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EP2125658A1 - Verfahren zur herstellung mineralischer baustoffe mittels bindemittelsuspensionen - Google Patents

Verfahren zur herstellung mineralischer baustoffe mittels bindemittelsuspensionen

Info

Publication number
EP2125658A1
EP2125658A1 EP08734380A EP08734380A EP2125658A1 EP 2125658 A1 EP2125658 A1 EP 2125658A1 EP 08734380 A EP08734380 A EP 08734380A EP 08734380 A EP08734380 A EP 08734380A EP 2125658 A1 EP2125658 A1 EP 2125658A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
suspension
concrete
binder
fields
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08734380A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Sievers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fml Concretec GmbH
Original Assignee
Fml Concretec GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fml Concretec GmbH filed Critical Fml Concretec GmbH
Publication of EP2125658A1 publication Critical patent/EP2125658A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • 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
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/10—Lime cements or magnesium oxide cements
    • 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
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • 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
    • 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
    • C04B40/0003—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability making use of electric or wave energy or particle radiation
    • C04B40/0007—Electric, magnetic or electromagnetic fields
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146—Sprayable or pumpable mixtures

Definitions

  • the invention relates to a method for producing mineral building materials using suspended in water binders for the preparation of a suspension, wherein the water is exposed to electromagnetic fields and the suspension to a suspension mixer.
  • Different types of cement can be made from the same clinker by varying the particle size. So z.
  • fast-curing cements with faster hydration and strength development are made by grinding finer.
  • the object of the present invention is to condition and suspend binders in such a way that the addition of normally necessary further additives is reduced and the flow properties of the binder clay and of the uncured mineral building material are improved.
  • Mineral building materials produced according to the invention have a higher strength.
  • the present object is achieved by a method according to independent claim 1. Preferred embodiments are the subject of the dependent claims or described below.
  • the binder necessarily comprises cement, gypsum and / or quicklime, preferably at least cement.
  • Gypsum in the language of this application refers to the naturally occurring gypsum rock, the corresponding products of industrial processes (including anhydrite) and the products resulting from the burning of these raw materials.
  • cement in the context of this invention is an inorganic finely ground material, which solidifies after hardening with water as a result of chemical reactions with the mixing water and solidifies and remains stable and stable even after hardening under water.From a chemical point of view, it is mainly siliceous calcium with Proportions of aluminum and iron compounds present as a complex mixture.
  • the binder may further contain fly ash and microsilica in addition to the above ingredients.
  • Blaine value is a standardized measure of the degree of fine grinding of cement. It is reported as the Blaine device specific surface area (cm 2 / g). Standard Portland cement Pz 32.5 has a Blaine value of 3,000 to 3,500. The Blaine value has a particular impact on the early strength that can be achieved with the cement and on the water requirement. The finer the cement is ground, the higher its water requirement, and the higher it can be loaded after a short time. If cement is to be ground to considerably higher than 3.500 Blaine, the demands placed on the mills used and the separation technique increase disproportionately.
  • the inventive method is able to increase the Blaine value of the cement used by the treatment by at least 10%.
  • plasticizers for example, plasticizers, retarders, solidification accelerators, hardening accelerators, flow agents, air-entraining agents, sealants and / or stabilizers can be added as additives to the water.
  • Ligninsulfonates also lignosulfonic acid
  • methylamine-formaldehyde sulfonates, naphthalene-formaldehyde sulfonates, hydroxycarboxylic acids and their salts are classified by groups;
  • Surfactants such as e.g. surface-active substances based on modified natural products such as root resin soaps (air entraining agents), and furthermore emulsions of reactive siloxanes / alkylalkoxysilanes, fatty acids, fatty acid salts, polycarboxylates, polymers (synthetic resin dispersions), color pigments and mixtures thereof.
