WO2005049528A1 - Method for producing bonded calcium silicate hydrate construction materials - Google Patents

Method for producing bonded calcium silicate hydrate construction materials Download PDF

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WO2005049528A1
WO2005049528A1 PCT/EP2004/009924 EP2004009924W WO2005049528A1 WO 2005049528 A1 WO2005049528 A1 WO 2005049528A1 EP 2004009924 W EP2004009924 W EP 2004009924W WO 2005049528 A1 WO2005049528 A1 WO 2005049528A1
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phase
temperature
carried out
holding phase
intermediate holding
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Application number
PCT/EP2004/009924
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Inventor
Martin Dr. Haas
Edzard Dr. Peters
Siegfried ZÜRN
Original Assignee
Xella Baustoffe Gmbh
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/02—Selection of the hardening environment
    • C04B40/024—Steam hardening, e.g. in an autoclave

Definitions

  • the invention relates to a method for producing calcium silicate hydrate-bound building materials by autoclaving shaped green bodies.
  • Calciu silicate hydrate-bonded shaped building materials such as aerated concrete, hydrothermally hardened foam concrete or sand-lime bricks are made from at least one CaO component, for example calcium hydroxide, and an Si0 2 component, for example quartz powder or quartz sand, and green bodies containing water by autoclaving.
  • CaO component for example calcium hydroxide
  • Si0 2 component for example quartz powder or quartz sand
  • the CaO and SiO 2 components react with one another to form calcium silicate hydrate phases, which cause the molded article to solidify or harden to form the building material body.
  • efforts are made to predominantly produce the calcium silicate hydrate phase 1.13 nm tobermorite, which ensures the most essential desired properties of the hardened product.
  • the water present in the green compact plays an important role during autoclaving by acting as a solvent for the Si0 2 and CaO component.
  • the CaO component and the Si0 2 component first go into solution and the calcium silicate hydrate phases form from the solution.
  • the solubility of the CaO component decreases with increasing temperature, while the solubility of the SiO 2 component increases. Accordingly, a CaO-rich solution is initially pending in the technical process, which becomes Si0 2 -rich only with increasing temperature.
  • CaO-rich calcium silicate hydrate phases initially form on a dissolved quartz grain surface, which hinder the further dissolving of Si0 2 from the quartz grain or make diffusion of silicon more difficult.
  • the desired 1.13 ⁇ m tobermorite phase then forms most clearly and thus leads to hardened or autoclaved products with optimal structural properties, for example high compressive strengths, if the tobermorite phase crystallizes from a solution which has at least approximately the amounts of dissolved Si0 2 and CaO, which corresponds to the composition of tobermorite, namely 5 CaO x 6 Si0 2 x 5 H 2 0. Under these conditions, crystal nuclei are formed which already largely contain the components Si0 2 / CaO in the amounts required for the crystallization to form tobermorite.
  • a currently optimal so-called autoclave trip i.e. An autoclave trip, in which the currently optimized properties of the hardened product can be achieved, is carried out with a linear start-up or acid phase, an essentially linear stop phase and a linear shutdown phase.
  • the diagram in FIG. 1 shows the optimized method for producing aerated concrete according to the prior art with lines 1, 2 and 3.
  • the start-up, holding and shutdown phases are coordinated with each other with regard to temperature and time, but particular care is taken to ensure that the start-up phase takes place with a linear temperature increase and this linearity is based on the homogeneous temperature distribution in the aerated concrete green compact, which is accordingly also measured in the green compact and used to control the autoclave trip (DE 100 42 627 AI).
  • Controlling the autoclave trip by measuring the pressure and / or the temperature in the autoclave space can only approximately guarantee an optimal autoclave trip, because the optimal properties of the hardened product essentially depend on a homogeneous temperature distribution in the green body, which is controlled by the pressure or Temperature in the autoclave space is not easily controllable.
  • hydrothermal hardening of foam concrete and sand-lime brick is usually also worked with linear temperature curves of the autoclave trip to achieve optimal product properties.
  • a sulfate carrier is usually added as calcium sulfate in the form of gypsum or anhydrite during the production of cellular concrete and foam concrete while mixing the raw materials.
  • the addition of the sulfate carrier results in improved phase formation of the tobermorite and, in connection therewith, in particular increased pressure resistance, improved aging resistance and improved shrinkage behavior of the hardened product.
  • the disadvantage here is that the addition of the sulfate carrier increases raw material costs. be raised. A production disruption due to limescale can also occur. Another problem is that because of the sulfate in the case of product waste disposal, the uses as recycling material are severely restricted.
  • the object of the invention is to provide a process for the production of calcium silicate hydrate-bonded shaped building materials, with which the properties of the hardened product, in particular the compressive strengths, can either be guaranteed consistently from batch to batch or increased.
  • This object is solved by the features of claim 1.
  • Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the holding phase is considerably less critical with regard to the development of strength, ie a shortened or extended holding time or a somewhat lower or higher holding phase temperature no longer have a drastic effect on the reduction in the structural properties of the end product.
  • the invented The tobermorite crystal phase that can be achieved according to the invention is and remains relatively stable.
  • the method according to the invention is particularly effective if the green compacts have a certain temperature distributed homogeneously at the start of the start-up phase.
  • the start-up phase is carried out in a temperature-controlled manner in that the heating temperature in the cake or in the green body is measured and the energy is supplied by increasing the saturated steam pressure or the saturated steam temperature in the autoclave.
  • the temperature measurement in the green compact is preferably set up in such a way that the temperature distribution in the green compact can be determined.
  • the energy supply is controlled according to the invention in such a way that essentially a homogeneous temperature distribution is established in the entire green compact during the start-up phase. In this way, solution conditions for the Si0 2 and CaO components are realized, which favor the optimal development of tobermorite crystallization in the • holding phase and that is distributed homogeneously throughout the green body.
  • Another procedure provides for the energy supply to be controlled via the steam pressure and / or temperature measurements in the autoclave.
  • a vacuum phase is preceded by the heating phase and the vacuum phase is carried out in such a controlled manner that air introduced during the green compact production is completely or almost completely removed from the green compact and the green compact has a homogeneous temperature distribution at the start of the heating phase.
  • the effectiveness of the vacuum phase is expediently checked and / or controlled by at least a single temperature measurement in the green compact. Possibly. a single check of the homogeneous temperature distribution is sufficient, so that the autoclaving can then be carried out under pressure and / or temperature control without further temperature measurements in the green body.
  • a rinsing phase is preferably connected upstream to support the vacuum phase, which is expediently arranged upstream of all the process variants according to the invention, so that the vacuum phase can be carried out in a shorter time.
  • FIGS. 1 to 3 showing ideally temperature-time diagrams of three different autoclaving processes according to the invention for the production of aerated concrete in comparison to autoclaving trips that are usually carried out.
  • a hardening process that is usually carried out in the autoclave begins, according to FIG. 1, with an startup phase 1, in which heat energy is introduced in the form of saturated steam in the closed autoclave, so that the interior of the autoclave and the green bodies in the autoclave are heated.
  • a flushing phase and / or an evacuation plase is expediently carried out beforehand.
  • the green compacts are given an even temperature distribution inside for the start of the heating phase.
  • the heating or start-up phase 1 is carried out with a uniform, in particular linear to almost linear temperature / pressure increase (“linear” means: following a straight line). However, the temperature increase can also - as shown - correspond to a parabola, or be somewhat convexly curved and even.
