mit dem Ergebnis, dass Formmaterialien je nach erzeugter Reaktionswärme mehr oder weniger schneller härten.
Patentdokument FR-A-2169864 offenbart ein verschleißfestes Futter mit einer hohen Dichte und einer geringen Porosität in Metallrohren; Futter, das durch Beschichten mit einem adhäsiven Haftklebemittel der äußeren Oberfläche eines Al&sub2;O&sub3; gebildet worden ist, oder Mullit enthaltendes Rohr, das 3-6% Natriumsilikat (27% Na&sub2;O und 55% SiO&sub2;) und 94-97% feuerfestes Al-Si Pulver enthält, z. B. Ton, und Einführen des Rohres mit einer Drehbewegung in ein Stahlrohr im Hinblick auf eine feste Verbindung des Keramikrohres und der Oberflächen zwischen Metall und Rohr. Er ist weder eine besondere Härtungstemperatur erwähnt worden noch wurde von irgendeinem besonderen feuerfesten Ton gesprochen.

Ziele der vorliegenden Erfindung

Es besteht daher ein Bedarf an einem Produkt, das die obigen Qualitäten mit der Einfachheit des Benutzens so verbindet, dass irgendeine spezielle Ausbildung oder ein spezielles Training nicht erfordert sind, um das Produkt an verschiedene Einsätze anpassen zu können.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues Produkt vorzuschlagen, das die Eigenschaften einer hohen mechanischen Widerstandsfähigkeit mit der Resistenz gegenüber hohen Temperaturen in ein und demselben Produkt vereinigt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Produkt vorzuschlagen, das geringe Materialkosten verursacht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verwirklichung solch eines Produktes vorzuschlagen, das sich durch seine Einfachheit bei dem Gebrauch auszeichnet, so dass irgendeine spezielle Ausbildung oder ein spezielles Training nicht erfordert sind, um das Produkt an verschiedene Einsätze anpassen zu können.
Andere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung, bezogen auf das Produkt oder auf das Verfahren zu seiner Verwirklichung, werden weiter unten in der Beschreibung erläutert.

