(57)【要約】有機ベースの結合剤の製造方法では、潜在水硬性材料が、機械化学反応および／または摩擦機械反応による熱プロセスからの残留物として活性化される。材料混合物の格子構造が、運動衝突、ならびにそれに関連するパルスおよびパルスの中断の相互作用によって変化し、プラズモイド粒子状態が発生する。粒子の構造は、衝撃波ならびに／あるいはパルスおよび／またはパルスの中断によって生じる累積エネルギーによって変化する。粒子が変化して、発生パルスおよびパルスの中断または反射によって、アモルファス構造を形成する。前記変化は、装置台（２２）上に配置された固定子（３０）および回転子（２４）を有するアクティベータ（２０）を備えた装置によって生じる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料混合物において潜在水硬性材料が機械化学的および／または摩擦機械的反応による熱プロセスからの残留物として活性化される無機ベースの水硬性結合剤の製造方法であって、
材料混合物の運動衝突、ならびにそれに関連するパルスおよびパルスの中断の相互作用によって、材料混合物の粒子のプラズモイド状態が発生し、
粒子の衝突によって生じる衝撃波および／または累積エネルギーによって粒子構造が変化し、発生パルスおよびパルスの中断または反射によってアモルファス構造が形成され、
粒子に作用する累積エネルギーの大部分が熱エネルギーに変換され、
水硬性結合剤が、アクティベータにおいて潜在水硬性成分から製造され、
活性化される材料が、重力に逆らい、反対方向の空気の流れとともにアクティベータの環状空隙に供給され、
熱エネルギーが、得られる表面を通して放散され、プロセス空気に放出されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１において、累積エネルギーとの相互作用による衝撃波が、超音波範囲で伝播することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２において、フライアッシュ、燃焼オイル・シェールおよびスラグ砂が、酸素含有流体を供給するとともに、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムならびに／あるいは酸化アルミニウムまたは水酸化アルミニウムを添加することによって、酸化処理されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、結合剤が、ケイ酸、アルミナ、酸化鉄および石灰を含む材料の燃焼から生じるフライアッシュの残留物から得られ、前記フライアッシュが、好ましくは瀝青炭、褐炭または無煙炭発電所から得られることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項において、結合剤が、ケイ酸、アルミナ、酸化鉄および石灰を含む材料の燃焼から生じる燃焼アッシュまたはフライアッシュの残留物から得られ、前記アッシュが好ましくは産業炉から得られることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、結合剤に、ケイ酸、アルミナ、酸化鉄および石灰を含む材料の燃焼から得られるスラグ砂または燃焼オイル・シェールが供給されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項において、添加される成分が０．２〜３０重量％の範囲のアルミン酸カルシウムであることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項３〜６のいずれか一項において、添加される成分が０．１〜２０重量％の範囲のアルミン酸ナトリウムまたはアルミン酸カリウムであることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、多孔コンクリートを製造するためにアルミニウム粉末が結合剤に加えられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項において、陽イオン界面活性剤が結合剤に加えられることにより、その結合剤が防水性および耐水性となることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項において、材料の粒子が、外方向に、環状の空隙を構成している固定子に向かって放出され、パルスが生成されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項において、材料の粒子がアクティベータのツール上の混合物の層に向かって放出され、パルスが生成されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
レンガ、パネルまたは建設工学および土木用の成型部品などの建設部材の製造方法であって、
いずれの場合も、同量の、１００μｍ未満の粒子サイズを有する粘土と、１００μｍ〜２ｍｍの粒子サイズを有する細砂と、２ｍｍ超の粒子サイズを有する砂とからなる混合物が、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体である高分子電解質および請求項１〜１２のいずれかに従って製造された水硬性結合剤と混合され、金型内に置かれ、少なくとも４０Ｎ／ｍｍ２の圧力で成型されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
レンガ、パネルまたは建設工学および土木用の成型部品などの建設部材の製造方法であって、
いずれの場合も、同量の、１００μｍ未満の粒子サイズを有する粘土と、１００μｍ〜２ｍｍの粒子サイズを有する細砂と、２ｍｍ超の粒子サイズを有する砂とからなる混合物が、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体である高分子電解質、および請求項１〜１２のいずれかに従って製造された水硬性結合剤を有するビチューメン乳濁液と混合され、金型内に置かれ、少なくとも４０Ｎ／ｍｍ２の圧力で成型されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４において、高分子電解質が、粘土、細砂および砂で構成される混合物の乾燥重量に対して０．００１〜２重量％の量で添加されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３、１４または１５において、水硬性結合剤との混合に先立って、スチレン／アクリル共重合体が水硬性結合剤に添加されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
水硬性結合剤、微細粒子成分、水および通気剤で構成される混合物が製造され、金型に注型されて乾燥される泡コンクリート・ブロックの製造方法であって、