  • the essentially isothermal holding phase 2 is set, during which the actual curing of the green compact takes place with the tobermorite crystallizing out.
  • the temperature in the autoclave can rise somewhat due to exothermic reactions in the green bodies. Nevertheless, curing takes place under essentially isothermal saturated steam conditions.
  • the hardening or holding phase is followed by the shutdown or cooling phase 3, during which the temperature of the hardened products is reduced to room temperature with a uniform, preferably linear or parabolic temperature drop.
  • the uniformity of the start-up phase 4 is interrupted with an essentially isothermal intermediate stop phase 5.
  • a first variant of the method according to the invention (FIG. 1) provides for the temperature in the green compact to be raised to a level significantly higher than the temperature for the holding phase 2 with a start-up phase 4 and then for the isothermal intermediate stop phase 5 to be carried out. Subsequently, the temperature is lowered uniformly to a level significantly below the holding phase 2 with a lowering phase 6 and a second essentially isothermal intermediate holding phase 7 is carried out. The isothermal intermediate holding phase 7 is followed by a second, even starting phase 8 up to the level of the hardening temperature of the holding phase 2, after which the holding phase follows.
  • the intermediate stop phases 5 and 7 are carried out isothermally or essentially isothermally, slight deviations from the isotherm being harmless and being within the scope of the invention.
  • an isothermal level of the first intermediate holding phase 5 between 190 and 250 ° C., in particular between 200 and 220 ° C., is preferably selected.
  • the duration of the intermediate stop phase 5 is, for example, between 10 and 180 minutes, in particular between 20 and 120 minutes.
  • the second intermediate stop phase 7 is carried out in the range between 130 and 190 ° C., in particular between 140 and 170 ° C., the duration of this intermediate stop phase 7 being, for example, between 10 and 180 minutes, in particular between 20 and 60 minutes.
  • the start-up phase can take longer than usual. Possibly. Accordingly, the holding phase 2 is extended somewhat.
  • Fig. 1 illustrates an example of a start-up phase, in which a rinsing and evacuation phase was carried out after loading the autoclave with cellular concrete green compacts and closing the autoclave. Saturated steam was then introduced to raise the temperature evenly until a green body temperature of 200 ° C. was reached. This temperature was kept regulated for about 30 minutes (first temperature intermediate stage or intermediate holding phase 5). Subsequently, the temperature was evenly and carefully lowered to the second temperature intermediate stage or intermediate holding phase 7 at 150 ° C. This condition was maintained for a period of two hours. Then there was a supply of saturated steam until. a temperature in the green compact of 190 ° C (13 bar) was reached. Then it was hardened and removed as usual.
  • the level of the optimal temperature levels 5, 7 and the duration of these intermediate phases are to be determined empirically because they are particularly dependent on the raw materials used, primarily on CaO carriers such as cement or hydrated cement and quicklime.
  • FIG. 2 A second simpler variant results from FIG. 2.
  • only an intermediate holding phase 5 is carried out at a temperature significantly above the hardening temperature of the holding phase 2.
  • the temperature of the intermediate holding phase 5 with the lowering phase 6 is only reduced to the hardening temperature of the holding phase 2.
  • the intermediate stage temperature and the The duration of the intermediate stop phase 5 in this variant is in the same range as in the first variant described above.
  • a third variant (FIG. 3) provides for the start-up phase 4 to be interrupted with an intermediate stage 7 well below the hardening temperature of the hold phase 2 for a certain period of time and then to continue the start-up phase 4 in accordance with the first part of the start-up phase 4 until the hardening temperature of the hold phase 2
  • the temperature gradient of the start-up phase 4 according to the invention - calculated without the intermediate stop phases 5, 7- - is preferably between 2 and 5 ° C. per minute, in particular between 2 and 3 ° C. per minute, while usual temperature gradients of start-up phases between
  • Lowering temperature gradients according to the invention are also selected, which are preferably between 2 and 5 ° C. per minute, in particular between 2 and 3 ° C. per minute.
  • the usually used departure temperature gradients of departure phase 3 are usually between 1 and 2 ° C per minute.
  • the temperature of the hold phase (2). is between 170 and 200 ° C, in particular between 185 and 195 ° C, the duration of the holding phase (2) between 240 and 600 minutes, in particular between
  • phase formations of the calcium silicate hydrate phases can be achieved which previously could only be achieved with the addition of sulfate carriers, so that in the method according to the invention a sulfate carrier with regard to phase formation can be dispensed with.
  • the sulfate carrier also brings about other positive properties of the hardened product, such as resistance to aging and shrinkage that an additive is beneficial.
  • the amount of sulfate carrier can in any case be greatly reduced in order to maintain the further advantageous effect of the sulfate on aging and shrinkage. Accordingly, additional amounts between 0 and 3% by mass, in particular between 1 and 2% by mass in a cellular concrete or foam concrete green compact, are sufficient in comparison to amounts which have been customary to date between 3 and 10% by mass.
  • the same can be achieved by an evacuation phase, in which the temperature measurement is carried out in the green compact during this phase until evacuation conditions are determined which result in an optimal temperature distribution in the green compact, which are associated with optimal evacuation.
  • the autoclave trip can then be controlled via the autoclave atmosphere with regard to pressure and temperature, because the influence of the autoclave atmosphere is known on the basis of the determinations and in this case the green body temperature immediately follows the autoclave temperature in a sufficiently short time.

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Abstract

The invention relates to a method for producing construction materials consisting of bonded calcium silicate hydrate by autoclaving moulded green compacts. Said method is carried out using a uniform run-up phase, holding phase and shut-down phase. According to the invention, said run-up phase includes at least one intermediate holding phase.

Description

Verfahren zur Herstellung von calciumsilikathydratgebundenen Baustoffen Process for the production of calcium silicate hydrate-bound building materials
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von calciumsilikathydratgebundenen Baustoffen durch Autoklavieren von geformten Grünlingen.The invention relates to a method for producing calcium silicate hydrate-bound building materials by autoclaving shaped green bodies.
Calciu silikathydratgebundene geformte Baustoffe wie Porenbeton, hydrothermal gehärteter Schaumbeton oder Kalksandsteine werden aus mindestens einer CaO-Komponente, z.B. aus Calciumhydroxid, und einer Si02-Komponente, z.B. Quarzmehl oder Quarzsand, und Wasser enthaltenden Grünlingen durch Autoklavierung hergestellt. Unter hydrothermalen Bedingungen im Autoklaven reagieren die CaO- und Si02-Komponente miteinander zu Calciumsilikathydratpha- sen, die die Verfestigung bzw. Härtung des Formkörpers zum Baustoffkörper bewirken. Mit vorbestimmten Hydrothermalbedingungen ist man bestrebt, überwiegend die Calciumsilikathydratphase 1,13 nm Tobermorit zu erzeugen, die die wesentlichsten gewünschten Eigenschaften des gehärteten Produkts gewährleistet.Calciu silicate hydrate-bonded shaped building materials such as aerated concrete, hydrothermally hardened foam concrete or sand-lime bricks are made from at least one CaO component, for example calcium hydroxide, and an Si0 2 component, for example quartz powder or quartz sand, and green bodies containing water by autoclaving. Under hydrothermal conditions in the autoclave, the CaO and SiO 2 components react with one another to form calcium silicate hydrate phases, which cause the molded article to solidify or harden to form the building material body. With predetermined hydrothermal conditions, efforts are made to predominantly produce the calcium silicate hydrate phase 1.13 nm tobermorite, which ensures the most essential desired properties of the hardened product.
