WATER PROOF BUILDING MATERIAL BASED ON GYPSUM, CONTAINING CALCIUM SILICATE, AND METHOD FOR ITS PREPARATION

Abstract: 1. Method for producing a waterproof building material from a mixture of mineral substances containing a minimum of 60% hydratable calcium sulphate compounds or other calcium sulphate compounds capable of being converted to hydratable compounds, wherein a mineral mixture containing lime compounds and silicium dioxide is burnt in one stage at a temperature below the sintering temperature and wherein, in another stage, the mixture transformed by exposure to heat is mixed with calcium sulphate, characterized in that the mineral mixture is produced by mixing and homogenizing calcium carbonate, calcium oxide and/or calcium hydroxide (individually or as a mixture), and silicium dioxide at a mol ratio of CaO : SiO2 from 3 to 1.55 : 1 with the addition of a mineralizer such as borax, that this mixture contains less than 1% alumina, that burning takes place within the temperature range 1.000 to 1.300 degrees C, and that the thermally converted mixture is suddenly cooled before calcium sulphate is admixed.

Description: Wasserfester Calciumsilicat enthaltender Gipsbaustoff und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen wasserfesten (wasserresistenten) Gipsbaustoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung unter Zugabe von mineralischen Stoffen, Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Baustoffen auf Gipsbasis für wasserfeste Produkte, vergleiche DE-OS 29 12 148, wird in einer ersten Brennstufe ein Gemenge aus tonig-silikatisch ungesättigten Kalkverbindungen mit einer unterhalb der Sintergrenze liegenden Temperatur, z.B. 8700 C, gebrannt. In einer zweiten Behandlungsstufe werden die zu verarbetenden Gipse mit dem in der ersten B.rennstufe vorbehandelten Gemenge vermischt und in einem niedrigen Temperaturhereicht z.B 120 bis. 18Q0 C, weiter behandelt Das so erbrannte Gemenge lässt ich. als Bindemittel verwenden. Auf gabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen wasserfesten Gipsbaustoff zu schaffen, bei dem die Bildung von schädlichen Tricalciumaluminaten weitgehend ausgeschlossen ist und fast ausschliesslich hydratationsfähige Calciumsilicatverbindungen erbrannt werden, die mit den zugegebenen Gipsen, welche als Halbhydrate und/oder Anhydrite vorliegen bzw. in solche überführt werden, formbeständige und im Falle einer späteren Durchfeuchtung kriechfeste Baustoffe bilden. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass Calcium karhonat und/oder Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid (einzeln oder als Gemisch) und Silicium-Dioxid in fein verteilter Form. in einem Molverhältnis Ca0 : SiO.2 = 3 bis 2 unter Zugabe eines Mineralisators gemischt und homogenisiert werden, das Gemenge in einem Brennprozess bei Temperaturen in einem Bereich. von 1000 bis 13000 C zu einem hydratationsfähigen Produkt (Calciumsilicat) gebrannt, plötzlich abgekühlt (abgeschreckt) und mit mindestens 60 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmischung) hydratationsfähige oder in solche überführ- bare Calciumsulfatverbindungen gemischt wird, wobei die Aus- wahl der beteiligten Stoffe so vorgenommen wird, dass der Tonerdegehalt möglichst gering ist bzw. die Tonerde lediglich. in unschädlichen Mengen (Ettringitbildung) vorliegt. Vorzugsweise soll dabei der Tonerdegehalt kleiner als 1 % bezogen auf die Gesamtmasse des Gemisches sein. Nach einem erfindungsgemässen Herstellungsverfahren können die so gewonnenen reinen Calciumsilicate beispielsweise granuliert s.ein und zw.ischengelagert werden, um später feingemahlen mit ebenfalls feingemahlenen zwischengelagerten Calciumsulfat-Halbhydraten, z*B.. handelsühlicher. Stuckgips, auf kaltem Wege vermischt zu werden Nach einem weiteren erfindungsgemässen Herstellungsverfahren wird das heisse Calciumsilicatproduot durch Zugabe von kaltem Calciumsulfat-Dihydrat abgeschreckt und die übertragene Wärme zur Umwandlung des Dihydrates in Halbhydrat bzw. Anhydrid ausgenutzt. Letztere