  • aggregates such as rock, gravel, grit, crushed sand (broken); Gravel, sand or even blast furnace slag (unbroken), blastfurnace slag, hard coal fly ash, asphalt granulate (also dismantling asphalt) and concrete demolition together with their mixtures.
  • lightweight aggregates such as fibers, Styrofoam, expanded clay, ground waste rubber, possibly in a mixture, may also be mentioned.
  • the water is conditioned by the action of electromagnetic fields.
  • the electromagnetic fields are e.g. By alternating voltage having pulse heights of 5 to 50 VSS, preferably 10 to 20 VSS generated, the AC voltage preferably trapezoidal shape (for short intervals within each period of time constant voltage spikes). Suitable frequencies of the AC voltage are between 100 and 100,000 Hz, preferably 3000 to 10,000 Hz.
  • the electromagnetic fields are preferably introduced by means of coils which are wound around tubular containers, wherein the tubular container receives the water.
  • the conditioning can take place in flow apparatuses.
  • the flow rate can be from 0.1 m / s to 50 m / s, in particular 2 m / s to 20 m / s. Due to the changing electromagnetic fields, water is temporarily changed in its structure. This leads to altered "aqueous conditions" at the interfaces between the respective solids and the water.For the production of electromagnetic fields are also suitable permanent magnets, in particular those with magnetic field strengths of 0.0001 to 2 Tesla, in particular 0.2
  • the suspension mixer homogenizes the mix and at the same time acts as a comminution on the particles contained in the mix.
  • the crushing effect is similar to that of a wet mill.
  • Suitable suspension mixers are colloidal mixers or colloidalaldispersors.
  • the suspension mixer preferably has two chambers (premix zone and dispersion zone).
  • the mix is passively moved in the pre-mixing zone by the outlet of the liquid mixture through a separating element, wherein the mixture is first sucked into the dispersing zone via a larger inlet in the separating element, preferably arranged above the axis of rotation.
  • the mix is detected by a high-speed agitator and pressed radially outwards, preferably also upwards, wherein the mix here in the flow direction passes through smaller openings of the cutting disc or through smaller openings between the outer edge of the cutting disc and container wall.
  • the smaller openings are preferably arranged on the outer periphery of the cutting disc.
  • the high-speed stirring tool preferably has stirrer speeds of more than 300 rpm, in particular 800 to 2000 rpm.
  • a peripheral speed of the stirring tool is between 3 and 20 m / s, preferably between 12 and 17 m / s.
  • a particularly suitable suspension mixer is disclosed in DE 103 54 888 B4.
  • the mixing process is particularly preferably carried out in two different process zones (premixing zone and dispersing zone). Due to the constant mass transfer between the two zones, the highest possible homogeneity of the mix is achieved.
  • the mixing tool rotating in the dispersing zone at a high peripheral speed (up to 2000 rpm) simultaneously causes very large shearing and cavitation forces which lead to an optimal, colloidal digestion of the suspension. This results in the decisive advantages such as the greatest possible homogeneity of the mixture, minimal sedimentation of the mixture, constant rheology of the product, no subsequent swelling of the suspension and the lowest possible use of raw materials. Low to high viscosity systems can be processed with high mixing performance and short mixing times. While a first process zone is designed for premixing the mixture, the actual dispersion of the mixture takes place in the second process zone.
  • the disclosure of DE 103 54 888 B4 is hereby incorporated by reference into the subject of the present application.
  • composition in the supersension mixer may be supplemented by an electromagnetic field including also a magnetic field exerted by the above permanent magnets and / or (additionally) ultrasound (frequency 20 kHz and 1 GHz).

Landscapes

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung mineralischer Baustoffe unter Verwendung von in Wasser suspendierten Bindemitteln, wobei das Wasser elektromagnetischen Feldern, umfassend Magnetfelder und/oder elektrische Felder, und die Suspension einem Suspensionsmischer ausgesetzt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung mineralischer Baustoffe mittels Bindemittelsuspensionen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mineralischer Baustoffe unter Verwendung von in Wasser suspendierten Bindemitteln zur Herstellung einer Suspension, wobei das Wasser elektromagnetischen Feldern und die Suspension einem Suspensionsmischer ausgesetzt wird.