Man weiß, dass während der Autoklavierung das im Grünling vorhandene Wasser eine wichtige Rolle spielt, indem es als Lösungsmittel für die Si02- und CaO-Komponente wirkt. Die CaO-Komponente und die Si02- omponente gehen zunächst in Lösung und aus der Lösung bilden sich die Calciu silikathydratphasen. Bekanntlich nimmt die Löslichkeit der CaO-Komponente mit steigender Temperatur ab, dagegen nimmt die Lδslichkeit der Si02-Komponente zu. Im technischen Prozess steht demgemäß zunächst eine CaO-reiche Lösung an, die erst mit zunehmender Temperatur Si02-reich wird. Demgemäß bilden sich zunächst auf einer angelösten Quarzkornoberfläche CaO-reiche Calciumsilikathydratphasen, die das weitere Inlösunggehen von Si02 aus dem Quarzkorn behindern bzw. die Diffusion von Silizium erschweren. Man weiß zudem, dass sich die angestrebte 1,13 um Tobermorit- Phase dann am ausgeprägtesten bildet und damit zu gehärteten bzw. autoklavierten Produkten mit optimalen bautechnischen Eigenschaften, z.B. zu hohen Druckfestigkeiten, führt, wenn die Tobermorit-Phase aus einer Lösung kristallisiert, die zumindest angenähert die Mengen an gelöstem Si02 und CaO aufweist, die der Zusammensetzung des Tobermorits, nämlich 5 CaO x 6 Si02 x 5 H20 entspricht. Unter diesen Bedingungen bilden sich zunächst Kristallkeime, die bereits weitgehend die Bestandteile Si02 / CaO in den Mengen aufweisen, die bei der Auskristallisation zu Tobermo- rit benötigt werden.It is known that the water present in the green compact plays an important role during autoclaving by acting as a solvent for the Si0 2 and CaO component. The CaO component and the Si0 2 component first go into solution and the calcium silicate hydrate phases form from the solution. As is known, the solubility of the CaO component decreases with increasing temperature, while the solubility of the SiO 2 component increases. Accordingly, a CaO-rich solution is initially pending in the technical process, which becomes Si0 2 -rich only with increasing temperature. Accordingly, CaO-rich calcium silicate hydrate phases initially form on a dissolved quartz grain surface, which hinder the further dissolving of Si0 2 from the quartz grain or make diffusion of silicon more difficult. It is also known that the desired 1.13 µm tobermorite phase then forms most clearly and thus leads to hardened or autoclaved products with optimal structural properties, for example high compressive strengths, if the tobermorite phase crystallizes from a solution which has at least approximately the amounts of dissolved Si0 2 and CaO, which corresponds to the composition of tobermorite, namely 5 CaO x 6 Si0 2 x 5 H 2 0. Under these conditions, crystal nuclei are formed which already largely contain the components Si0 2 / CaO in the amounts required for the crystallization to form tobermorite.
Bisher ist es im technischen Prozess nicht gelungen, derartige Bedingungen im Autoklaven oder im Grünling zu schaffen. Eine derzeit optimale sog. Autoklavenreise, d.h. eine Autoklavenreise, bei der die derzeit optimierten Eigeschaften des gehärteten Produkts erzielbar sind, wird mit einer linearen Hochfahr- bzw. Auf eizphase, einer im Wesentlichen linearen Haltephase und einer linearen Abfahrphase durchgeführt. Das Diagramm in Fig. 1 zeigt das optimierte Verfahren zur Herstellung von Porenbeton nach dem Stand der Technik mit den Linien 1, 2 und 3.So far, it has not been possible in the technical process to create such conditions in the autoclave or in the green body. A currently optimal so-called autoclave trip, i.e. An autoclave trip, in which the currently optimized properties of the hardened product can be achieved, is carried out with a linear start-up or acid phase, an essentially linear stop phase and a linear shutdown phase. The diagram in FIG. 1 shows the optimized method for producing aerated concrete according to the prior art with lines 1, 2 and 3.
In der Praxis geht man davon aus, dass Porenbeton mindestens vier Stunden bei eine Sattdampfdruck von 13 bar bzw. einer Reaktionstemperatur von 191 °C härten soll. Diese Bedingungen können variiert werden, gemäß der empirischen FormelIn practice, it is assumed that aerated concrete should cure for at least four hours at a saturated steam pressure of 13 bar or a reaction temperature of 191 ° C. These conditions can be varied according to the empirical formula
764 °C x h = 191 °C x h.764 ° C x h = 191 ° C x h.
Dieser Formel entsprechend werden ggf. nach einer Spül- und Evakuierphase die Hσchfahr-, Halte- und Abfahrphase miteinander bezüglich Temperatur und Zeit abgestimmt, wobei aber insbesondere darauf geachtet wird, dass die Hochfahrphase mit linearer Temperaturerhöhung erfolgt und diese Linearität sich jeweils auf die homogene Temperaturverteilung im Porenbetongrünling bezieht, die demgemäß auch im Grünling gemessen und zur Steuerung der Autoklavenreise verwendet wird (DE 100 42 627 AI) . Mit einer Steuerung der Autoklavenreise durch Messung des Drucks und/oder der Temperatur im Autoklavenraum kann eine optimale Autoklavenreise nur angenähert gewährleistet werden, weil die optimalen Eigenschaften des gehärteten Produkts im Wesentlichen von einer homogenen Temperaturverteilung im Grünling abhängen, die durch die Steuerung des Drucks oder der Temperatur im Autoklavenraum nicht ohne weiteres kontrollierbar ist .According to this formula, after a rinsing and evacuation phase, the start-up, holding and shutdown phases are coordinated with each other with regard to temperature and time, but particular care is taken to ensure that the start-up phase takes place with a linear temperature increase and this linearity is based on the homogeneous temperature distribution in the aerated concrete green compact, which is accordingly also measured in the green compact and used to control the autoclave trip (DE 100 42 627 AI). Controlling the autoclave trip by measuring the pressure and / or the temperature in the autoclave space can only approximately guarantee an optimal autoclave trip, because the optimal properties of the hardened product essentially depend on a homogeneous temperature distribution in the green body, which is controlled by the pressure or Temperature in the autoclave space is not easily controllable.
Auch bei der hydrothermalen Härtung von Schaumbeton und Kalksandstein wird i.d.R. mit linearen Temperaturverläufen der Autoklavenreise zur Erzielung optimaler Produkteigenschaften gearbeitet.The hydrothermal hardening of foam concrete and sand-lime brick is usually also worked with linear temperature curves of the autoclave trip to achieve optimal product properties.
