DE3326599C2

DE3326599C2 -

Info

Publication number: DE3326599C2
Application number: DE19833326599
Authority: DE
Inventors: Manfred 4630 Bochum De Ackermann; Hans Heinz Verstorben De Ritschke; Wilfried Dr. 4630 Bochum De Erdmann
Original assignee: Westdeutsche Steinwerke 4600 Dortmund De GmbH
Current assignee: Westdeutsche Steinwerke 4600 Dortmund De GmbH
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1983-07-23
Publication date: 1987-11-26
Also published as: DE3326599A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Block- und Hohlblocksteinen aus Leichtbeton, bei dem ein aus Bergematerial mit hohem Anteil an expansionsfördernden austreibbaren Bestandteilen hergestellter Zuschlagstoff mit hohem Porenvolumen unter Verwendung von Zement als Binde mittel, bei niedrigem Wasserzementfaktor auf die erforderliche Preßfeuchte gebracht, geformt und gehärtet wird.

Bei der Herstellung von Hohlblock- und Blocksteinen aus Leichtbeton wird heute überwiegend Naturbims als Zuschlag stoff verwendet, weil dieser wegen seines hohen Porenvolumens eine niedrige Rohdichte aufweist und wegen seiner Korn stabilität die Herstellung großformatiger Steine mit guten Festigkeitseigenschaften ermöglicht.

Naturbims ist vulkanischen Ursprungs und wird im Tagebau, in der Bundesrepublik Deutschland vorzugsweise im Eifelbereich gewonnen und aufbereitet. Die Belastung der Landschaft und der Umwelt durch die Tagebaugewinnung, die Erschöpfung guter Lagerstätten, der zunehmende Aufbereitungsaufwand wegen der Verunreinigung der noch vorhandenen Lagerstätten, sowie die hohen Vorkosten durch den Transport geben Veranlassung, für den Zuschlagstoff von Leichtbetonprodukten ein Substitut zu entwickeln. Man hat sich bemüht, Schlackengranulate aus dem Bereich der eisenschaffenen Industrie einzusetzen. Dieses Material hat aber eine relativ hohe Rohdichte, ist glasig gesintert und besitzt chemische Beimengungen, die bei Durch feuchtung des Mauerwerks zu Ausblühungen führen können.

Im Steinkohlenbergbau fallen erhebliche Mengen an soge nannten Bergen, d. h. also taubem Gestein an. Allein in den deutschen Steinkohlenrevieren liegt der Anteil des zusammen mit der Kohle zwangsweise mitgeförderten Gesteins bei 45%. Diese Berge müssen in mehrstufigen Aufbereitungsprozessen von der Kohle getrennt werden. Das abgetrennte Material wird überwiegend aufgehaldet und nur in geringem Umfang als Versatz wieder nach unter Tage gebracht, oder einer anderen unter tätigen Nutzung und Verwendung zugeführt. Zur Minderung des aufzuhaldenden Bergematerials wird neben den klassischen Verwendungsmethoden beim Damm- und Deichbau sowie bei der Auffüllung von Poldergebieten und Tagebauen nach weiteren Möglichkeiten des Einsatzes, besonders im Hoch- und Tiefbau, gesucht.

Wegen der Zerfallsneigung des Bergematerials an der Atmosphäre ist man gezwungen, das Material durch geeignete mechanische und thermische Verfahren zu stabilisieren. Neben der mechanischen Behandlung der Berge, die bei einer dichten Mörtelstruktur eine stabile Kornumhüllung erfordert, ist die thermische Behandlung des Bergematerials geeignet, einen Ausgangs- und Zuschlagstoff zu gewinnen, der in der Folge des Keramisierungsprozesses auch ohne Kornumhüllung raumstabil ist. Es hat sich gezeigt, daß durch eine gezielte thermische Behandlung, durch den Einsatz von Fremdenergie, überwiegend aber durch die Ausnutzung von Primärenergie das Bergematerial keramisierbar ist.

