DE2739188C2

DE2739188C2 - Verfahren zur Herstellung von Gasbeton

Info

Publication number: DE2739188C2
Application number: DE2739188A
Authority: DE
Inventors: Armin 7597 Rheinau Hartmann; Werner 6101 Messel Wetzig
Original assignee: Ytong AG
Current assignee: Ytong AG
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CH637358A5; AT372063B; US4211571A; ATA720877A; DE2739188B1; FR2401751B1; FR2401751A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gasbeton unter Verwendung von Feinkalk, einer Calciumsulfat-Komponente und einer SiOrKomponente.

Man ist bestrebt, den Gärprozeß bei der Gasbetonherstellung langsam ablaufen zu lassen, um ein gleichmäßiges rissefreies Wachsen der Masse zu erzielen, und die Viskosität einer Masse während des Garens derart einzustellen, daß sich die sich entwickelnden Gasblasen homogen verteilen können. Ferner soll die Gärgeschwindigkeit gering sein, um dem Zement zum Abbinden Zeit zu lassen und auf diese Weise die Stabilität der Masse zu gewährleisten. Darüber hinaus muß dafür gesorgt werden, daß sich eine optimale Reaktionstemperatur in der gärenden Masse einstellt. Außerdem sind die gärenden Gasbetontnassen bei Erreichen der maximalen Steighöhe sehr empfindlich gegen mechanische Erschütterungen. Daher muß gewährleistet sein, daß die Formwagen ihren endgültigen Standplatz erreicht haben, bevor sich das Gärmaximum einstellt.

Diese wesentlichsten Bedingungen werden entscheidend von der Kalkhydrat-Entwicklung in der Masse beeinflußt, weshalb nicht jeder Feinkalk nach DIN 1060 verwendet werden kann. Zur Herstellung von Gasbeton wird daher in der Regel ein hartgebrannter Feinkalk, vorzugsweise Weiß-Kalk, verwendet Diese Spezialkalke werden in Koks-Schachtöfen gebrannt Ihre Reaktionsgeschwindigkeiten, gemessen nach der Naßlöschkurven-Methode gemäß dem Prüfverfahren des Bundesverbandes der Deutschen Kalkindustrie, Hegen bei

ίο teo zwischen 10 bis 15 Minuten. Sie gewährleisten in der Regel einen langsam ablaufenden Gärprozeß und die Einstellung des Garmaximums zu dem gewünschten Zeitpunkt sowie die erforderliche Austrocknung der Masse. Die hartgebrannten Kalke werden auch im Geis misch mit Zement verwendet Dabei tragen sie dazu bei, daß der Zement mit Ablauf des Gärprozesses ansteift und dadurch die Masse mittragen kann.

Ein wesentlicher Vorteil der hartgebrannten Kalke ist, daß sie höhere Endtemperaturen als andere Kalke erreichen (Naßlöschkurve), was für die Austrocknung der Gasbetonmasse wichtig ist, um sie ohne Schwierigkeiten schneiden zu können.

Hartgebrannte Kalke sind jedoch extrem teuer und stehen nicht überall in ausreichenden Mengen zur Verfügung. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, weicher gebrannte Kalke aus z. B. öl- oder Gasofen mit ito-Werten unter 10 Minuten einzusetzen. Beispielsweise können Kalke für die Kalksand-Leichtsteinherstellung <60-Werte von etwa 6 bis 12 Minuten aufweisen (VgLScWeIe-BCrCnS₁WKaIkA, 1972, S.418, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf).

Diese relativ billigen Kalke, die in der Regel ein hohes Sedimentvolumen und eine hohe Ergiebigkeit aufweisen, haben jedoch zu hohe Reaktionsgeschwindigkeiten und dicken zu schnell an, so daß der Gärprozeß gestört wird. Deshalb ist versucht worden, durch den Zusatz insbesondere organischer Stoffe die Hydratation dieser reaktiven Kalke zu verzögern, d. h. den Löschvorgang zeitlich zu verlängern. Dabei ändert sich jedoch die Charakteristik der Löschkurve derart, daß anfänglich eine Verzögerung der Temperaturentwicklung und damit eine Löschverzögerung, später jedoch eine Beschleunigung .auftritt Die Naßlöschkurve wird S-förmig, was bekanntlich für die Zwecke der Gasbetonherstellung ungünstig ist Außerdem bedingen die organischen Zusätze nicht unerhebliche Mehrkosten.