Für die Kalksandsteinherstellung ist schon mal umfangreich untersucht worden, welchen Einfluss ein Frischdampfmangel, der eine Druckänderung im Autoklavenraum und damit eine Abweichung von der Linearität bewirkt, während der Hochfahrphase hat. Es wurde festgestellt, dass Abweichungen von der L nearität der Hochfahrphase i.d.R. zu Druckverlusten beim gehärteten Kalksandstein führen und die generelle Empfehlung gegeben , strengstens auf die Linearität zu achten ("Einfluss der Unterbrechung des hydrothermalen Härteprozesses auf die Qualitätseigenschaften von Kalksandsteinen", Dipl.-Ing. Wolfgang Eden, veröffentlicht für die Mitglieder des Bundesverbandes Kalksandsteinindustrie e.V.) .For the production of sand-lime bricks, extensive research has been carried out into the influence of a lack of live steam, which causes a pressure change in the autoclave space and thus a deviation from the linearity, during the start-up phase. It was found that deviations from the linearity of the start-up phase usually. lead to pressure losses in the hardened sand-lime brick and the general recommendation is given to strictly observe the linearity ("Influence of the interruption of the hydrothermal hardening process on the quality properties of sand-lime bricks", Dipl.-Ing. Wolfgang Eden, published for the members of the Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV) ,
Die Steuerung der Autoklavenreise über Druck und/oder Temperatur führt nicht sicher zur Ausbildung der gewünschten Tobermorit- Phase in ausreichender Menge und/oder zur optimalen Kristallform des Tober orits. Zur Kompensierung dieses Mangels wird bei der Herstellung von Porenbeton und Schaumbeton während des Mischens der Rohstoffe ein Sulfatträger i.d.R. als Calciumsuilfat in Form von Gips oder Anhydrit zugesetzt. Aus der Zugabe des Sulfatträgers resultiert eine verbesserte Phasenausbildung des Tobermorits und damit zusammenhängend insbesondere eine erhöhte Druckfestigkeit, verbesserte Alterungsbeständigkeit und verbessertes Schwindverhalten des gehärteten Produkts. Nachteilig dabei ist, dass durch den Zusatz des Sulfatträgers die Rohstoffkosten er- höht werden. Außerdem kann eine Produktionsstörung durch Kalk- vergrießung auftreten. Ein weiteres Problem ist, dass wegen des Sulfats im Falle von Produkt-Abfallbeseitigung die Verwendungsmöglichkeiten als Recyclingmaterial stark eingeschränkt sind.Controlling the autoclave trip via pressure and / or temperature does not lead to the formation of the desired tobermorite phase in sufficient quantity and / or to the optimal crystal shape of the toberorite. To compensate for this deficiency, a sulfate carrier is usually added as calcium sulfate in the form of gypsum or anhydrite during the production of cellular concrete and foam concrete while mixing the raw materials. The addition of the sulfate carrier results in improved phase formation of the tobermorite and, in connection therewith, in particular increased pressure resistance, improved aging resistance and improved shrinkage behavior of the hardened product. The disadvantage here is that the addition of the sulfate carrier increases raw material costs. be raised. A production disruption due to limescale can also occur. Another problem is that because of the sulfate in the case of product waste disposal, the uses as recycling material are severely restricted.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung von calciumsilikathydratgebundenen geformten Baustoffen zu schaffen, mit dem die Eigenschaften des gehärteten Produkts, insbesondere die Druckfestigkeiten, kontrolliert entweder von Charge zu Charge gleichbleibend gewährleistet oder erhöht werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object of the invention is to provide a process for the production of calcium silicate hydrate-bonded shaped building materials, with which the properties of the hardened product, in particular the compressive strengths, can either be guaranteed consistently from batch to batch or increased. This object is solved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Überraschend ist, dass insbesondere bei der Porenbeton- und Schaumbetonherstellung sich durch die erfindungsgemäße Beeinflussung der Hochfahrphase eine erhebliche Verbesserung der Phasenausbildung des Tobermorits erreichen lässt, obwohl sich der Tobermorit -im Wesentlichen während der Haltephase bildet. Die Vorbereitung der Verbesserung der Phasenausbildung geschieht offensichtlich während der Hochfahr- bzw. Aufheizphase, in der die Lösungsvorgänge optimal zugunsten der Tobermoritbildung ablaufen. Bisher war man davon ausgegangen, dass im Wesentlichen die Haltezeit der Haltephase verantwortlich ist für die Ausgestaltung der Tobermorit-Kristallqualität, die die gewünschten guten bautechnischen Eigenschaften des gehärteten Produkts gewährleistet. Beispielsweise hat man die Haltezeiten der im Wesentlichen isotherm ablaufenden Haltephase nach einem Festigkeitsmaximum des gehärteten Produkts bemessen. Diese Einfluss- nähme ist jedoch relativ unwirksam und fast nicht kontrollierbar. Durch die erfindungsgemäße Variation der Aufheizphase ist die Haltephase bezüglich der Festigkeitsentwicklung wesentlich weniger kritisch, d.h. eine verkürzte oder verlängerte Haltezeit oder eine etwas niedrigere oder höhere Haltephasentemperatur wirken sich nicht mehr so drastisch auf die Verminderung der bautechnischen Eigenschaften des Endprodukts aus. Die erfin- dungsgemäß erzielbare Tobermorit-Kristallphase ist und bleibt relativ stabil.It is surprising that, in particular in the production of cellular concrete and foam concrete, by influencing the start-up phase according to the invention, a considerable improvement in the phase formation of the tobermorite can be achieved, although the tobermorite essentially forms during the holding phase. The preparation for the improvement of the phase formation obviously takes place during the start-up or heating-up phase, in which the solution processes run optimally in favor of tobermorite formation. Until now, it was assumed that the holding time of the holding phase is essentially responsible for the design of the tobermorite crystal quality, which ensures the desired good structural properties of the hardened product. For example, the holding times of the essentially isothermal holding phase have been measured according to a maximum strength of the hardened product. However, this influence is relatively ineffective and almost impossible to control. Due to the variation of the heating phase according to the invention, the holding phase is considerably less critical with regard to the development of strength, ie a shortened or extended holding time or a somewhat lower or higher holding phase temperature no longer have a drastic effect on the reduction in the structural properties of the end product. The invented The tobermorite crystal phase that can be achieved according to the invention is and remains relatively stable.
Besonders effektiv ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Grünlinge bei Beginn der Hochfahrphase eine bestimmte Temperatur homogen verteilt aufweisen.The method according to the invention is particularly effective if the green compacts have a certain temperature distributed homogeneously at the start of the start-up phase.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Hochfahrphase temperaturgesteuert durchgeführt, indem die Aufheiztemperatur im Kuchen bzw. im Grünling gemessen wird und die Energiezufuhr über die Sattdampfdruck- bzw. die Sattdampftemperaturerhöhung im Autoklaven erfolgt . Die Temperaturmessung im Grünling wird vorzugsweise derart eingerichtet, dass die Temperaturverteilung im Grünling festgestellt werden kann. Die Energiezufuhr wird erfindungsgemäß derart gesteuert, dass sich im Wesentlichen eine homogene Temperaturverteilung im gesamten Grünling während der Hochfahrphase einstellt. Auf diese Weise werden Lösungsbedindun- gen für die Si02- und CaO-Komponente realisiert, die die optimale Entwicklung der Tobermoritkristallisierung in der • Haltephase favorisieren und zwar homogen verteilt im gesamten Grünling.According to one embodiment of the invention, the start-up phase is carried out in a temperature-controlled manner in that the heating temperature in the cake or in the green body is measured and the energy is supplied by increasing the saturated steam pressure or the saturated steam temperature in the autoclave. The temperature measurement in the green compact is preferably set up in such a way that the temperature distribution in the green compact can be determined. The energy supply is controlled according to the invention in such a way that essentially a homogeneous temperature distribution is established in the entire green compact during the start-up phase. In this way, solution conditions for the Si0 2 and CaO components are realized, which favor the optimal development of tobermorite crystallization in the • holding phase and that is distributed homogeneously throughout the green body.