Hauptkennzeichen der vorliegenden Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Matrix aus einem Alumino-Silikat-Polymer (ASP), das allen oben erwähnten Anforderungen gerecht werden kann.
Das Produkt der vorliegenden Erfindung umfasst zwei größere Komponenten, wie:
- eine Flüssigkeitskomponente aus einer wässrigen Lösung von Alkalimetallsilikaten nach der Formel M&sub2;O·RSiO&sub2;·XH&sub2;O, in der:
-- M ein einwertiges Kation eines Alkalimetall wie etwa K&spplus; oder Na&spplus; ist;
-- R die Bezeichnung für das molare Verhältnis von SiO&sub2;/M&sub2;O in dem Wertebereich zwischen 0,5/1 und 9%1 ist und
-- X die Menge an Wasser in dem Bereich zwischen 30 und 70 Gew.-% ist;
und
- eine Pulverkomponente, die mindestens enthält:
-- reaktive Rohstoffe aus Siliko-Aluminaten, die aus Al&sub6;Si&sub2;O&sub1;&sub3; und Al&sub2;O&sub3;·4SiO&sub2; mit einem relativen Anteil in dem Bereich von 40 bis 60 Gew.-% zusammengesetzt sind; die Partikelgröße beider Komponenten liegt in dem Bereich von 50 bis 70 Mikron.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform enthält die bevorzugte Pulverkomponente weiter:
- Zirkoniumsilikatpulver mit einer Partikelgröße im Bereich von 50 bis 70 Mikron, wobei das Verhältnis dieses Zirkonium-Silikat-Pulvers zwischen 1 und 25 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gewicht der Pulverkomponente.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung enthält die Pulverkomponente weiter:
- pulverisierte Rohmaterialien, die eine Verbindung von zwei größeren Komponenten darstellen, welche sind:
-- Bauxitkomponente mit 80 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; Aluminatgehalt und mit einer maximalen Korngröße von 500 Mikron,
-- Chamositkomponente mit 40 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; Aluminatgehalt und mit einer durchschnittlichen Korngröße im Bereich zwischen 60 und 100 Mikron, wobei sich die Formel nach folgender Art zusammensetzt [(Fe, Al, Mg)&sub6; (SiAl)&sub4;O&sub1;&sub0; (OH)&sub8;], wobei sich das Gewichtsverhältnis der Verbindung aus den Komponenten, von Bauxit und Chamosit in einem Bereich von 1/1 bis 1/2 bewegt und vorzugsweise um etwa 1/2 liegt.
Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Rohmaterialien in einem Bereich zwischen 1 und 25 Gew. -% bezogen auf die Pulverkomponente. Eine Alkalimetallsilikatlösung, die bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, wird hergestellt durch eine direkte Reaktion von Alkalimetallhydroxid, Wasser (H&sub2;O) und ausgefälltem Siliziumdioxid (SiO&sub2;) über exotherme Reaktionen. Die Lösung kann auch in situ hergestellt werden.
Die erforderliche Menge der Komponenten, die gemischt werden, und die Rheologie der (ASP) Matrix können an verschiedene Verarbeitungstechniken angepasst werden, und zwar durch die eventuelle Zugabe von einigen anderen Füllmaterialien.
Die(ASP) Matrix kann sein:
- ein halbtrockenes, zerbröckelndes Material, das statisch oder dynamisch in seine endgültige Gestalt zusammengepresst werden kann. Der Formling kann vor dem Härten ohne eine Form gehandhabt werden;
- eine Kohäsion aufweisende plastische Paste, die durch Walzen kalandriert und kompaktiert werden kann oder die durch eine Düse extrudiert werden kann, ähnlich wie bei der klassischen Herstellung von Ziegelsteinen;
- eine flüssige Suspension von Partikeln, die in eine Form gegossen oder gespritzt werden können.
Nach der Formgebung ist ein Temperaturanstieg (unter 100ºC) zur anfänglichen Härtung erforderlich, um das anfängliche Abbinden zu beschleunigen, und dann erfolgt eine Lagerung von mehreren Tagen zur nachträglichen Härtung und um so die Aushärtungsreaktion innerhalb von ein paar Tagen zu beenden, was zu den folgenden vorteilhaften Eigenschaften führt:
- die Umweltaspekte sind sehr positiv, so wie etwa die Verarbeitung bei niedriger Temperatur, geringe Kosten für die Rohmaterialien, die Verfügbarkeit der Rohstoffe zusammen mit der Rückführung der Abfallprodukte;
- hohe mechanische Festigkeit, zum Beispiel eine Druckfestigkeit zwischen 40 MPA bis 100 MPA (abhängig von der Formulierung) und eine Härte nach Moh's von mehr als 8;
- die bedeutendsten Eigenschaften der Materialien aus Aluminium-Silikat-Polymer (ASP) sind mit Sicherheit die absolute Feuerresistenz, die thermische und chemische Widerstandsfähigkeit und die fehlende Leitfähigkeit im Zusammenhang mit den beiden anderen Haupteigenschaften, genau so wie auch die Verwitterungsbeständigkeit. Es kann damit gearbeitet werden durch Nagelung, Schrauben, Sägen und Bohren.