Es ist bereits versucht worden, durch einen Zusatz von Calciumsulfat zu den grünen Gasbetonmichungen die Löschgeschwindigkeit der Kalkkomponente zu regeln. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, daß ein Zusatz von Calciumsulfat insbesondere die Festigkeit des aus einer vorwiegend Feinkalk als Bindemittel enthaltenden Mischung hergestellten Gasbetons erheblich mindert Aus diesem Grunde wurde bei der Herstellung von Gasbeton ohne Zement auf einen Zusatz von Calciumsulfat verzichtet und statt dessen hartgebrannter Kalk verwendet.

Bei kalkreichen Mischungen mit Zement kann der Zusatz von Calciumsulfat entfallen, weil die Löschgeschwindigkeit des Kalkes durch den Zementzusatz reduziert werden kann. Jedoch führt in diesem Fall der Zement zu Festigkeitsminderungen. In zementreichen Mischungen kann nach der DE-PS 16 46 580 ein Zusatz von Calciumsulfat zur Mörtelmischung von über 2,5 Gew.-°/o SO3 die Festigkeit, die — bedingt durch den Zement — gemindert ist, gesteigert werden.

In allen Fällen jedoch, in denen Kalk als Bindemittel allein oder im Gemisch mit Zement verwendet wird, ist

der Zusatz von Calciumsulfat begleitet von einem Vergrießungsvorgang des Kalkes, so daß ein ungestörter Hydratationsvorgang nicht gewährleistet werden kann. Es treten Fehlgüsse und fehlerhafte Bauelemente auf. Die Sulfate werden bisher entweder beim Brennen oder beim Mahlen des Kalkes oder bei der Gasbetonproduktion zusammen mit den anderen Reaktionspartnern zugesetzt Es hat sich allerdings herausgestellt, daß ein derartiger Zusatz von Sulfaten zu der starken Vergrießung der sich ausbildenden Kalkhydrate führt Wenn man das Kalkhydrat auf sein Sedimentvolumen hin untersucht, so bilden sich im sulfatfreien Löschwasser sehr große Sedimentvolumina aus, während bei Anwesenheit von Sulfaten die Sedimentvolumina klein sind und das Kalkhydrat sich als Grieß absetzt Selbst ein Zusatz von Sulfatträgern nach dem Einführen und Ablöschen des Kalkes führt zur Vergrießung. Diese Grießbildung ist bei der Gasbetonproduktion extrem ungünstig, da die stabilisierende Wirkung der voluminösen Kalkhydrate in der gärenden Gasbetonmasse fehlt Die Gasbetonmasse neigt daher zum Zurückfallen oder zum völligen Einfallen, insbesondere bei Massen mit geringen Feststoffgehalten. Die Hydratationskurve bzw. Naßlöschkurve wird durch Calciumsulfat in ähnlicher Weise beeinflußt wie bei einem Zusatz von organischen Stoffen. Ein Zusatz von Calciumsulfaten zur Gasbetonmasse konnte sich daher bislang nicht durchsetzen, weil u. a. auch die Eigenschaften der Gasbeton-Bauelemente, die unter Verwendung von hartgebrannten Kalken hergestellt werden, nicht erreicht werden konnten.

Aufgabe der Erfindung ist, weichgebrannte Kalke in Gießmassen zur Herstellung von Gasbeton mit ίβο-Werten unter 10 Minuten derart zu verzögern, daß ihr Löschverhalten in der Gasbetonma.sse dem der hartgebrannten Kalke entspricht und damit eine hohe Gieß-Stabilität erzielt wird, ohne den Gärprozeß ungünstig zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.