Eine weitere Verfahrensweise sieht vor, die Energiezufuhr über die Dampfdruck- und/oder Temperaturmessungen im Autoklaven zu steuern. Zur Gewährleistung der homogenen Temperaturverteilung im Grünling wird dabei eine Vakuumphase der Aufheizphase vorgeschaltet und die Vakuumphase derart kontrolliert durchgeführt, dass bei der Grünlingsherstellung eingebrachte Luft aus dem Grünling vollständig bis nahezu vollständig entfernt wird und der Grünling eine homogene Temperaturverteilung bei Beginn der Aufheizphase aufweist. Die Wirksamkeit der Vakuumphase wird zweckmäßigerweise durch zumindest eine einmalige Temperaturmessung im Grünling kontrolliert und/oder gesteuert. Ggf. reicht eine einmalige Kontrolle der homogenen Temperaturverteilung aus, so dass danach das Autoklavieren druck- und/oder temperaturgesteuert durchgeführt werden kann, ohne dass weitere Temperaturmessungen im Grünling erfolgen müssen. Vorzugsweise wird zur Unterstützung der Vakuumphase, die zweckmäßigerweise allen erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten vorgeschaltet wird, eine Spülphase vorgeschaltet, so dass die Vakuumphase zeitlich verkürzt durchgeführt werden kann.Another procedure provides for the energy supply to be controlled via the steam pressure and / or temperature measurements in the autoclave. To ensure the homogeneous temperature distribution in the green compact, a vacuum phase is preceded by the heating phase and the vacuum phase is carried out in such a controlled manner that air introduced during the green compact production is completely or almost completely removed from the green compact and the green compact has a homogeneous temperature distribution at the start of the heating phase. The effectiveness of the vacuum phase is expediently checked and / or controlled by at least a single temperature measurement in the green compact. Possibly. a single check of the homogeneous temperature distribution is sufficient, so that the autoclaving can then be carried out under pressure and / or temperature control without further temperature measurements in the green body. A rinsing phase is preferably connected upstream to support the vacuum phase, which is expediently arranged upstream of all the process variants according to the invention, so that the vacuum phase can be carried out in a shorter time.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert, wobei die Figuren 1 bis 3 Temperatur-Zeit-Diagramme dreier unterschiedlicher erfindungsgemäßer Autoklavierprozesse für die Herstellung von Porenbeton im Vergleich zu üblicherweise durchgeführten Autoklavierreisen idealisiert zeigen.The invention is explained in more detail below with reference to the examples shown in the drawing, with FIGS. 1 to 3 showing ideally temperature-time diagrams of three different autoclaving processes according to the invention for the production of aerated concrete in comparison to autoclaving trips that are usually carried out.
Ein üblicherweise durchgeführter Härteprozess im Autoklaven beginnt gemäß Fig. 1 mit einer Hochf hrphase 1, bei der Wärmeenergie in Form von Sattdampf in den geschlossenen Autoklaven eingebracht wird, so dass der Innenraum des Autoklaven und die Grünlinge im Autoklaven aufgeheizt werden. Zweckmäßigerweise wird vorher eine Spülphase und/oder eine Evakuierpliase durchgeführt, damit . die Grünlinge für den Beginn der Aufheizphase eine im Innern gleichmäßige Temperaturverteilung erhalten. Die Aufheiz- bzw. Hochfahrphase 1 wird mit gleichmäßiger, insbesondere linearer bis fast linearer Temperatur-/Drucksteigerung durchgeführt ("linear" meint: einer geraden Linie folgend) . Die Temperatursteigerung kann aber auch - wie abgebildet - etwa einer Parabel entsprechen oder etwas konvex bogenförmig gleichmäßig verlaufend ausgeführt werden. Nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur im Grünling wird die im Wesentlichen isotherme Haltephase 2 eingestellt, während der die eigentliche Härtung der Grünlinge unter Auskristallisierung des Tobermorits erfolgt. Während der Haltephase kann die Temperatur im Autoklaven, bedingt durch exotherme Reaktionen in den Grünlingen, etwas ansteigen. Gleichwohl erfolgt die Härtung unter im Wesentlichen isothermen Sattdampfbedingungen.A hardening process that is usually carried out in the autoclave begins, according to FIG. 1, with an startup phase 1, in which heat energy is introduced in the form of saturated steam in the closed autoclave, so that the interior of the autoclave and the green bodies in the autoclave are heated. A flushing phase and / or an evacuation plase is expediently carried out beforehand. the green compacts are given an even temperature distribution inside for the start of the heating phase. The heating or start-up phase 1 is carried out with a uniform, in particular linear to almost linear temperature / pressure increase (“linear” means: following a straight line). However, the temperature increase can also - as shown - correspond to a parabola, or be somewhat convexly curved and even. After reaching a predetermined temperature in the green compact, the essentially isothermal holding phase 2 is set, during which the actual curing of the green compact takes place with the tobermorite crystallizing out. During the holding phase, the temperature in the autoclave can rise somewhat due to exothermic reactions in the green bodies. Nevertheless, curing takes place under essentially isothermal saturated steam conditions.
Der Härte- bzw. Haltephase schließt sich die Abfahr- bzw. Abkühlphase 3 an, während der die Temperatur der gehärteten Pro- dukte bei gleichmäßigem, vorzugsweise linearem oder parabolischem Temperaturabf ll auf Raumtemperatur gesenkt wird.The hardening or holding phase is followed by the shutdown or cooling phase 3, during which the temperature of the hardened products is reduced to room temperature with a uniform, preferably linear or parabolic temperature drop.
Wie die Halte- und die Abfahrphase durchgeführt werden, ist nicht Gegenstand der Erfindung. Beide Phasen sollten jedoch wie üblich durchgeführt werden.How the stop and the shutdown phase are carried out is not the subject of the invention. However, both phases should be carried out as usual.
Nach der Erfindung wird die Gleichmäßigkeit der Hochfahrphase 4 mit einer im Wesentlichen isothermen Zwischenhaltephase 5 unterbrochen. Dabei sieht eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fig. 1) vor, die Temperatur im Grünling mit einer Hochfahrphase 4 bis auf ein Niveau deutlich über der Temperatur der Haltephase 2 hinausgehend hochzufahren und danach die isotherme Zwischenhaltephase 5 durchzuführen. Anschließend wird mit einer Absenkphase 6 die Temperatur gleichmäßig auf ein Niveau deutlich unterhalb der Haltephase 2 abgesenkt und eine zweite im Wesentlichen isotherme Zwischenhaltephase 7 durchgeführt. Der isothermen Zwischenhaltephase 7 folgt eine zweite gleichmäßige Hochfahrphase 8 bis auf das Niveau der Härtetemperatur der Haltephase 2 , wonach sich die Haltephase anschließt .According to the invention, the uniformity of the start-up phase 4 is interrupted with an essentially isothermal intermediate stop phase 5. A first variant of the method according to the invention (FIG. 1) provides for the temperature in the green compact to be raised to a level significantly higher than the temperature for the holding phase 2 with a start-up phase 4 and then for the isothermal intermediate stop phase 5 to be carried out. Subsequently, the temperature is lowered uniformly to a level significantly below the holding phase 2 with a lowering phase 6 and a second essentially isothermal intermediate holding phase 7 is carried out. The isothermal intermediate holding phase 7 is followed by a second, even starting phase 8 up to the level of the hardening temperature of the holding phase 2, after which the holding phase follows.