Vorgänge können noch durch eine zusätzl.iche Wärmeeingabe (weitere Brennstufe) und innige Vermischung in einem Mischaggregat Cz.B. Mahltrommel) unterstützt werden. Weitere Einzelheiten über die Art der beispielsweise verwendeten Stoffe und mögliche Führungen des Herstellungsverfahrens sind den Patentansprüchen und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen zu entnehmen: Beispiel A: Als Ausgangsrohstoffe wurden folgende Stoffe verwendet: Quarzmehl in der Zusammensetzung 99,8 % SiO2, 0,025 % Fe203 und 0,15 % Al203 bezogen auf Gesamtmasse. Das Quarz 2 mehl wies einen Feinheitsgrad von 4800 cm /g nach Blaine auf. Kalkstein der Zusammensetzung 92,8 % CaC03, 5,9 % sir2, 0,2 % Al203, 0,3 % Fe203, 0,1 % Na20, 0,1 % K20 und 0,6 % S03, ebenfalls bezogen auf Gesamtmasse. Der Kalkstein wurde auf einen Feinheitsgrad von 3700 cm /g vermahlen. In einem aerodynamischen Mischer wurden etwa 78 % Kalkstein mehl mit 21 % Quarzmehl und 1 % Borax als Mineralisator vermischt und auf einem Granulierteller unter Zuhilfenahme von 1 %i.ger Wasserglaslösung granuliertt Die entstehenden Granalien hatten einen Durchmesser von 3 bis 7 mn. Die obigen Prozentangahen beziehen sich ebenfalls auf Gesamtmasse. Das Granulat wurde in einen indirekt beheizten Drehofen im Gegenstrom eingegeben und bei 12000 C 1 172 Stunden lang gebrannt, ausgetragen und dabei sofort auf eine Temperatur unter 6000 C abgeschreckt. Zur Herstellung eines wasserfesten Gipsbaustoffes wurden 65 % Stuckgips mit 35 % feingemahlenen (kleiner 90 /com) vom obigen Brennprodukt in Wasser eingegeben, wobei das Wasser/ Feststoffverhältnis 0,4 betrug, homogenisiert und in Probekörper der Ausmasse 4 cm x 4 cm x 16 cm gegossen und nach einer Stunde ausgeschalt. Diese Probekörper wurden zum Nachhydratisieren sieben Tage lang bei Normalklima gelagert. Zur Prüfung der Raumbeständigkeit wurde eine Wasserlagerung üher mehrere Monate vorgenommen, wobei die Prüflinge rissefrei und kantenscharf blieben. Zur Prüfung der Kriechfestigkeit wurden die Prüflinge einer Dauerlast von 2,5 N/mmê unter feuchten Bedingungen (asserlagerungj senkrecht zu ihrer Längsachse ausgesetzt. Zwölf Stunden nach Lastaufgabe kam die Verformung der Prüflinge in Richtung des Druckes zum Stillstand. Es trat eine maximale Verformung von 0,2 mm/m auf, welche sich innerhalb eines Zeitraumes von vier Wochen nicht geändert hat. Beispiel B: Es wurden 200 kg feines Kalksteinmehl, 60 kg feingemahlener Sand und 2,6 kg Borax, in der Zusammensetzung und Feinheit wie in Beispiel A angegeben, aerodynamisch homogenisiert und unter Verwendung von a Der Wasserglaslösung als Bindemittel auf einem Granulierteller granuliert und an Luft getrocknet. Der Durchmesser des Granulates war kleiner als 39 rom.. Das Granulat wurde in einem Drehrohrofen im Gegenstrom bei 1150 C und einer mittleren Verweilzeit von einer Stunde in e.in hydratzonsfähi.ges Product umge.wandelts Das heisse gebrannt Produkt wurde alsdann zusammen mt 340 k.g Calciumsulfat-Dihydrat in eine kühle Eingangsmischzone einer Niederbrandtrommel eingegeben. Die Niederbrandtrommel wird erforderlichenfalls noch nach der kühlen Eingangs zone im Gleichstrom beheizt, so dass am Auslauf eine Materialtemperatur von ca. 1900 C herrscht. Die Verweilzeit in dieser Trommel betrug ca. fünfundvierzig Minuten. Das so erhaltene Produkt wurde in einer Kugelmühle auf eine Korngrösse kleiner als 90 wem gemahlen und homogenisiert. Unter Zugabe und Vermischung mit Wasser, Wasser/Feststoffgehalt gleich 0,65, wurden aus dem obigen Bindemittel Platten mit den Ausmassen 666 mm x 500 mm x 80 mm gegossen und nach zehn Minuten aus der Giessform entfernt. Die daraus hergestellten Prüfkörper wurden einem Xriechfestigkeitstest, wie bereits beim Beispiel A beschrieben, mit einer Belastung von 2,5 N/mmê unterzogen. Die maximale Verformung betrug etwa 3 mm/m nach einer Woche und blieb noch nach drei Monaten konstant. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in den Ausführungsbeispielen angegebenen Stoffzusammensetzungen und Betriebsdaten beschränkt, sondern es lassen sich durch Variation derselben noch andere Baustoffe mit gewünschten Eigenschaften gezielt herstellen. Es sei beispielsweise darauf hingewiesen, dass bei einem Gipsmasseanteil von 80 % noch brauchbare Ergebnisse zu erzielen sind. Patentansprüche:

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von wasserfesten (wasser resistenten) Gipsbaustoffen unter Zugabe von minera lischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass Calcium karbonat und/oder Calciumoxid und/oder Calciumhydroxid (einzeln oder als Gemisch) und Silicium-Dioxid- in fein verteilter Form in einem Molverhältnis Ca0 : SiO2 3 bis 2 : 1 unter Zugabe eines Mineralisators gemischt und homogenisiert werden, das Gemenge in einem Brenn prozess bei Temperaturen in einem Bereich von 1000 bis 13000 C zu einem hydratationsfähigen Produkt (Calcium silicat) gebrannt, plötzlich abgekühlt (abgeschreckt) und mit mindestens 60 Gew--% (bezogen auf die Gesamt mischung) hydratationsfähigen oder in solche überführ baren Calciumsulfatverbindurgen gemischt wird, wobei die Auswahl der beteiligten Stoffe so vorgenommen wird, dass der Tonerdegehalt möglichst gering ist bzw. die Tonerde lediglich in unschädlichen Mengen (Ettringit bildung) vorliegt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der beteiligten Stoffe so erfolgt, dass der Tonerdegehalt kleiner 1 % bezogen auf die Gesamtmasse des Gemisches ist. 3. Verfahren nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass feingemahlener Kalkstein und Sand verwendet werden. 4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mineralisatoren, z.B. Borax, verwendet werden. 5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das homogenisierte Gemenge der Calcium- und S'iliciumverbindungen nest Mineralisator unter Zuhilfenahme eines Binders, z.B. Wasserglas, vor dem Brennprozess granuliert wird. 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das gebrannte Produkt (Calcium silicat) und gegebenenfalls auch das Calciumsulfat vor der Vermischung fein gemahlen werden. 7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Calciumsulfatverbindung ein H lbhydrat, z.B. handelsüblicher Stuckgips, zugegeben wird. 8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass al s als Calciumsulfatverbindung Anhydrit, rein oder im Gemisch mit Halbhydraten, zuge geben werden. 9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das so herges.tellte Calcium silicat zusammen mit Calciumsulfatverbindungen vorzugs weise Calciumsulfat-Dihydrat, einer Wärmehehandlung in einem Temperaturbereich von oberhalb 1800 C unterworfen wird, wobei. die. Mengenverhältnisse, die Tempe ratur und die Verweilzett so gewählt sind, dass ein hydra tationsfäiges Produkt mit vorgegebenem Erstarrungs- und Abbindeverhalten entsteht. 10. Verfahren nach. Anspruch. 9, dadurch gekennzeichnet, dass Naturgips verwendet wird. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Chemiegips verwendet wird. 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Rauchgasentschwefelungsgips verwendet wird. 13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennen des Calciumsilicates in einer im Gegenstrom betriebenen Brennanlage erfolgt. 14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgende Wärmebehandlung des Calciumsilicat-Gips-Gemisches in einer im Gleichstrom betriebenen Anlage (z.B. Drehofen, Mahlbrennanlage o.ä.) erfolgt. 15. Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeich net, dass der Gips in einer zwischengeschalteten Kühl- bzw. Wärmeaustauschzone dosiert aufgegeben wird. 16. Gipsbaustoff, hergestellt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche. 17. Gipsbaustoff in einer chemischen Zusammensetzung, resultierend aus den Angaben gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis. 12.

Inventors: HILDEBRANDT, ULRICH, DR. PROF., HOSE, HORST, DR. DIPL.-CHEM., NEUMANN-VENEVERE, PETER, PROF. DR. ING.
Applicants: BABCOCK-BSH AKTIENGESELLSCHAFT VORMALS BUTTNER-SCHILDE-HAAS AG
Application year: 1982
Main classification: C04B28
IPC codes: C04B11