Frühere Versuche, gebranntes Bergematerial als Leichtbau zuschlagstoff einsatzfähig zu machen, scheiterten, weil das Bergematerial sehr heterogen ist und vom nahezu sandfreien Schieferton bis zum Sandstein reicht, sowie Kohle/Ton-, Kohle/ Karbonat-Verwachsungen und dergleichen aufweist. Erst seit es Brennbedingungen gibt, unter denen die verschiedenen Ge steinsmischungen mittels einer modifizierten Meilertechnik auch im Drehrohrofen gezielt keramisierbar sind, wurde es durch entsprechende Auswahl des Einsatzmaterials und seiner Aufbereitung möglich, einen Zuschlag zu entwickeln, der sowohl hinsichtlich der Rohdichte, des Kornhabitus als auch der Körnung, den Bedingungen eines Leichtzuschlagstoffes entspricht.

Es ist in der Vergangenheit immer wieder versucht worden, aus durchgebrannten Althalden, die durch Selbstentzündung oder äußerer Einwirkung in Brand geraten waren, sogenannte rote Asche zu gewinnen und diese im Hoch- und Tiefbau einzu setzen. Wegen der großen Inhomogenitäten, hinsichtlich des Restkohlenstoffgehaltes wie auch der unterschiedlichen Korn größenverteilung war das Material ungleichmäßig gebrannt und für qualifizierte Verwendungszwecke nur nach erheblichem Aufbereitungsaufwand geeignet.

Aus der DE-OS 30 18 411 ist ein Verfahren zum Brennen bzw. Keramisieren von tonerdehaltigen Materialien, welche brennbare Gase und/oder in solche zersetzbare Stoffe ent halten, bekannt. Dabei durchläuft das Produkt nacheinander eine Vor trockenstufe, eine Entgasungsstufe mit sauerstoffarmer Atmos phäre und schließlich eine Glühstufe. Erst nach Durchlaufen dieser Glühstufe erhält man ein Material, das als Leichtbauzu schlagstoff bezeichnet wird. Aufgrund des vorgegebenen Prozeß ablaufes kommt man aber zu einem Material größtmöglicher Dichte, das eben nicht als Leichtbauzuschlagstoff eingesetzt werden kann. Die mehrstufige Keramisierung und die schonende Behandlung gemäß diesem bekannten Verfahren ist somit zur Erzeugung von Leichtbauzuschlagstoffen ungeeignet, zumal bei diesen bekannten Verfahren das gesamte vorhandene Kornband verarbeitet wird.

Aus "Glückauf" - Forschungshefte 1977, Seiten 144 bis 145 ist es bekannt, durch Absieben von Ortsbergen Betonzuschlag zu erhalten. Dabei handelt es sich eindeutig um Ortsberge aus dem Streckenvortrieb, also ein Material, daß entweder gar keine oder nur ganz geringe Anteile an brennbaren Bestand teilen hat. Auch Probst "Handbuch der Betonsteineindustrie", 1962, Seite 58, bringt keine Hinweise, wie man Bims durch anderes geeignetes Material ersetzen kann. Die dort empfohlenen Sieblinien für Sand- oder Gesamtzuschläge, gekenn zeichnet durch die Bereiche "besonders gut" bzw. "brauchbar" erbringen Steine, die eine nichtbefriedigende Druckfestigkeit/ Steinrohdichte von 3,53 beispielsweise aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Rohstoffbasis für die Herstellung von Leichtbeton-, Hohl- und Blocksteinen gezielt auf Bergematerial zu erweitern und ein Verfahren zu entwickeln, über das für die Bauindustrie geeignete Steine erzeugt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schieferton- bzw. tonreichen Fraktionen des Bergematerials von 0,5 bis 12,5 mm klassiert und dann unter 1000°C keramisiert werden.