Die Zwischenhaltephasen 5 und 7 werden isotherm oder im Wesentlichen isotherm durchgeführt, wobei geringfügige Abweichungen von der Isotherme unschädlich sind und im Rahmen der Erfindung liegen.The intermediate stop phases 5 and 7 are carried out isothermally or essentially isothermally, slight deviations from the isotherm being harmless and being within the scope of the invention.
Insbesondere für die Porenbeton- und Schaumbetonherstellung wird vorzugsweise ein isothermes Niveau der ersten Zwischenhaltephase 5 zwischen 190 und 250 °C, insbesondere zwischen 200 und 220 °C, gewählt. Die Dauer der Zwischenhaltephase 5 liegt z.B. zwischen 10 und 180 Minuten, insbesondere zwischen 20 und 120 Minuten. Die zweite Zwischenhaltephase 7 wird im Bereich zwischen 130 und 190 °C durchgeführt, insbesondere zwischen 140 und 170 °C, wobei die Dauer dieser Zwischenhaltephase 7 z.B. zwischen 10 und 180 Minuten, insbesondere zwischen 20 und 60 Minuten liegt. Mithin kann erfindungsgemäß - wie sich aus Figur 1 ergibt - die Hochfahrphase länger als üblich dauern. Ggf. wird dementsprechend die Haltephase 2 etwas verlängert .In particular for the production of cellular concrete and foam concrete, an isothermal level of the first intermediate holding phase 5 between 190 and 250 ° C., in particular between 200 and 220 ° C., is preferably selected. The duration of the intermediate stop phase 5 is, for example, between 10 and 180 minutes, in particular between 20 and 120 minutes. The second intermediate stop phase 7 is carried out in the range between 130 and 190 ° C., in particular between 140 and 170 ° C., the duration of this intermediate stop phase 7 being, for example, between 10 and 180 minutes, in particular between 20 and 60 minutes. Thus, according to the invention - as can be seen from FIG. 1 - the start-up phase can take longer than usual. Possibly. Accordingly, the holding phase 2 is extended somewhat.
Fig. 1 verdeutlicht ein Beispiel einer Hochfahrphase, bei dem nach dem Beschicken des Autoklaven mit Porenbetongrünlingen und Schließen des Autoklaven eine Spül- und Evakuierphase durchgeführt wurde. Anschließend wurde Sattdampf zur gleichmäßigen Temperaturerhöhung eingeleitet, bis eine Grünlingstemperatur von 200 °C erreicht wurde. Diese Temperatur wurde etwa 30 Minuten geregelt gehalten (erste Temperaturzwischenstufe bzw. Zwischenhaltephase 5) .. Anschließend erfolgte eine gleichmäßige vorsichtige Absenkung der Temperatur auf die zweite Temperatur- Zwischenstufe bzw. Zwischenhaltephase 7 bei 150 °C. Dieser Zustand wurde über einen Zeitraum von zwei Stunden aufrechterhalten. Danach erfolgte eine Zufuhr von Sattdampf, bis. eine Temperatur im Grünling von 190 °C (13 bar) erreicht wurde. Anschließend wurde wie üblich gehärtet und abgefahren.Fig. 1 illustrates an example of a start-up phase, in which a rinsing and evacuation phase was carried out after loading the autoclave with cellular concrete green compacts and closing the autoclave. Saturated steam was then introduced to raise the temperature evenly until a green body temperature of 200 ° C. was reached. This temperature was kept regulated for about 30 minutes (first temperature intermediate stage or intermediate holding phase 5). Subsequently, the temperature was evenly and carefully lowered to the second temperature intermediate stage or intermediate holding phase 7 at 150 ° C. This condition was maintained for a period of two hours. Then there was a supply of saturated steam until. a temperature in the green compact of 190 ° C (13 bar) was reached. Then it was hardened and removed as usual.
Die Höhe der optimalen Temperaturstufen 5, 7 und die Dauer dieser Zwischenhaltephasen sind empirisch zu ermitteln, weil sie insbesondere abhängig sind von den verwendeten Rohstoffen, vornehmlich von CaO-Trägern wie Zement bzw. hydratisiertem Zement und Branntkalk.The level of the optimal temperature levels 5, 7 and the duration of these intermediate phases are to be determined empirically because they are particularly dependent on the raw materials used, primarily on CaO carriers such as cement or hydrated cement and quicklime.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, zur Wärmeenergiezufuhr auch überhitzten Dampf zumindest mitzuverwenden und/oder andere z.B. elektrische Wärmequellen im Autoklaven zu verwenden. Gleichwohl ist das erfindungsgemäße gestufte Hoch.fah.ren dann besonders effektiv, wenn durchgehend mit Sattdampf gearbeitet wird.It is within the scope of the invention to use superheated steam and / or others e.g. to use electrical heat sources in the autoclave. Nevertheless, the stepped Hoch.fah.ren according to the invention is particularly effective when working continuously with saturated steam.
Eine zweite einfacherere Variante ergibt sich aus Fig. 2. Dabei wird lediglich eine Zwischenhaltephase 5 mit einer Temperatur deutlich oberhalb der Härtetemperatur der Haltephase 2 durchgeführt. Anschließend wird die Temperatur der Zwischenhaltephase 5 mit der Absenkphase 6 lediglich bis zur Härtetemperatur der Haltephase 2 abgesenkt. Die Zwischenstufentemperatur und die Dauer der Zwischenhaltephase 5 liegen bei dieser Variante im gleichen Bereich wie bei der oben beschriebenen ersten Variante.A second simpler variant results from FIG. 2. In this case, only an intermediate holding phase 5 is carried out at a temperature significantly above the hardening temperature of the holding phase 2. Subsequently, the temperature of the intermediate holding phase 5 with the lowering phase 6 is only reduced to the hardening temperature of the holding phase 2. The intermediate stage temperature and the The duration of the intermediate stop phase 5 in this variant is in the same range as in the first variant described above.
Eine dritte Variante (Fig. 3) sieht vor, die Hochfahrphase 4 mit einer Zwischenstufe 7 deutlich unterhalb der Härtetemperatur der Haltephase 2 während einer bestimmten Zeitdauer zu unterbrechen und anschließend die Hochfahrphase 4 entsprechend dem ersten Teil der Hochfahrphase 4 weiterzuführen bis zur Härtetemperatur der Haltephase 2. Dabei ist - wie auch bei den anderen erfindungsgemäßen Varianten - zweckmäßig, die Härtedauer der Haltephase um etwa die Zeit zu verlängern, die einer üblichen Hochfahrphase 1 durch die erfindungrsgemäße Hochfahrphase 4 verloren geht .A third variant (FIG. 3) provides for the start-up phase 4 to be interrupted with an intermediate stage 7 well below the hardening temperature of the hold phase 2 for a certain period of time and then to continue the start-up phase 4 in accordance with the first part of the start-up phase 4 until the hardening temperature of the hold phase 2 Here, as with the other variants according to the invention, it is expedient to extend the duration of the hardness of the holding phase by approximately the time that a normal start-up phase 1 is lost due to the start-up phase 4 according to the invention.
