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Verfahren zur Herstellung von hochporösen Leichtbaukörpern Bei der
Erzeugung von porösen Leichtgewichtskörpern u..dgl. nach bekannten Verfahren muß
die Rohrnasse aus feuchten Gemischen von kalk- und kieselsäurehaltigen Stoffen mit
verhältnismäßig hohem Wassergehalt bereitet werden, gleichgültig ob das Verfahren
zum Porösmachen des Materials die Anwendung von gas- oder schaumerzeugenden Stoffen,
wie z. B. Treibstoffen o. d-,-I., in sich schließt oder ob die Porosität allein
dadurch hervorgerufen wird, daß man die Bildung von großen Mengen Gelen stattfinden
läßt, -die nach Dampfhärtung getrocknet werden und Poren und Öffnungen von hauptsächlich
mikroskopischer Größenordnung hinterlassen. Auch- bei der Herstellung poröser Leichtbaustoffe
durch Dampfeinwirkung auf Gemische, die durch Gas oder Schaum erzeugende Arbeitsweisen
porös gemacht sind, hat man die Viscosität durch Wasserzusatz geregelt. Die Rohmasse
muß nämlich eine beträchtliche Fließbarkeit besitzen, damit die in ihr erzeugten
Gasblasen bzw. eingepeitschten Luftblasen sich gleichmäßig verteilen können. Dies
hat zur Folge, -daß ziemlich große Mengen überschüssigen Wassers, :die nur zur Regelung
der Plastizität oder Viscosität dienen, verwendet werden. Wenn die Massen auf der
Grundlage von Kalk und bzw. oder ,Zement in Mischung mit fein verteiltern Kieselsäurematerial
zubereitet werden,
so entstehen infolge der großen Wassermengen
beträchtliche Gelmengen.
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Man war bisher der 'Meinung, daß Kliese Gehbildung bei der Erzeugung
von Leicht# steinen. die eine Mikroporosität durch Gelaustrocknung erhalten sollen,
erwünscht ist und daß dies auch bei 'lassen, die durch Gasentwicklung oder Schaumerzeugung
porös gemacht werden, zweckmäßig sei. Daraus erklärt sich das bisherige Bestreben,
die Gelbi.ldung durch möglichst hohen Wasserzusatz zu fördern.
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Gasbeton und ähnliche hochporös gemachte Leichtstoffe, die aus kalk-
oder zementhaltigen Massen mit Treibmitteln erzeugt werden, zeigen aher oft den
Mangel ungenügender Raum- und Wetterbeständigkeit, und zwar im wesentlichen als
Folge zu nassen Arbeitens bei der Herstellung, das nach den bekannten Verfahren
unvermeidlich ist.
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Die Erfindung beruht nun auf der neuen Erkenntnis, daß die kapillar
gestalteten und miteinander in Verbindung stehenden Poren, die durch Gelaustrocknung
entstehen, die äußerst nachteilige Folge einer hohen Wasseraufnahmefähigkeitdes
Steines ähnlich wie bei gewöhnlichem Ziegel ergeben.
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Diese Erkenntnis führt zu-,der Forderung, die Entstehung der Mikroporen
möglichst züi verhindern und die luftgefüllten Hohlräume (Makroporen) der Leichtsteinmassen,
welche für die Wärmeisolierungseigenschaften verantwortlich sind, möglichst einzeln
isoliert wie die Zellen einer Bienenwabe auszubilden.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Forderung dadurch entsprochen, daß
der Rohmisch-ung durch Zusatz an sich bekannter viscositätsregelnder Substanzen
unter Verwendung einer geringst möglichen Menge an Überschußwasser die für die Hohlräume
geeignete Viscosität verliehen -wird. Infolge der Zurückdrängung des Wassergehaltes
wird die Entstehung nennenswerter Gelinengen vermieden, und es können bei der Dampfeinwirkung
nicht die als schädlich erkannten kapillaren -'-Mikroporen in den Wänden der durch
die Gas- oder Schaumerzeugung gebildeten Hohlräume entstehen. Andererseits sorgen
aber die viscositätsregelnden Substanzen dafür, daß -die Masse trotz des verhältnismäßig
geringen Wassergehaltes fließbar genug ist, um die Gas- oder Luftblasen gleichmäßig
darin verteilen zu können.
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Die Verwendung zahlreicher Substanzen für die Regelung der Viscosität
von Baustoffmassen ist bereits bekannt. Indessen handelte es sich bei diesen Verfahren
stets um die Herstellung massiver Baustoffe von möglichst dichter Beschaffenheit.