Es sind bereits vielfältige Methoden zur Herstellung von Betonwerkstoffen vorgeschlagen worden. Aus der DE 10354888 B4 ist z.B. bekannt, dass durch spezielle Suspensionsmischer Bindemittel, z.B. Zement und Flugasche, kolloidal aufgeschlossen werden können. In dem Suspensionsmischer werden die Bindemittel in Wasser aufgenommen und unter Anwendung hoher Scher- und Kavitationskräfte gemischt.
Es ist bekannt, dass Magnetfelder und elektrische Felder Einfluss auf die innere Konsistenz von Wasser nehmen können. Derartig bearbeitetes Wasser zeigt veränderte Eigenschaften hinsichtlich u.a. der Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung und elektrischen Leitfähigkeit.
Es liegen Zahlen vor, wonach etwa 1 % des in der Welt erzeugten Stroms für das Brechen und Mahlen von Zement verbraucht wird. Diese erstaunliche Zahl unterstreicht die Notwendigkeit, den Produktionsprozess bei der Betonherstellung zu kontrollieren und sicherzustellen, dass nicht unnötig Energie verbraucht wird. Mahlvorgänge sind deshalb energieintensiv, weil während des Zermahlens nur ein kleiner Anteil der eingebrachten Energie für die eigentliche Feinstvermahlung aufgewandt wird, während der größere Anteil unnötig als Wärme und Lärm freigesetzt wird. Beides ist umweltbelastend.
Verschiedene Zementqualitäten lassen sich aus dem gleichen Klinker durch Variieren der Partikelgröße herstellen. So werden z. B. schnellhärtende Zemente mit schnellerer Hydratation und Festigkeitsentwicklung hergestellt, indem sie feiner vermählen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bindemittel so zu konditionieren und zu suspendieren, dass der Zusatz normalerweise notwendiger weiterer Additive vermindert wird und sich die Fließeigenschaften des Bindemittelleims und des nicht ausgehärteten mineralischen Baustoffs verbessern. Erfindungsgemäß hergestellte mineralische Baustoffe weisen eine höhere Festigkeit auf. Erfmdungsgemäß wird die vorliegende Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche oder nachfolgend geschildert.
Überraschend hat sich herausgestellt, dass, wenn Wasser Magnetfeldern und/oder elektrischen Feldern (zusammenfassend elektromagnetischen Feldern) ausgesetzt wird und diesem danach oder zuvor, bevorzugt danach, Bindemittel zugesetzt werden und das Gemisch einem Suspensionsmischer zugeführt wird, ein verbesserter Bindemittelleim erhältlich wird. Der Bindemittelleim weist verbesserte Fließeigenschaften und Verarbeitbarkeit auf. Zudem ist ein deutlich gesenkter Wasserbedarf möglich.
Das Bindemittel weist notwendig Zement, Gips und/oder gebrannten Kalk auf, vorzugsweise zumindest Zement.
Mit „Gips" werden im Sprachgebrauch dieser Anmeldung das natürlich vorkommende Gipsgestein, die entsprechenden Produkte aus industriellen Prozessen (einschließlich Anhydrit) als auch die beim Brennen dieser Ausgangsstoffe entstehenden Erzeugnisse bezeichnet.
„Zement" im Sinne dieser Erfindung ist ein anorganischer fein gemahlener Stoff, der nach dem Anmachen mit Wasser infolge chemischer Reaktionen mit dem Anmachwasser selbständig erstarrt und erhärtet und nach dem Erhärten auch unter Wasser fest und raumbeständig bleibt. Chemisch betrachtet ist er hauptsächlich kieselsaures Calcium mit Anteilen an Aluminium- und Eisen- Verbindungen, das als kompliziertes Stoffgemisch vorliegt.