Durch die Vormischung ergibt sich eine überraschend günstige Ausbildung des Kalkhydrats und eine besonders homogene Verteilung des feindispersen Hydrats. Es ist von Vorteil, wenn Kalk, Wasser und Sand zusammen in einem Mischvorgang vorgemischt und das Calciumsulfat anschließend ggf. zusammen mit Zement zugesetzt werden. Wenn die Menge des im Zement vorhandenen Calciumsulfate zur Löschverzögerung ausreicht, ist es vorteilhaft, den Zement nach der Vormischung des Kalkes, Sandes und Wassers zuzusetzen. Werden sulfatarme Zemente verwendet, kann allerdings der Zement bereits zur Vormischung gegeben werden, und das zur Löschverzögerung erforderliche Calciumsulfat, insbesondere in Form von Gips und/oder Anhydrit, nach der Vormischung zugesetzt werden. Es ist überraschend, daß das Calciumsulfat seine nachteiligen Wirkungen auf den Löschvorgang verliert, wenn man es erst zusetzt, wenn der Feinkalk mit dem Wasser zu reagieren beginnt und der Löschvorgang in Gang gesetzt ist. Offenbar ist die Affinität des Calciumhydroxids im status nascendi zu den in der Vormischung enthaltenen Reaktionspartnern stärker als die Wirkung der anschließend zugesetzten Calciumsulfate. Vielmehr bewirken, die Calciumsulfate, wenn sie zum richtigen Zeitpunkt zugesetzt werden, eine derart günstige Verzögerung, daß das Ablöschverhalten des hochreaktiven Kaikes dem des hartgebrannten Kalkes gleicht. Während normalerweise ein Gipszusatz die Gasentwicklung derart bremst, daß der Gärprozeß gehemmt abläuft und zu Fehlgüssen führt, steigt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Masse schnell hoch mit einer idealen Konsistenz, so daß insbesondere Bewehrungen ohne »Schattenbildung« umflossen werden. Die Taktzeiten können reduziert werden. Außerdem ist weniger Aluminiumpulver erforderlich.

Bei Zusatz von Sulfaten bereits zu Beginn des Löschprozesses wird das Aufgären der Masse sehr stark verzögert, d. h. es sind sehr lange Zeiten nötig, bis die Masse ihre endgültige Gärhöhe erreicht hat. Dies ist naturgemäß für den Produktionstakt ungünstig. Setzt man den Sulfatträger in dem oben beschriebenen geeigneten Zeitpunkt zu, so gärt die Masse sehr schnell auf, praktisch in der gleichen Weise, in der sie ohne Zusatz von Sulfaten gärt Erst nach Erreichen der maximalen Steighöhe beginnt die Verzögensngswirkung des Sulfates, die sich hauptsächlich in einem sehr langsamen weiteren Temperaturanstieg äußert Bei der Produktion von Montagebauteilen ergibt sich damit der weitere Vorteil, daß durch die schnell aufgärende, niedrig viskose Masse die Bewehrungseisen gut umflossen werden, während sich durch langsam gärende zähe Massen, die sich bei hohen Sulfatzusätzen im Kalk ergeben, Hohlstellen (Schattenbildung) hinter den Bewehrungseisen in Gärrichtung bilden.

Dieses Verhalten des hochreaktiven Kalkes läßt sich mit der Naßlö-schkurve nicht nachvollziehen, weil bei dieser Meßmethode die Reaktionspartner fehlen. Das nachträgliche Zusetzen des Calciumsulfate lag aber auch nicht nahe, weil die Zugabe sehr kleiner Mengen bei kurzen Mischzeiten mit geringen Scherkräften in allen Fällen problematisch ist und zu erwarten war, daß die konzentriert zugegebene Menge vor ihrer Verteilung durch den Mischvorgang örtlich zur Vergrießung des Kalkes führt. Dies bleibt wohl aus den oben vermuteten Gründen aus.

