Verfahren zur Herstellung von Bauelementen Die allmähliche und unbeeinflusste Umsetzung von gelöschtem Kalk zu Carbonat an der Luft ist bekannt. Dieser Vorgang tritt ein beim Erhärten von Kalkmörteln, dauert jedoch wegen des sehr geringen Gehaltes der Luft an CO, Monate und sogar Jahre.
Es ist schon vorgeschlagen worden, die Reaktion zu beschleunigen, indem man Gemische aus Kalk und Sand einer<B>CO</B> z Atmosphäre aussetzt. Die Produkte aus diesem Erhärtungsvorgang, einerlei ob er natür lich verläuft oder künstlich beeiinflusst wird, haben eine sehr geringe mechanische Festigkeit, die weit unterhalb der Anforderungen liegt, wie sie an die gebräuchlichen Bauelemente gestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen mit hoher mechani scher Festigkeit aus Calciumhydroxyd und Wasser enthaltenden Gemischen unter Abbindung mit Kohlen dioxyd, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wasser progressiv mit fortschreitender Carbonatbil- dung abgeführt wird', wobei die Abführung dies Was sers so gesteuert wird, dass der Wassergehalt des Ge- misches,
am Anfang zwischen 30 und 120% der Menge an trockenem Hydroxyd und im Zeitpunkt, wo das gesamte Calciumhydtoxyd in Carbonat um- gewandelt ist, zwischen 1 und 10% des gebildeten Carbonats beträgt.
Der in jedem Zeitpunkt optimale Wert des Verhältnisses Wasser: Hydiroxyd+Carbonat wird zweckmässig jeweils für das betreffende Aus gangsmaterial vorher bestimmt, da der optimale Ver lauf des Wasserentzuges aus der Suspensibn von den jeweiligen Eigenschaften der letztern, insbesondere von deren Wasserzurückhaltungswert , und von dem Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen der Suspen sion und ihrer dem Reaktionsgas ausgesetzten Ober fläche abhängt.
Dieser Verlauf kann beeinflusst wer den, indem man gewisse Reaktionsbedingungen, wie die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt in den Reaktionsräumen und die Gasgeschwindigkeit, vari iert.
Man kann mit reiner Kohlensäure oder auch koh- lensäurehaltigen Gasgemischen, z. B. das aus den Kalköfen entweichende Abgas, arbeiten.
Der Höchstwert für die mechanische Festigkeit der nach dem Verfahren der Erfindung erhältlichen Bauelemente hängt weitgehend von dem anfänglichen Wassergehalt der Hydratsuspension ab und liegt grundsätzlich um so höher, je höher die Anfangs- konzentration der Suspension gewählt wird.
Das Calciumhydroxyd kann z. B. in Form von ge löschtem Kalk verwendet werden; insbesondere sind hydratisierte Magnesia- und Doiomitkalke mit hohem Calciumgehalt geeignet; man kann aber auch che misch gefälltes Hydroxyd verwenden.
Die Verformung des Gemisches kann nach belie biger bekannter Art erfolgen, j e nach der Konsistenz des Gemisches, z. B. durch Vergiessen, Ausformen mit oder ohne Druck, Rütteln, Stampfen oder der- gleichen.
Als Zuschläge bei der Verfertigung von Block steinen, Backsteinen, Ziegeln, Platten, Trägern und dergleichen können Steine und Sande verschiedener Zusammensetzung und Herkunft benutzt werden, selbst solche Stoffe, die in Portlandzementmischungen störend wirken, da sie z. B. organische Stoffe oder Sulfate enthalten.
Ferner können Stoffe zur Erhöhung der Zugfestig keit des Fertigproduktes beigemischt sein, z. B. Asbest, Steinwolle, Holz, Stroh und dergleichen. Ähnlich wie bei Beton können auch Stahleinlagen verwendet werden, wobei man allenfalls auch mit Vorspannung arbeiten kann.
Zwecks Herstellung von Leichtbauelementen kann man Stoffe von niedrigem spezifischem Gewicht bei mischen, beispielsweise gequollenen Ton, Schiefer, Diatomeenerde, Perlit, Vermikulit, poröse Hochofen schlacke, Bimstein, Schlacke, vulkanische Asche, Tuffstein, Diatomit (Markenprodukt), Industrie asche und dgl.