Der Einsatz von hinreichend verfügbaren Rohstoffen und von einfachen Implementationstechniken gewährleistet die Erlangung von preiswerten und haltbaren Baumaterialien.
Der Ursprung der Rohstoffe besteht aus einem Mineral, genauer gesagt aus Silikatmaterialien, die in der Erdkruste überwiegend vorhanden sind in der Form von zum Beispiel Tonarten oder von verwitterten Materialgesteinen. Einige Typen von puzzolanischen Materialien sind sehr geeignet, aber auch industrielle Abfallprodukte wie z. B. Nebenprodukte des Puzzolans können verwendet werden.
Die Bindungszusammensetzung aus Aluminium-Silikat (ASP) liegt immer als ein Zweikomponentensystem vor, mit einer Pulverkomponentenform von mineralischem Ursprung und mit einer flüssigen Komponentenform, die aus anorganischen Katalysatoren in Lösung (gewöhnlich in Wasser) besteht. Wenn die Komponenten zusammen gemischt werden, brechen die Katalysatoren die Struktur der Pulverkomponente auf und sie bauen nachfolgend eine ausgezeichnete Zementpolymerstruktur durch Reaktionen der Polymerisation oder der Polykondensation oder der Polyaggregation auf. Die Struktur der (ASP) Materialien besteht jedoch vollständig aus anorganischen Polymeren. Die Betonung der vorliegenden Erfindung ist auf die Entwicklung von Materialsystemen gelegt worden, die bei niedrigen Temperaturen und bei Atmosphärendruck reagieren, und die zu festen, der Keramik ähnlichen, Endprodukten führen.
Die Zementeigenschaft von (ASP) Materialien schreibt man der Bildung zu von:
- Alkalimetall-trialuminat (M&sub6;Al&sub6;O&sub1;&sub2;)
- Alkalimetall-trisilikat (M&sub6;Si&sub8;O&sub1;&sub9;)
- Alkalimetall-disilikat (M&sub2;Si&sub2;O&sub5;)
Auf diese Weise werden Zusätze verwendet, um Materialien mit typischen keramischen Eigenschaften zu erhalten, im Gegensatz zu dem überlieferten thermischen Weg der Behandlung bei hohen Temperaturen.
Dies erlaubt die Einsparung von Energie und von Verarbeitungskosten und bietet technologische Vorteile an, während es einen neuen Horizont in Richtung auf ausgezeichnete Baumaterialien öffnet. Viele der überlieferten, gewöhnlichen Baumaterialien (d. h. einige organische Polymermaterialien und andere mineralische Basisfasern) bewegen sich von einer Beschränkung bis hin zu einem Verbot, weil sie als extrem toxische Materialien eingestuft oder als eine krebsauslösende Quelle erkannt worden sind. Daher besteht ein Bedarf, einen Ersatz für diese traditionellen Baumaterialien zu finden, wobei die Betonung auf die Gesundheit und auf wirtschaftliche Gründe gelegt wird.
Die überlegenen Eigenschaften der Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung können als eine Kombination der folgenden Anforderungen beschrieben werden:
1. Hohe mechanische Festigkeit, sowohl unter feuchten als auch unter trockenen Bedingungen;
2. Hohe Hitze- und Feuerbeständigkeit;
3. Nichtbrennbarkeit;
4. Extreme Nicht-Leitfähigkeit;
5. Hohe chemische Widerstandsfähigkeit;
6. Exzellente Wasserbeständigkeit;
7. Geringer Koeffizient der thermischen Ausdehnung;
8. Geringes Ausmaß des Brennschrumpfens;
9. Geringe Materialkosten zusammen mit der Einfachheit bei der Anwendung.
Die vorliegende Erfindung der aus Aluminium- Silikat-Polymer (ASP) bestehenden Matrix scheint alle diese Anforderungen zu erfüllen.
Obwohl die spezifischen Eigenschaften des Aluminium-Silikat-Polymers (ASP) von dem Typ der Rohstoffe und der Zusatzmittel abhängen, gibt es gemeinsame Merkmale: Härte, Biegefestigkeit, Stabilität gegenüber Witterung, Chemikalien, Hitze und Feuer.
Diese Eigenschaften sind die erforderlichen Voraussetzungen für ein ausgezeichnetes Baumaterial. Das Anwendungsfeld der (ASP) Materialien ist ganz weit. Diese Materialien können eingesetzt werden als:
- Bedachungselemente;
- Kostengünstige Isolationsplatten;
- Elemente geringer Dichte zum Aufeinanderschichten;
- Beschichtungsoberflächen;
- Abnutzungsresistente Ziegel;
- Bauelemente hoher Festigkeit;
- Laminate;
- Flexible Laminate.
Der Abbindungsprozess der abbindenden ASP- Zusammensetzung impliziert eine beträchtliche Neuverteilung der Bestandteile der festen Komponentenform zu dem von der anorganischen Lösung besetzten interstitiellen Zwischenraum. Die Polyaggregation von ASP ist daher im Wesentlichen ein Zweiphasenprozess, bei dem eine gelatineförmige Schicht anfänglich auf der Oberfläche der Partikel aus Alkalimetallsilikat gebildet wird. Nach der anfänglichen Abbindungszeit beginnt diese Gelschicht damit fibrillare Auswüchse zu verbreiten, die tatsächlich rohrförmig sein können und sie sich ausgehend von einem jeden Korn radial in den interstitiellen Raum hinein ausstrecken können. Dies kann mit dem Wachstum von Silikatflechten verglichen werden, die gebildet werden, wenn ein Stück eines Metalls oder ein Kristall eines Metallsalzes, in eine Lösung von Natriumsilikat eingetaucht werden. Die Fibrillen nehmen schnell an Länge und an Zahl zu und werden graduell eng miteinander verstrickt.
