FOAMED CONCRETE BLOCK AND METHOD OF PRODUCING IT

Abstract: 1. A foam concrete block made of mineral ballast, a reaction agent with hardener for achieving the necessary green strength, the swelling agent, and water, characterized in that the ashes of flotation tailings burnt out in fluidized bed firings with limestone addition at temperatures kept below their melting point are used as ballast and simultaneously as hardener.

Description: Schaumbetonstein und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen Schaumbetonstein aus mineralischem Zuschlagstoff, einem Reaktionsmittel mit Härter zur Erreichung der notwendigen Grünfestigkeit, einem Blähmittel und Wasser. Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schaumbetonsteins, wobei aus dem Zuschlagstoff, Reaktionsmittel und Blähmittel mit Wasser ein Mörtel kuchen angemischt, in Formen gegossen und nach Erreichen der Grünfestigkeit entschalt, in Steine aufgeteilt und anschliessend gehärtet wird. Derartige Schaumbetonsteine sind in der Regel grossformartige, dampfgehärtete Voll steine oder Platten mit begrenztem Roh-gewicht, die aus einer durch Gas aufgelockerten, feinkörnigen Mörtelmasse hergestellt werden. Derartige Schaum betonsteine -werden insbesondere wegen ihrer guten Wärmedämmwerte in verschiedenen Grössen und Wandstärken ohne zusätzliche Isolierungsschichten eingesetzt. Ihre Druckfestigkeit liegt in den unteren Grenzen der Druckfestigkeit von Kalksandsteinen. Für die Herstellung derartiger Schaumbetonsteine werden in der Regel unverändert mineralischer Zuschlagstoffe wie Sand, Reaktionsmittel wie Kalk mit einem Härter zur Erreichung der notwendigen Grünfestigkeit wie Zement, einem Blähmittel wie Aluminiumpulver und Wasser eingesetzt. Aus diesen verschiedenen Anteilen wird ein Mörtelkuchen hergestellt, der aufgrund des zugemischten Aluminiums von Wasserstoffgas durchsetzt wird, so dass ein poriger Schaumbetonstein entsteht. Dieser Kuchen wird dann anschliessend ausgeschalt und mittels Stahldrähten in die gewünschten Bauelementgrössen aufgeteilt. Hiernach erfolgt eine Dampfhärtung bei 180 bis 2ovo0 C über etwa 12 Stunden. Dabei muss eine bestimmte Zementmenge zugegeben werden, um dem Mörtelkuchen eine ausreichende Grünfestigkeit zu verleihen, damit dieser entschalt und mit Hilfe von Drähten zerteilt sowie anschliessend gehärtet werden kann. Seine Endfestigkeit erhält der Schaumbetonstein durch die Reaktion des SiO2 im mineralischen Zuschlagstoffes mit dem gebrannten Kalk im Rahmen des Härteprozesses. Die Schaumbetonsteine weisen dann eine Druckfestigkeit von 2,5 bis 5,o N/mm2 auf. Im Rahmen des Abbaues von Mineralien im untertägigen -Bergbau, vor allem im Steinkohlenbergbau fallen als taubes Gestein sogenannte Berge an, die nach neueren Methoden auf die verschiedenste Art und Weise u.a. zu hydraulisch abbindenden Formsteinen aus Bergebrechsand sowie Bergebrechspl itt oder Bergebrechschotter verarbeitet werden. Es ist bisher nicht gelungen, Bergematerial auch für die Herstellung von Schaumbetonsteinen zu verwenden. Der Grund hierfür liegt insbesondere darin, dass die Gruben- und Waschberge insbesondere im Feinund Feinstkornbereich teilweise erhebliche Mengen an Kohlenstoff aufweisen. Ausserdem reichert sich durch die Aufbereitung in den Feinstkornfraktionen Bergematerial geringerer Kornfestigkeit zusätzlich an. Da andererseits die Rohstoffbasis für die Herstellung von Schaumbetonsteinen insbesondere in bedarfsnahen Bereichen durch Erschöpfung der abbaufähigen Lagerstätten schmaler wird und die Hersteller damit gezwungen sind, die Rohstoffe teilweise über erhebliche Entfernungen heranzutransportieren, wird die Herstellung von Schaumbetonsteinen immer teurer. Es wird daher schon seit langem nach geeigneten Ausweichrohstoffen gesucht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von Sandlager stätten unabhängig herstellbaren und möglichst wenig Zement erfordernden Schaumbetonstein sowie ein Verfahren zur dessen Herstellung zu schaffen. Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Zuschlagstoff durch Auswahl und/oder Behandlung kohlenstoffarm oder thermisch vom Kohlenstoff befreit und vorzugsweise ein staubartiger Sekundärstoff bzw. Abgang des Steinkohlenbergbaus ist. Ein derartiger Zuschlagstoff, der keinen oder nur sehr wenig Kohlenstoff aufweist, kann in vorteilhafter Weise mit bekannten Reaktions- und Blähmitteln sowie Wasser zu einem Mörtel kuchen gemischt werden, der dann nach Erreichen der ausreichenden Grünfestigkeit entschalt,aufgeteilt und anschliessend gehärtet-wird. In Testserien hat sich überraschend gezeigt, dass das Material unter dosierter Zugabe von Zement, sowie feingemahlenem ungelöschtem Kalk und nur einer geringfügigen Zugabe von Aluminiumpulver bestimmter Körnung zu einem Mörtel kuchen mit schaumiger Struktur wird, der schon nach verhältnismässig kurzer Zeit (ca. 30 Min.) eine ausreichende Grünfestigkeit erreicht. Derartige fein- bis feinstkörni.ge Fraktionen werden beim Mahlen von Bergematerial mit einer Rohrdichte 2 2,2, vor zugweise 2,4 kg/cm3 vorzugsweise in den Entstaubungsanlagen der Bergebrechanlagen gewonnen. Verfahren zur Auswahl von SiO2-reichen Bergen durch vorzugsweise Abrieben bei 56 mm sind grundsätzlich bekannt. Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass der Zuschlagstoff, der in Mahlanlagen zur Gewinnung von Bergebrechsand, -splitt und -schotter aus Tiefengestein anfallende Gesteinsstaub ist. Dieser Gesteinsstaub fällt vorteilhaft in einer Körnung an, die eine weitere Vorbehandlung nicht erfordert, so dass er ohne zusätzliche Kosten zu verursachen den Zuschlagstoff für Schaumbetonsteine bilden kann. Während er für den Schaumbetonstein bzw. die Herstellung von Schaumbetonstein eine vorteilhaft feine Körnung aufweist, ist dieser Gesteinsstaub ansonsten ausgesprochen schwierig unterzubringen, weil er wasserempfindl ich ist und schon bei Wassergehalten bei etwa 30 Gew.- fliessfähig wird. Treten dann noch mechanische Beanspruchungen auf, so ist die Fliessfähigkeit schon vorher erreicht. Von daher können derartige Gesteinsstäube nur mit entsprechenden und teuren Vorsichtsmassnahmen auf übliche Bergehalden aufgebracht werden. Vorteilhaft ist es, wenn der Gesteinsstaub eine Körnung von o bis looo tm, vorzugsweise < 500 fm aufweist. überraschend hat sich gezeigt, dass es zweckmässig und vorteilhaft ist, wenn als Zuschlagstoff, d.h. Hauptbestandteil von Schaumbetonsteinen und zugleich als Härter zur Erreichung der notwendigen Grünfestigkeit die Asche von in Wirbel schicht- feuerungsanlagen eingesetzten Flotationsbergen dient. Flotationsberge und Teichschlämme des Bergbaus werden hierzu in Wirbelschichtfeuerungsanlagen unterhalb der Schmelztemperatur vorzugsweise bei ca. 950 C ausgebrannt. Oberraschend dabei ist, dass die hydraulische Eigenschaften so ausgeprägt sind, dass es den Anteil an Zement reduzieren hilft bzw. sogar ganz ersetzt. Testserien haben gezeigt, dass aufgrund dieser hydraulischen Eigenschaften der Asche von fein- und feinst körnigen Bergen aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen ein Schaumbetonstein hergestellt werden kann, der eine Frühfestigkeit und Grünfestigkeit aufweist, die sogar bei Verzicht auf Zementzusätze eine einwandfreie Weiterbehandlung, d.h. Aufteilung und Härtung des Schaumbetonsteins ermöglicht. Auch hier wird die Asche von Wirbelschichtfeuerungsanlagen ohne weitere Vorbehandlung als Zuschlagstoff eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist eine Mischung aus dem Gesteinsstaub der Mahlanlagen und der Asche von Bergschlamm aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen, weil dabei einerseits eine spontane Reaktion, andererseits eine Einsparung an Härtemittel Zement erzielbar ist. Im übrigen bietet neben dieser Kombination auch der teilweise-Ersatz einer der Komponenten durch E-Filterstaub aus Kraftwerken, insbesondere Steinkohlenkraftwerken, Vorteile, die darin liegen, dass je nach den Entsorgungs- oder Versorgungsbedingungen auf den billigsten bzw. weitgehend vorkostenfreien Stoff zurückgegriffen werden kann. Auch ein weitgehender Austausch von Gew.