請求項１〜１２のいずれかに記載の水硬性結合剤を製造するために、家庭廃棄物が粉砕され、均質化され、ドロマイト、カルサイト、ライム・マールまたはマールなどのカルシウム含有の添加物、ならびにコランダム研磨剤、クレイ・マールまたはクリンカーなどの酸化アルミニウム含有の骨材と混合されて燃焼され、次いで最大４０重量％のテクトケイ酸塩、例えば凝灰岩と混合され、得られた生成物が０．０７ｍｍ未満、好ましくは０．０６３ｍｍ未満の平均粒子サイズに粉砕され、使用される微細粒子成分が、廃棄物焼却プラントからの微細スラグあるいは精錬所または製鋼所からのスラグであり、通気剤が界面活性剤であることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７において、使用される界面活性剤が、飽和および不飽和の高脂肪酸の水溶性のナトリウムまたはカリウム塩、またはコロホニウムの樹脂酸の水溶性のナトリウムまたはカリウム塩（コロホニウム石鹸）、あるいはナフテン酸の水溶性のナトリウムまたはカリウム塩、好ましくはカゼイン・ベースの濃縮アルキル・ナフタリン・スルホン酸であることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８において、界面活性剤が、乾燥前の混合物に対して０．０３〜０．００１重量％の量で添加されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか一項において、使用される追加の通気剤が、リサイクル材料からの粉末アルミニウムであることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０において、粉末アルミニウムが、乾燥前の混合物に対して０．０５〜０．００１重量％の量で添加され、好ましくは粉末アルミニウムがアルコール溶液と添加の前に混合されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれか一項において、使用される微細粒子成分が、廃棄物焼却プラントからのフライアッシュあるいは精錬所または製鋼所からのスラグであることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１〜１２の少なくともいずれか一項に記載の方法を実行する装置であって、
装置台座（２２）上に固定子（３０）および回転子（２４）を備えたアクティベータ（２０）を装備しており、
前記固定子および回転子が、材料（１０、１２）の輸送経路として環状の空間または環状の空隙（５２）を構成し、
前記アクティベータが、環状の空隙（５２）の上流に配置された投与装置（４２）と、前記環状の空隙の下流端に結合された少なくとも１つの逆流空気供給ラインとを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３において、固定子（３０）および／または回転子（２４）のツール（５４、５４r）が、環状の空隙（５２）に配置され、かつ混合物の層によって少なくとも部分的に覆われていることを特徴とする装置。
【請求項２５】
耐熱性の内張りおよび成型部品を製造するために、請求項１〜１２の少なくともいずれか一項の方法によって製造された結合剤を、添加成分として０．２〜３０重量％の範囲に比べて増加した量のアルミン酸カルシウム、および耐熱成分の添加分とともに使用する使用方法。
【請求項２６】
レンガ、パネルまたは建設工学および土木用の成型部品などの建設構成材の製造のために、請求項１〜１２の少なくともいずれか一項の方法によって製造された結合剤、および好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体である高分子電解質を使用方法。
【請求項２７】
請求項１〜１２の少なくともいずれか一項の方法によって製造された結合剤を使用して、構造工学および土木用に製造される成型部品またはレンガであって、
高分子電解質、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体を含むことを特徴とする成型部品またはレンガ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機ベースの水硬性結合剤の製造方法、ならびに構造部品および泡コンクリート・ブロックに関する。さらに、本発明は、この方法を実行する装置、ならびに一方ではこの結合剤の使用方法、他方では高分子電解質の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、もっとも重要な建設材料の１つであり、通常は、砂、砂利または粗石などの鉱物成分と結合剤としてのセメントとの混合物とからなり、水が加えられると後者が硬化し、一種の塊状の石を生み出す。
【０００３】
コンクリートにとって最も重要な水硬性結合剤は、ポルトランド・セメント（ＰＣ）であり、ＰＣクリンカーと硫酸カルシウム（例えば石膏または無水石膏など）との微粉砕混合物で構成されている。これが、水との混合の後に、空気中および水中の両方において硬化し、水中であってもその強度を保持する。製造のため、石灰石、粘土、ライム・マール（lime marl）およびクレイ・マール（clay marl）など、石灰および粘土を含有している原料を相互に混合して、原料の混合物が７５〜７９重量％の石灰（ＣａＣＯ３）と、粘土部分からのケイ酸（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）とを含有するようにする。好ましくは、溶解性ケイ酸、アルミナおよび酸化鉄の１重量部につき、少なくとも１．７重量部の石灰が存在する。この混合物が微細に粉砕され、次いで通常は、焼結が達成されるまで、種々の形式の上昇流予熱システムを備える回転炉で加熱される。次いで、このプロセスから得られるポルトランド・セメント・クリンカーが微細に粉砕され、石膏などの骨材を加えることによって処理され、ポルトランド・セメントが形成される。
【０００４】
他の種類のセメントとしては、例えばスラグ・セメント（鉄ポルトランド・セメントおよび高炉スラグ・セメント）、トラス・セメント（trass cement）およびオイル・シェール・セメント（oil shale cement）が挙げられ、これらはポルトランド・セメント・クリンカー以外の種々の骨材を含んでいる（ドイツ工業規格（ＤＩＮ）１１６４）。セメントとして規格化されていない特殊なセメントとしては、特に、アルミナ・セメント、ディープ・ウェル・セメント（deep well cement）および膨張セメントが挙げられる。
【０００５】
セメントは、３つの品質等級で販売されている。高品質のセメントであるＣＥＭ４２．５およびＣＥＭ５２．５（注：ＣＥＭ＝セメントの国際等級）は、組成の相違およびより微細な粒子サイズによって、標準的なセメントであるＣＥＭ３２．５と相違しており、結果としてより迅速な硬化――結合ではなく――をもたらし、２８日経過後の標準の試験体において、数字で示される圧縮強度を実現する。高品質セメントは初期強度が大きいため、型枠を早期に取り外すことができ、建設作業をより迅速に進行できる