Erfindungsgemäß wird zweckmäßig-erweise mit einem steileren Temperaturgradienten hochgefahren als üblich. Der Temperaturgradient der erfindungsgemäßen Hochfahrphase 4 - berechnet ohne die Zwischenhaltephasen 5, 7- - liegt vorzugsweise zwischen 2 und 5 °C pro Minute, insbesondere zwischen 2 und 3 °C pro Minute, während übliche Temperaturgradienten von Hσchfahrphasen zwischenAccording to the invention, it is expedient to start up with a steeper temperature gradient than usual. The temperature gradient of the start-up phase 4 according to the invention - calculated without the intermediate stop phases 5, 7- - is preferably between 2 and 5 ° C. per minute, in particular between 2 and 3 ° C. per minute, while usual temperature gradients of start-up phases between
1 und 3 °C pro Minute liegen. Ebenso werden erfindungsgemäße Absenktemperaturgradienten gewählt, die vorzugsweise zwischen 2 und 5 °C pro Minute, insbesondere zwischen 2 und 3 °C pro Minute liegen. Die üblicherweise verwendeten Abfahrtemperaturgradienten der Abfahrphase 3 liegen i.d.R. zwischen 1 und 2 °C pro Minute. Die Temperatur der Haltephase (2). liegt zwischen 170 und 200 °C, insbesondere zwischen 185 und 195 °C, wobei die Dauer der Haltephase (2) zwischen 240 und 600 Minuten, insbesondere zwischen1 and 3 ° C per minute. Lowering temperature gradients according to the invention are also selected, which are preferably between 2 and 5 ° C. per minute, in particular between 2 and 3 ° C. per minute. The usually used departure temperature gradients of departure phase 3 are usually between 1 and 2 ° C per minute. The temperature of the hold phase (2). is between 170 and 200 ° C, in particular between 185 and 195 ° C, the duration of the holding phase (2) between 240 and 600 minutes, in particular between
270 und 330 Minuten liegt.270 and 330 minutes.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Phasenausbildungen der Calciumsilikathydratphasen erreichen, die vordem nur mit Zusatz von Sulfatträgern erreichbar waren, so dass beim erfindungsgemäßen Verfahren auf einen Sulfatträger bezüglich der Phasenausbildung verzichtet werden kann. Der Sulfatträger bewirkt aber auch noch andere positive Eigenschaften des gehärteten Produkts wie Alterungsbeständigkeit und Schwindverhalten, so dass ein Zusatz dafür vorteilhaft ist. Bei einer Autoklavenreise mit einer erfindungsgemäßen Hochfahrphase kann jedoch die Menge an Sulfatträger in jedem Falle stark reduziert werden, um die weitere vorteilhafte Wirkung des Sulfats auf das Altern und Schwinden zu erhalten. Demgemäß genügen Zusatzmengen zwischen 0 und 3 Masse-%, insbesondere zwischen 1 und 2 Masse-% in einem Porenbeton- oder Schaumbetongrünling im Vergleich zu bisher üblichen Mengen zwischen 3 und 10 Masse-%.With the method according to the invention, phase formations of the calcium silicate hydrate phases can be achieved which previously could only be achieved with the addition of sulfate carriers, so that in the method according to the invention a sulfate carrier with regard to phase formation can be dispensed with. However, the sulfate carrier also brings about other positive properties of the hardened product, such as resistance to aging and shrinkage that an additive is beneficial. During an autoclave trip with a start-up phase according to the invention, the amount of sulfate carrier can in any case be greatly reduced in order to maintain the further advantageous effect of the sulfate on aging and shrinkage. Accordingly, additional amounts between 0 and 3% by mass, in particular between 1 and 2% by mass in a cellular concrete or foam concrete green compact, are sufficient in comparison to amounts which have been customary to date between 3 and 10% by mass.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, während der Zwischenhaltepha- sen 5, 7 nicht unbedingt die Energiezufuhr oder die Energieabsenkung isotherm, sondern mit kleinen Temperaturgradienten durchzuführen, die zweckmäßigerweise zwischen 0,1 und 0,5 °C pro Minute, insbesondere zwischen 0,2 und 0,4 °C pro Minute liegen.It is within the scope of the invention not to carry out the energy supply or the energy reduction isothermally during the intermediate holding phases 5, 7, but rather with small temperature gradients, which are expediently between 0.1 and 0.5 ° C. per minute, in particular between 0.2 and 0.4 ° C per minute.
In der Praxis reicht es bei bekannten Rohstoffparametern aus, die Temperatur im Grünling einmal zu kontrollieren und dabei die Autoklavenreise bezüglich der Energiesteuerung zu optimieren und Abhängigkeiten der Grünlingstemperatur von der Autoklavenatmosphäre zu ermitteln, so dass danach die Steuerung der Autoklavenreise über die Druck-/Temperatur-Verhältnisse im Autoklaven erfolgen kann, ohne dass kontinuierlich die Grünlingstemperatur kontrolliert wird und zur Energiesteuerung verwendet wird.In practice, with known raw material parameters, it is sufficient to check the temperature in the green body once and to optimize the autoclave journey with regard to energy control and to determine dependencies of the green body temperature on the autoclave atmosphere, so that the control of the autoclave journey via the pressure / temperature Conditions in the autoclave can take place without the green body temperature being continuously checked and used for energy control.
Gleiches kann durch eine Evakuierphase erreicht werden, indem die Temperaturmessung während dieser Phase im Grünling durchgeführt wird, bis Evakuierverhältnisse ermittelt sind, die eine optimale Temperaturverteilung im Grünling ergeben, die mit einer optimalen Evakuierung einhergehen. Danach kann die Steuerung der Autoklavenreise über die Autoklavenatmosphäre bezüglich Druck und Temperatur erfolgen, weil der Einfluss der Autoklavenatmosphäre aufgrund der Ermittlungen bekannt ist und die Grünlingstemperatur in diesem Fall unmittelbar der Autoklaventemperatur in ausreichend kurzer Zeit folgt .The same can be achieved by an evacuation phase, in which the temperature measurement is carried out in the green compact during this phase until evacuation conditions are determined which result in an optimal temperature distribution in the green compact, which are associated with optimal evacuation. The autoclave trip can then be controlled via the autoclave atmosphere with regard to pressure and temperature, because the influence of the autoclave atmosphere is known on the basis of the determinations and in this case the green body temperature immediately follows the autoclave temperature in a sufficiently short time.
Mit der Erfindung ist ein einfacher Weg gefunden worden, die Lösungsbedingungen für die Reaktionspartner CaO und Si02 so zu optimieren, dass die angestrebte Phasenausbildung der angestrebten Calciumsilikathydrat orphasen deutlich verbessert wird. With the invention, a simple way has been found to increase the solution conditions for the reactants CaO and Si0 2 optimize that the desired phase formation of the desired calcium silicate hydrate orphases is significantly improved.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zur Herstellung von calciumsilikathydratgebunde- nen Baustoffen durch Autoklavieren von geformten Grünlingen mit einer gleichmäßigen Hochfahrphase, einer Haltephase und einer Abfahrphase, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Hochfahrphase (4) mit mindestens einer Zwischenhaltephase (5, 7) durchgeführt wird.1. Process for the production of calcium silicate hydrate-bound building materials by autoclaving shaped green bodies with a uniform startup phase, a holding phase and a shutdown phase, which means that the startup phase (4) is carried out with at least one intermediate holding phase (5, 7).