Nach einem älteren, nicht vorbekannten Vorschlage wird bei der Ilerstelltti@@g karbnrundartiger
Massen auf der Grundlage von Tonerde Pufferlösung zugesetzt, die die Dünnflüssigkeit
der 'Masse mit wenig Wasser erhalten soll. Derartige Massen Werden jedoch nicht
unter Dampfeinwirkung ",ehiirtet. so (Maß auch nicht die Gefahr besteht, claß durch
die Eintrocknung der Gele Mikroporen entstehen. Außerdem werden karborundartige
Erzeugnisse für andere Zwecke als Leichtbaustoffe benutzt, und es ergibt sich dabei
nicht die Gefahr einer Füllung von Kapillarporen mit Wasser, die bei Temperaturschwankungen,
z. B. durch Frost, eine Zerstörung der Körper hervorrufen kann.
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. Gerade mit Rücksicht darauf, daß man bisher die Entstehung von Mikroporen
bei porösen Baustoffen als sehr vorteilhaft angesehen hat, muß die gegenteilige
Erkenntnis der Erfindung und der Vorschlag, die M-ikroporosität durch Verwendung
viscositätsregelnder Substanzen zu vermeiden, als überraschend angesehen wenden.
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Für die Regelung der Viscosität und die Verminderung der Gelbildung
kommen bei dem Verfahren gemäß .der Erfindung Stoffe verschiedener Art in Betracht.
Es können puffernd wirkende Substanzen und solche, die die Wasserlösllichkeit des
Kalkes erhöhen, sowie auch Zusatzstoffe, die eine verzögernde Wirkung auf die hydraulische
Umsetzung haben, benutzt werden. Als Beispiele sind zu nennen Alkalsborate, Phosphate,.
insbesondere Dinatriumphosphat, saures Ammoniumphosphat, Ammoniumsalz und wasserlösliche
Salze organischer Basen, wie von Aminen und deren äquivalenten, Zitrate und Eiweißstoffe,
Glycerin, Äthylenglylcol, Sulfosäuren, Oxalate, Calciumacetat, Ammoniumcarbonat,
\ atriumbicarbonat.
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Weiter ist auch die Verwendung von Scliutzkoldoiden und Peptisferungsmitteln
zur Verhütung von A.gglomerierungen wertvoll. Diesbezüglich sind Alkalien, alkalisch
wirkende Stoffe und lösliche Silicate zu nennen, andererseits organische Substanzen,
insbesondere hochmolekulare, Humus, Leim, Gelatine, Fettsäuren, Seifen, Harzemulsionen,
Saponine und schließlich Zellstoffablaugen. -Günstig für die Einhaltung eines niedrigen
Wassergehaltes sind auch Metallverbindungen, und zwar i@Ietal,loxy de oder Metallsalze,
die in den in Frage kommenden Gemischen Oxyde ergeben, - insbesondere alkali:lösliche
SchwermetaLloxyde, wie Bleioxyd, Zinkoxyd, Zinnoxyd.
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Auch diese sind zweckmäßig zusammen mit den anderen Zusatzstoffen
einzuführen. Es hat sich dabei herausgestellt, daß die Oxvde oder Salze und die
verschiedenen vorgenannten Zusatzmittel am besten wirken, wenn bei niedriger Temperatur
(etwa Zimniertemlxratur) gearbeitet wird. jedenfalls
die Zwbereitung
und das Gären unter Vermeidung von Erwärmung geschieht. Bei höherer Temperatur steigt
der Wasserbedarf, der zur Erzielung einer hinlänglichen Bildsanikeit notwendig ist,
stark an, was wahrscheinlich mit erhöhter Gelbildung in Zusammenlrang steht und
:damit die innere Reibung und Zähigkeit der blasse steigert.
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Eine vorteilhafte Maßnahme des Verfahrens ist überhaupt das Arbeiten
bei niederer Temperatur.
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Deshalb sind auch zweckmäßig im Rahmen dieses Verfahrens solche Gasbildner
zu benutzen, die schon bei gewöhnlicher Temperatur eine starke Gasentwicklung geben,
also besondere Erwärmung oder Zuführung warmen Wassers entbehrlich machen. Demgemäß
können Gemische von, Aluminium und Aluminiumlegierungen mit anderen Metallen verwendet
_ werden. Vorteilhaft sind in diesem Fall besonders solche Mischungen oder Legierungen,
die Komponenten enthalten, welche keine ungünstige oder sogar günstige Wirkungen
auf das Gemisch haben, somit vor allem Blei, Zink und Zinn, welche, wie oben erwähnt,
viscositätserniedrigend wirkende Verbindungen in der Mischung erzeugen. Legierungen
von Aluminium und Zinn wirken in diesem Fall besonders günstig, überhaupt solche,
die Lokalelementwirkung besitzen.