【０００６】
結合剤の製造コストを低減するため、使用される出発材料の代替品が、ますます求められるようになってきている。例えば、コンクリートの製造においては、フライアッシュが骨材として使用されている。フライアッシュは、フィルタ・システムによって産業用の炉または廃棄物焼却プラントの排気ガスから取り除かれた生成物であって、燃焼ガス中を燃焼残留物として運ばれ、機械的に除去され、あるいは冷却によって気相状態から凝縮されて除かれる。
【０００７】
また、か焼アッシュ（calcined ash）およびフライアッシュ（例えば、製紙業からの産業用の炉からの）またはスラグ砂も使用されている。スラグ砂は、高炉のスラグ穴から流れ出る高温の高炉スラグが流水中に導入されたときに形成される。
【０００８】
セメントにおいて使用されるこれら上述の骨材は、結合剤がより低速で硬化することを意味する。例えば、通常のコンクリートの場合には２８日後に得られる強度が、約９０日後にようやく得られることになる。したがって、いわゆる潜在水硬性結合剤は、きわめて限られた範囲でしか使用できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの状況を考慮して、本発明の目的は、建設分野における実際の使用のため、潜在水硬性結合剤（詳細には、フライアッシュ、か焼アッシュまたはスラグ砂および燃焼オイル・シェールをベースとする）の有用性を向上すること、特に高速硬化を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
独立請求項の内容は、この目的の達成を意図している。従属請求項は、さらに有利な実現形態を提供している。さらに、明細書、図面、および／または特許請求の範囲に開示される形態のうちの少なくとも２つの組み合わせはすべて、本発明の範囲に含まれる。記述する数値範囲に関しては、記述の限界の範囲内にある値もまた、限界値となり得るものであり、任意に限界値として使用できるものとする。
【００１１】
一方では、種々のフライアッシュ組成物を相殺するのに使用できる適切な成分によって、他方では、アクティベータにおける混合物の処理によって、潜在水硬性状態にある材料を、格子構造および個々の粒子の形状に関して変化させることにより、高品質なポルトランド・セメント・クリンカーに相当する有効な水硬効果を得ることができる。
【００１２】
アクティベータ内で混合物に大きな機械的応力を与えることによって、生成物が粉砕され、この結果、特に表面積が増加する。さらに、フライアッシュの球形構造が変化し、これによりアモルファス構造が得られる。この構造は、個々の粒子が一体に結合することによって結合プロセスを促進し、強度値、特に圧縮強度および曲げ引っ張り強度を増加させる。
【００１３】
混合物の新たに生成された反応性表面によって、結果として、粒子または粒状物の全比表面積――ブレーン値とも称される――が増加する。一方では微細な粉砕操作の結果であり、他方では反応性表面への粒子構造の変換の結果である表面積の増加が、ポルトランド・セメントの８〜２４倍というブレーン値の全体的増加をもたらす。
【００１４】
粒子の相互衝突およびツールで生じる反射によって、粒子内に衝撃波が発生し、粒子が分裂してアモルファス構造に変わり、および粒子内の格子構造が破壊される。
【００１５】
粒子の衝突の際――粒子が一方では互いに衝突し、他方ではツールと衝突することによって――パルスの中断の結果として生じる累積エネルギーと相互作用する衝撃波が、超音波範囲で伝播する。
【００１６】
このエネルギー――例えば、粒子に作用する摩擦、運動およびせん断力――が、大部分熱エネルギーに変換され、この熱エネルギーが新たに生成された表面を通し放散され、プロセス空気に放出される。最高３０００℃を超える温度の上昇が、数ミリ秒以内の短い時間で破壊箇所おいて繰り返し生じ、界面に熱可塑性の変質を引き起こす。関係する粒子は、簡単に言えばプラズモイド状態である。
【００１７】
上述の機械化学的および摩擦機械的反応は、潜在水硬性鉱物成分を活性化する。次いで、この混合物を、ポルトランド・セメントの代用として使用することができる。
【００１８】
この新しい水硬性結合剤――建設工学および土木における通常の用途に加えて――は、その優れた特性の点から多孔性コンクリートの製造および耐熱用途としても使用できることが、試験によって明らかになった。
【００１９】
活性化用のアクティベータは、この水硬性結合剤の製造用の装置として使用される。この装置は、回転ツールが最大２５０ｍ／ｓｅｃの高速において、活性化に必要とされるパラメータの実現を可能にする。材料の供給、空気の供給、プロセス加熱および材料の排出の制御が、ここではきわめて重要である。
【００２０】
機械化学的および摩擦機械的効果に関しては、ツールの構成が特に重要である。
【００２１】
アクティベータは、基本的には回転子および固定子で構成され、これらが装置台によって保持されている。軸は垂直に配置されている。駆動力は、電動モータによって回転子に設けられた回転子軸上のＶベルトを介し得られる。回転子の回転速度は、周波数コンバータによって無段階方式で調節可能である。ツールは、交換および調節が可能である。
【００２２】
活性化される生成物が、投与装置によって上方のサイロから供給され、セルラー・ホイール・スルース（cellular wheel sluice）によってアクティベータの内部に供給される。回転子および固定子によって占有されずに残された環状空間または空隙において、混合物が螺旋状に下方に運ばれ、このとき、この環状空間内での生成物の滞留時間を、反対方向に流れる空気によって調節できる。さらに、この空気の流れは、余分な熱を放散できる。この環状空間内において、個々の粒子が、回転子ツールによって生じるパルスによって、固定子に向かって外向きに放出される。
【００２３】
回転子および固定子の両方のツールは、混合物の層によって恒久的に覆われており、したがって粒子が互いに衝突し、主としてこの層に衝突する。この相互衝突およびそれによる効果――例えば、塑性変形、復元挙動、分割、摩擦――が、粒子の物理的特性の基本的変化を生じさせる。
【００２４】
ツールを覆っている混合物の層が、ツールの支持力および抵抗力によって支持されているため、ツールの質量が、パルスおよびパルスの中断の両方、ならびにそれから生じるツール間での反射などの相互作用を、大きく助けている。
【００２５】
活性化可能な混合物は、それらの化学的組成に関しては、セメントの化学的組成と同程度の量である。しかし、生み出された生成物は、主としてケイ酸含有フライアッシュ、スラグ砂および廃棄物の焼却からのスラグをベースとしている。
【００２６】
この主構成成分が、いずれの場合も、例えば酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムおよび水酸化アルミニウムなどの骨材を加えた状態で、酸化条件のもとでアクティベータ内に送られる。酸素の供給は、下方からアクティベータに供給される空気によって保証される。