Möglicherweise hört das längsweise Wachstum auf und die Fibrillen beginnen sich seitlich miteinander zu verbinden, so dass schließlich gestreifte Metallblätter aufgebaut werden. Während dieses Prozesses lösen sich langsam Alkalimetallionen von den ursprünglichen Partikeln aus Alkalimetallsilikat, was zu der Bildung von Alkalimetallhydroxid in der flüssigen Phase führt.
Wenn das Wasser der Alkalimetallsilikatlösung lokal in Bezug auf die Erscheinungsform des Alkalimetallhydroxids übersättigt wird, dann beginnt das Wachstum und aus dem interstitiellen Material wird eventuell eine dichte Mischung von Alkalimetallhydroxidkristallen und eine Aggregation von Alkalimetallsilikatgel. In dieser Phase kann die Morphologie nicht länger eindeutig festgestellt werden.
In der ASP Bindungsmatrix, die abgebunden worden ist, besitzt diese Matrix eine sehr große Oberflächenausdehnung (d. h. einige Hundert m²/gr, was deutlich auf eine hohe Porosität hinweist, die typisch für ein dehydriertes Gel ist).
Beide, sowohl die Alkalimetalltrisilikate als auch die Disilikate, besitzen eine Orthosilikatstruktur (2M&sub2;O·SiO&sub2;), die aus einem Rahmengerüst mit Kanälen besteht, die groß genug sind, um die Eindringung von Wassermolekülen zu erlauben. Die Hydrolyse erzeugt Alkalimetallkationen und Hydroxidanionen, die in die Lösung gelangen, wobei eine Orthokieselsäure auf der Oberfläche des Alkalimetallsilikatkristalls zurückbleibt:
M&sub2;Si&sub2;O&sub5; + 5H&sub2;O → 2M&spplus;¹ + 2OH&supmin;¹ + 2Si(OH)&sub4;
Dies legt die Vermutung nahe, dass das anfängliche Produkt der ASP-Kornoberfläche wahrscheinlich eine Orthokieselsäure ist, die graduell polymerisieren wird, um ein Gel zu bilden. Dem folgt anschließend eine Koagulation des Disilikates durch Alkalimetallhydroxid, wodurch eine Membran rund um die zum Aggregat vereinigten Partikel herum gebildet wird. Da sich die Hydratation auf der Partikeloberfläche fortsetzt, wächst die Konzentration der Alkalimetallkationen in der Lösung innerhalb der Membran an, wodurch Wasser dazu gebracht wird, unter dem osmotischen Druck in die Hülle einzudringen und eventuell springt die Membran an mehreren Stellen auf, wodurch ein frisches Disilikatanion (Si&sub2;O&sub5;)&supmin;² freigesetzt wird, das koaguliert, und es wird eine hohle röhrenförmige Struktur, einem "Silikatgarten" ähnlich, gebaut.
Anschließend an die anfängliche Abbindung, gibt es einen langsamen Anstieg in der Festigkeit über eine lange Zeitdauer auf Grund der langsamen Polymerisation der Disilikat- und Trisilikatanionen zu höheren Polymeren, was mit der Zeit zu einem Anstieg sowohl der Menge als auch des Molekulargewichtes führt. Daher ist die Matrix, die eventuell die restlichen ASP Zementpartikel zusammen bindet, ein hydriertes Polysilikatglas.
Dies kann eine Erklärung für den Effekt des Aluminiumoxids im ASP Zement sein. Bei dem hohen pH der ASP- Paste wird jedes Aluminium in der Form von Aluminatanionen aus Alkalimetalltrialuminattetrahydrat (3M&sub2;O·Al&sub2;O&sub3;·MOH·12H&sub2;O) vorliegen und kann wie (Al&sub2;O&sub7;)&supmin;&sup8; für ein wenig (Si&sub2;O&sub5;)&supmin;², das in dem (M&sub2; Si&sub2;O&sub5;) in dem Polysilikatnetzwerk vorliegt, ersetzt werden.
Diese Ersetzung erzeugt eine saure Paste in dem Netzwerk, wodurch die Reaktion der Polykondensation beschleunigen wird, was einen schnelleren Aufbau des kovalenten Netzwerkes und folglich einen schnelleren Anstieg der mechanischen Festigkeit für ähnliche Abbindungszeiten verursacht.
Die Eigenschaften der hohen Hitze- und Feuerbeständigkeit von ASP-Materialien werden der Bildung von "Catapleiit" zugeschrieben, wie etwa Zirkonylalkalimetall M&sub2;ZrSi&sub2;O&sub9;·2H&sub2;O und/oder der Bildung des Komposits "Erlonit-Chamosit".
Die folgenden Verhältnisse von mineralischen Materialien aus Siliko-Aluminaten werden gleichmäßig mit Alkalimetallsilikaten, Natrium- und/oder Kaliumsilikat gemischt und dann einheitlich vermischt mit allen anderen Ingredienzien, die dargelegt worden sind, genauso wie dies auch bei den mehr spezifischen und bevorzugten Verhältnissen zutrifft.