Das Bindemittel kann neben den obigen Bestandteilen auch weiterhin Flugasche und Mikrosilika enthalten.
Der sogenannte Blaine-Wert ist ein standardisiertes Maß für den Grad der Feinvermahlung von Zement. Er wird angegeben als mit dem Blaine-Gerät ermittelte spezifische Oberfläche (cm2/g). Standard-Portlandzement Pz 32,5 hat etwa einen Blaine-Wert von 3.000 bis 3.500. Der Blaine-Wert hat besonders Einfluss auf die Frühfestigkeit, die mit dem Zement erreicht werden kann, und auf den Wasserbedarf. Je feiner der Zement auf- gemahlen ist, umso höher ist sein Wasserbedarf, und umso höher darf er nach kurzer Zeit belastet werden. Soll Zement auf erheblich höhere Werte als 3.500 Blaine aufgemahlen werden, so steigen die Anforderungen an die eingesetzten Mühlen und die Separations-Technik überproportional. Frühhochfeste Zemente Pz 42,5 oder Pz 52,5 mit Blaine-Werten von 4.000 bis 5.500 sind wesentlich teuerer in der Herstellung als "normaler" Pz 32,5 aufgrund des hohen ma- schinellen und energetischen Aufwandes zu ihrer Herstellung. In einzelnen Fällen wurden mit extremem Aufwand Zemente mit Blainewerten bis zu 8.000 erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage den Blaine- Wert des eingesetzten Zements durch die Behandlung um zumindest 10% zu erhöhen.
Als Additive dem Wasser zugeführt werden können Betonverflüssiger, Verzögerer, Erstarrungsbeschleuniger, Erhärtungsbeschleuniger, Fließmittel, Luftporenbildner, Dichtungsmittel und/oder Stabilisatoren.
Genannt seien nach Gruppen klassifiziert Ligninsulfonate (auch Lignosulfosäure), MeI- amin-Formaldehyd-Sulfonate, Naphthalin-Formaldehyd-Sulfonate, Hydroxycarbonsäuren und deren Salze (Betonverflüssiger); Tenside wie z.B. oberflächenaktive Substanzen auf Basis von modifizierten Naturprodukten etwa Wurzelharzseifen (Luftporenbildner), sowie im Weiteren Emulsionen reaktiver Siloxane/Alkylalkoxysilane, Fettsäuren, Fettsäuresalze, Polycarboxylate, Polymere (Kunstharzdispersionen), Farbpigmente und deren Mischungen.
Als Additive könne auch lösliche Salze wie Natriumchlorid, Natriumhydroxid und/oder Calciumhydroxid in Mengen von z.B.0,01 Gew.% bis 5 Gew.%, insbesondere 0,5 Gew.% bis 2,5 Gew.%, bezogen auf die eingesetzte Menge Wasser (=100 Gew.%) eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden Zuschlagsstoffe wie Fels, Schotter, Splitt, Brechsand (gebrochen); Kies, Sand oder auch Hochofenschlacke (ungebrochen), Hüttensand, Steinkohlenflug- asche, Asphaltgranulat (auch Ausbau- Asphalt) und Betonabbruch nebst deren Mischungen. Daneben seien auch Leichtzuschläge wie Fasern, Styropor, Blähton, gemahlenes Altgummi, ggf. in Mischung, genannt.
Es konnte festgestellt werden, dass ohne Verringerung der Festigkeiten, sandorientierte Betone hergestellt werden können, da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kein so genanntes Mahlkorn (Grobkies, Körnung größer 3 mm, z.B. 3 bis 16 mm) mehr benötigt wird oder eingespart werden kann und die Betone, durch das Fehlen bzw. den stark verminderten Anteil an Grobkorn, wesentlich bessere Pumpeigenschaften aufweisen. Weiterhin wurde festgestellt, dass so hergestellte Betonmischungen wesentlich homogener sind und sich auch kein „Überschusswasser" bildet. Durch die vorgenannten Merkmale sind enorme Einsparpotentiale und Produktverbesserungen bei der Herstellung von Beton erreichbar.