Hinzu kommt, daß überraschenderweise die Gasbeton-Bauteile hohe Festigkeiten vergleichbar mit den Festigkeiten, die von Gasbeton-Bauteilen, hergestellt aus Hartbrand, bekannt sind, aufweisen. Es war ferner überraschend, daß die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gasbeton-Bauteile wesentlich ciimensionsstabiler sind als derzeit bekannte Gasbeton-Bauteile.

Die Zugabenmenge des Calciumsulfats richtet sich nach dem freien CaO-Gehalt und der Reaktivität des Kalkes. Die Menge wird empirisch ermittelt und ist u. a. abhängig von der Wirkung der Calciumsulfationen auf die Gär- und Gießeigenschaften der Masse. Auch der Zeitpunkt der Zugabe sowie die Vor- und Weitermischdauer sind von diesen Parametern abhängig. Es hat sich herausgestellt, daß es bei den kalkreichen Mischungen mit über 50 Gew.-% Kalkanteil, insbesondere mit 52 bis 65 Gew.-% Feinkalk mit ίβο-Werten zwischen 2 und 6 Minuten, im Bindemittel und über 4,5 Gew.-%, vorzugsweise von 6 bis 12 Gew.-% SCVGehalten in Form von Calciumsulfat bezogen auf den freien CaO-Gehalt des Kalkes besonders günstig ist, wenn zunächst Wasser in den Mischer gefüllt wird, anschließend der Mischer in Gang gesetzt wird, dann Kalk, sulfatarmer Zement und Sand eingefüllt und 40 bis 80, insbesondere 50 bis 70 Sekunden vorgemischt wird, danach die SO3 enthaltende Komponente, vorzugsweise Anhydrit, zugesetzt, etwa 30 bis 35, vorzugsweise 32 bis 34 Sekunden, weitergemischt wird, im Anschluß daran das Gärmittel, vorzugsweise Aluminiumpulver, zugegeben, dann 14 bis 20, insbesondere 16 bis 18 Sekunden, nachgemischt wird.

Anhand des folgenden Beispiels wird die Erfindung

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näher erläutert reicht, ohne daß Endtemperaturen von über 90° C einge-

Zur Herstellung eines Gasbeton-Bauteils der Güte- stellt werden müssen, wie dies beispielsweise bei normaklasse G 25 werden 420 kg eines hochreaktiven Weiß- len zementarmen Mischungen der Fall ist, die Endtem-Feinkalks mit einem fco- Wert von 5 Minuten und einem peraturen über 90° C erfordern, um innerhalb von CaO-Gehalt von 96 Gew.-% i:nd 280 kg Portlandze- 5 Stunden auszutrocknen, ment PZ 350 sowie 1500 kg Sand unter Rühren in einen Mischer gefüllt, in dem sich bereits 12001 Wasser befinden, Das Gemenge wird 60 Sekunden vo^rgemischt Dann werden 60 kg Anhydrit mit einem SCh-Gehalt von 59 Gew.-% zur Vormischung gegeben und 32 Sekunden weitergemischt Anschließend werden Iß kg Aluminiumpulver zugesetzt und 30 Sekunden gemischt Danach wird die Masse vergossen und in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet Die Gießmasse zeigt keinerlei Anomalie. Nach der Härtung ergibt sich ein Gasbeton-Bauteil mit einer Dimensionsstabilität von 0,1 mm/m. Die Dimensionsstabilität wurde ermittelt, indem das Bauteil sofort nach der Autoklavhärting und nach einer 28tägigen Einwirkung einer Atmosphäre von 40% relativer Luftfeuchtigkeit bei 20⁰C, bei der sich eine Ausgleichsfeuchte von etwa 3 Gew.-% eingestellt hatte, vermessen wurde. Die Druckfestigkeit des Gasbeton-Bauteils lag bei 35 kp/cm². Die optische Qualität war hervorragend.

Besonders günstig ist, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Gasbeton-Bauteilen der Güteklasse G 25 mit hohen Wasser/Mehl-Werten über 0,58 durchgeführt wird.

