DE2546570A1

DE2546570A1 - Feinkalk sowie seine verwendung zur herstellung von porenbeton

Info

Publication number: DE2546570A1
Application number: DE19752546570
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Dyckerhoff GmbH
Current assignee: Dyckerhoff GmbH
Priority date: 1975-10-17
Filing date: 1975-10-17
Publication date: 1977-04-21
Also published as: BE847323A; FR2327971A1; NL7611303A; DE2546570B2; LU76022A1; DE2546570C3

Description

DR. SOLF & ZAPF PATENTANWÄLTE

^ £ DR.-ING. DIPL.-ING. A. SOLF

DIPL.-ING. CHR. ZAPF

56 Wuppertal 1 Wall 27/29 Postfach 13O219

l/ko/49 Patentanmeldung

Dyckerhoff Zementwerke AG, 6200 Wiesbaden

Feinkalk sowie seine Verwendung zur Herstellung von Porenbeton

Die Erfindung betrifft Peinkalk und eine den erfindungsgemäßen Feinkalk enthaltende Porenbetonmischung. Porenbeton ist der Sammelbegriff für Gasbeton, Schaumbeton und Kalksandleicht— steine.

Feinkalke sind gemahlene Branntkalke. Nach DIN 1060 unterscheidet man u. a. zwischen Welßfeinkalken mit einem CaO-Gehalt über 80 Gew.% und Wasserfeinkalken ohne CaO-Gehalts-Anforderungen, aber mit einem maximalen C0„-Gehalt von 7 Gew.% und einer Druckfestigkeit nach 28 Tagen >10 kp/cm . Die CaO-Gehalte der Wasserfeinkalke liegen in der Regel zwischen 70 und 85 Gew.%. Diese Kalke werden u.a. in wasserhaltigen Mischungen vorzugsweise mit einer SIO--haltigen Komponente beispielsweise zur Herstellung von gießbaren Mischungen insbesondere für Poren—

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beton verarbeitet und erfordern dabei eine nicht unbeträchtliche Wassermenge, die chemisch und adsorptiv gebunden wird. Darüber hinaus wird eine weitere Wassermenge benötigt, um die Verarbeitbarkeit der Mischungen zu gewährleisten. Zur Herstellung beispielsweise eines hydrothermaHjgebundenen Gasbetonerzeugnisses muß auch das Wasser auf die Härtetemperatur gebracht werden. Es wird zusätzlich Wärmeenergie erforderlich, die um so größer sein muß, je höher der Wassergehalt der Mischungen ist.

Ein besonderes Problem stellt die Herstellung von Porenbeton unter Verwendung von Feinkalken dar, wie sie aus modernen Öfen mit günstigeren Wärmeenergiekosten erhalten werden. Diese Kalke löschen schnell ab und dicken bei Zusatz noch vertretbarer Wassermengen derart schnell an, daß die Bildung der Gasporen behindert wird. Aus diesen Gründen haben die in der Kalksandstein- und Stahlindustrie jetzt üblichen Feinkalke keine bedeutende Verwendung zur Herstellung von Porenbetonerzeugnissen gefunden. Hierzu wird vielmehr in der Regel ein speziell gebrannter Weißfeinkalk, ein sogenannter Hartbrand (t _R0 >10 min.) verwendet, der gegenüber den handelsüblichen Produkten mit erhöhten Wärmeenergiekosten erzeugt werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wasserbedarf der Feinkalke zu reduzieren und den Feinkalken eine wirt-

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— 3 —
cf.

