CH654821A5 - Bindemittel fuer ein baustoffgemisch. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel mit Kalziumsulfatverbindungen für ein Baustoffgemisch.
Es ist allgemein bekannt, dass abgesehen von hydraulischen Bindemitteln Kalziumsulfatverbindungen insbesondere mit einem halben Molekül Kristallwasser aber auch kristallwasserfrei, wertvolle, gut verarbeitbare, saubere Bindemittel darstellen, die im Bauwesen eine weite Verbreitung gefunden haben, Insbesondere zu nennen ist hier Kalziumsulfathalbhydrat, welches in seiner abgebundenen Form Gips bildet, und das als solches zur Herstellung von Platten und ähnlichen Formkörpern 55 Verwendung findet, als auch in Verbindung mit Zuschlägen als Putzmischung, um nur einige zu nennen.
Das wasserfreie Kalziumsulfat, als Anhydrit bezeichnet, findet Anwendung auch gemischt mit Kalziumsulfathalbhydrat beispielsweise für Fussbödenstriche oder als Dammbaumittel im 60 Bergbau. Diese kalziumsulfathaltigen Bindemittel werden aus natürlich vorkommendem Gipsstein in der Natur gebrochen und durch Brennen hergestellt oder direkt in der Natur gefunden.
Andererseits ist es heute ebenfalls allgemein bekannt, dass solche Kalziumsulfatverbindungen in Form von Anhydrit, Halb- 65 hydrat und Dihydrat in grossen Mengen bei der Herstellung von Phosphorsäure und bei der zunehmend mehr und mehr praktizierten Rauchgasentschwefelung anfallen. Diese durch Industrieverfahren erzeugte Kalziumsulfatverbindungen sind natürlich, aufgrund ihrer Entstehung und Bildung mit vielerlei Fremdstoffen aktiven und inerten Charakters beladen, die eine Verwendung eines solchen Industriegipses im Gegensatz zu denen aus natürlichen Vorkommen stammenden Gipsen erschweren bzw. ganz unmöglich machen.
Um diesen Übelstand zu beseitigen sind viele Verfahren bekannt geworden, um Industriegipse bzw. solche aus der Phosphorsäureherstellung so zu behandeln, dass sie wie Gipse aus natürlichen Vorkommen verarbeitet werden können. Obwohl diese Aufbereitungsverfahren die umweltbelastende Deponie von Industriegips beseitigen wollen, sind sie doch nur bedingt erfolgreich, so dass nach wie vor grosse Mengen Industriegips auf Deponien abgeladen werden müssen. Andererseits sind diese Aufbereitungsverfahren ebenfalls wieder deshalb nachteilig,
weil sie das entsprechend verbesserte Produkt in jeder Hinsicht verteuern, so dass eine wettbewerbliche Verwendung schwer möglich ist.
Es hat daher auch nich an Vorschlägen und Veröffentlichungen gefehlt, wie solche Industriegipse ohne weitere Behandlung günstig und vorteilhaft eingesetzt werden können.
Insbesondere auch an dieser Stelle setzt die vorliegende Erfindung ein, indem sie zur Lösung eines Problems beiträgt, besonders Industriegipse in jeder Form, sei es als Halb-, Dihydrat oder als Anhydrit, günstig verwertbar zu machen, derart, dass ein Bindemittel entsteht, das mit allen herkömmlichen Bindemitteln dieser Kategorie in den Wettbewerb treten kann, das aber auch eine Einsatzmöglichkeit bildet für natürlich vorkommende Kalziumverbindungen .
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bindemittel mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Bindemittels haben die in den Ansprüchen 2 bis 5 angegebenen Merkmale.
Erfindungsgemässe Bindemittel können mit Wasser in eine giessfähige Konsistenz überführt und verarbeitet werden.
Erfindungsgemässe Bindemittel werden vorzugsweise nach einem Verfahren mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmale hergestellt; bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens haben die in den Ansprüchen 7 bis 10 angegebenen Merkmale.