【００２７】
通常のコンクリートと同等の硬化時間のために必要とされる添加量は、アルミン酸カルシウムの場合には、０．２〜３０重量パーセントの範囲にある。アルミン酸ナトリウムまたはアルミン酸カリウムの場合の添加量は、いずれの場合も０．１〜２０重量パーセントである。ここに明記した重量パーセントは、ここでは最終の結合剤混合物に関するものである。
【００２８】
当然ながら、アルミン酸カルシウム、アルミン酸ナトリウムまたはアルミン酸カリウムの混合物を使用することも可能であり、その場合、添加される各成分の量は、添加される成分について上記の範囲を超えることがないように定められる。
【００２９】
次に、典型的な配合を考察する。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
タイプＡ〜Ｃを以下に説明する。
【００３２】
タイプＡ：
（ａ）特性
・強度クラス３２．５Ｎの形態で徐々に結合する（２８日後の標準強度＞３２．５Ｎ／ｍｍ２）
・７日後の圧縮強度＞１６Ｎ／ｍｍ２
・弾性率は、強度クラスに対して定義される
・大きな曲げ引っ張り強度
（ｂ）用途
・最終製品は各種のコンクリート部品
（レンガ、パネル、アングル・プレート、など）
【００３３】
タイプＢ：
（ａ）特性
・強度クラス３２．５Ｒの形態でかなり急速に結合する（２８日後の標準強度＞３２．５Ｎ／ｍｍ２）
・２日後の圧縮強度＞１０Ｎ／ｍｍ２
（ｂ）用途
・タイプＡと同様、および土木用（境界の基礎、街灯柱の基礎、基礎構造の型枠、その他）
【００３４】
タイプＣ：
（ａ）特性
・強度クラス４２．５Ｒの形態で急速に結合する（２８日後の標準強度＞４２．５Ｎ／ｍｍ２）
・２日後の圧縮強度＞２０Ｎ／ｍｍ２
（ｂ）用途
・土木、建設工学部品、および急速に結合するため水工学部品
【００３５】
別の添加物が加えられる場合、これらの結合剤をさまざまな分野で使用できる。陽イオン界面活性剤の添加は、生成される部品が硬化段階の約２８日後に耐水性を有し、この部品の構造を通して水が吸収されないことを意味する。
【００３６】
この用途の可能性を、特に水工学、廃棄物工学、汚染領域の衛生化および清浄化、などの分野に見出すことができる。
【００３７】
耐熱成分を添加し、アルミン酸カルシウムの量を約４０％まで増やすことによって、この結合剤を、炉や転炉などの内張りなど、熱に対して安定な建設材料の分野に使用できる。
【００３８】
さらに、この結合剤を多孔性コンクリートの製造に使用することは、特に注目される点である。ここで、アルミニウム粉末（７０マイクロメートル未満）を加えたとき、強度値や密度などの点で従来の製品に相当する閉鎖孔構造が得られることがわかっている。
【００３９】
しかし、主要な利点は、従来の製造方法において必要なオートクレーブを使用する必要がない点にある。
【００４０】
陽イオン界面活性剤を加えたときに得られる開放成型および耐水特性ならびに気密性が、本発明による結合剤との組み合わせにおいて得られる別の利点である。
【００４１】
さらに、本発明は、レンガ、パネルまたは建設工学および土木用の成型部品などの建設用部材の製造方法であって、費用対効果に優れた方式で実行できる方法を包含する。このようにして生成された建設用部材は、引っ張りおよび圧縮応力ならびに風化に対して耐性を有することが明らかになっている。
【００４２】
これを達成するため、本発明によれば、いずれの場合も同量の１００μｍ未満の粒子サイズの粘土と、１００μｍ〜２ｍｍの粒子サイズの細砂と、２ｍｍ超の粒子サイズの砂とからなる混合物が、ミキサー内で、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体である高分子電解質および水硬性結合剤と混合され、金型内に配置され、少なくとも４０Ｎ／ｍｍ２の圧力で成型される。この方法は、一方では装置に関する要求がきわめて少なく、他方では必要とされる添加成分を容易かつ安価に得ることができるため、きわめて簡単な方法で実行できる。ここで、粘土とは、１００μｍ未満の粒子サイズを有する土壌の部分を意味するものと理解され、細砂とは、１００μｍ〜２ｍｍの粒子サイズを有する土壌の部分を意味するものと理解され、砂とは、２ｍｍ超の粒子サイズを有する土壌の部分を意味するものと理解される。これら粘土、細砂および砂成分は、土壌から得られる粘土、細砂および砂の量が必要とされる組成とは、量の点で相違していることもあるが、土壌から広く入手可能である。例えば、欧州の土壌は、ロームおよび砂利の含有量が多く、したがってこの場合には、砂の量を追加する必要がある。例えばセメント、高度に水硬性の石灰、消石灰または微細な石灰など、必要とされる水硬性結合剤も幅広くかつ安価に入手可能である。
【００４３】
この方法を実行するために必要とされる粘土、細砂および砂の混合物は、多くの土壌がこれら３つの構成成分の量を十分に含んでいるため、簡単な方法で得ることができる。実際の使用においては、粘土、細砂および砂の混合物を得るために、土壌の上部層のみを取り除けばよく、これが、砂利、石および有機構成成分を取り除いた後に、混合システムに供給され、それぞれの結合剤および高分子電解質と混合される。粘土、細砂および砂の組成のみを検査して、それらが等しい量で存在していることを確認するだけでよい。ある成分の存在量が少なすぎる場合には、随意にそれを加えることができる。粘土、細砂および砂が、先に定めたようにほぼ等しい量で存在するならば、以下で「調製された混合物」とも称するこの混合物を、別の方法のステップに送ることができる。
【００４４】
それぞれの結合剤および必要とされる添加量の選択は、いずれの場合も、詳細には、調製された混合物の正確な粒子サイズ分布および水分含有量に応じて決まる。調製された混合物の粒子サイズ分布に関しては、対象の粘土、細砂および砂の間の量の分布だけでなく、これらグループのそれぞれにおける粒子サイズの分布も考慮される。例えば圧縮の可能性などに関する調製された混合物の基本的特性は、そこから容易に導き出すことができる。
【００４５】
以下でさらに詳しく述べるとおり、通常は、微細な石灰または消石灰が、本発明による方法を実行するための水硬性結合剤として適していることが立証されており、場合によっては、高度に水硬性の石灰、セメントおよびアスファルト結合剤を使用することも可能である。
【００４６】
ここで、通常の意味での高分子電解質は水溶性のイオン高分子であって、このイオン高分子は、例えばポリカルボン酸などの多塩基酸から陰イオンとして得られるか、例えばポリビニル・アンモニウム・クロライドなどの多塩基（polybase）から陽イオンとして得られるか、あるいは中性（両性電解質高分子（polyampholyte）または高分子塩（polysalt））である。天然の高分子電解質の一例は、カラギーンなどのイオン基を有する多糖類であるが、たんぱく質および長鎖のポリリン酸塩も含まれる。本発明によれば、好ましくは、ポリアクリルアミド、すなわちアクリルアミド・ベースの単量体からなる化合物が、高分子電解質として使用される。さらに、単量および重合体の高分子電解質の混合物を、随意に可溶化剤、乳化剤および触媒とともに、さらにある一定量のプロピレン・ジアミン、ジメチル・アンモニウム・クロライドまたはイソプロピル・アルコールを添加して、使用することも考えられる。あるいは、陽イオン界面活性剤の混合物も、これに含めることができる。これらの高分子電解質が、水の化学変換によらない微細粒子構成成分の凝集をもたらす。