schaftliche Verwendung in wasserhaltigen gießbaren Mischungen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination eines Feinkalkes mit einer aliphatischen, gesättigten Hydroxycarbonsäure mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, 1 bis 3 Carboxylgruppen und Hydroxylgruppen, wobei bei den Hydroxycarbonsäuren mit einer Carboxylgruppe jedes andere Kettenglied mit einer Hydroxylgruppe, bei den Hydroxycarbonsäuren mit zwei Carboxylgruppen wenigstens die halbe Anzahl der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe und bei den Hydroxycarbonsäuren mit drei Carboxylgruppen wenigstens der dritte Teil der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe besetzt ist, und/oder mit den Alkalisalzen und/oder Lactonen dieser Hydroxycarbonsäuren gelöst. Dabei kann die Kombinierung des Peinkalkes mit dieser Verbindungsgruppe bei der Kalkherstellung wie auch bei der Herstellung der jeweiligen wasserhaltigen Mischungen erfolgen.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Feinkalk, enthaltend eine aliphatische, gesättigte Hydroxycarbonsäure mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, 1 bis 3 Carboxylgruppen und Hydroxylgruppen, wobei bei den Hydroxycarbonsäuren mit einer Carboxylgruppe jedes andere Kettenglied mit einer Hydroxylgruppe, bei den Hydroxycarbonsäuren mit zwei Carboxylgruppen wenigstens die halbe

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Anzahl der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe und bei den Hydroxycarbonsäuren mit drei Carboxylgruppen wenigstens der dritte Teil der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe besetzt ist, und/oder ein Alkalisalz und/oder Lacton dieser Hydroxycarbonsäuren.

Es hat sich gezeigt, daß die erstrebte Wirkung insbesondere dann in vorteilhafter Weise erreicht wird, wenn der Feinkalk mit diesen Verbindungen in Mengen von 0,05 bis 1 Gew.%, insbesondere von 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Peinkalk, kombiniert wird.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die natürlichen Hydroxycarbonsäuren verwendet werden, wobei sich herausgestellt hat, daß insbesondere die Verbindungen mit einer und zwei Carboxylgruppen geeignet sind und wenn eine Carboxylgruppe vorliegt insbesondere die Glucon- und Glycerinsäure, wenn zwei Carboxylgruppen vorliegen insbesondere die Weinsäure, Mesoweinsäure, Tartronsäure, Zuckersäure und Schleimsäure, und wenn drei Carboxylgruppen vorliegen insbesondere die Zitronensäure eine sehr gute Wirkung zeigen.

Es hat sich ferner gezeigt, daß der Wassergehalt stark reduziert werden kann, wenn eine Hydroxycarbonsäure der definierten Art mit möglichst großer Anzahl von Hydroxylgruppen verwen-

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let wird. Jies ist insofern überrascnend, als in der Regel organische Verbindungen mit großer Anzahl von Hydroxylgruppen wie beispielsweise Zucker oder Methylcellulose die Erhärtung von Bindemitteln ungünstig beeinflussen. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Kombination konnte dagegen kein derartiger negativer Effekt beobachtet werden. Vielmehr hat sich herausgestellt, daß der Wasserbedarf besonders stark reduziert werden kann, wenn als Hydroxycarbonsäure Gluconsäure zugesetzt wird und der Wasserbedarf darüber hinaus sogar bis zu 30 Gew.% gesenkt werden kann, wenn die in Wasser leicht löslichen Salze der Gluconsäure verwendet werden, wobei insbesondere das Natriumsalz der Gluconsäure mit folgender Strukturformel eine besonders hohe Reduzierung des Wasseranspruches bei einem Wasserfeinkalk ermöglicht:

	COO	Na
H —	C —	OH
HO -	ό -	H
H -	T ""	OH
H -	τ ~	OH
	PIT CH	OH

Besonders vorteilhaft ist der geringe Wasserbedarf der erfindungsgemäßen Kombination eines Feinkalkes mit den oben beschriebenen Verbindungen bei der Herstellung von Porenbeton, insbesondere Gasbeton. Demgemäß ist ferner Gegenstand der Erfindung, eine Porenbeton-, insbesondere Gasbeton-Mischung, im wesentlichen bestehend aus mindestens einer CaO- und mindestens einer SiOp-haltigen Komponente sowie Poren- bzw. Gasbild-

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nern und Wasr-or, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen Feinkalk als CaO-Komponente in Kombination mit einer aliphatischen, gesättigten Hydroxycarbonsäure mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, 1 bis 3 Carboxylgruppen und Hydroxylgruppen, wobei bei den Hydroxycarbonsäuren mit einer Carboxylgruppe jedes andere Kettenglied mit einer Hydroxylgruppe, bei den Hydroxycarbonsäuren mit zwei Carboxylgruppen wenigstens die halbe Anzahl der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe und bei den Hydroxycarbonsäuren mit drei Carboxylgruppen wenigstens der dritte Teil der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe besetzt ist, und/oder mit den Alkalisalzen und/oder Lactonen dieser Hydroxycarbonsäuren enthält. Weitere besonders vorteilhafte Mischungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 9 bis 18.