Beschreibung bevorzugter Ausführungen der vorliegenden Erfindung

Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden hier in mehreren Beispielen beschrieben und zwar unter Einsatz von Bereichen von ausführbaren Verhältnissen der verschiedenen Ingredienzien, die benötigt werden, um das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen.

Beispiel 1: Flüssige Komponente

Wasser, abgeschiedenes Siliziumdioxid und Alkalimetallhydroxid, wie Kaliumhydroxid und/oder Natriumhydroxid werden in einen Behälter aus rostfreiem Stahl oder aus PVC gegeben, der mit einem Deckel ausgerüstet ist.
Die Lösung kann nach der Formel K&sub2;O·RSiO&sub2;·XH&sub2;O beschrieben werden, in der R die Bezeichnung für das molare Verhältnis von SiO&sub2;/K&sub2;O ist und in dem Bereich von 0,5/1 bis 9/1 liegt und vorzugsweise etwa 3 beträgt.
Die optimale Konzentration an SiO&sub2;, wie sie in diesem Beispiel beschrieben wird, beträgt 28,3 Massenprozent mit einem Modul von 2,91 und mit einem Wasseranteil von etwa 55%.
Während dem anfänglichen Mischen dieser Ingredienzien, erhöht die Entwicklung der Hitze die Temperatur des Inhaltes des Behälters auf solch eine Weise, dass eine exotherme Reaktion stattfindet, dies über eine Zeitperiode, die zwischen zwei und drei Stunden dauern mag.
Nach der exothermen Reaktion werden die Inhalte langsam abgekühlt, was weitere neunzig Minuten dauern mag. Beispiel 2 ASP Matrix
Das Produkt dieser Formulierung zeigt solche Eigenschaften wie die nachfolgenden:
- reversible thermische Expansion 0,36% (20ºC - 1150ºC);
- kalte Biegefestigkeit 6 MN/m²;
- warme Biegefestigkeit 5 MN/m² (bei 1150ºC);
- Wasserabsorption 13 Massen-%;
- Härte nach Moh's von 9.