Das Wasser wird durch Einwirken elektromagnetischer Felder konditioniert. Die elektromagnetischen Felder werden z.B. durch Wechselspannung aufweisend Impulshöhen von 5 bis 50 VSS, vorzugsweise 10 bis 20 VSS, erzeugt, wobei die Wechselspannung vorzugsweise Trapezform hat (für kurze Zeitintervalle innerhalb jeder Schwingungsdauer konstan- te Spannungsspitzen). Geeignete Frequenzen der Wechselspannung betragen zwischen 100 und 100.000 Hz, vorzugsweise 3000 bis 10000 Hz. Die elektromagentischen Felder werden bevorzugt mittels Spulen, welche um rohrförmige Behältnisse gewickelt sind eingebracht, wobei das rohrförmige Behältnis das Wasser aufnimmt. Die Konditionierung kann in Durchflussapparaturen erfolgen. Die Fließgeschwindigkeit kann von 0,1 m/s bis 50 m/s, insbesondere 2 m/s bis 20 m/s betragen. Durch die wechselnden elektromagnetischen Felder wird Wasser in seiner Struktur temporär verändert. Dies führt zu veränderten „wässri- gen Bedingungen" an den Grenzflächen zwischen den jeweiligen Festkörpern und dem Wasser. Zur Herstellung von elektromagnetischen Feldern sind ebenso geeignet Permanentmagnete, insbesondere solche mit Magnetfeldstärken von 0,0001 bis 2 Tesla, insbe- sondere 0,2 bis 1 ,2 Tesla.
Der Suspensionsmischer homogenisiert das Mischgut und wirkt gleichzeitig zerkleinernd auf die im Mischgut enthaltenden Partikel. Die Zerkleinerungswirkung ist ähnlich der einer Nassmühle. Geeignete Suspensionsmischer sind Kolloidalmischer oder Kolloidaldisperga- toren.
Der Suspensionsmischer weist hierzu bevorzugt zwei Kammern (Vormischzone und Dispergierzone) auf. Das Mischgut wird passiv in der Vormischzone durch den Austritt des flüssigen Mischgutes über ein Trennelement bewegt, wobei das Mischgut über einen größeren Einlass im Trennelement, vorzugsweise angeordnet über der Drehachse, in die Dispergierzone zunächst eingesogen wird. Dort wird das Mischgut von einem schnelllaufenden Rührwerk erfasst und radial nach außen, vorzugsweise auch nach oben, gepresst, wobei das Mischgut hierbei in Fließrichtung durch kleinere Öffnungen der Trennscheibe tritt bzw. durch kleinere Öffnungen zwischen äußerem Rand der Trennscheibe und Behäl- terwand. Die kleineren Öffnungen sind vorzugsweise auf dem äußeren Umfang der Trennscheibe angeordnet. Kleiner und größer bezeichnen hierbei das relative Flächenverhältnis der kleineren Austrittsöffhungen zu der/den größeren Eintrittsöffhungen in die Dispergierzone. Das schnell-laufende Rührwerkzeug weist vorzugsweise Rührergeschwindigkeiten von über 300 U/min insbesondere 800 bis 2000 U/min auf. Geeigneterweise liegt eine Umfangsgeschwindigkeit des Rührwerkzeugs zwischen 3 und 20 m/s, vorzugsweise zwischen 12 und 17 m/s vor.