【００４７】
次いで、粘土、細砂および砂の混合物、高分子電解質ならびに水硬性結合剤で構成されるブレンドが、金型内に置かれ、少なくとも４０Ｎ／ｍｍ２の圧力で成型される。圧力の選択が、建設用部材の最終的な強度を左右するが、通常は４０〜１２０Ｎ／ｍｍ２の圧力で加工することが可能である。
【００４８】
本発明の別の形態によれば、高分子電解質が、粘土、細砂および砂で構成される混合物の乾燥重量に対して０．００１〜２重量％の望ましい量で添加される。さらに、水硬性結合剤を添加する前に、スチレン・アクリル共重合体が水硬性結合剤に添加されるが、これは湿った塩混合物の場合に特に好都合である。
【００４９】
さらに、本発明の目的は、同量の、１００μｍ未満の粒子サイズを有する粘土と、１００μｍ〜２ｍｍの粒子サイズを有する細砂と、２ｍｍ超の粒子サイズを有する砂とからなる混合物が、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体である高分子電解質および本発明の水硬性結合剤を有するビチューメン乳濁液と混合され、金型内に置かれ、少なくとも４０Ｎ／ｍｍ２の圧力で成型されることによっても達成される。この手順は、水分の含有量が少なく細砂の含有量が多い調製された混合物の場合に特に好都合である。ここで、ビチューメン（bitumen）乳濁液、および高分子電解質、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体が、調製された混合物に加えられる。
【００５０】
さらに、高分子電解質を、粘土、細砂および砂で構成される混合物の乾燥重量に対して０．００１〜２重量％の望ましい量で添加すると好都合であることが立証されている。この目的のため、請求項３５では、レンガ、パネルまたは建設工学および土木用の成型部品などの建設部材の製造のため、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体であるが、高分子電解質の使用を最終的に包含している。
【００５１】
本発明には、高分子電解質、好ましくはアクリルアミド・ベースの重合体または共重合体を含んでいるレンガおよび建設工学および土木用の成型部品も含まれる。。
【００５２】
本発明による製造方法を、以下でさらに詳しく説明する。
【００５３】
最初に、粘土、細砂および砂の混合物を得るために、土壌の上部層が取り除かれ、砂利、石および有機構成成分を取り除いた後に、混合システムに供給される。この方法を実行するのに必要とされる粘土、細砂および砂の成分が、通常は充分な量で存在しているため、土壌のこれらの層の組成への要求は大きくない。粘土、細砂および砂の相対組成のみを検査して、後続の処理のために、それらがいずれの場合も等しい量で存在していることを確認するだけでよい。必要であれば、ある成分の存在量が少なすぎる場合に、その成分を加えなければならない。
【００５４】
粘土、細砂および砂の成分が、先に定めたように基本的に等しい量で存在すると、別の方法のステップにおいては、この調製された混合物が、ミキサーにおいて高分子電解質と混合される。すでに述べたように、ここで高分子電解質は水溶性のイオン高分子を意味し、このイオン高分子は、例えばポリカルボン酸などの多塩基酸から陰イオンとして得られるか、例えばポリビニル・アンモニウム・クロライドなどの多塩基（polybase）から陽イオンとして得られるか、あるいは中性（両性電解質高分子（polyampholyte）または高分子塩（polysalt））である。さらに、単量および重合体の高分子電解質の混合物を、随意に可溶化剤、乳化剤および触媒とともに、さらにある量のプロピレン・ジアミン、ジメチル・アンモニウム・クロライドまたはイソプロピル・アルコールを添加して、使用することも考えられる。これらの高分子は、ポリマー鎖の一部を形成できるイオン解離基を有し、その数はきわめて多いため、高分子は解離した形で水溶性となる。好ましくは、ポリアクリルアミドが懸濁液の形で使用される。水溶液中で、高分子電解質は、コロイドおよび土壌の微細に粉砕された部分のきわめて微細な粒子の表面に対して高い親和性を示す反応基を有する。高分子電解質のイオノゲニシティ（ionogenicity）に応じて、固体粒子に対する相互作用は、非イオン高分子の場合のように水素結合の形に基づくか、あるいは静電的な相互作用および電荷の交換ならびに結果として生じる粒子表面の不安定性に基づく。陰イオン（＝負に帯電）および陽イオン（＝正に帯電）高分子電解質は、このようにして機能する。多数の個別の粒子の不安定性および連結は、粘土、細砂および砂の混合物中の微細粒子の不可逆な凝集をもたらし、より高い密度をもたらして、最終的に製造される建設部材の強度をより大きくする。このように、本発明によって使用される高分子電解質は、界面活性化物質と称することもできる。
【００５５】
高分子電解質の最適効果についての重要な要素は、粒子表面における有効ポテンシャルによって表される。それらは、粒子そのものおよび周囲の条件の両方に依存し、すなわち塊状体のイオン強度、およびｐＨ値、電気電導度または硬さなど塊状体のイオン強度によって決まる特性に依存する。比較的簡単な予備試験によって、当業者であれば、それぞれの用途に適した適切なイオノゲニシティを有する高分子電解質を決定できるであろう。ただし、例えばポリアクリルアミドが、多くの場合に適切であって、硬化に関して良好な特性を示すことが明らかになっている。この場合には、高分子電解質は、塊状体の乾燥重量に対して０．００１〜２重量％の望ましい量で使用される。この量は、詳細には、使用される高分子電解質のイオノゲニシティおよび混合物のうちの微細粒子化された部分によって決まる。ポリアクリルアミドを使用する場合、通常は０．０１重量％で充分であることが明らかになっている。粘土、細砂および砂の混合物の水分含有量が少ない場合には、必要な水の追加を、水による希釈によって加えることができる。
【００５６】
別の方法のステップにおいては、湿ったおよび／または塩混合物ならびに／あるいは微細粒子の含有量が多い混合物の場合には、例えばアクリル酸の分散など、スチレン・アクリル共重合体が追加される。水分含有量が少なく微細粒子の含有量が多い調製された混合物の場合には、好ましくはビチューメン乳濁液が添加される。しかし、スチレン・アクリル共重合体およびビチューメン乳濁液の混合物もまた好都合であると立証できることを、排除するものではない。
【００５７】