Beispiel 3 Flüssige Komponente

Eine Lösung wird in einer Weise hergestellt ähnlich derjenigen, die im Rahmen von Beispiel 1 beschrieben wurde, außer dass sie aus folgenden Ingredienzien hergestellt wird:
Die Lösung kann nach der Formel Na&sub2;O·RSiO&sub2;·XH&sub2;O beschrieben werden, in der R die Bezeichnung für das molare Verhältnis von SiO&sub2;/Na&sub2;O ist und in dem Bereich von 0,5/1 bis 9/1 liegt und vorzugsweise etwa 3,5 beträgt.
Die optimale Konzentration an SiO&sub2;, wie sie für die flüssige Komponente beschrieben wurde, beträgt 27,7 Massen-% mit einem Modul von 3,33 und einem Wasseranteil von in etwa 61%. Beispiel 4 ASP Matrix
Das Produkt dieser Formulierung zeigt solche Eigenschaften wie etwa die folgenden:
- reversible thermische Expansion 0,32% (20ºC - 1150ºC);
- kalte Biegefestigkeit 5 MN/m²;
- warme Biegefestigkeit 4 MN/m² (bei 1150ºC);
- Wasserabsorption 10 Massen-%;
- Härte nach Moh's von 9.

Beispiel 5 Flüssige Komponente

Eine Lösung wird in einer ähnlichen Weise hergestellt wie diejenige aus Beispiel 1, außer dass sie aus folgenden Ingredienzien hergestellt wird:
Die Lösung kann nach der Formel K&sub2;O·RSiO&sub2;·XH&sub2;O beschrieben werden, in der R die Bezeichnung für das molare Verhältnis von SiO&sub2;/K&sub2;O-ist und in dem Wertebereich von 0,5/1 bis 9/1 liegt und vorzugsweise etwa 2 beträgt.
Die optimale Konzentration an SiO&sub2;, wie für die flüssige Komponente beschrieben, beträgt 23,7 Massen-% mit einem Modul von 1,83 und einem Wasseranteil von in etwa 53 20%. Beispiel 6 ASP Matrix
Das Produkt dieser Formel weist etwa Eigenschaften wie die nachfolgenden auf:
- Feuer- und Hitzeresistenz zusammen mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit;
- trockene Biegefestigkeit = 9 MN/m²;
- trockene Druckfestigkeit = 50 MN/m²;
- nasse Biegefestigkeit = 9 MN/m²;
- nasse Druckfestigkeit = 48 MN/m²;
- Härte nach Moh's von 8;
- Überlegene Bindungsqualitäten, wenn das Produkt als Beschichtungsverbindung verwendet wird oder wenn es mit Stapeln verstärkt wird.

Beispiel 7 Flüssige Komponente

Eine Lösung wird in einer ähnlichen Weise hergestellt wie diejenige nach Beispiel 1, außer dass sie aus folgenden Ingredienzien hergestellt wird:
Die Lösung kann nach der Formel Na&sub2;O·RSiO&sub2;·XH&sub2;O beschrieben werden, in der R die Bezeichnung für das molare Verhältnis von SiO&sub2;/Na&sub2;O ist und im Bereich von 0,5/1 bis 9/1 liegt und vorzugsweise etwa 1,6 beträgt.
Die optimale Konzentration an SiO&sub2;, wie sie für die flüssige Komponente beschrieben wurde, beträgt 26,4 Massen-% mit einem Modul von 1,61 und einem Wasseranteil von in etwa 52%. Beispiel 8 ASP Matrix
Das Produkt gemäß dieser Formulierung weist Eigenschaften auf, die denjenigen in Beispiel 6 sehr ähnlich sind.

