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Verfahren zur Herstellung von paräs gen Kinststelnen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Verstellung poröser Kunststeine für Bau-, Isolier-und
sonstige Zwecke aus Bindemitteln, wie Zement, Kalk, Gips, Ton u. dgl., und vorzugsweise
kieseligen Zuschlagstoffen. Soweit bei bekannten Verfahren Kalk als Bindemittel
verwendet wird, ist die Nachbehandlung mit hochgespanntem Dampf zur Bildung von
Calciumhydrosilicat erforderlich. Soweit Zement verwendet wird, ist eine Nachbehandlung
mit gespanntem Sattdampf zum Zwecke der schnellen Abbindung des Zements und zur
Beseitigung einer sonst dem Zement eigenen Schwundneigung bekannt.
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Bei diesen bekannten Verfahren wird die angestrebte Porosität des
Materials dadurch bewirkt, daß entweder Schaum im Verein mit dem Mischgut mechanisch
durch lebhaftes Mischen unter Eimähren von Seifen oder Kolloiden oder aber Schaum
durch gleicheeitige chemische Gasentwicklung für sich hergestellt wird oder daß
die gewünschte Porosität allein durch chemische Gasbildung erfolgt. Es ist ferner
bekannt, die Porosität in der Weise zu erzeugen, daß dem Mischgut einhoher WasserüberschuB
gegeben wird, der später bei der Nachbehandlung im Dampfhärtekessel wieder ausgetrieben
wird.
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Alle diese Verfahren bei der Leichtsteinherstellung arbeiten,mit mehr
oder weniger hohem Wasserübers
chuB und' setzen sich damit in Gegensatz
zu den Erkenntnissen der Schwerbetontechnik. Denn bekanntermaßen wird durch hohen
Wasserzusatz die Gelbildung der hydraulischen Bindemittel in dem Maße erhöht, als
diese primär höhere instabile Hydrate beim Abbindevorgang ergeben, welche nachträglich
durch Wasserabgabe niedrige stabile Hydrate bilden, so daß im Gefüge an Stelle des
abgegebenen Wassers kapillar wirkende Hohlräume entstehen. Aus diesem Grunde soll
man bestrebt sein, die Gelbildung der hydraulischen Bindemittel möglichst zurückzudrängen,
da hiervon die Endgüte, d. h. Druckfestigkeit, Schwind- und Wasseraufsaugneigung
u. dgl., in wesentlichem Maße abhängig ist.
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Durch den Wasserüberschuß wird außer den erwähnten Mängeln die Möglichkeit
der Sedimentation der Schwebestoffe erhöht bei gleichzeitiger Separation der Luft-
oder Gasblasen nach der Oberfläche. Das hat ein ungleichmäßiges Porengefüge zur
Folge, das seinerseits zu unterschiedlichen Raumgewichten und Festigkeiten in verschiedenen
Schichten des Steinquerschnittes führt.
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Ein bestimmter Wasserüberschuß bei der Leichtsteinherstellung ist
aber immer erforderlich, um die Produkte homogen zu gestalten und das Aufblähen
mit Schaum auf mechanischem oder Gas auf chemischem Wege oder beides gemeinsam überhaupt
zu ermöglichen.
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In der Schwerbetontechnik, in der es auf größtmögliche Verdichtung
ankommt, vermeidet man die hohe Gelbildung der hydraulischen Bindemittel entweder
durch Rütteln oder Schwingen, bis der Wasserüberschuß zur Oberfläche steigt, oder
durch Einhalten niedriger Mischtemperaturen oder durch Zugabe von Salzen.
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In der Leichtbetontechnik können bekannterweise diese Erfahrungen
nur insoweit übernommen werden, als man bei @ der Herstellung der Mischung niedrige
Temperaturen einzuhalten oder die Gelbildung dadurch zurückzudrängen sucht, daß
man Alkaliborate, Phosphate, Ammoniumsalze, wasserlösliche Salze organischer Basen
u. dgl. zusetzt. Die Einhaltung wirksamer niedriger Mischungstemperaturen muß aber
meistens unterbleiben, weil z. B. beim Schaumbeton die Schaumbildung bei niedriger
Temperatur nicht ausreichend ist, bei Gasbeton die chemische Reaktion zur Gasentwicklung
zu langsam verläuft, was wiederum die ursprüngliche Absicht, die Gelbildung zeitlich
zurückzudrängen, verhindert.