次いで、水硬性結合剤が添加される。通常は、微細な石灰または消石灰が、本発明による方法を実行するための適切な結合剤であることが立証されており、比較的大きな粒子サイズの含有量がそれぞれに多い場合には、高度に水硬性の石灰、セメントおよびビチューメン結合剤も、好都合であると立証できる。それぞれの結合剤の添加量もまた、詳細には、調製された混合物の水分含有量に依存して決まり、混合物が最適の密集度が得られる飽和の度合いに達するいわゆるプロクター最適を達成することが望まれる。土壌したがってそこから得られる粘土、細砂および砂成分は、水分含有量が多すぎることもしばしばであり、微細な石灰、消石灰または高度に水硬性の石灰が使用される場合には、混合物から水分が抜き取られる。これは、一方では、水の結合による酸化カルシウム（ＣａＯ）の水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）への化学的変換により達成できるが、他方では、この反応の間の放出される熱エネルギーによって、水を物理的に蒸発させることにより達成できる。混合物の水分含有量は、本発明によるこの方法については、プロクター最適値またはそれをわずかに上回るべきである。
【００５８】
次いで、粘土、細砂および砂の混合物、高分子電解質および水硬性結合剤、ならびにスチレン・アクリル共重合体など必要とされる任意の添加剤で構成される配合物が、金型内に置かれ、少なくとも４０Ｎ／ｍｍ２の圧力で成型される。圧力の選択が、建設部材の最終的な強度を左右するが、通常は４０〜１２０Ｎ／ｍｍ２の圧力で加工することが可能である。圧縮の後、これら建設部材に、５０％の乾燥を加え、さらに応力を加えることができる。
【００５９】
このように、本発明によるこれらの方法は、最初に、出発成分すなわち粘土、細砂および砂の不可逆な結合を引き起こす。これは、微粒子化された成分の凝集、およびコロイド状成分への付着水膜の破壊による毛管作用水運搬の変質によって達成される。これにより、混合物の優れた圧縮性が得られ、本発明による方法によって製造される建設部材の高い強度が得られる。
【００６０】
さらに、本発明の範囲には、泡コンクリート・ブロックの製造方法が含まれ、そこでは水硬性結合剤、微細粒子化された成分、水および通気剤の混合物が製造され、金型内で成型され、乾燥される。
【００６１】
泡コンクリート・ブロックの製造のため、さまざまな方法が知られているが、いずれの場合も、
・例えばケイ砂など、微細粒子化された成分、
・石灰、
・例えばセメントなど、水硬性結合剤、
・水、
・細孔形成剤としての通気剤、
で構成される混合物が使用されている。
【００６２】
この目的のため、石灰およびセメントがほぼ同じ割合で使用され、使用される通気剤は、通常はアルミニウム粉末である。この場合、通気剤の量は、混合物全体の０．０５重量％未満である。水酸化カルシウムがアルミニウムと反応することによって水素が放出され、これが多数の細孔を生成する。混合物が金型で成型され、ここで半固体の状態において、さまざまな構成および形状に切断することも可能である。高強度の多孔コンクリートが、約１６０〜２２０℃および約１２〜１５ｂａｒの圧力におけるオートクレーブでの蒸気硬化によって、約４〜８時間の後に得られる。この際に、水素が放出され、形成された細孔が空気で満たされる。圧力および高温蒸気の作用により、砂粒子の表面からケイ酸を放出し、これが結合剤石灰（消石灰）とともに結晶結合剤相、いわゆるＣＳＨ相を形成する。これらの結晶結合剤が砂粒子と結びつき、各添加物からなる固体構造を生み出す。このようにして生み出された泡コンクリート・ブロックは、細孔構造およびそこに含まれている空気のため、最大４００ｋｇ／ｍ３の比較的低い密度を有し、優れた熱絶縁特性を有する。
【００６３】
ただし、使用される装置およびシステムの理由から、この種の方法は高価であり、大量の電力を必要とする。例えば、数時間にわたってオートクレーブ内に高圧を維持しなければならず、主として必要とされる蒸気による熱処理に起因する大きな電力消費が発生する。処理後に、ブロックに例えば溝およびスプリングを加工しなければならず、蒸気硬化を必要とするため、多くの場合に複雑な形状が不可能である点も、欠点である。さらに、泡コンクリート・ブロックの製造に通常使用されるケイ砂は、高品質のものでなくてはならず、比較的長い輸送の後でなければ製造作業に供給できないことも多い。さらに、製造環境においてアルミニウムが使用されるとき、爆発の恐れもある。
【００６４】
これらの欠点を克服し、かつ比較的安価な方法を提供するため、および本発明による方法に使用される水硬性結合剤を製造するため、家庭廃棄物が粉砕され、均質化され、ドロマイト、カルサイト、ライム・マールまたはマールなどのカルシウム含有の添加物、ならびにコランダム研磨剤（corundum abrasive）、クレイ・マールまたはクリンカーなどの酸化アルミニウム含有の骨材と混合されて燃焼され、次いで最大４０重量％のテクトケイ酸塩（tectosilicate）、例えば凝灰岩（tuff）が加えられ、得られた生成物が粉砕されて、０．０６３ｍｍ未満の平均粒子サイズとされる。さらに、使用される微細粒子成分は、廃棄物焼却プラントからの微細スラグまたは精錬所または製鋼所からのスラグであり、通気剤は界面活性剤である。これらの構成成分を、以下でさらに詳しく説明する。
【００６５】
典型的な家庭廃棄物は、重量パーセントで、通常は５９〜６９％の酸化ケイ素、４．９〜７．８％の酸化鉄、５．１〜６．３％の酸化アルミニウムおよび８．３〜１０．３％の石灰を含んでおり、したがってコンクリート類の硬化複合物のための無機結合剤の製造に適している。
【００６６】
結合剤の製造は、廃棄物からの特別な燃料で運転される廃棄物焼却プラントで実行できる。これにより、重量パーセントで、１８〜２６％の酸化ケイ素、２〜５％の酸化鉄、４〜１２％の酸化アルミニウムおよび５８〜６６％の石灰ならびに２〜５％の酸化マグネシウムが生成される。
【００６７】
燃焼床の温度は、少なくとも９５０℃であり、廃棄物の発熱量は、少なくとも１３ＭＪ／ｋｇである。これは、燃焼の目的のために事実上追加の主要エネルギーを使用する必要がないことを保証する。
【００６８】
使用される添加物は、産業界からのカルシウム含有廃棄物、またはドロマイト、カルサイト、ライム・マールなどのカルシウム含有の石材であってよく、これらは容易に入手できる。
【００６９】
使用される骨材も、同様にコランダム研磨剤などの産業廃棄物であってよく、クレイ・マールやクリンカーなどであってもよい。
【００７０】
これは、一般に、約５％の燃焼ロス、４％の硫酸塩含有量、約３％の塩化物含有量、５０００ｃｍ２／ｇのブレア値およびｐ＞２の全主成分含有量（total base content）を生じさせ、ここで全主成分含有量は、ｐ＝（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３）ＳｉＯ３によって計算される。
【００７１】