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephase (5) mit einer Temperatur oberhalb der Härtetemperatur einer Haltephase (2) durchgeführt wird, wobei die Temperatur der Zwischenhaltephase (5) . anschließend über eine insbesondere gleichmäßige Absenkphase (6) bis zur Härtetemperatur der Haltephase (2) abgesenkt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate holding phase (5) is carried out at a temperature above the hardening temperature of a holding phase (2), the temperature of the intermediate holding phase (5). is then lowered via a particularly uniform lowering phase (6) to the hardening temperature of the holding phase (2).
3. Verf hren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s ' die Zwischenhaltephase (7) mit einer Temperatur unterhalb der Härtetemperatur einer Haltephase (2) durchgeführt wird, wobei die Hochfahrphase (4) anschließend bis zur Härtetemperatur der Haltephase (2) insbesondere gleichmäßig weitergeführt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that ' the intermediate holding phase (7) is carried out at a temperature below the hardening temperature of a holding phase (2), the start-up phase (4) then being continued in particular uniformly up to the hardening temperature of the holding phase (2). .
4. • Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephase (5, 7) zwischen 130 und 250 °C, insbesondere zwischen 140 und 220 °C durchgeführt wird. 4. • Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the intermediate holding phase (5, 7) is carried out between 130 and 250 °C, in particular between 140 and 220 °C.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Dauer der Zwischenhaltephase (5, 7) zwischen 10 und 180 Minuten, insbesondere zwischen 20 und 120 Minuten liegt.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, so that the duration of the intermediate holding phase (5, 7) is between 10 and 180 minutes, in particular between 20 and 120 minutes.
6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephase (5) mit einer Temperatur oberhalb der Temperatur der Härtetemperatur einer Haltephase (2) durchgeführt wird, wobei die Temperatur der Zwischenhaltephase (5) anschließend über eine Absenkphase (6) auf die Temperatur der Zwischenhaltephase (7) abgesenkt wird, wobei die Zwischenhaltephase (7) mit einer Temperatur unterhalb der Härtetemperatur der Haltephase (2) durchgeführt wird, und wobei nach der Zwischenhaltephase (7) eine Hochfahr- phase (8) bis zur Härtetemperatur der Haltephase (2) durchgeführt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate holding phase (5) is carried out at a temperature above the temperature of the hardening temperature of a holding phase (2), the temperature of the intermediate holding phase (5) then being reduced to the temperature of the holding phase (6) via a lowering phase (6). Intermediate holding phase (7) is lowered, the intermediate holding phase (7) being carried out at a temperature below the hardening temperature of the holding phase (2), and after the intermediate holding phase (7) a ramp-up phase (8) up to the hardening temperature of the holding phase (2). is carried out.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephase (5) zwischen 190 und 250 °C, ins^ besondere zwischen 200 und 220 °C durchgeführt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the intermediate holding phase (5) is carried out between 190 and 250 °C, in particular between 200 and 220 °C.
8. Verfahren nach Anspruch 6 und/oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephase (5) zwischen 10 und 180 Minuten,, insbesondere zwischen 20 und 120 Minuten durchgeführt wird.8. The method according to claim 6 and / or 7, so that the intermediate holding phase (5) is carried out between 10 and 180 minutes, in particular between 20 and 120 minutes.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephase (7) insbesondere im Bereich zwischen 140 und 170 °C durchgeführt wird.9. The method according to one or more of claims 6 to 8, characterized in that the intermediate holding phase (7) is carried out in particular in the range between 140 and 170 ° C.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephase (7) zwischen 10 und 180 Minuten, insbesondere zwischen 20 und 120 Minuten durchgeführt wird. 10. The method according to one or more of claims 6 to 9, characterized in that the intermediate holding phase (7) is carried out between 10 and 180 minutes, in particular between 20 and 120 minutes.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltep asen (5, 7) isotherm oder im Wesentlichen isotherm durchgeführt werden.11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the intermediate holding phases (5, 7) are carried out isothermally or essentially isothermally.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Zwischenhaltephasen (5, 7) mit kleinen Temperaturgradienten durchgeführt werden.12. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the intermediate holding phases (5, 7) are carried out with small temperature gradients.
13. Verfahren nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s Temperaturgradienten zwischen 0,1 und 0,5 °C pro Minute, insbesondere zwischen 0,2 und 0,4 °C pro Minute verwendet werden.13. The method according to claim 12, characterized in that temperature gradients between 0.1 and 0.5 ° C per minute, in particular between 0.2 and 0.4 ° C per minute, are used.
1 . Verf hren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , -d a s s die Absenkphase (6) mit Temperaturgradienten zwischen 1 und 5 °C pro Minute, insbesondere zwischen 2 und 4 °C pro Minute . durchgeführt wir .1 . Method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the lowering phase (6) has temperature gradients between 1 and 5 °C per minute, in particular between 2 and 4 °C per minute. we carried out.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Hochfahrphase (4, 8) mit einem Temperaturgradienten zwischen 2 und 5 °C pro Minute, insbesondere zwischen 2 und 3 °C pro Minute durchgeführt wird.15. The method according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the start-up phase (4, 8) is carried out with a temperature gradient between 2 and 5 °C per minute, in particular between 2 and 3 °C per minute.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , d a s s eine Abfahrphase (3) mit einem Abfahrtemperaturgradienten zwischen 2 und 5 °C, insbesondere zwischen 2 und 3 °C pro Minute durchgeführt wird.16. The method according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that a shutdown phase (3) with a shutdown temperature gradient between 2 and 5 ° C, in particular between 2 and 3 ° C, is carried out per minute.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , d a s s nach dem Beschicken des Autoklaven mit Grünlingen und Schließen des Autoklaven eine Spül- und Evakuierphase durchgeführt wird bis zu einer vorbestimmten gleichmäßigen Temperaturverteilung im Grünling.17. The method according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that after loading the autoclave with green compacts and After closing the autoclave, a rinsing and evacuation phase is carried out until a predetermined uniform temperature distribution in the green compact is achieved.
18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s mit Sattdampf autoklaviert wird.18. The method according to claim 17, characterized in that it is autoclaved with saturated steam.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , d a s s zur Wärmeenergiezufuhr auch überhitzter Dampf verwendet wird.19. The method according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that superheated steam is also used to supply thermal energy.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , d a s s zur Wärmeenergiezufuhr auch elektrische Wärmequellen im Autoklaven verwendet werden.20. The method according to one or more of claims 1 to 19, characterized in that electrical heat sources are also used in the autoclave to supply thermal energy.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s Grünlinge verwendet werden, die Zusatzmengen an Sulfatträger zwischen 0 und 3 Masse-%, insbesondere zwischen 1 und 2 Masse-% enthalten.21. The method according to one or more of claims 1 to 20, characterized in that green compacts are used which contain additional amounts of sulfate carrier between 0 and 3% by mass, in particular between 1 and 2% by mass.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , d a s s die Haltephase (2) bei einer Temperatur zwischen 170 und 200 °C, insbesondere zwischen 185 und 195 °C durchgeführt wird.22. The method according to one or more of claims 1 to 21, characterized in that the holding phase (2) is carried out at a temperature between 170 and 200 ° C, in particular between 185 and 195 ° C.
23. Verfahren nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , d a s s die Dauer der Haltephase (2) zwischen 240 und 600 Minuten, insbesondere zwischen 270 und 330 Minuten liegt. 23. The method according to claim 22, so that the duration of the holding phase (2) is between 240 and 600 minutes, in particular between 270 and 330 minutes.
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