DEP0030303DA - Herstellung von Leicht- und Isolierbaustoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das in erster Linie zur Herstellung von Leichtbaustoffen dienen soll, die bei einem verhältnismässig geringen Bindemittelaufwand hochwertig und insbesondere ausserordentlich druckfest sind. Das Verfahren nach der Erfindung ist auch zur Herstellung von Bau- und Isolierstoffen mit besonders niedrigem Gewicht und hoher Festigkeit bestimmt und geeignet.

Es ist bekannt, dass es ausser den selbständig erhärtenden hydraulischen Bindemitteln, den hydraulischen Kalken und Zementen, natürliche und künstliche Stoffe gibt, die ein latent hydraulisches Erhärtungsvermögen besitzen. Diese Stoffe müssen durch einen hierfür geeigneten Zusatz zur Erhärtung angeregt werden. Zu ihnen gehören insbesondere der Trass, die Molererde und die Santorinerde, sowie die granulierte basische Hochofenschlacke. Als Anreger dienen Portlandzement, Kalkhydrat und bei der Hochofenschlacke auch Gips. Während die basische Hochofenschlacke die für den Erhärtungsvorgang wesentlichen Bestandteile, Kalk und Kieselsäure, selbst enthält und daher auch bei verhältnismässig geringem Anteil des Anregers selbständig weiter erhärtet, sodass sie als Bestandteil für genormte Zemente verwendet werden kann, sind die anderen angeführten Stoffe bei nur unbedeutendem Kalkgehalt hauptsächlich Träger reaktionsfähiger Kieselsäure und benötigen einen entsprechend höheren Zusatz eines Kalkhydrat enthaltenden oder bildenden Anregers, um in den Erhärtungsvorgang eingreifen zu können. Das Erhärtungsvermögen dieser sogenannten latent hydraulischen Stoffe hängt nicht allein von ihrer chemischen Zusammensetzung, sondern auch von ihrem Formzustand, ihrem mineralogischen Aufbau, ab. Es ist daher sehr unterschiedlich und bei den bisher bekannten, im wesentlichen als Kieselsäureträger zu bezeichnenden Stoffen so gering oder doch erst über längere Zeiträume wirksam, dass diese im Bauwesen zur Herstellung von Beton, der unter normalen Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnissen erhärtet, nur eine untergeordnete Bedeutung erlangt haben.

Bekannt sind als Kieselsäureträger auch die Steinkohlenflug- und -filteraschen als Rückstände der Kohlenstaubfeuerungen. Sie haben im Gegensatz zu den Braunkohlenaschen, die einen wesentlich höheren Kalkgehalt besitzen und daher als selbständig erhärtendes Bindemittel für untergeordnete Zwecke verwendet werden können, im Bauwesen bisher noch keine Anwendung gefunden. Aus früheren zum Teil veröffentlichten, zum Teil unveröffentlichten Versuchen eines der Erfinder und anderer Autoren (W. Kronsbein, Zement 1941, Heft 38/39, derselben Tonindustrie-Zeitung 1941, Heft 45/46, Grün u. Tiemeier, Tonindustrie-Zeitung 1940, Heft 18/19) geht hervor, dass das Erhärtungsvermögen solcher Aschen wesentlich von ihrer Kornfeinheit und ihrem Gehalt an Verbrennbarem abhängt. Auch der Formzustand der Aschen spielt dabei eine Rolle. Etwa zementfein gemahlen und mit einem Gehalt an Verbrennbarem von höchstens 10% lassen sich bei der Erhärtungsprüfung nach den Trassnormen Festigkeiten erzielen, welche die Festigkeit des Trasses zum Teil übertreffen. Bei geeigneter Zusammensetzung sind diese Aschen also etwa dem Trass gleichzustellen und daher in ihrer Verwendbarkeit als Bestandteil eines hydraulischen Bindemittels zur Herstellung von Beton oder Stahlbeton genau so beschränkt, wie dieser und ähnliche latent hydraulische Stoffe. Ihre Anwendbarkeit für diesen Zweck ist praktisch aber vorerst deswegen unmöglich, weil die Steinkohlenaschen überwiegend zu grob und mit einem so hohen Gehalt an Verbrennbarem anfallen und auch ihre Zusammensetzungen, besonders ihr Gehalt an Gips, unterschiedlich sind. Letzterer kann sich unter Umständen sehr nachteilig auswirken.

Das Steinkohlenflug- und -filteraschen sehr leicht sind (Raumge- wicht etwa 0,5 kg/dm(exp)3), sind die Erfinder bei ihren, dem Verfahren nach der Erfindung zu Grunde liegenden Versuchen von dem Gedanken ausgegangen, die Asche nicht, wie es bisher versucht worden ist, als Bestandteil des Bindemittels für Beton mit den üblichen Zuschlagstoffen, sondern ohne solche als Grundlage und als Hauptbestandteil für einen Leichtbaustoff zu verwenden.

Darin besteht in erster Linie die Erfindung. Es hat sich als besonders zweckmässig herausgestellt, die latent hydraulische Eigenschaft der Aschen durch einen kalkhaltigen Anreger (Kalkspender), z.B. gebrannten oder gelöschten Kalk oder Zement, und durch Härten in hochgespanntem Dampf zur vollen Wirkung bringen zu lassen, was innerhalb kurzer Zeit gelingt. Die Erfindung sieht weiter vor, unter Verwendung dieser Verfahren dem Gemisch schaum- oder gasbildende Stoffe zuzusetzen, um dadurch Bau- und Isolierstoffe mit besonders niedrigem Gewicht und besonders hoher Festigkeit herzustellen.