プロセスの間に生じるイオン交換、および吸着（sorbtion）によって、家庭廃棄物中に含まれている可能性がある有害物質が結合され、したがって結合剤および当該結合剤によって製造されるコンクリートから抽出でき、したがって環境に対して検知できるほどのリスクをもたらすことがない。大きな支出によってのみ得ることができる原材料の必要性を無くする可能性が十分にある。同時に、家庭廃棄物の保管および処理に関する問題も、大幅に軽減される。さらに、エネルギーが基本的に家庭廃棄物自体によって供給されるため、結合剤の製造においてエネルギーの大幅な節減が達成される。
【００７２】
本発明によれば、使用される微細粒子成分は、廃棄物焼却プラントからの微細スラグまたは精錬所または製鋼所からのスラグである。これは、固体の燃焼不可能な残留物であり、産業炉または廃棄物焼却プラントでの燃焼の過程において生じる。
【００７３】
廃棄物の焼却においては、スラグは廃棄物の当初の重量の約３５％にのぼる。鉄含有の成分のほかに、廃棄物燃焼スラグは、銅、ニッケル、鉛、亜鉛またはスズなど、かなり少量の非鉄金属をさまざまな量で含んでいる。
【００７４】
製鉄所スラグは、高炉スラグおよび製鋼所スラグに分類でき、高炉スラグは、高炉での粗鉄の製造の際に生じ、製鋼所スラグは、転炉、電気炉およびジーメンス−マーチン炉での鋼の製造の際に生じる。
【００７５】
金属精錬スラグは、非鉄金属の製造の際に形成される。当技術分野の現状によれば、粗鉄１トン当たり約２５０ｋｇの高炉スラグが生み出され、粗鋼１トン当たり約１２０ｋｇの製鋼所スラグが生み出される。このように、大量のスラグが生み出されるが、それらは再利用することができる。
【００７６】
高炉スラグと製鋼所スラグは、それらの化学的組成の点で相違しているが、それらの主成分が酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび酸化鉄である点から、両方とも本発明による方法における使用に適している。
【００７７】
家庭廃棄物から得られた結合剤および廃棄物焼却プラントまたは産業炉からの微細なスラグの化学的組成の理由から、アルミニウム粉末を使用する必要がないことが明らかになった。代わりに、例えば界面活性剤など、比較的安価な通気剤を使用することができる。これは、界面（例えば、水／油）においてそれらの溶液から大幅に濃縮され、結果として界面張力（液体／気体系の場合には表面張力）を低下させる複合物を意味する、と考えられる。アルコール、エーテル、ピリジン、アルキル・ホルムアミド、などの極性溶媒も界面活性ではあるが、本発明の範囲内では、使用される界面活性物質はそれらの化合物であって、それらか化合物は、好ましくは、脂肪親和性の炭化水素ラジカルを有しさらに−ＣＯＯＮａ、−ＳＯ３Ｎａ、−Ｏ−ＳＯ３Ｎａなどの親水性の官能基またはおそらくは複数の親水性官能基を有している。そのような物質は、界面活性剤または洗浄剤とも称される。
【００７８】
それらは、飽和および不飽和の高脂肪酸の水溶性のナトリウムまたはカリウム塩（アルカリ石鹸（lye soap）とも称される）であってよく、あるいはコロホニウムの樹脂酸の水溶性のナトリウムまたはカリウム塩（コロホニウム石鹸とも称される）であってよく、あるいはナフテン酸の水溶性のナトリウムまたはカリウム塩、例えばカゼイン・ベースの濃縮アルキル・ナフタリン・スルホン酸であってよい。さらに、界面活性剤は、乾燥前の混合物に対して０．０３〜０．００１重量％の量で添加すべきである。
【００７９】
実施形態の非限定の例として、絶対量として示すと、７８０ｋｇの水硬性結合剤、２９０ｋｇの微細スラグ、２５０ｋｇの水および０．２５ｋｇの界面活性剤で構成される混合物を製造することができ、これが空気乾燥の後に、約６００ｋｇ／ｍ３の密度を有する泡コンクリート・ブロックとなる。
【００８０】
乾燥は、蒸気硬化することなく、また高圧を生成することなく実施してもよく、代わりに空気乾燥で充分であることが立証されている。泡コンクリート・ブロックの加工可能に至るまでの熟成プロセスは、この場合には約３〜７日であり、乾燥時間が長くなるにつれて最終強度も増加する。これは、蒸気オートクレーブの必要がないため、エネルギーの大幅な節減もたらすだけでなく、複雑な形状の製造も可能にする。アルミニウム粉末の使用に関係する爆発の危険も、排除される。
【００８１】
さらに、膨張プロセスにおいて、従来の製造方法の場合に比べて生じる膨張圧力が小さいことが明らかになった。結果として、成型部品の注入成形のための型枠材料として、より安価な材料を使用することも可能である。家庭廃棄物あるいは廃棄物焼却プラントまたは産業炉からの微細スラグなど、安価な原材料の使用によって、本発明による方法のいっそうのコスト低減が保証される。
【００８２】
さらに、本発明によるこの方法によって製造された泡コンクリート・ブロックの実際の試験において、この泡コンクリート・ブロックの閉鎖気泡構造の理由から、水の吸収がより少なく、収縮が生じることがなく、むしろ逆にわずかな膨張が存在することが、明らかになった。これは、衝撃領域におけるクラックの形成の可能性を妨げるように作用する。
【００８３】
本発明によって製造された泡コンクリート・ブロックの密度は、６５０〜１２００ｋｇ／ｃｍ３の間である。圧縮強度および曲げ引っ張り強度は、密度に依存するが、圧縮強度と曲げ引っ張り強度との間の比は、コンクリートの場合よりもかなり大きく、すなわち曲げ引っ張り強度が圧縮強度に比べて比較的大きい。これにより、この材料から製造される熱絶縁パネルにおいて、例えば優れた安定性が確保される。しかし、本発明によるこの方法によって、得られる泡コンクリート・ブロックを、例えばココナッツまたは合成材料をベースとする繊維で補強することも可能であり、その結果として、曲げ引っ張り強度をさらに大きく増加させることが可能である。特に、従来から使用されている細砂の代わりに微細なスラグを使用することが、本発明による方法によって製造された泡コンクリート・ブロックの強度に有利な効果を有していることが、明らかになった。
【００８４】
３００ｋｇ／ｍ３まで減少する低密度を達成するために、界面活性剤に加えて、請求項６によるリサイクル材料からのアルミニウムである粉末アルミニウムを使用することが可能である。この場合にも、大きいエネルギーを要して複雑な蒸気オートクレーブ作業を省略することが可能である。
【００８５】
別の形態によれば、粉末アルミニウムが、乾燥前の混合物に対して０．０５〜０．００１重量％の量で加えられる。使用されるアルミニウム粉末の量は、一方では使用される界面活性剤の量によって決まり、他方では最終的に生じる泡コンクリート・ブロックの所望の特性、詳細には密度によって決まる。ある一定量のアルミニウム粉末を添加することによって、原理的には、乾燥後の細孔構造が粗くなり、その結果、泡コンクリート・ブロックの密度が小さくなる。詳細には、平均の細孔サイズが、使用されるアルミニウム粉末の平均の粒子サイズに応じて変化する。したがって、使用されるアルミニウム粉末および通気剤の混合比および粒子サイズに応じて、最終の泡コンクリート・ブロックについてさまざまな特性を得ることができることは、明らかである。
【００８６】