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Durch die die Viscosität verbessernden Zu; Sätze in Zusammenhang mit
dem Arbeiten bei niederer Temperatur werden großporige Körper mit möglichst kapillarfreien
Wänden erzeugt, die auf Feuchtigkeitseinfluß wenig reagieren und dem Erzeugnis Raumbeständigkeit
sowie Festigkeit und Frostbeständigkeit verleihen.
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Die .geeignete Menge der Zusätze kann sich naturgemäß ändern je nach
der Zusammensetzung der Mischung. Im allgemeinen liegt sie zwischen einigen Hundertsteln
eines Prozentes und mehreren Prozenten. Als Bestandteile der Grundmassen sind zu
nennen: -Kalk oder Zement, Gemische von beiden und fein verteiltes kieselsäurehaltiges
Material, und zwar mit oder ohne Zusatz von Magerungsgut, wobei bei Kalk auch an
dolomitischen und livdraulischen hall:, ;bei Zement an Portlandzement, Schlackenzement,
Schmelzzement, P,omanzeinent zu denken ist. Zu den kieselsäurehaltigen Stoffen,
die in fein verteilter Form, also feinst gemahlen, eingearbeitet werden (Mahlungsgrad
unter 49oo- oder sogar zoooo-'\faschensiel», zählen Quarzsand, quarzreiche Gesteine
oder Mineralien, Ton.
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Der als Zusatz. mit benannte Zucker hat eine verzögernde Wirkung auf
die Erhärtungsreaktion bei normalen Temperaturen (Ziinmerteinperatur und ähnlichen
Temperaturen), so daß die Erhärtung des Geinisches vor der Dampfbehandlung mehr
oder weniger behindert ist. Deshalb -werden nach der Erfindung noch Substanzen zugefügt,
die diesem Einfluß .des Zuckerzusatzes entgegenwirken.
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In Frage kommen dafür Härtungsbeschleuniger, z. B. 2 bis ro kg Natriumchlorid,
Calciumchlorid, Aluminiumchlorid und andere Salze der Erdalkalien und Erden sowie
andere bekannte Regler für die Abbindezeit. Weitere für diesen Zweck geeignete Zusatzstoffe
sind z. B. Natriumcarbonat,Wasserglas, Natriumaluminat usw. Es ist zwar ;bekannt,
daß Alkalisalze, wie beispielsweise Natriumchlorid, in .gewissem Umfang die Bildung
von Hydrosilicaten stören, aber dieser ungünstige Einfluß wird im vorliegenden Fall
wieder durch den Zucker aufgehoben der in entgegengesetzter Richtung wirkt.
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Besonders zweckmäßig ist gleichzeitige Verwenclung von Zucker einerseits.
Boraten, Phosphaten, Seifen oder anderen Reglern für die Oberflächenspannung andererseits.
Dadurch wird die Einstellung des Wasserzusatzes erleichtert, da ,der Spielraum größer
ist, und einem Sedimentieren auch bei etwas 1löherem Wassergehalt vorgebeugt. Alsdann
schaden auch Sulfate nicht.
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Was in bezug auf Zucker gesagt ist, trifft auch für eine Anzahl anderer
Substanzen der beschriebenen Art zu, und diese sind in genau der gleichen Weise
zu bemessen.
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Zusätze, die in .dieser Weise zwecks Beschleunigung der Erhärtung
bei niedrigeren Temperaturen vor der Dampfbehandlung zugegeben werden, haben oft
einen zu starken Einfluß bei höheren Temperaturen. Wenn in derartigen Fällen das
Rohgemisch solche Stoffe enthält, die während des Erhärtens vor der Dampfbehandlung
`'Wärme entwickeln (z. B. Zement), dann kann die Erhärtung innerhalb der Formkörper
finit höherer Geschwindigkeit vonstatten gehen als in den äußeren Zonen; sie wird
an der Oberfläche am langsamsten verlaufen, wo die Wärine durch die kältere Umgebung
(z. B. den freien Luftraum) abgeführt wird.
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Zur Verhinderung der dadurch auftretenden inneren Spannungen (Temperaturspannungen),
die einen schädlichen Einfluß auf die schließliche Festigkeit .der Erzeugnisse ausüben,
wird nach .der Erfindung folgendermaßen verfahren. Einerseits werden Substanzen
zugesetzt, die die Erhärtung bei einer erhöhten Temperatur verzögern, aber ohne
größeren Einfluß bei der Erhärtung unter niedrigeren Temperaturen sind, wie beispielsweise
Phosphate, insbesondere Trinatriumphosphat.
Andererseits wird die
Temperatur des unigebenden Mediums während der Vorliä rtung (das ist vor der Dampfbehandlung)
hochgehalten, z. B. durch Einbringen der Blöcke usw. in eine heiße Kammer o. dgl.