Vorzugsweise werden Wasser/Mehl-Werte der Gießmasse von 0,58 bis 0,62 gewählt Gleichzeitig ist dabei von Vorteil, wenn der Kalkgehalt und der Wasser/ Mehl-Wert so aufeinander abgestimmt werden, daß sich Endtemperaturen der gärenden Masse von 75 bis 90, vorzugsweise von 80 bis 85⁰C, einstellen. Dadurch wird die Masse in üblichen Taktzeiten schneidereif und die Dimensionsstabilität des Fertigteils günstig beeinflußt Ferner ist in diesem Zusammenhang von Vorteil, möglichst feine Aluminiumpulver zuzusetzen.

Die folgende Tabelle verdeutlicht die Erfindung. Es werden Mischungen aus Hart- und Weichbrand miteinander verglichen in bezug auf maximale Gärtemperatur sowie die Festigkeit und Schwindung der autoklavgehärteten Formteile.

	Hartbrand	Weichbrand
Kalk (kg)	340	340
Zement (kg)	220	220
Sand(kg)	1790	1790
Anhydrit (kg)	—	60
Gärtemperatur (⁰C)	80	80
Druckfestigkeit (kp/cm²)	25	35
Schwindung (mm/m)	0,4	0,09

45

50

55

Die Werte der Tabelle lassen erkennen, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkte herkömmlichen sogar überlegen sind. Diese Überlegenheit betrifft auch das Verhalten der Masse während der Gärung, insbesondere in bezug auf die Steighöhe, Steiggeschwindigkeit, Konsistenz, Temperaturentwicklung und Endtemperatur sowie Stabilität der Masse nach Erreichen der maximalen Steighöhe.

Mit der Erfindung wird trotz der Sulfatzugabe erreicht, daß die Masse schnell aufgärt und ohne Riß- und Schattenbildung stabil und sich selbsttragend ist und nicht zurücksinkt oder zusammenfällt. Es werden Standzeiten bis zur Schneidfähigkeit von 1 bis 4 S'unden er-

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Gasbeton, wobei man Bindemittel, enthaltend Kalk und Zement, sowie Quarzsand oder eine äquivalente SKVKomponente, Calciumsulfat, Treibmittel, insbesondere Aluminiumpulver, und Wasser zu einer gießfähigen Masse mischt, die Masse in Formen gießt, gären und ansteifen läßt, ggf. zu Formkörpern schneidet und die Formkörper hydrothermal härtet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der gießfähigen Masse Mischungen mit über 50 Gew.-%, insbesondere mit 52 bis 65 Gew.-%, Feinkalk im Bindemittel mit to-Werten von 2 bis 6 Minuten verwendet werden, wobei zunächst Wasser in den Mischer gefüllt, anschließend der Mischer in Gang gesetzt wird, dann Kalk, sulfatarmer Zement und Sand eingefüllt werden und 40 bis 80, insbesondere 50 bis 70 Sekunden, vorgemischt, danach die Calciumsulfat enthaltende Komponente zugesetzt, etwa 30 bis 35, vorzugsweise 32 bis 34 Sekunden weitergemischt, danach das Gärmittel zugesetzt, dann 14 bis 20, insbesondere 16 bis 18 Sekunden, nachgemischt wird und anschließend in Formen gefüllt wird, wobei 4,5 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 6 bis 12 Gew.-% SO₃ in Form von Calciumsulfat bezogen auf den freien CaO-Gehalt des Feinkalks zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Calciumsulfat enthaltende Komponente Gips und/oder Anhydrit und/oder Zement verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der gießfähigen Masse mit Wasser/Mehl-Werten über 0,58, vorzugsweise von 0,58 bis 0,62, gearbeitet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinkalk-Gehalt und der Wasser/Mehl-Wert so aufeinander abgestimmt werden, daß sich Endtemperaturen in der gärenden Masse von 75 bis 90, vorzugsweise 80 bis 85° C, einstellen.