Die SiO„-Komponenten sind vorzugsweise fein gemahlene oder feinkörnige kieselsäurehaltige Stoffe und die Porenbildner gasbildende Zusätze wie beispielsweise Aluminiumpulver oder schaumbildende Tenside. Die erfindungsgemäßen Mischungen werden in bekannter Weise in gespanntem Dampf gehärtet; sie können außerdem an sich bekannte Erhärtungsbeschleuniger für den Zementanteil und, falls erforderlich, an sich bekannte Ablösch verzögerer für den Feinkalk enthalten.

Der unerwartete positive Effekt der erfindungsgemäßen Kombi-

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nation der Feinkalke mit Verbindungen der oben beschriebenen Art wird in überraschender Weise noch dadurch ergänzt, daß die Ablöschgeschwindigkeit der Kalke günstig verzögert wird, was insbesondere in den erfindungsgemäßen Gasbetonmischungen bekanntermaßen von Vorteil ist. Darüber hinaus ist von Vorteil, daß die Erhärtung einer wasserhaltigen Bindemittelmischung nicht beeinträchtigt wird, vielmehr beeinflußt die erfindungsgemäße Kombination im wesentlichen die Verarbeitbarkeit bei niedrigem Wasserzusatz günstig. Die Kombinierung der beschriebenen Verbindungen mit dem Feinkalk erfolgt auf einfache Weise insbesondere bei der Vermahlung des gebrannten Stückkalkes zu Feinkalk. Eine sehr gute Verteilung der Verbindungen in der Porenbetonmischung und damit hervorragende Kombinationseffekte werden dann erzielt, wenn die Verbindungen dem Anmachwasser der Mischungen zugesetzt werden. Man kann sie aber selbstverständlich auch mit gutem Erfolg dem Trockengemisch beimengen,

Anhand der folgenden Beispiele wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. Hiervon beschreiben Beispiel 1 und 2 die Reduzierung des Wasserbedarfs und Beispiel 3 die vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Feinkalke in Gasbetonmischungen .

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Beispiel 1

Um das Fließverhalten einer Peinkalk-Wassermischung zu kennzeichnen, wurden ein Weißfeinkalk, ein Weißfeinkalk-Hartbrand sowie ein Wasserfeinkalk der Zusammensetzungen gemäß Tabelle verwendet.

Tabelle 1	Wasser feinkalk	Weiß feinkalk	Weißfeinkalk- Hartbrand
% Salzs.-Unl.	0,1	0,05	0,2
% SiO₂	b,0	0,6	0,8
% Al₂O₃	3,6	0,2	0,7
% Fe₂O₃	1,3	0,4	0,3
% CaO	&5,0	97,6	96,0
% MgO	0,8	0,8	t,4
% SO₃	0,1	0,1	0,4
% Na₂O	0,05	0,02	0,02
% K₂O	0,45	0,03	0,04
Rest	0,62 %	0,20 %	0,14 %
% CO₀ (C	2,4	3,2	1-,2

Von diesen Kalken wurden die Naßlöschkurve nach dem Arbeitsblatt 1 der Prüfverfahren des Bundesverbandes der Deutschen Kalkindustrie e.V., Ausgabe Januar 1971, sowie die Auslaufzeit eines Kalkbreies in Anlehnung an DIN 53211, Ausgabe April

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1974, ermittelt. Für die Messung der Auslauf zeit wurde ein Kalkbrei durch Zugabe von 100 g Kalk zu 195 g Wasser im Rührgefäß der Maßlöschkurve (Rührgeschwindigkeit 250 ü/min) hergestellt .

