NL8800339A

NL8800339A - Gevormd, keramisch bouwmateriaal en een vervaardigingswerkwijze daarvoor.

Info

Publication number: NL8800339A
Application number: NL8800339A
Authority: NL
Original assignee: Hendrikus Veldhoen
Priority date: 1988-02-11
Filing date: 1988-02-11
Publication date: 1989-09-01
Also published as: NL185916C; EP0414965A1; NL185916B

Description

\ » p HP/CP/l veldhoen -1-

GEVORMD, KERAMISCH BOUWMATERIAAL EN EEN VERVAARDIGINGSWERK-WIJZE DAARVOOR

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een gevormd, keramisch bouwmateriaal dat in de vorm van stenen, klinkers, blokken, vloer- en wanddelen in bouwconstructies kan worden verwerkt.

5 Op dit moment wordt in bouwmaterialen een bindsys- teem op basis van cement en calciumsilicaat toegepast.

De huidige uitvinding verschaft een nieuw bouwmateriaal op basis van een nieuw bindsysteem dat is gebaseerd op alkali-aluminosilicaten. Het gevormde, keramische bouwmate-10 riaal overeenkomstig de uitvinding wordt dan ook gekenmerkt doordat het omvat een bindsysteem, bestaande uit een alumino-silicaat-component en een alkalisilicaat/alkalihydroxyde-component, en dat de verhouding SiÜ2 tot (Na20 + K2O) is gelegen tussen 1,0 en 2,0.

15 Dit bouwmateriaal bezit ten opzichte van de beken de bouwmaterialen op basis van conventionele bindsystemen een aantal voordelen. Er treedt in hoofdzaak geen reversibele vochtkrimp op, terwijl nakrimp nagenoeg verwaarloosbaar is.

Het bouwmateriaal is in verregaande mate chemisch resistent.

20 De vervaardiging vereist minder energie, zodat ook het bouwmateriaal tegen een lagere kostprijs is te vervaardigen. De verhouding Si02 tot (Νβ2θ + K2O) dient vanwege de chemische reaktie voor de vorming van het alkali-aluminosilicaat, gelegen te zijn tussen 1,0 en 2,0. Indien de verhouding 1,1 tot 25 1,7, bij voorkeur 1,2 tot 1,4 bedraagt, treedt een snellere verharding op.

De verhouding van de aluminosilicaat-component tot de alkalisilicaat/alkaliydroxyde-component bedraagt tenminste 2,5. Is deze verhouding kleiner dan 2,5 (minder silicaat), 30 dan wordt onvoldoende gebruik gemaakt van de verhardende .8800339 t -2- eigenschap en van het bindsysteem. Is de verhouding groter dan 2,5 (boven-stoïchiometrische hoeveelheid aluminosilicaat-component) dan fungeert de aluminosilicaat-component tevens als vulstof.

5 Als aluminosilicaat-component kunnen in het bouw materiaal overeenkomstig de uitvinding worden toegepast vliegas, gemalen slakken, vulkaanas en dergelijke.

Als alkalisilicaat/alkalihydroxyde-component kunnen worden gebruikt natriumwaterglas en kaliumwaterglas in combi- 10 natie met alkalihydroxyde om de gewenste SiC>2 tot (Na20 + K2O) verhouding in te stellen, terwijl de pH groter of gelijk 13 behoort te zijn. In het geval van een alkalimetasilicaat behoeft geen alkalihydroxyde gebruikt te worden en bedraagt de Si02 tot (Na2Ü + K2O) verhouding 1,0.

15 In een bijzonder voordelig bouwmateriaal overeen komstig de uitvinding is verder een versneller op basis van S1O2 (silica fume) opgenomen. Een dergelijke versneller maakt het mogelijk om het te verharden mengsel te verharden met behulp van microgolven (magnetron-verharding) waardoor on- 20 danks bijvoorbeeld de aanwezigheid van isolerende, volumege-wicht verlagende schuimstoffen of gasbellen, in een tijdsverloop van 1 minuut tot 1 uur een vormling wordt verkregen die 60-80% van de eindsterkte bezit en derhalve reeds gehanteerd en verwerkt kan worden.

25 Indien het keramisch bouwmateriaal wordt gevormd door koude verharding, verdient het voorkeur een versneller te gebruiken op basis van calciumzouten. In dit geval kunnen als calciumzouten worden gebruikt, cement, bijvoorbeeld Portland cement, gips en dergelijke.

30 Indien het keramisch bouwmateriaal overeenkomstig de uitvinding een relatief laag gewicht moet bezitten (300-500 kg/m3), dan verdient het voorkeur om daarin een volumege-wicht instellend middel op te nemen. Dit instelmiddel kan bestaan uit: 35 i) lichtgewicht toeslagmaterialen, zoals polysty- reenkorrels, perliet, vermiculiet en Lytac, en andere conventionele lichte vul- en toeslagstoffen; .8800339 -3- ii) produkten die tijdens de vervaardiging gas ontwikkelen, waardoor een keramisch bouwmateriaal met inwendige, gesloten gasbellen wordt gevormd. Deze produkten zijn in de stand van de techniek bekend en omvatten bijvoorbeeld alumi-5 niumpoeder, zinkpoeder en waterstofperoxyde; en iii) alkalibestendige, schuimvormende produkten. Dergelijke produkten zijn bijvoorbeeld bekend in de gasbetonin-dustrie en omvatten synthetische schuimmiddelen, bijvoorbeeld op basis van alpha-olefine-sulfonaten, en alkylolamiden.