Leichtbauelemente lassen sich her stellen unter Anwendung von Schaum in der üblichen Weise oder durch Beimengung eines sehr geringen Prozentsatzes Aluminiumpulver zu der Kalkhydrat suspension.
<I>Beispiel 1</I> Bei der Herstellung eines zuschlaghaltigen Kunst steines wird ein sauberer gelöschter Kalk natürlicher Herkunft benutzt, der wie folgt charakterisiert .ist: a) Chemische Zusammensetzung:
Ca0 73,7 Gew.O/o M90 0,25 Gew.O/o Si02 0,5 Gew.O/o Fe203 0,1 Gew. 0/0 A1203 0,5 Gew.11/9 b) Siebanalyse: Durchgang durch ein 50-Maschensieb: 1000/0 Durchgang durch ein 100-Maschensleb:
96% Durchgang durch ein 200-Maschensieb: 90% c) Konsistenzwert: H20/Feststoffe: 0,94 d) Wasserzurückhaltungswert: 89 0/0 Mit diesem Kalk wird das folgende Gemisch be reitet:
Gelöschter Kalk 21 Gew.O/o Wasser 10,5 Gew.O/o Zerkleinerter Dolomitstein 68,5 Gew.O/0 In diesem Gemisch, das eine trockenplastische Konsistenz besitzt, ist das Wasser-Kalk-Verhält- nis 0,5.
Das Gemisch wird in die gewünschte Form ge bracht und dann einem Strom von kohlensäurehalti- gem Gas mit etwa 95 Vol. % C02 etwa 3 Wochen lang ausgesetzt; das Entweichen von Wasser aus dem Gemisch wird gemäss der beigefügten Kurve (Fig. 1) gesteuert.
Die Kurve zeigt auf der Abscisse die in der Suspension vorhandene Wassermenge, ausgedrückt durch das Verhältnis H20: Ca(OH)2+CaC03, auf der Ordinate das Carbonatverhältnis, ausgedrückt durch das Verhältnis CaC03: Ca(OH)2+CaC03 in der Suspension während der Reaktion.
Um Produkte von höchstmöglicher mechanischer Festigkeit aus die sem Gemisch zu erhalten, wird die Abgabe sowohl von ursprünglichenthaltenen wie dem bei der Reak tion gebildeten Wasser derart gesteuert, d'ass der Was sergehalt niemals auf einen Wert links der Kurve ab fällt.
Das entstehende Produkt hat die folgenden Eigen schaften: Einheitsgewicht 1,99 kg/Liter Kompressionsfestigkeit (nach 24stündigem Lagern in Wasser) 492 kg/cm2 Zugfestigkeit 42 kg/cm2 Derartige Eigenschaften stellen, wie ersichtlich, für kalkhaltigen Kunststein eine völlig neuartige Er rungenschaft dar.
Verzichtet man auf einen gewissen Prozentsatz an mechanischer Festigkeit bei dem Endprodukt, so kann d'er Prozess auch beschleunigt werden, indem vor Beginn der Reaktion mit C02 der Wassergehalt, beispielsweise mechanisch oder durch Verdampfen, auf etwa 0,35 verringert wird, anstatt dass man ge mäss Fig. 1 von einem Wert von 0,5 ausgeht. Es hängt von praktischen Gesichtspunkten ab, welchen Weg man einschlagen will.
Die Kurve nach Fig. 1 entspricht d'en beschrie benen Ausgangsstoffen und Reaktionsbedingungen, wenn ein Produkt erhalten werden soll, das die oben angegebenen Eigenschaften aufweist. Die Kurve än dert sich beträchtlich, wenn hinsichtlich der Stoffe und bzw. oder Bedingungen Änderungen vorgenom- en werden.
Um das Verfahren erfolgreich zu dem erwünschten Ergebnis zu führen, muss man daher zu nächst mit Hilfe entsprechender Laboratoriumsver suche die jeweilige Kurve aufstellen.