Es ist bekannt, daß sich die Kohlenstoffträger vor allem in der Feinkornfraktion befinden. Insofern scheint es zunächst ein Nachteil zu sein, diese Fraktionen unter 0,5 mm zu unter drücken, da dadurch an sich der Keramisierungsvorgang er schwert wird. Es hat sich aber überraschend herausgestellt, daß der Keramisierungsvorgang nicht behindert wird und daß trotz der teilweisen Unterdrückung der Feinkornfraktion nach der Keramisierung ein Zuschlagstoff vorliegt, der bei ent sprechender Weiterbehandlung mit Zement und Wasser einen Block- bzw. Hohlblockstein ergibt, der die vorgeschriebenen Festigkeitswerte erbringt und damit auch gemäß Aufgaben stellung verwendet werden kann. Durch Austreiben der expansionsfördernden Anteile erhält man ein Material mit einem Porenvolumen von 15 bis 20%, wobei die Porigkeit des Materials unter Ausnutzung der Sedimentationsschichten sicher erreicht wird. Das Material wird praktisch parallel zu den Sedimentationsschichten aufgebläht. Es braucht nicht bis zur Schmelz- bzw. pyroplastischen Phase erhitzt zu werden, so daß erhebliche Energieeinsparungen erreicht werden. Das Aufblähen im Bereich der Sedimentationsschichten und senkrecht dazu erzeugt ein unrundes und offenporiges Korn, welches in der Betonmischung die Haufwerksporigkeit deutlich ver bessert. Des weiteren hat sich überraschend gezeigt, daß Steine aus derartigem Material mit geringerem Bindemittelanteil als Leichtbausteine aus herkömmlichen Zuschlagstoffen herge stellt werden können. Es ist zu vermuten, daß die Mehlkorn fraktion des keramisierten Zuschlagstoffes latenthydraulische Eigenschaften besitzt, die durch den Zementanteil angeregt, bei der Rezeptureinstellung zu Einsparungen im Bindemittel anteil führen. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann vor teilhaft der Abgang von Feinkornsetzmaschinen verwandt werden, weil hier in der Regel ein Kornband von 0,5 bis 12,5 mm in Ausnahmefällen auch von 0,5 bis 16 mm verarbeitet worden ist. Der Abgang hat somit gleich die für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehene Kornband.

Nach einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bergematerial bei 0,5 bis 4 und 4 bis 12,5 mm klassiert wird, woraufhin beide Komponenten mit einem prozentual höheren Anteil an grober Komponente gemischt und dann keramisiert werden.

Sollte aus betriebstechnischen Gründen die Abtrennung des zu keramisierenden Materials bei 12,5 mm nicht möglich sein, empfiehlt es sich, als keramisiertes Material eines mit einer Dichte von 1,1 bis 1,3, vorzugsweise 1,2 bis 1,25 kg/m³ zu verwenden.

Für die Herstellung von Leichtbeton-, Hohlblock- bzw. Blocksteinen hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß das klassierte Material im Verhältnis 1 : 3 der Kornbänder 0 bis 4 und 4 bis 12,5 mm zu mischen und dann weiter zu ver wenden. Der bereits weiter oben erwähnte geringere Binde mittelanspruch ist bei diesem Mischungsverhältnis besonders deutlich. Bereits bei einem Bindemittelanteil von ca. 200 kg/1000 kg keramisierter Zuschlagsstoffmischung wurden bei einer Preßfeuchte von 3% normgerechte Hohlblocksteine bis zu einer Druckfestigkeit von 6,2 N/mm² und Vollsteine mit einer Druckfestigkeit von bis zu 14,3 N/mm² hergestellt. Die Dämmwerte der Hohlblocksteine können zweckmäßigerweise beeinflußt bzw. erhöht werden, indem in die in den Hohlblock steinen oder -platten belassenen Hohlräume Dämmstoffe einge füllt wird. Eine andere Möglichkeit ist die, in das kerami sierte, mit Zement und Wasser gemischte Material Leichtzu schlagkörper, vorzugsweise Blähton oder Styroporkugeln in Mengen bis zu 35% einzubinden.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß für die feinkörnigen Bestandteile des Bergematerials, die durch ihren hohen Restkohlenstoffgehalt zur Selbstzündung neigen, eine Verwendungsmöglichkeit gefunden ist, bei der der immanente Heizwert zur Stabilisierung des Korns eingesetzt wird und die für den Keramisierungsprozeß sonst erforderliche Fremdenergie teilweise ersetzt wird. Damit verbunden ist der Effekt, daß die aufzuhaldenden Bergemassen deutlich redu ziert und Eingriffe in die Landschaft überflüssig werden. Auf die Wirtschaftlichkeit übt das Verfahren außerdem durch die kürzeren Härtungszeiten und den verringerten Bindemittel anspruch einen erheblichen Einfluß aus, so daß letztlich Steine aus entsprechend vorbereitetem Bergematerial sowohl bezüglich ihrer Qualität wie auch der Wirtschaftlichkeit ausgezeichnet sind.