So geht man z. B. zur Herstellung des Monokalziumaluminats (Ca0.Al203) von Kalziumverbindungen wie Kalziumkarbonat, Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid mit einer Korngrösse < 63 (Jim aus, wobei auch natürlich vorkommende Kalziumverbindungen , beispielsweise Calcit oder Aragonit verwendet werden können. Als Aluminiumverbindung wird ein natürlich vorkommendes oder künstlich entstandenes Aluminiummineral mit einem hohen Gehalt an Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid engesetzt. Es können Mineralien der Bauxitgruppe verwendet werden, beispielsweise Diaspor oder Gibbsit, oder Mischungen solcher Stoffe, ebenfalls mit sehr feiner Aufmahlung wie bei der Kalziumverbindung. Diese Menge, diez. B. im Verhältnis von 1 Mol Kalziumoxid pro 2 Mol Aluminiumhydroxid vermischt werden, werden mit einem Flussmittel aus Eisensulfat und/oder Kalziumflorid vermischt und mit wenig Wasser zu Pellets von 4 bis 10 cm Durchmesser geformt und in einem Drehrohrofen oder ählichen Brennaggregaten 0,5 bis 4 Stunden bei Temperaturen zwischen 850-1500° C, vorzugsweise zwischen 900-1200° C gebrannt.
Das durch den Brennprozess entstehende Kalziumaluminat wird in einer Körnung von vorzugsweise < 32 um zur Herstellung des Bindemittels mit Kalziumsulfat in Form des Dihydrats, des Halbhydrats oder des Anhydrits, oder Gemischen dieser Verbindung vermischt und zwar derart, dass Mengen zwischen 1-3 Mol CaS04 auf ein Mol A1;03 des Kalziumaluminats kommen. Das Anmachwasser wird meist in einer solchen Menge zugegeben, dass man eine giessfähige Konsistzenz erhält oder jedenfalls so viel, dass sich eine Verbindung der Formel 3CaO. Al203.3Ca-S04.31H20 ergibt. Neben dieser Verbindung kann in beliebigen
654 821
io
Mengen auch noch Gips in herkömmlicher Form, also als Dihydrat, vorliegen. Das Baustoffgemisch kann so eingestellt sein,
dass es im fertigen Produkt einen Anteil der obengenannten den Namen Ettringit führenden Verbindung enthält, sowie ettringit-ähnliche Phasen, einen Anteil Gips und einen Anteil Zuschlag- 5 stoffe. Diese Zuschlagstoffe können auch in Form bereits abgebundenen Gipses zugegen sein, oder in Form von Sand, Flugasche und dergleichen mehr.
Die Anmachwassermenge und die zusetzbare Kalziumsulfatverbindungen können^ber auch so bemessen sein, dass sich möglichst nur die obengenannte Verbindung Ettringit bildet. Vermittels dieser Verbindung lässt sich in erfindungsgemäss vorteilhafter Weise auch eine grosse Menge Abfall oder Industriegips verarbeiten, der lediglich die Kalziumsulfat-Phase liefert und sonst als Füllstoff oder als sich in situ bildender Gips zugegen ist.
Ausser den obengenannten Zuschlagstoffen kann auch noch Vermikulit, Perlit, Naturstein, Kalkstein, Schlacke usw. verarbeitet werden, wobei die Körnungen bzw. die Siebkurven so gewählt sind, dass je nach Verwendung oder Anwendung des Bindemittels optimale Verhältnisse erreicht werden.
15
20
Es ist auch möglich, dem Bindemittelgemisch Fasermaterial zuzusetzen in Form von natürlichen Fasern oder Kunstfasern bzw. Glasfasern oder Cellulosefasern, Verflüssiger und Schäume 25 zur Auflockerung des Endproduktes.
Bei der Herstellung der Baustoffmischung können auch, wie an sich bekannt, Dispersionsmittel und Netzmittel, Reaktionsbeschleuniger und Reaktionsverzögerer angewandt werden, auch die Zugabe von Zement ist möglich. Je nach Einstellung des Gemisches liegt die Abbindezeit des Materials zwischen 20 min bis 48 Stunden, wobei die Mahl- und Brennbedingungen einen Einfluss ausüben.
Der Baustoff kann allein durch die Verbindung Ettringit verbunden sein oder durch eine ähnliche Verbindung, die durch eine ähnliche oben beschriebene Weise entsteht und es ist möglich, durch Zuschläge bis 80% abzumagern.