-% Asche gegen Gesteinsstaub oder-umgekehrt ist erfindungsgemäss vorgesehen, wobei die der Asche wirtschaftliche Vorteile beim Gesteinsstaub technische Vorteile massgebend sind. Die Asche weist erfindungsgemäss eine Körnung von 4 loo Wm vorzugsweise < 60 yum auf. Die wirtschaftliche Bedeutung liegt in dem Einsatz der auch aus Wirbelschichtfeuerungsanlagenasche als teilweiser oder vollständiger Ersatz des Zementanteils, der zur Erzielung der Grünfestigkeit benötigt wird (Kornband 1. Beispiel II). Ein Schaumbetonstein mit ausreichender Druckfestigkeit und Wärmeleitzahl ist erfindungsgemäss dann gegeben,wenn das Gemisch aus 12 bis 32 Gew.-% Gesteinsstaub der Mahl anlagen, o bis 40 Gew.-% Asche von Wirbelschichtfeuerungsanlagen, o bis 20 Gew.-t E-Filterstaub von Kraftwerken, 5 bis 15 Gew.-% Zement, 2 bis 8 Gew.-% Kalk, o bis 1 Gew.-% Quarzmehl und o,o2 bis o,o4 Gew.-% Aluminiumpulver besteht, das jeweils mit 28 bis 38 Gew.- Wasser zu einem Mörtel kuchen vermengt wird. Ein derartiges Gemisch von Ausgangskomponenten kann in Vor- teilhafter Weise zu einem Schaumbetonstein weiterverarbeitet werden, der in der Bauindustrie für die verschiedensten Zwecke, besonders für die Wärmedämmung eingesetzt werden kann. Zur Herstellung von Schaumbetonsteinen, insbesondere mit einem Zuschlagstoff aus staubartigen Sekundärstoffen und Abgängen des Steinkohlenbergbaus dient ein Verfahren, bei dem aus dem Zuschlagstoff, Reaktionsmittel und Blähmittel mit Wasser ein Mörtel kuchen, in Formen gegossen und nach Erreichen der Grünfestigkeit entschalt, in Steine aufgeteilt und anschliessend gehärtet wird.Hierbei ist die Verarbeitung der Zuschlagstoffe aus Steinkohlenabgängen oder Sekundärstoffen dann möglich, wenn gemäss der Erfindung durch die an sich bekannte Auswahl von SiO2-reichen, kohlenstoffarmen Bergen, die Klassierung bei So mm, vorzugsweise 56 mm und das Zerkleinern sowie das Aufsammeln der Mehlkornfraktion oder durch Ausbrennen der fein- bzw. feinstkörnigen Abgänge von Stei nkohl enaufbereitungen ein kohl enstoffarmer bis kohlenstoffreier Zuschlagstoff hergestellt und zu Schaumbetonsteinen weiterverarbeitet wird. Diese Handhabung bietet die Möglichkeit, das bisher übliche Verfahren anzuwenden, nur dass es durch Verfahrensschritte erweitert wird, die vorzuschalten sind. Dabei überdecken sich diese Verfahrensschritte aber teilweise mit solchen, die so oder so auch bei den herkömmlichen Steinen bzw. den verwendeten Zuschlagstoffen zum Einsatz kommen. Je nach Auflagen bzw. den vorgesehenen Einsatzfällen kann das Verfahren erfindungsgemäss variiert werden, indem das Verhältnis von Wasser und Blähmittel zu Zuschlagstoff und Reaktionsmittel entsprechend der gewünschten Steinrohdichte eingestellt wird. Die Steinrohdichte kann wahlweise zwischen 1,2 und o,5 kg/dm3 eingestellt werden, wobei die Druckfestigkeit des Materials in Abhängigkeit von der Steinrohdichte 2 steht. Sie beträgt ca. 7,5 N/mm bei einer Steinrohdichte von ca. 1,2 und sinkt bis 2,5 N/mmê bei einer Steinrohdichte von ca. 0,5 kg/dm . Als einer der möglichen vorgeschalteten Verfahrensschritte ist erfindungsgemäss der zu sehen, dass beim Mahlen von Bergen mit einer Rohdichte von 2,2 kg/dm3, vorzugsweise 2,4 kg/dm3 zu Bergebrechsand, -splitt und -schotter aus Tiefengestein aufgefangen und als Zuschlagstoff mit Zement, Kalk, Aluminiumpulver und Wasser zu einem Mörtel kuchen vermengt wird. Vorteilhaft dabei ist, dass der beispielsweise in der Entstaubungsanlage aufgefangene feine Gesteinsstaub ohne weitere Vorbehandlung zum Einsatz kommen kann. Dabei wird der Mörtel kuchen anschliessend in Steine aufgeteilt und dann 12 Stunden unter Sattdampfbedingungen gehärtet. Der nachgeschaltete Verfahrensschritt kann also auch bei einem derartigen erweiterten Verfahren eingehalten werden. Eine weitere Variation des Vorverfahrens besteht darin, dass die in Steinkohlenaufbereitungsanlagen, insbesondere nach der Flotation anfallenden Feinst- bzw. Ultrafeinstberge entwässer, in Wirbelschichtfeuerungsanlagen unter Zugabe von Kalk unterhalb ihrer Schmelztemperatur ausgebrannt, mit feingemahlenem, ungelöschtem Kalk und Aluminiumpulver und Wasser zu einem Mörtel kuchen gemischt werden. In der Steinkohlenaufbereitung fallen insbesondere in der Flotationsstufe feinste und ultrafeinste Körnungen an Bergematerial an. Dieses Bergematerial wird auf ca. 30 Gew.- * Restwassergehalt ent wässern und dann in eine-Wirbelschi chtfeuerungsanlage ausgebrannt. Dabei wird durch die Zugabe von Kalk der in den Bergen enthaltene Schwefel eingebunden. Die erhaltene Asche mach sich einmal durch den Gehalt an schwefelsaurem Kalk vorteilhaft im späteren Mörtel kuchen positiv bemerkbar und zum anderen dadurch, dass die Asche aufgrund der Beachtung der Schmelztemperatur der Mineralien nicht in Kugelform mit geschlossener Oberfläche, sondern in einer amorphen Mineralstruktur anfällt. Die Morphologie der einzelnen Körner ist uregelmässig. Oberwiegend sind die Kanten gerundet und plattig, aber auch stengelig. Daneben sind nadelartige Kristalle festzustellen. Die Oberfläche besitzt grosse Haftfähigkeit. Sie ist zum Teil porös, schuppenartig und klüftig. Daher ist dieses Material auch ohne weitere Vorbehandlung beispielsweise Absiebung zusammen mit Kalk und Aluminiumpulver sowie Wasser zu Mörtel zu verarbeiten. Dabei bewirken die hydraulischen Eigenschaften eine Grünfestigkeit, die den Einsatz von Zement vollständig überflüssig macht, der ansonsten zur Erlangung einer ausreichenden Grünfestigkeit notwendig wäre. Eine vorteilhaft frühe Grünfestigkeit ist gemäss der nachfolgenden Ausbildung der Erfindung erreichbar, wobei Asche, Kalk, Aluminiumpulver und Wasser 4 bis 5 Min. zu einem Mörtel kuchen gemischt werden, der nach kurzer Wartezeit ent -schalt, geteilt und 6 bis 12 Stunden gehärtet wird. Hierbei kann wiederum in vorteilhafter Weise auf dem bekannten Verfahren aufbauend ein Vorgehen zur Verfügung gestellt werden, das bei gleichem oder hier sogar niedrigem Aufwand Schaumbetonsteine mit guten bis besten Eigenschaften erzeugen lässt. Die Härtezeit kann erheblich reduziert werden, was neben zeitlichen Vorteilen insbesondere Energieersparnisvorteile mit sich bringt. Je nach Notwendigkeit und gewünschter Rohdichte kann es vorteil haft sein, wenn eine geringe Menge Quarzmehl zusätzlich zugemischt wird. Zur Reduzierung des Zementanteiles bei Einsatz von Steins-taub oder Bergesand wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, unter gleichzeitiger Reduzierung des Zement- und Gesteinsstaubanteils Asche aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen zuzugeben. Vorteilhaft ist dabei, dass aufgrund der hydraische7 Eigenschaften der Wirbelschichtfeuerungsanlagenasche neben dem Gesteinsstaubanteil auch der Zementanteil reduziert werden kann. Je nach Rohstoffbasis kann das Verfahren selbst variiert werden, indem der Anteil an Gesteinsstaub ganz oder teilweise durch E-Filterstaub aus Steinkohlenkraftwerken ersetzt wird. Da entsprechende Kraftwerksanlagen beispielsweise über das gesamte Gebiet der