Zur weiteren Erläuterung sind folgende Beispiele aus Versuchsserien wiedergegeben:

Beispiel 1

1000 kg eines keramisierten Bergematerials der Körnung 0 bis 4 und 4 bis 12,5 mm wird im Verhältnis 1 : 3 gemischt, dann werden 200 kg Zement (90 kg Zement und 110 kg Füller) zugegeben und das Gemenge mit Wasser durchfeuchtet, bis zur Erreichung einer Preßfeuchte von etwa 3%. Das Material wurde dann zu Hohlblocksteinen mit den Abmessungen 35,6/24/23,5 cm gepreßt und gehärtet.

Die Steine hatten eine Steinrohdichte i. M. von 1,02 kg/dm³ und eine Druckfestigkeit von 5,5 N/m³. Bei diesen Steinen handelt es sich somit um Steine der Festigkeitsklasse HBL 4.

Beispiel 2

236 kg eines keramisierten Bergematerials mit dem Kornband 0 bis 4 mm und 656 kg gröberes keramisiertes Bergematerial des Kornbandes 4 bis 12,5 mm wurden mit 250 kg Zement (110 kg Zement und 140 kg Füller) gemischt, anschließend auf 3% Preßfeuchte gebracht und zu Steinen verarbeitet. Die Stein rohdichte lag bei 1,01 bis 1,2 kg/dm³, die Festigkeit betrug 11,5 N/m³. Es wurden 43 Steine gefertigt. Der Stein entsprach nach der Untersuchung des Materialprüfungsamtes Dortmund den Vorschriften nach DIN 18 151.

Beispiel 3

237 kg feinen keramisierten Bergematerials des Körnungsbandes 0 bis 4 mm wurden mit 667 kg gröberes Bergematerial des Körnungsbandes 4 bis 12,5 mm gemischt und zwar unter Zugabe von 250 kg Zement (110 kg Zement und 140 kg Füller). Das anschließend geformte und gehärtete Material wurde aus den Formen genommen und wies eine Steinrohdichte von 1,67 kg/dm³ auf. Die 83 so hergestellten Steine erfüllten die Vorschriften der DIN 18 152.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Block- und Hohlblock steinen aus Leichtbeton, bei dem ein aus Bergematerial mit hohem Anteil an expansionsfördernden, austreibbaren Bestand teilen hergestellter Zuschlagstoff mit hohen Porenvolumen unter Verwendung von Zement als Bindemittel, bei niedrigem Wasserzementfaktor auf die erforderliche Preßfeuchte gebracht, geformt und gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die schieferton- bzw. tonreichen Fraktionen des Berge materials von 0,5 bis 12,5 mm klassiert und dann unter 1000°C keramisiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bergematerial bei 0,5 bis 4 und 4 bis 12,5 mm klassiert wird, woraufhin beide Komponenten mit einem prozentual höheren Anteil an grober Komponente gemischt und dann keramisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisiertes Material eines mit einer Dichte von 1,1 bis 1,3, vorzugsweise 1,2 bis 1,5 kg/dm³ verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das klassierte Material im Verhältnis 1 : 3 der Kornbänder 0 bis 4 und 4 bis 12,5 mm gemischt und verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Hohlblocksteinen oder -platten belassenen Hohlräume mit Dämmstoff verfüllt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das keramisierte, mit Zement und Wasser gemischte Material Leichtzuschlagkörper, vorzugsweise Blähton oder Styroporkugeln in Mengen bis zu 35% eingebunden werden.