10 Deze volumegewicht-instelmiddelen kunnen afzonder lijk of in combinatie worden toegepast om een lichtgewicht, keramisch bouwmateriaal overeenkomstig de uitvinding te vervaardigen.

Indien een alkalibestendig, schuimvormend produkt 15 wordt gebruikt, verdient het voorkeur om tevens een schuim-stabilisator te gebruiken. Deze wederom alkalibestendige produkten worden alom in de betonindustrie gebruikt en omvatten methylcellulose, methylethylcellulose en dergelijke (dosering 0-3 gew.% van het totale gewicht).

20 Het nieuwe bindsysteem overeenkomstig de uitvinding kan koud worden verhard. De verhardingssnelheid is redelijk indien het bouwmateriaal een versneller op basis van calcium-zouten bevat. De verhardingssnelheid kan aanmerkelijk worden verhoogd door het te verharden mengsel te verwannen tot bij-25 voorbeeld 60-95eC, meer bij voorkeur 80-85eC. In een dergelijke geval wordt binnen een tijdsbestek van ongeveer 5 uur een vormling verkregen die 50% van de eindsterkte bezit.

In het geval van een lichtgewicht bouwmateriaal overeenkomstig de uitvinding dat gasbellen of isolerende 30 schuimstoffen bevat, verloopt het opwarmen van het uit te harden mengsel erg traag. De opwarmtijd kan aanmerkelijk worden verkort indien overeenkomstig de uitvinding het te verharden mengsel een versneller op basis van SiC>2 bevat en verder wordt blootgesteld aan hoog frequente energie, zoals 35 microgolven (magnetroneffect), waardoor binnen enkele minuten een temperatuur van 80eC of meer wordt bereikt. In dit geval treedt een synergistisch effect op, omdat in vergelijking tot .8800339 Μ

V

-4- het koud verharden de vormling na afkoelen reeds 60 tot 80% van de eindsterkte bezit.

In het geval dat een lichtgewicht bouwmateriaal met een volume van 1 liter wordt vervaardigd, bedraagt de opwarm-5 en hardingstijd 1 tot 3 minuten bij gebruik van een magne-tronoven met een vermogen van 1 kW. Het verwannen kan geschieden met ultrahoog frequente golven (UHF) van 300 MHz -3 GHz, superhoog frequente golven (SHF) van 3-30 GHz, met golven van 500 kHz - 50 MHz (dielektrische verhitting). De 10 officieel toegewezen frequentie voor microgolven bedraagt 896 en 2450 MHz. De meest gebruikelijke en bijzonder geschikte frequentie is 2450 MHz. Ook de toegewezen radiofrequenties 13,56 MHz en 27,12 MHz kunnen worden gebruikt om de verharding te versnellen, het effect lijkt evenwel geringer.

15 Bij voorkeur wordt de verdamping van water tijdens het verharden zoveel mogelijk tegengegaan. Indien tijdens het verharden teveel water aan het mengsel wordt onttrokken, wordt de overgang van een kristallijne naar een amorfe structuur tenminste ten dele geblokkeerd. Het is deze amorfestruc-20 tuur die bijdraagt aan de voordelige, verminderde reversibele vochtkrimp en nakrimp als ook de chemische resistentie. Derhalve verdient het voorkeur om de vormling te verpakken in een waterdichte verpakking. Wordt deze verpakking te vroeg verwijderd, dan kan zich een kristallijne oppervlaktelaag aan 25 het bouwmateriaal vormen, welke laag door slijtage en onder invloed van milieu-omstandigheden kan verdwijnen.

Hierna volgen een aantal niet-limitatieve voorbeelden waarvan samenstellingen voor het keramisch bouwmateriaal overeenkomstig de uitvinding.

30 In tabel I worden een aantal voorbeelden gegeven met een variatie in de Si02/(Na20 + K2O)-verhouding.

Tenslotte toont tabel II het effect op het volume-gewicht van het keramisch bouwmateriaal overeenkomstig de uitvinding van schuimprodukten (polystyreenkorrels) en gas-35 vormende produkten (aluminiumpoeder).

.8800339

J

V

-5-

TABEL I

Keramische bouwmaterialen overeenkomstig de uitvinding met een verschillende Si02/(Na20 + K2O)-verhouding.