Ein besonders geeigneter Suspensionsmischer ist in der DE 103 54 888 B4 offenbart. Insofern wird auf die Offenbarung und Definition des Suspensionsmischers dort und insbesondere die Definition gemäß Anspruch 1 verwiesen und hiermit auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Der Mischprozess erfolgt besonders bevorzugt in zwei unterschiedlichen Prozesszonen (Vormischzone und Dispergierzone). Durch den ständigen Stoffaustausch zwischen den beiden Zonen wird eine höchstmögliche Homogenität des Mischgutes erzielt. Das mit ho- her Umfangsgeschwindigkeit (bis 2000 U/min.) in der Dispergierzone rotierende Mischwerkzeug bewirkt gleichzeitig sehr große Scher- und Kavitationskräfte, die zu einem optimalen, kolloidalen Aufschluss der Suspension führen. Daraus ergeben sich die entscheidenden Vorteile wie größtmögliche Homogenität der Mischung, minimale Sedimentation des Gemisches, gleichbleibende Rheologie des Produktes, kein Nachquellen der Suspensi- on und geringst möglicher Rohstoffeinsatz. Niedrig- bis hochviskose Systeme werden verarbeitbar bei hohe Mischleistung und kurzen Mischzeiten. Während eine erste Prozesszone zum Vormischen der Mischung ausgelegt ist, erfolgt die eigentliche Dispergierung der Mischung in der zweiten Prozesszone. Die Offenbarung der DE 103 54 888 B4 wird hiermit durch Verweis auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Wenn gewünscht kann auf die Zusammensetzung im Supsensionsmischer (ggf. zusätzlich) ein elektromagnetisches Feld, umfassend auch ein Magnetfeld wie es von obigen Permanentmagneten ausgeübt wird, und/oder (zusätzlich) Ultraschall einwirken (Frequenz 20 kHz und 1 GHz).
Durch die Behandlung einer Flüssigkeit mit Ultraschall können sonochemische Reaktionen auftreten. Die Reaktionsmechanismen beim Abbau von in Flüssigkeiten befindlichen Substanzen - ermöglicht durch Kavitation - hängen einerseits von der Ultraschallfrequenz ab, andererseits von den jeweiligen physikalisch-chemischen Eigenschaften der Substanzen. Insbesondere im Niederfrequenzbereich treten auch hohe Scheerkräfte auf.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung mineralischer Baustoffe umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen von Wasser, - Bereitstellen von Bindemitteln umfassend zumindest Zement mit mittleren Partikelgrößen von 50 bis 300 μm und/oder Gips und/oder gebrannter Kalk und ggf. Additive, Aussetzen des Wassers in Gegenwart oder Abwesenheit des Bindemittels und des fakultativen Additivs elektromagnetischen Feldern umfassend Magnetfelder und/oder elektrische Felder, - Aussetzen des behandelten Wassers enthaltend Bindemittel und, soweit vorhanden, Additiv einem Suspensionsmischer zur Herstellung einer Suspension unter Mischen und Zerkleinem der Partikel umfassend zumindest eine dispergierte feste Phase enthaltend zumindest einen Teil des Bindemittels und eine kontinuierliche flüssige Phase, aufweisend Wasser und - Zumischen von Zuschlagsstoffen enthaltend zumindest Sand und/oder Kies zu der Suspension nebst ggf. weiteren Stoffen zur Herstellung der mineralischen Baustoffe.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung zumindest den Gewichtsanteil der Partikel in Suspension mit Durchmessern von unter 0,1 μm um zumindest 5 Gew.% erhöht.
3. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verlassen des Suspensionsmischers auf ein Teil Bindemittel 0,25 bis 0,6 Gewichtsteile Wasser, vorzugsweise 0,28 bis 0,4 Gewichtsteile Wasser, in der Suspen- sion entfallen (Wasser/Bindemittel- Wert).
4. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Baustoffe ausgewählt sind aus der Gruppe Betonfertigteile, Transportbeton, Pumpbeton, Beton- Vorfabrikate, Betonrohre, Betonpflastersteine, Be- tonverbundsteine, Betonplatten, Spritzbeton im Nass- und Trockenverfahren und/oder Leichtbeton.