Claims

1. Zementmatrix, im wesentlichen bestehend aus Aluminium-Silikat-Polymer, das enthält:

- eine Flüssigkeitskomponente aus einer wässrigen Lösung von Alkalimetallsilikaten nach der Formel M&sub2;O.RSiO&sub2;.XH&sub2;O, in der:

M ein einwertiges Alkalimetall-Kation ist wie K&spplus; oder Na&spplus;;

R ist die Bezeichnung für das molare Verhältnis von SiO&sub2;/M&sub2;O in dem Wertebereich zwischen 0,5/1 und 9/1; und

X ist die Menge an Wasser in dem Bereich zwischen 30 und 70 Gew.-%;

- eine Pulverkomponente, die mindestens enthält:

-- reaktive Rohstoffe aus Siliko-Aluminaten, die zusammengesetzt sind aus Al&sub6;Si&sub2;O&sub1;&sub3; und Al&sub2;O&sub3;.4SiO&sub2; mit einem relativen Anteil in dem Bereich von 40 bis 60 Gew.-%; wobei die Partikelgröße beider Komponenten in dem Bereich von 50 bis 70 Mikron liegt und beide Komponenten aus gebranntem Lehm werden gewonnen; und

-- Zirkoniumsilikatpulver mit einer Partikelgröße in dem Bereich von 50 bis 70 Mikron, wobei das Verhältnis dieses Zirkoniumsilikatpulvers zwischen 1 und 25 Gew.-% liegt bezogen auf das Gesamtgewicht der Pulverkomponente.

2. Zementmatrix gemäß Anspruch 1, wobei die Pulverkomponente pulverisierte Rohmaterialien weiter enthält, die eine Verbindung von zwei größeren Komponenten sind:

- Bauxitkomponente mit 80 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; Tonerdegehalt und mit einer maximalen Korngröße von 500 Mikron.

- Chamositkomponente mit 40 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; Tonerdegehalt und mit einer durchschnittlichen Korngröße in dem Bereich zwischen 60 und 100 Mikron, wobei sich die Formel zusammensetzt nach der Art wie ((Fe, Al, Mg)&sub6; (SiAl)&sub4;O&sub1;&sub0; (OH)&sub8;), wobei sich das Gewichtsverhältnis der Verbindung der Bauxit- und Chamositkomponenten in einem Bereich von 1/1 bis 1/2 bewegt, vorzugsweise dabei etwa 1/2,

- das Verhältnis der Rohmaterialien in einem Bereich zwischen 1 und 25 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Pulverkomponente liegt.

3. Zementmatrix gemäß Anspruch 2, wobei das Tonerdesilikat fein zerteilte Abfallmaterialien wie pulverisierte Brennstoffasche enthält.

4. Zementmatrix gemäß Anspruch 2 oder 3, die weiterhin flockenähnliche Materialien wie Mica enthält.

5. Zementmatrix gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, die weiterhin natürliche Zellulose und Fasern auf Proteinbasis wie Flachs, Hanf und Wollfasern enthält.

6. Zementmatrix gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, die weiterhin synthetische Fasern auf organische und anorganische Basis wie Polyester, Polypropylen, Glas- und Keramikfasern enthält.

7. Zementmatrix gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, die weiterhin natürliche Fasern aus mineralischen Ursprung enthält.

8. Zementmatrix gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, die weiterhin natürliche Materialien (Wärme behandelt) wie ausgedehnter Perlit und Vermiculit enthält.

9. Zementmatrix gemäß Anspruch 1, die weiterhin synthetische Rohmaterialien enthält, die eventuell unbehandelt sind wie gebrochene Ziegelsteine.

10. Zementmatrix gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, die weiterhin synthetische Rohmaterialien (behandelt) enthält wie ausgedehntes Polystyren.

11. Zementmatrix gemäß Anspruch 2 oder 3, die weiterhin Quarzsand und Quarzmehl als Füllmaterial enthält.

12. Zementmatrix gemäß Anspruch 1, die weiterhin natürliche und synthetische auf organische Basis Abfallmaterialien wie Sägemehl, Reishülsen und wiederverwertete organische Abfälle enthält.

13. Zementmatrix gemäß Anspruch 11, die weiterhin gasförmige Mittel wie H&sub2;O&sub2; enthält.

14. Zementmatrix gemäß Anspruch 11, die weiterhin anorganische und organische Farbstoffe wie Pigmente enthält.

15. Zementmatrix gemäß Anspruch 1, die weiterhin namentlich inerte Materialien wie pulverisierten Kalkstein enthält.