Hach einer Rührzeit von 30 see wurde der Kalkbrei in einen Auslauf becher nach DIN 53211 mit einer Düsenöffnung von 4 mm gegeben, dessen Düsenöffnung 2,5 min nach der Kalkzugabe in das Rührgefäß freigegeben wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

Auslaufzeit (DIN 53211) sec

u80
(Naßlöschkurve)

mxn

1. Wasserfeinkalk 16,8

2. Wasserfeinkalk

+ 0,2 % Natriumsalz der Gluconsäure 10,5

3. Wasserfeinkalk

+ 0,4 % Weinsäure 10,1

4. Weißfeinkalk oo

5. Weißfeinkalk

+ 0,2 % Natriumsalz der Gluconsäure 10,4

6. Weißfeinkalk

+ 0,2 % Weinsäure 9,9

7. Weißfeinkalk

Hartbrand 10,1

8. Weißfeinkalk

+ 0,2 % Zitronensäure 10,1

4,9

7,7

8,4 2,8

23,0 14,0 18,6 10,3

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Die Werte der Tabelle 2 zeigen, daß die Auslaufzeit der zu vergleichenden Peinkalke durch geringe Zusatzmengen der Verbindungen erheblich reduziert wird und daß der Weißfeinkalk unter den gewählten Bedingungen nur in Kombination mit den beschriebenen Verbindungen zum Fließen gebracht werden kann. Gleichzeitig zeigt die Tabelle 2 die synergistssehe Wirkung, wonach bei den erfindungsgemäßen Feinkalken mit der Verbesserung des Fließverhaltens die Verzögerung der Ablöschgeschwindigkeit einhergeht.

Beispiel 2

Der günstige Effekt der erfindungsgemäßen Feinkalkkombination auf die Verarbeitbarkeit in einer kieselsäurehaltigen Mischung wurde anhand des Ausbreitmaßes nach DIN 1060 mit dem Rütteltisch festgestellt. Hierfür wurden jeweils 170 g Kalk, 50 g Portland-Zement 350 F und 800 g Feinsand (DIN 1060) in einem Mörtelmischer nach DIN 1164 gemischt. Das Ergebnis zeigt die Abbildung, in der das Ausbreitmaß in Abhängigkeit vom Wasserzusatz aufgetragen wurde. Man erkennt auf dieser Darstellung die erhebliche Wirkung der erfindungsgemäßen Feinkalke auf den Wasserbedarf einer Mischung bei gleicher Verarbeitbarkeit (Ausbreitmaß). Bei Wasserfeinkalk konnte der Wasserbedarf durchscnittlich um etwa 30 % gesenkt werden.

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Beispiel 3

* Λ.

In einem Kalksandsteinwerk wurden nach üblichen Verfahren folgende Gasbetonmischungen hergestellt, in Formen gegossen, auf eine Steinformatgröße 49 x 24 χ 24 cm geschnitten und anschließend hydrothermal gehärtet.

Wasserfein- Wasser- Weißfein- Weißfein- Weißfeinkalk + 0,2% feinkalk kalk kalk kalk Natriumsalz Hartbrand +0,2%

Tabelle 3	kg	dm³	der Glucon-	200	165	165	Zitronen
	kg	säure	60	60	60	säure
Kalk	kg	200	640	640	640	165
Portland- Zement	kg	60	500	500	500	60
Sand	kg	640	270	220	230	640
Schlamm	g	500	715	635	650	500
H₂O *	g/l	270	1430	1420"	1420	220
Al-Pulver	^ ⁰C	715	80	80	80	635
Schlamm gewicht	cm	1430	44 !	55	40 !	1420
max. Temperatui	Standzeit bis zum Schneiden min	78	104_	94	ver worfen	80
erreichte Gußhöhe	Festigkeiten DIN 4165 2 kp/cm	55	81,7	47,7		56
	Rohdichte kg/	1 10	0,820	0,643		100
	53,1			52,2
0,658			0,651

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Mit Wasserfeinkalk und Weißfeinkalk, wie sie heute in der Kalksandstein- und Stahlindustrie üblich sind, konnte trotz höherer Wassergehalte keine ausreichende Gießfähigkeit der Mischung erreicht werden. Die Mischungen dickten zu schnell und zu stark an. Eine höhere Wassermenge konnte nicht zugesetzt werden, weil dann die Gefahr des Zusammenfallens der expandierten Mischung bestand.