<I>Beispiel 2</I> Zwecks Herstellung eines zuschlaghaltigen Kunst- steines wird folgendes Gemisch bereitet: Gelöschter Kalk von der in Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung 14,7 Gew.O/o Wasser 11,8 Gew.O/o Zerkleinerter Dolomit 73,5 Gew.O/o Das Gemisch, dessen Konsistenz plastisch ist, weist ein Wasser-Kalk-Verhältnis von 0,8 auf.
Das Gemisch wird zur gewünschten Form aus geformt und dann, wie in Beispiel 1, einem kohlen säurehaltigen Gasstrom ausgesetzt. Die Wasserabgabe aus dem Gemisch kann 20-100% je Tag betragen, was bedeutet, dass das Verfahren innerhalb eines bis fünf Tagen zu Ende geführt werden kann.
In Fig. 2 ist, analog zu Fig. 1, die Kurve für die Wasser- und Carbonatwerte dargestellt, wie sie den Reaktionsbedingungen entsprechen, wenn ein Pro dukt der folgenden Eigenschaften erzeugt werden soll: Einheitsgewicht 1,8 kg/Liter Kompressionsfestigkeit (nach 24stündigem Lagern in Wasser) 105 kg/cm2 <I>Beispiel 3</I> Aus dem in Beispiel 1 beschriebenen gelöschten Kalk kann durch Zugabe von Aluminiumpulver ein Leichtbaumaterial hergestellt werden, wobei das Reaktionsgemisch die folgende Zusammensetzung aufweist:
Gelöschter Kalk 53,75 Gew.O/o Aluminiumpulver 0,25 Gew.% Wasser 46,00 Gew.O/o Die Reaktion mit kohlensäurehaltigem Gas kann im wesentlichen auf gleiche Art durchgeführt werden, wie bei den Beispielen 1 und 2. Das Produkt weist folgende Eigenschaften auf: Einheitsgewicht 0,78 kg/Liter Kompressionsfestigkeit (nach 24stündigem Lagern in Wasser) 22 kg/cm2
Process for the production of building elements The gradual and unaffected conversion of slaked lime to carbonate in the air is known. This process occurs when lime mortars harden, but due to the very low CO content of the air, it takes months and even years.
It has already been proposed to accelerate the reaction by exposing mixtures of lime and sand to a <B> CO </B> z atmosphere. The products from this hardening process, regardless of whether it takes place naturally or is artificially influenced, have a very low mechanical strength, which is far below the requirements placed on conventional components.
The invention relates to a process for the production of components with high mechanical strength from calcium hydroxide and water-containing mixtures with binding with carbon dioxide, which is characterized in that the water is progressively discharged with progressive carbonate formation ', the discharge this what is controlled in such a way that the water content of the mixture
at the beginning between 30 and 120% of the amount of dry hydroxide and at the point in time when all the calcium hydroxide has been converted into carbonate, between 1 and 10% of the carbonate formed.
The optimal value of the ratio water: hydroxide + carbonate at any point in time is expediently determined beforehand for the respective starting material, since the optimal course of the water removal from the suspension depends on the respective properties of the latter, in particular on their water retention value, and on the ratio between the total volume of the suspension and its surface exposed to the reaction gas depends.
This course can be influenced by varying certain reaction conditions, such as the temperature and the moisture content in the reaction spaces and the gas velocity.
You can use pure carbonic acid or carbonic acid-containing gas mixtures, e.g. B. the exhaust gas escaping from the lime kilns work.
The maximum value for the mechanical strength of the structural elements obtainable by the process of the invention depends largely on the initial water content of the hydrate suspension and is basically higher, the higher the initial concentration of the suspension is selected.
The calcium hydroxide can e.g. B. be used in the form of ge slaked lime; in particular, hydrated magnesia and doiomite limes with a high calcium content are suitable; but you can also use chemically precipitated hydroxide.
The deformation of the mixture can be carried out according to any known type, depending on the consistency of the mixture, e.g. B. by casting, molding with or without pressure, shaking, tamping or the like.
Stones and sands of various compositions and origins can be used as surcharges in the manufacture of blocks, bricks, bricks, slabs, girders and the like, even those substances that are disturbing in Portland cement mixtures because they are such. B. contain organic substances or sulfates.