Voorbeelden _I_II III ÏV_v__VI_ verhouding Si02/(Na20 + K2O) 1,0 1,2 1,4 1,7 1,4 1,4 zand (g) — 450 — — — vliegas (als vulstof) (g) 350 450 290 350 — vliegas (deel bindsyst) (g) 450 450 450 450 450 450 silica fume (SiC>2) (g) 65 80 60 65 60 60 alkalisilicaat (R*l,2) (g) — 205 — — alkalisilicaat (R=l,4) (g) — -- 190 -- 190 190 alkalisilicaat (R»l,7) (g) — — — 200

Na-metasilicaat (R*l, 0) (g) 60 — — —

Portland cement (g) 20 20 20 20 20 20

Polystyreenkorrels (1) 2 1,5 2 2 2 waterstofperoxyde 30% (g) — — 9 — 9 aluminiumpoeder (g) — 2 — --- schuimmiddel (g) 5 — — 5 ‘ schuimstabilisator (g) 2 2 2 — 2 water (g) 50 20 — 20 volumegewicht (kg/m3) 400 429 370 400 279 1800 .8800339 r i -6-

TABEL II

Het effect van polystyreen en een aluminiumpoeder op het volumegewicht van het bouwmateriaal overeenkomstig de uitvin-5 ding.

Voorbeelden_VII VIII IX

volumegewicht (kg/m^) 1000 550 400 10 zand (g) 300 300 300 silica fume (g) 55 55 55 alkalisilicaat (R=3,27) (g) 135 135 135 15 cement (g) 10 10 10 aluminiumpoeder (g) 5 1 5 polystyreenkorrels (1) 0 1 1 water (g) 10 15 15 20

De lichtgewicht bouwmaterialen overeenkomstig de uitvinding (voorbeeld I-V en VII-IX) als ook het zware bouwmateriaal volgens voorbeeld vi konden koud als ook warm, bij 25 voorkeur met behulp van microgolven, verhard worden en leverden een bouwmateriaal dat in hoofdzaak geen reversibele vochtkrimp, nakrimp vertoonden en in hoofdzaak amorf is.

Tenslotte wordt opgemerkt dat naast de puzzolaan-gedrag vertonende vulstoffen vliegas, gemalen slakken en 30 vulkaanas, tevens inerte vulstoffen, zoals zand, steenmeel en grind gebruikt kunnen worden bij het bindsysteem overeenkomstig de uitvinding op basis van alkali-aluminosilicaten.

.8800333

Claims

1. Gevormd, keramisch bouwmateriaal, omvattende een bindsysteem, bestaande uit een aluminosilicaat-component en een alkalisilicaat/alkalihydroxyde-component, en dat de verhouding SiC>2 tot (Na20 + K2O) is gelegen tussen 1,0 en 2,0.

2. Bouwmateriaal volgens conclusie 1, met het ken merk dat de verhouding Si02 tot (Na20 + K2O) 1,1 tot 1,7, bij voorkeur 1,2 tot 1,4 bedraagt.

3. Bouwmateriaal volgens conclusie l of 2, met het kenmerk dat de verhouding van de aluminosilicaat-component 10 tot de alkalisilicaat/alkalihydroxyde-component tenminste 2,5 bedraagt.

4. Bouwmateriaal volgens conclusie 1-3, met het kenmerk dat de aluminosilicaat-component omvat vliegas, gemalen slakken, vulkaanas.

5. Bouwmateriaal volgens conclusie 1-4, met het kenmerk dat de alkalisilicaat/alkalihydroxyde-component omvat natrium- en kaliumwaterglas, natrium- en kaliummetasilicaat, en de pH groter of gelijk is aan 13.

6. Bouwmateriaal volgens conclusie 1-5, gekenmerkt 20 door een versneller op basis van SiC>2.

7. Bouwmateriaal volgens conclusie 1-6, gekenmerkt door een versneller op basis van calciumzouten.

8. Bouwmateriaal volgens conclusie 1-7, gekenmerkt door een instelmiddel voor het volumegewlcht van het bouwma- 25 teriaal.

9. Bouwmateriaal volgens conclusie 8, met het kenmerk dat het instelmiddel een schuim is, en dat het bouwmateriaal een schuimstabilisator bevat.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een gevormd, 30 keramisch bouwmateriaal volgens conclusie 1-9, omvattende: i) het opnemen in een mal van het te verharden mengsel dat een versneller op basis van SiC>2 bevat; ii) het verwarmen van het mengsel met behulp van microgolven; en .8800338 t V -8- iii) het uit de mal lossen van de vormling.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk dat het mengsel wordt opgenomen in een gesloten, waterdichte mal.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk dat de.vormling enige tijd wordt opgenomen in een waterdichte verpakking.

13. Werkwijze volgens conclusie 10-12, met het kenmerk dat het mengsel wordt verwarmd tot 60-95“C, bij voorkeur 10 ongeveer 80°C.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk dat het verwarmen geschiedt met elektromagnetische golven van 300 MHz - 3 GHz.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk 15 dat het verwarmen geschiedt met elektromagnetische golven van 3-30 GHz.

16. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk dat het verwarmen geschiedt met elektromagnetische golven van 500 kHz - 50 MHz. .8800339