Die Tabelle 3 zeigt, daß erfindungsgemäße Mischungen bei sehr guten Verarbeitungsbedindungen zu Gasbetonfertigprodukten führen, deren Eigenschaften in bezug auf die Festigkeit zumindest gleich mit denen bekannter Produkte sind.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Feinkalk, enthaltend eine aliphatische, gesättigte Hydroxycarbonsäure mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, 1 bis 3 Carboxylgruppen und Hydroxylgruppen, wobei bei den Hydroxycarbonsäuren mit einer Carboxylgruppe jedes andere Kettenglied mit einer Hydroxylgruppe, bei den Hydroxycarbonsäuren mit zwei Carboxylgruppen wenigstens die halbe Anzahl der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe und bei den Hydroxycarbonsäuren mit drei Carboxylgruppen wenigstens der dritte Teil der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe besetzt ist, und/oder ein Alkalisalz und/oder Lacton dieser Hydroxycarbonsäuren. .

2. Feinkalk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er die Verbindungen gemäß Anspruch 1 in Mengen von 0,05 bis 1 Gew.%, insbesondere 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Feinkalk, enthält.

3. Feinkalk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er als Hydroxycarbonsäure Gluconsäure und/oder deren Lactone enthält.

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-M- •t

4. Peinkalk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein in Wasser leicht lösliches Salz der Gluconsäure enthält.

5. Peinkalk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Alkalisalz der Gluconsäure enthält.

6. Peinkalk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er das Natriumsalz der Gluconsäure enthält.

7. Feinkalk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinkalk ein Wasserfeinkalk ist und ein Alkalisalz der "Gluconsäure enthält.

8. Feinkalk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinkalk ein Wasserfeinkalk ist und das Natriumsalz der Gluconsäure enthält.

9. Porenbeton—, insbesondere Gasbeton—Mischung, im wesentlichen bestehend aus mindestens einer CaO- und mindestens einer SiO_?-haltigen Komponente sowie Poren— bzw. Gasbildnern und Wasser, dadurch gekennzeich-

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net, daß die Mischung Feinkalk als CaO-Komponente in Kombination mit einer aliphatischen, gesättigten Hydroxycarbonsäure mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, 1 bis 3 Carboxylgruppen und Hydroxylgruppen, wobei bei den Hydroxycarbonsäuren mit einer Carboxylgruppe jedes andere Kettenglied mit einer Hydroxylgruppe, bei den Hydroxycarbonsäuren mit zwei Carboxylgruppen wenigstens die halbe Anzahl der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe und bei den Hydroxycarbonsäuren mit drei Carboxylgruppen wenigstens der dritte Teil der anderen Kettenglieder mit einer Hydroxylgruppe besetzt ist, und/oder mit den Alkalisalzen und/oder Lactonen dieser Hydroxycarbonsäuren enthält.

10. Mischung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Mischung 10 bis 25 Gew.% Feinkalk mit 0,0 5 bis 1 Gew.^, insbesondere von 0,1 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Feinkalk, einer Verbindung gemäß Anspruch 9 enthält.

11. Mischung nach Anspruch 9 und 10, dadurch g e -

k ennze ichnet, daß sie Feinkalk in Kombination mit Gluconsäure und/oder deren Lactone enthält.

12. Mischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie

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Feinkalk in Kombination mit einem wasserlöslichen Salz der Gluconsäure enthält.

13. Mischung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß sie Feinkalk in Kombination mit einem Alkalisalz der Gluconsäure enthält.

14. Mischung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie Feinkalk in Kombination mit dem Natriumsalz der Gluconsäure enthält.

15. Mischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie Wasserfeinkalk in Kombination mit einem Alkalisalz der Gluconsäure enthält.

16. Mischung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie Wasserfeinkalk in Kombination mit dem Natriumsalz der Gluconsäure enthält.

17· Mischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie Zement enthält.

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-Hf-

18. Mischung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, daß das

Feinkalk/Zement-Gewichtsverhältnis 90 : 10 bis 30 : 70 beträgt.

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