5 Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das dem elektromagnetischen Feld umfassend Magnetfelder und/oder elektrische Felder ausgesetzte Wasser unmittelbar dem Suspensionsmischer zuführt und/oder das Wasser im Suspensionsmischer dem elektromagnetischen Feld aussetzt.
6 Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsmischer einen Rotor und einen Stator aufweist und die Rotorgeschwindigkeit vorzugsweise über 300 U/min insbesondere über 1000 u/min beträgt.
7 Verfahren gemäß zumindest einem der Ansprüche Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionsmischer eine passiv bewegte Vormischzone und eine aktiv bewegte Dispergierzone aufweist, wobei die Dispergierzone und Vormischzone durch ein mit Durchlässen versehenes Trennelement getrennt sind, Dispergierzone und Vormischzone aber in Fluidkommunkation stehen und die Dispergierzone ein Rührwerk- zeug beinhaltet.
8 Verfahren gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement viele kleinere Öffnungen auf dem äußeren Umfang als Austrittsöffnungen aus der Dispergierzone aufweist und zentral zumindest eine Öffnung als Eintrittsöffnung in die Dispergierzone, wobei die größere Öffnung jeweils gegenüber den kleineren Öffnungen der Fläche nach um zumindest Faktor 5 vorzugsweise um zumindest Faktor 10 größer ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Eintritts- öffnung ein elektromagentisches Feld umfassend Magnetfelder und/oder elektrische Felder auf das Mischgut einwirkt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk- zeug mit einer Rülirergeschwindigkeit von über 300 U/min bewegt ist, insbesondere 800 bis 2000 U/min.
11. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerkzeug eine Umfangsgeschwindigkeit zwischen 3 und 20 m/s, vorzugsweise zwischen 12 und 17 m/s aufweist.
12. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Bindemittel mittlere Partikelgrößen von 50 bis 300 μm aufweist, wobei vorzugsweise kleiner 5 Vol.% der Partikel Partikelgrößen von kleiner als 20 μm und kleiner 5 Gew.% Partikelgrößen von größer als 300 μm aufweisen.
13. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Bindemittel Blaine- Werte von 3000 bis 8000 cm2/g aufweist.
14. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittels im mineralischen Baustoff nach Aushärten 6 bis 35 Gew.% beträgt.
15. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Additivs 0,2 bis 8 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Bindemittels beträgt.
16. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Felder wechselnde elektromagnetische Felder sind und vorzugsweise durch Wechselspannung aufweisend Impulshöhen von 5 bis 50 Vss, vorzugsweise 10 bis 20 Vss, erzeugt werden und die Wechselspannung besonders bevorzugt Trapezform hat.
17. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Felder durch elektrische Wechselspannung mit Frequenzen zwischen 100 und 100.000 Hz, vorzugsweise 3000 bis 10000 Hz, erzeugt werden.
18. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Felder durch eine Spule, die die Wandungen eines Durchfluss- oder Aufbewahrungsbehältnisses umgibt, erzeugt werden.
19. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser in einer Durchflussapparatur dem elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird.
20. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die elektromagnetischen Felder durch eine gewobbelte Spannung erzeugt werden, ggf. in Form eines Sägezahnsignals.
21. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser einen pH- Wert von 7 und kiemer aufweist.
22. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Felder durch einen Permanentmagnet erzeugbar sind, insbesondere solche mit Magnetfeldstärken von 0,0001 bis 2 Tesla, insbesondere 0,2 bis 1,2 Tesla.
23. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zuschlagsstoffe, die vermengt mit Wasser sind, dem elektromagnetischen Feld ausgesetzt werden /wurden und nachfolgend zugesetzt werden.
EP08734380A 2007-03-14 2008-03-14 Verfahren zur herstellung mineralischer baustoffe mittels bindemittelsuspensionen Withdrawn EP2125658A1 (de)

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