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Das zu wählende Verfahren hängt von dein Anteil an Zement wie auch
von der weiteren Behandlung ab, der das Gemisch vor der Dampfbehandlung unterworfen
werden soll, z. B. dem Schneiden in Blöcke usw. Im allgemeinen wird der erstere
W eg der Phosphatzugabe vorteilhafterweise angewendet, wenn höhere Prozentsätze
Zement in der Mischung enthalten sind, und der zweite bei geringem Zementgehalt.
Dies beruht darauf, daß während .des Hydratis,ierens des Zementes große Wärmemengen
frei werden. Ist .die Masse in Körper bestimmter Größe zu zerschneiden, dann darf
sie nicht zu hart sein, aus welchem Grunde der Gebrauch der oben vorgeschlagenen
Wärmekammern weniger zu empfehlen ist, wenn höhere Prozentsätze an Zement verwendet
werden.
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Weitere Beispiele für geeignete Zusammensetzungen sind im folgenden
angegeben, .die aber auch beliebig abgeändert werden können, also nicht etwa bindend
sein sollen.
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Für die Erzeugung von i cbm dampfgehärteter Platten leichten Gewichtes,
die durch bekannte Treibmittel, z. B. Aluminiumpulver u. dgl., porös gemacht worden
sind, sind folgende Mischungen geeignet: ' ' i. Zoo kg Portlandzement, Zoo kg fein
gemahlener Sand, 8o g Borax, 175 1 Wasser. ' 2. Zoo kg Zement, Zoo kg fein gemahlener
Sand, Zoo g Borax, q. kg Natriumchlorid, i751 Wasser.
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3. iSo Ekg Portlandzement, 250 kg fein gemahlener Sand, 25o
kg grober Sand, 25o g Borax, q. kg Natriumchlorid, 25o kg Wasser.
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d.. 23o kg Portlandzement, 39o kg fein gemahlener Sand, 5 kg Wasserglas,
340 g Zukker, 300 g Borax, 310 kg Wasser.
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5. 9o kg Portlandzement, 50 kg gebrannter Kalk, gemahlen,
250 kg fein gemahlener Sand, 500 kg grober Sand, i bis 4. kg
Natriumchlorid, ioo bis Zoo g Zucker, Zoo bis .foo g Trinatriumphosphat, 200-kg
Wasser.
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6. 196 kg Portlandzement, 4.o kg gebrannter Kalk, gemahlen,
580 kg fein gemahlener Sand, iooog Trinatriumphosphat, 350g Zucker, 340 kg
Wasser.
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Die geeignete Wassermenge ist bis zu einem gewissen Grad von der Korngröße
bzw. Feinheit .der Komponenten abhängig.
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Der Zusatz der obenerwähnten, die Viscosität der Rohmischung in Hinsicht
auf verstärkte Verflüssigung regelnden Stoffe geschieht vorteilhafterweise in Verbindung
mit einer Naßvermahlung der Bestandteile, die in fein verteiltem Zustand zur Anwendung
konimen. Ein Naßvermahlen ,des Gemisches sollte immer erfolgen, da der Kalk oft
eine feine Zerrei,bung des Sandes verhindert, wenn er finit diesem zusammen in trockenem
Zustand gemahlen wird. Die Naßvermahlung in Gegenwart der zu den verschiedenen Gruppen
gehörenden regelnden Substanzen kann mit nur geringer Wasserzugabe bewirkt werden
und führt zu fein verteilter Kieselsäure, die mit dem Kalk innig gemischt ist. Der
Zucker wiederum hat einen besonders günstigen Einfluß auf das Löschen etwa vorhandenen
gebrannten bzw. nicht hydratisierten Kalkes. Der auf diese Weise erzeugte fein verteilte
Schlamm kann zweckmäßig in einem Silo finit Rührvorrichtung aufgespeichert werrien,
von dem er nach Bedarf zu einem Mischer gepumpt und in diesem mit .anderen in die
Versätze eingehenden - Bestandteilen vermischt wird, z. B. mit hydraulischen Substanzen.
Hydrauliten, die Abbindezeit regelnden Stoffen, Treibmitteln, Zuschlägen usw. Um
einen störenden Einfluß von schwefelsauren Salzen, die im Zement oder anderen Versatzstoffen
enthalten sind, aufzuheben, empfiehlt sich die Zugabe von Bariumv erbindungen.
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Das Arbeiten bei Zimmertemperatur ist bei kühler Außenatmosphäre gegebenenfalls
dadurch sicherzustellen, daß die mit der Masse gefüllte Form in eine Wärmekammer
eingebracht wird, die nicht zu einer höheren Temperatur der Masse führt, sondern
nur deren Abkühlung verhindert.