Das Raumgewicht eines aus einem solchen Baustoffgemisches hergestellten Formkörpers kann über den Wasser-Bindemittel-Faktor und über Zuschläge und sonstige Zusätze im weiten Rahmen variiert werden, so dass das Gewicht zwischen 0,05 g/ cm3-2,0 g/cm3 variieren kann. Besonders vorteilhaft ist der Baustoff in seiner Anwendung als Feuerschutzplatte wegen des relativ hohen kristalingebundenen Wasseranteils. Die durch die Abgabe des Wassers einfallende Schrumpfung des Baustoffes an sich, die zu einem Zerfall beispielsweise einer Platte führen kann, kann durch Einarbeitung einer Menge Mineralfasern, Vermiculit u. a. verhindert werden.
Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden 5 Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen wurde das Kalziumaluminat (CA-Phase) wie folgt hergestellt:
5200 g Al(OH)3,5000 g CaC03,200 g Flussmittel mit einer Körnung < 63 um werden gemischt, nach Wasserzugabe pelletiert und4hbei 1200°C im Kammerofen gebrannt. Es entsteht ca. 6200 g einer CA-Phase, die mit Hilfe einer Schlagkreuzmühle auf < 32|im Korngrösse aufgemahlen wird. Nach der Röntgen-beugungsanalyse besteht das Material überwiegend aus CA-Phasen.
Beispiele
Beispiele
Biegezug
Kugeldruck
Druckfestigk.
WGF
Raumgewicht
Wasserverlust bei Erhitz, a. 1000 °C
IR, Rö-Analyse
Grundmischung 100 g CA-Phase 318 g DH REA
1,9-2,6
50-75
20-40
0,54
1,2-1,5
30-35
Umsatz CA-Phase vollständig
Grundmischung gemagert mit 20% CaC03
2,2-3,0
60-80
30-50
0,54
1,4-1,6
20-30
Umsatz CA-Phase vollständig
Grundmischung gemagert mit 50% CaC03
2,2-2,8
30-40
10-20
0,87
1,3-1,6
10-20
Umsatz CA-Phase vollständig
Grundmischung gemagert mit 20% Natur All
2,0-2,5
60-80
30-50
0,54
1,3-1,8
20-30
Umsatz CA-Phase vollständig
100 g CA-Phase + 300 g REA-DH 10-15 40gCellulose-Fa-sern
40-50
-
abgesaugt aus 6-fachemWasser-überschuss
1,2-1,3
-
Umsatz CA-Phase vollständig
M
Claims (10)
- 654 821PATENTANSPRÜCHE1. Bindemittel mit Kalziumsulfatverbindungen für ein Baustoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Kalziumaluminat in Form von Mono- bis Trikalziumaluminat in 5 feiner Körnung mit fein aufgemahlenem Gips in Form von Anhydrit, Halbhydrat oder Dihydrat in einer solchen Menge vermischt enthält, dass auf 1 Mol Aluminiumoxid in der Kalzium-aluminatverbindung 3 Mol oder mehr Kalziumsulfat kommen.
- 2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 10 dass es ausserdem Zuschlagstoffe in Form von abgebundenem Gips, Sand und Flugasche enthält und der Gips vorzugsweise aus der Rauchgasentschwefelung stammt und die Flugasche zum Teil als Verunreinigung darin enthalten ist.
- 3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- 15 net, dass das Bindemittel ausserdem Zuschlagstoffe, wie Vermi-kulit, Perlit, Natursteinkörnungen einzeln oder in Mischung beigemischt enthält.
- 4. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es Fasern natürlicher oder künstlicher 20 Herkunft beigemischt enthält.
- 5. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es Verzögerer oder Beschleuniger und/oder Härter enthält.
- 6. Verfahren zur Herstellung des Bindemittels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kalziumaluminat aus einem pelletrierten Gemisch aus Kalziumverbindungen mit einer Korngrösse von < 63 [im und Aluminiumverbindungem mit einer Korngrösse von < 63 um durch Brennen herstellt und das so erhaltene Kalziumaluminat vermahlt und mit dem Gips vermischt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kalziumverbindungen Kalziumkarbonat, Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid verwendet.
- 8. Verfahrennach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Kalziumverbindungen zu Aluminiumverbindungen 1 bis 3:2 Mol beträgt.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets Grössen zwischen 4 und 10 cm haben.
- 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalziumaluminat auf eine Körung von < 32 [im vermählen wird.253035405045
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