特に、リサイクル材料からのアルミニウム粉末を使用するとき、粉末アルミニウムを混合物全体に加える前に、粉末アルミニウムをアルコール溶液と混合すると好都合であることを立証した。これは、アルミニウムが酸化物層で覆われやすい傾向にあり、この酸化物層がアルミニウムを非反応性にするためである。アルコールによるコーティングによって、アルミニウム粉末の表面の酸化が防止され、その結果、本発明による方法におけるアルミニウム粉末の効果が最適化される。
【００８７】
さらに、本発明によれば、微細なスラグの代わりに、使用される微細粒子成分を廃棄物焼却プラントからのフライアッシュあるいは精錬所または製鋼所からのスラグとすることも考えられる。当然ながら、得られる泡コンクリート・ブロックの特定の特性を最適化できることを意味するのであれば、上述の水硬性結合剤の量を従来のセメントで置き換えることも可能であり、あるいは微細スラグの量を従来の細砂で置き換えることも可能である。したがって、実施形態の非限定の例として、５００〜６００ｋｇ／ｃｍ３の密度および２５〜４０ｋｇ／ｃｍ２の強度（２８日の乾燥後）を有する泡コンクリート・ブロックについて、以下の配合を挙げることができる。
・３３０ｋｇの水硬性結合剤、１６５ｋｇの細砂、２３０ｋｇの水、ならびに界面活性剤およびアルミニウム粉末からなる０．５ｋｇの混合物であって、前記水硬性結合剤の製法は、家庭廃棄物が粉砕され、均質化され、ドロマイト、カルサイト、ライム・マールまたはマールなどのカルシウム含有の添加物、ならびにコランダム研磨剤、クレイ・マールまたはクリンカーなどの酸化アルミニウム含有の骨材と混合されて燃焼され、次いで最大４０重量％のテクトケイ酸塩、例えば凝灰岩と混合され、得られた生成物が０．０７ｍｍ未満、好ましくは０．０６３ｍｍ未満の平均粒子サイズに粉砕され、使用される微細粒子成分が、廃棄物焼却プラントからの微細スラグあるいは精錬所または製鋼所からのスラグであり、通気剤が界面活性剤である。
・前記製法による３３０ｋｇの水硬性結合剤、１６５ｋｇのフライアッシュ、３００ｋｇの水、ならびに界面活性剤およびアルミニウム粉末からなる０．５ｋｇの混合物
・前記製法による１６５ｋｇの水硬性結合剤、１６５ｋｇのセメント、１６５ｋｇのフライアッシュ、３００ｋｇの水、ならびに界面活性剤およびアルミニウム粉末からなる０．５ｋｇの混合物
【００８８】
このように、正確に適合した配合によって、本発明による方法によって製造される泡コンクリート・ブロックについて、さまざまな特性を実現できる。さらに、蒸気硬化操作をなくすることによって、複雑な形状の場合であっても、操作性もはるかに簡単になる。
【００８９】
このように、本発明は、高品質の熱絶縁性軽量建設材料としての使用に最適の泡コンクリート・ブロックについての、きわめて安価な製造方法を提供する。
【００９０】
本発明の他の利点、特徴および詳細は、実施形態の好ましい例、および図面を参照する以下の説明によって明らかになる、
【発明を実施するための最良の形態】
【００９１】
図１は、球状の構成要素１２からなる塊状の砕片１０を示している。この混合物を活性化用のアクティベータ（後述する）内で大きな機械的応力を加えることにより、生成物が粉砕され、結果として、特に表面積の増加が達成される。さらに、フライアッシュの球形構造が、アモルファス構造が生み出されるように改質される。この構造は、個々の粒子が一体に結合することによって結合プロセスを促進し、強度値、特に圧縮強度および曲げ引っ張り強度を増加させる。
【００９２】
図１の粒子１２の相互衝突およびアクティベータで生じる反射の結果として、粒子１２内を衝撃波が伝播し、図２に示すとおり、粒子１２が分裂してアモルファス構造１４に変わり、粒子内の格子構造が破壊される。
【００９３】
粉砕は、図３のいわゆるアクティベータ２０にて行なわれ、アクティベータは、装置台２２、回転子２４、および固定子３０を有し、固定子３０のカバー・プレート３２を回転軸２６が貫通している。回転軸は、回転子２４の垂直軸心Ａと同軸に延びている。
【００９４】
回転子２４は、電動モータ３６（固定子壁面３４の外側方に見える）によって、回転軸２６上のＶベルト３８を介して駆動される。回転子２４の回転速度は、周波数コンバータ（図示されていない）によって無段階方式で調節可能である。
【００９５】
参照符号４０が、円筒形のサイロを示しており、ここから砕片１０が投与装置４２に供給される。投与装置の下には、コンベア４４の床高さの水平アーム４５が延びており、この場合には、コンベアは、縦断面で見たときにＺ字型である。このコンベアの傾斜中央部４６は、固定子３０のカバー・プレート３２の上方の前部アーム４７に結合されている。この前部アームの下流には、セルラー・ホイール・スルース５０が配置されており、運ばれた物品１０が、セルラー・ホイール・スルースを通過してアクティベータ２０の内部空間に供給される。
【００９６】
図４および５は、回転子２４の外側面２８と固定子３０の内側面２９との間の半径方向の幅ａの環状空間５２を示している。ツール５４および５４rが、それぞれ両方の面２８、２９から半径方向に突き出している。図６に示すとおり、前記ツール５４、５４rは、それらの前端５６の付近において、両側に溝状の凹部５８を有している。
【００９７】
環状の空間または環状の空隙５２において、混合物１０が螺旋状に下方に運ばれ、ここで混合物の滞留時間を、空隙５２の下流端に結合された逆流空気供給ラインから空隙５２内に供給されて空隙５２を反対方向へと流れる通気剤である空気によって調節することができる。さらに、この空気の流れは、余分な熱を放散する。この環状の空間５２において、個々の粒子１４が、回転子のツール５４rによって生じるパルスによって、固定子３０に向かって外向きに放出される。
【００９８】
固定子２０および回転子２４の両方のツール５４および５４rは、混合物１０の層に恒久的に覆われており、したがって粒子が互いに衝突し、主としてこの層に衝突する。この相互の衝突、および塑性変形、復元挙動、分離、摩擦など衝突によってもたらされる作用が、粒子１４の物理的特性の基本的変化を生じさせる。
【００９９】
ツール５４、５４rを覆っている混合物の層が、ツール５４、５４rの支持力および抵抗力によって支持されているため、ツール５４、５４rの質量が、パルスおよびパルスの中断の両方、ならびにそこから生じるツール５４、５４r間での反射などの相互作用を、大きく助けている。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】粉砕される生成物の斜視図である。
【図２】粉砕された生成物の斜視図である。
【図３】この生成物を処理する装置の斜視図を示す。
【図４】この装置の拡大部分断面図を示す。
【図５】図４の拡大した細部を示す。
【図６】ツール部分の側面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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