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Durch die Zugabe wasserlöslicher Salze zum Mischungsgut kann wohl
die Gelbildung zurückgedrängt werden. Naturgemäß handelt es sich hierbei aber immer
um wasserlösliche Produkte, welche durch reine ionogene Wirkung entweder der Salze
starker Basen und starker Säuren, wie Kochsalz, die Gelbildung durch Aussalzen zurückdrängen
oder aber um puffernd wirkende Produkte, wie Salze schwacher Basen und schwacher
Säuren bzw. schwacher Basen allein oder schwacher Säuren allein. Manche dieser Salze,
wie Phosphate und Borate, reagieren mit löslichem Kalk und ergeben wasserunlösliche
Produkte, welche jedoch kristallin sind und kein Wasser abbinden können, wobei gleichzeitig
freies Alkali gebildet wird, das die Gelbildung der hydraulischen Bindemittel wiederum
fördert. Durch die relativ hohen wasserlöslichen Salzzusätze wird die unerwünschte
Mikroporenbildung, die für die spätere Wassersaugneigung und damit für die mangelhafte
Wetterfestigkeit verantwortlich ist, nur scheinbar zurückgedrängt. Die Salze schaffen
nämlich nach dem Austrocknen zusätzliche Feuchtigkeitsbrücken und führen zu Oberflächenausblühungen.
Durch das Herauslösen der Salzrückstände beim Feuchtwerden der verarbeiteten Steine
wird die unerwünschte Mikroporenbildung wieder wirksam, was letzten Endes zur Gesteinverwitterung
führt.
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Die vielfach empfohlenen Zusätze von Wasserglas sollen die Sedimentation
vermeiden. Bei Verwendung des Wasserglases tritt Gelbildung ein bei gleichzeitiger
Förderung der Quellung, d. h. Gelbildung der hydraulischen Bindemittel durch das
frei werdende starke Alkali. Dies führt erfahrungsgemäß durch den Alkaligehalt ebenfalls
zu wesentlicher Minderung der Druckfestigkeiten, zu Ausblühungen und damit zu hoher
Wasseraufnahmefähigkeit des fertigen Leichtsteines.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Mängel zu vermeiden
und ein Verfahren zu schaffen, nach welchem sich Steine erzeugen lassen, die sich
durch große Druckfestigkeit infolge ihrer starken Porenwände, durch völlig gleichmäßiges
Porengefüge im ganzen Steinquerschnitt sowie durch hohe Wasserabweisungsfähigkeit
und der sich daraus ergebendenWetterfestigkeit sowiegeringster Schwindneigung besonders
auszeichnen.
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Dieses Ziel ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht,
daß in dem Mörtelbrei unter Vermeidung der Abspaltung von Alkali und der Bildung
wasserlöslicher Salze ein voluminöser, wasserunlöslicher und nach dem Austrocknen
nicht mehr quellbarer Niederschlag erzeugt wird, der das Überschußwasser ganz oder
teilweise an sich bindet.
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Durch diesen Niederschlag wird das nicht zur Hydratbildung notwendige
Wasser durch vornehmlich physikalisch wirkende Absorptionskräfte gebunden, so daß
die Gelbildung der hydraulischen Bindemittel zurückgedrängt wird. Durch diesen Kunstgriff
wird dem hydraulischen Bindemittel nur die zur Kristallisation theoretisch günstigste
Wassermenge zur Verfügung gestellt. Der Niederschlag ist nach dem Austrocknen des
Steines wasserunlöslich, nicht mehr quellbar und schlägt sich auf den Zelleninnenwänden
nieder, so daß bei dem fertigen Stein zuverlässig das Eindringen von Wasser verhindert
wird. Durch die Regulierbarkeit der Bindung des überschüssigen Anmachwassers an
den Niederschlag ist die Bildung der unerwünschten Mikroporen ausgeschaltet.
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Die Erzeugung des Niederschlages bewirkt eine Steigerung der inneren
Reibung, so daß eine Sedimentation der Schwebestoffe ausgeschlossen ist, eine Separation
der erzeugten Poren nach der Oberfläche verhindert wird und damit Unterschiede in
den Rohwichten. Zugleich wird hierdurch die Bildung
kräftiger Zellenwände
begünstigt, wodurch die Festigkeitseigenschaften des Steines vorteilhaft beeinflußt
werden.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung läßt sich der unlösliche Niederschlag
durch .=lusflocken aus mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln erzeugen.