Furthermore, substances to increase the tensile strength of the finished product can be added, for. B. asbestos, rock wool, wood, straw and the like. Similar to concrete, steel inserts can also be used, although it is also possible to work with prestressing if necessary.
For the production of lightweight construction elements, substances of low specific gravity can be mixed, for example swollen clay, slate, diatomaceous earth, perlite, vermiculite, porous blast furnace slag, pumice, slag, volcanic ash, tuff stone, diatomite (branded product), industrial ash and the like.
Lightweight construction elements can be produced using foam in the usual way or by adding a very small percentage of aluminum powder to the hydrated lime suspension.
<I> Example 1 </I> In the production of an artificial stone containing aggregate, a clean slaked lime of natural origin is used, which is characterized as follows: a) Chemical composition:
Ca0 73.7 weight O / o M90 0.25 weight O / o Si02 0.5 weight O / o Fe203 0.1 weight 0/0 A1203 0.5 weight 11/9 b) Sieve analysis: pass through a 50-mesh sieve: 1000/0 passage through a 100-mesh sieve:
96% passage through a 200-mesh sieve: 90% c) Consistency value: H20 / solids: 0.94 d) Water retention value: 89 0/0 The following mixture is prepared with this lime:
Slaked lime 21% by weight, water 10.5% by weight, crushed dolomite stone 68.5% by weight, in this mixture, which has a dry plastic consistency, the water-lime ratio is 0.5.
The mixture is brought into the desired shape and then exposed to a stream of carbonated gas containing about 95% by volume of CO 2 for about 3 weeks; the escape of water from the mixture is controlled according to the attached curve (FIG. 1).
The curve shows on the abscissa the amount of water present in the suspension, expressed by the ratio H 2 O: Ca (OH) 2 + CaCO 3, on the ordinate the carbonate ratio, expressed by the ratio CaCO 3: Ca (OH) 2 + CaCO 3 in the suspension during the reaction.
In order to obtain products of the highest possible mechanical strength from this mixture, the release of both the originally contained water and the water formed during the reaction is controlled in such a way that the water content never drops to a value to the left of the curve.
The resulting product has the following properties: Unit weight 1.99 kg / liter Compression strength (after 24 hours' storage in water) 492 kg / cm2 Tensile strength 42 kg / cm2 Such properties are, as can be seen, a completely new achievement for calcareous artificial stone.
If a certain percentage of mechanical strength is foregone in the end product, the process can also be accelerated by reducing the water content to about 0.35, for example mechanically or by evaporation, before the start of the reaction with CO 2, instead of 1 based on a value of 0.5. It depends on practical considerations which way you want to go.
The curve according to FIG. 1 corresponds to the starting materials and reaction conditions described if a product is to be obtained which has the properties indicated above. The curve changes significantly when changes are made to the substances and / or conditions.
In order to successfully lead the process to the desired result, one must therefore first set up the respective curve with the help of appropriate laboratory tests.
<I> Example 2 </I> For the purpose of producing an aggregate-containing artificial stone, the following mixture is prepared: Slaked lime with the composition described in Example 1 14.7% by weight water 11.8% by weight crushed dolomite 73 The mixture, the consistency of which is plastic, has a water-lime ratio of 0.8.
The mixture is molded into the desired shape and then, as in Example 1, exposed to a carbonic acid-containing gas stream. The water release from the mixture can be 20-100% per day, which means that the process can be completed within one to five days.
In Fig. 2, analogous to Fig. 1, the curve for the water and carbonate values is shown as they correspond to the reaction conditions when a product with the following properties is to be produced: Unit weight 1.8 kg / liter compression strength (after 24 hours Storage in water) 105 kg / cm2 <I> Example 3 </I> A lightweight construction material can be produced from the slaked lime described in Example 1 by adding aluminum powder, the reaction mixture having the following composition:
Slaked lime 53.75% by weight aluminum powder 0.25% by weight water 46.00% by weight The reaction with carbonated gas can be carried out in essentially the same way as in Examples 1 and 2. The product has the following properties: Unit weight 0.78 kg / liter Compression strength (after 24 hours of storage in water) 22 kg / cm2