Das Verfahren nach der Erfindung kann folgendermassen durchgeführt werden:

Ein Gewichtsteil Portlandzement 225 wird mit zwei Gewichtsteilen trockener Steinkohlenfilterasche (Gehalt an Verbrennbarem höchstens 20%, Kornfeinheit höchstens 60% Rückstand auf dem 4900 Maschensieb) zunächst trocken innig vermischt. Dann wird dem Gemisch soviel Wasser zugesetzt, dass nach gründlicher mechanischer Durcharbeitung eine schwach-plastische Masse entsteht, die sich durch geringes Stochern oder Rütteln in einer beliebigen Form leicht gleichmässig verteilen lässt. Die Masse wird frühestens nach 15 Stunden während mindestens 9 Stunden mit gespanntem Dampf von 8 atü behandelt und ergibt danach den fertigen Leichtbaustoff. Das Raumgewicht dieses Leichtbaustoffes beträgt lufttrocken 1,15 kg/dm(exp)3, die Druckfestigkeit 200 kg/cm(exp)2 und mehr. Diese Mischung erfordert einen Zementaufwand von 350 kg/m(exp)3. Wird die gleiche Mischung bei einem Verhältnis von einem Gewichtsteil Zement zu

2,5 Gewichtsteilen Asche hergestellt, so vermindert sich der Zementgehalt auf 300 kg/m(exp)3, wobei das Raumgewicht des fertigen Baustoffes etwas abnimmt, die Druckfestigkeit aber unverändert bleibt. Bei einem Zementgehalt bis zu 450 kg/m(exp)3 erhöht sich das Raumgewicht wenig, die Druckfestigkeit nimmt jedoch nicht weiter zu. Wird der Mischung ein geeigneter Schaumbildner oder Gasbildner zugesetzt, so kann das Raumgewicht dieses Leichtbaustoffes bei gleichzeitig geringerem Materialbedarf beliebig vermindert werden, wobei die Druckfestigkeit bei einem Raumgewicht von 0,6 kg/dm(exp)3 noch 35 kg/cm(exp)2 beträgt. Anstelle von Zement kann auch gebrannter oder gelöschter Kalk oder ein anderer geeigneter Kalkspender verwendet werden.

Die Versuche haben gezeigt, dass nach dem Verfahren der Erfindung aus Steinkohlenasche bei einem verhältnismässig geringen Bindemittelaufwand ein hochwertiger Leichtbaustoff von ausserordentlicher Druckfestigkeit, die der des normalen Schwerbetons gleichkommt, hergestellt werden kann. Der besondere Vorteil der bei diesem Verfahren angewendeten Dampfhärtung besteht darin, dass die Kornfeinheit der Asche innerhalb wesentlich weiterer Grenzen schwanken kann, als die bei etwaiger Verwendung als Bestandteil hydraulischer Bindemittel bei normaler Erhärtung der Fall ist, bei welcher der Rückstand auf dem 4900 Maschensieb 10% kaum überschreiten darf, und dass auch höhere Gipsgehalte der Asche vollkommen unschädlich bleiben. Damit ist die Anwendbarkeit der meisten Steinkohlenflug- und -filteraschen gegeben, sofern sie einen nicht zu hohen Gehalt an Verbrennbarem besitzen. Dies ist bei allen neuzeitlichen Kohlenstaubfeuerungen in grösseren Anlagen der Fall, die bei weitgehender Feinmahlung der Kohle eine genügend feine Asche mit nicht zu hohem Gehalt an Verbrennbarem liefern.

Das Neuartige und der besondere Vorteil dieses Verfahrens bestehen somit darin, dass es gestattet, die bisher nicht verwertbare Steinkohlenasche, die in Grosskraftwerken als lästiges Abfallprodukt in Mengen von täglich hundert Tonnen und mehr anfällt und im Laufe der Jahre einen riesigen Platzbedarf erfordert, in wirtschaftlicher Weise zur Herstellung eines hochwertigen Leichtbaustoffes zu verwenden.

Claims (3)

1) Verfahren zur Herstellung von Leicht- und Isolierbaustoffen mit hohen Festigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß außer Zement o.dgl. und Wasser Steinkohlenflug- und -filterasche als Hauptbestandteil verwendet wird, die höchstens 20% Verbrennbares enthält und deren Rückstand auf dem 4900-Maschensieb nicht mehr als 60% beträgt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die latent hydraulische Eigenschaft der Asche durch einen kalkhaltigen oder kalkbildenden Anreger und durch Härtung in hochgespanntem Dampf von mindestens 8 atü bei einer Dauer von wenigstens 8 Stunden zur vollen Wirkung gebracht wird.

3) Verfahren zur Herstellung von Bau- und Isolierstoffen mit besonders niedrigem Gewicht und besonders hoher Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung der Verfahren nach Anspruch 1 und 2 gebräuchliche schaum- oder gasbildende Stoffe zugesetzt werden.