Es könnten z. B. veresterte Celluloseprodukte in acetonischer oder alkoholischerLösung,
z. B. Acetylcellulose, während des mechanischen Mischvorganges im Mischgut gebildet
werden, wodurch ein voluminöser Niederschlag entsteht, der im wesentlichen oberflächenaktiv
den Wasserüberschuß bindet.
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Es kann aber auch dieser unlösliche Niederschlag durch chemische Reaktion
während des Mischvorganges gebildet werden, wie durch Härtung vorkondensierter Kunstharzprodukte.
Geeignet sind dazu Cyanamin-Formaldehyd-Kondensate, Xylol-Formaldehyd - Kondensate
u. dgl., welche mit Abietinsäuren oder anderen Säuren mit konjugierten Doppelbindungen
durch Nachkondensation gehärtet werden. Zur Bildung dieser oberflächenaktiven Niederschläge
könnten ferner auch Diazokörper bzw. organische Peroxyde verwendet werden, welche
gleichzeitig als Treibmittel wirken.
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Statt den Niederschlag unmittelbar im Mörtelbrei zu erzeugen, könnte
man ihn aus wirtschaftlichen Gründen auch in trockener oder suspendierter Form gesondert
herstellen und nachträglich in den Mörtelbrei eintragen.
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Weiter kann der voluminöse Niederschlag beispielsweise durch Zugabe
organischer Verbindungen von Metallen, Metalloiden, Siliciumester u. dgl. hervorgerufen
werden. Hierzu kann beispielsweise Silicium-Methyl- oder Silicium-Äthyl-Ester benutzt
werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise wie folgt ausgeführt
werden: Um i cbm eines Leichtsteines zu erzeugen, können unter .@nNvendung bekannter
oder obenerwähnter Treibmittel folgende Mischungsverhältnisse gewählt werden. i.
Raumgewicht 5oo kg/cbm: 200 kg Zement, i 5o kg Feinsand, 195 1 Wasser unter Zugabe
von i 5oo g acetongelöster Acetylcellulose. 2. Raumgewicht 6oo kg/cbm: Zoo kg Zement,
2ookg Feinsand, i2o kg körniger Sand bis i mm Korngröße, 2001 Wasser. 925g Xylolformaldehyd,
gelöst in Alkohol. 3. Raumgewicht 7oo kg/cbm: 17o kg Zement, 5o kg Kalk, 4oo kg
Sand, 8oo g gehärtetes Cyanamin-Formaldehyd-Kondensat, gelöst in Alkohol, 21o 1
Wasser. Oder: i 8o kg Kalk, 42o kg gemahlener Feinsand, 230 1 Wasser, 8oo
g gehärtetes Cyananlin-Formaldehyd-Kondensat, gelöst in Alkohol. .4. Raumgewicht
8oo kg/cbm: 25o kg Zement, 45o kg körniger Sand bis i mm Korngröße, 1851 Wasser,
ioo g Benzoylperoxyd, 630 g Collodium, gelöst in Aceton.
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Es können gewünschtenfalls auch Kombinationen und Variationen der
oben angeführten Mischungsverhältnisse verwendet werden. Auch lassen sich die Verhältnisse
von hydraulischen Bindemitteln und Zuschlagstoffen in gewissen Grenzen wahlweise
ändern. Es hat sich gezeigt, daß die Bildung des voluminösen Niederschlages zweckmäßig
nach dem Schlämmen der Zuschlagstoffe und vor oder während der Bindemittelzugabe
vorgenommen wird und die Auslösung der Treibmittel vorteilhaft während der Bindemittelzugabe
erfolgt.
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Das Verfahren ist natürlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen sowie andere Ausführungen
und Anwendungen möglich. So eignet sich das Verfahren zur Herstellung sämtlicher
Arten poröser Leichtsteine, gleichgültig ob als Bindemittel Zement, Kalk, Gips,
Ton allein oder in Gemischen untereinander verwendet werden. Mit besonderen Vorteilen
eignet sich das Verfahren zur Erzeugung von Zement-Leichtbeton-Steinen und Kalk-Leichtbeton-Steinen
vorzugsweise unter Bildung von Calciumhydrosilicaten. Durch die Bindung des Überschußwassers
an den Niederschlag lassen sich die Eigenschaften der Steine in weiten Grenzen so
variieren, daß sie allen in der Bautechnik zu stellenden Anforderungen voll entsprechen
und dadurch vielseitig verwendbar sind.