Bundesrepublik Deutschland verteilt sind, ist eine weitgehende Standortunabhängigkeit dieser Verfahrensvariante als besonders vorteilhaft zu nennen. Erläutert ist vorab, dass durch Einsatz von Asche aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen, in denen Flotationsberge verfeuert worden sind, der Anteil an Zement wesentlich reduziert bzw. sogar ganz überflüssig gemacht werden kann. Hierdurch hebt sich die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich. Darüberhinaus kann es aber auch zweckmässig sein, das Verfahren zeitlich abzukürzen, insbesondere, wenn ein hoher Ausstoss entsprechender Anlagen gewünscht bzw. notwendig ist. Hierzu wird erfindungsgemäss nun vorgeschlagen, dass der Anteil an Gesteinsstaub aus der Brechanlage der gewünschten oder möglichen Blähzeit entsprechend gewählt bzw. eingestellt wird. Ein derartiger mit Zuschlagstoff Gesteinsstaub versehener Mörtel kuchen bläht in überraschend kurzer Zeit auf, so dass durch Einstellung des Anteils an Gesteinsstaub die Zeit, die der Mörtel kuchen vor dem Zerteilen und Härten verbringen muss, beeinflusst werden kann. Je höher der Anteil an Gesteinsstaub ist, desto kürzer kann die Blähzeit eingestellt werden. Durch Einstellung des Gehaltes an Gesteinsstaub bzw. an Asche aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen kann somit die Wirtschaftlichkeit und/oder die Produktivität des Verfahrens beeinflusst werden. Im Bauwesen werden zu Isol ierungszwecken verschiedene schaumbzw. faserartige Stoffe eingesetzt, wobei die Dämmstoffe zwischen vorhandene Schalungen bzw. Gesteinsschichten gebracht werden. Nachteilig dabe- ist, dass die Verwendung von Kunststoff besondere Vorsichtsmassnahmen erfordert und aufgrund der gestiegenen Kosten eine erhebliche Kostenbelastung darstellt. Zur Reduzierung dieser Kostenbelastung wird nun erfindungsgemäss ein Verfahren zur Herstellung einer Wärme- und/oder Schallisolierung bei Wohn- und Industriebauten unter Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Schaumbetonsteinen bzw. unter teilweise Anwendung dieses Verfahrens vorgeschlagen, indem nämlich ein Gesteinsstaub aus der Bergebrechanlage, die Asche von in Wirbelschichtfeuerungsanlagen eingesetzten Flotationsbergen, der Filterstaub aus E-Filtern von Kohlekraftwerken oder eine Mischung von allen mit Zement, Kalk, Aluminiumpulver der bei der Herstellung von Schaumbetonsteinen üblichen Anteile zu einem Mörtel kuchen vermengt und dann fortschreitend in den Hohlraum einer vorgegebenen Konstruktion oder in den Zwischenraum zweier Wandungen gefüllt wird, dort bläht und in einer dämmenden Struktur erhärtet. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist insbesondere in der Nähe von Steinkohlenbetrieben bzw. Steinkohlenverarbeitungsbetrieben von Vorteil, weil dort die preisgünstigen Zuschlag-stoffe zur Verfügung stehen. Sie können zum Einsatzort transportiert und dort mit den übrigen Anteilen vermengt und dann durch geeignete Pumpen oder sonstige Aggregate in den Hohlraum eingebracht werden. Ausserdem können derartige Massen auch eingesetzt werden, um Hohlblocksteine mit Wärmedämmmaterial erfindungsgemässer Art zu verfüllen. Sobald dieses Material, das ja nur Grünfestigkeit aufweist, gegen Witterungseinflüsse geschützt ist, kann es die Funktion der Wärmedämmung voll erfüllen. Durch Variation des Anteil es des Aluminiumpulvers auf die mehrfache, vorzugsweise die doppelte sonst bei Schaumbetonsteinen übliche Menge kann der Anteil der Gasblasen und damit letztlich der Wärmedämmwert wesentlich erhöht werden. Ebenso kann der Anteil des Zementes den eventuell notwendigen Standfestigkeiten entsprechend vorzugsweise um So % erhöht werden, um so die Grünfestigkeit zu optimieren. Eine weitere Beeinflussung ist dadurch möglich, dass reines Quarzmehl mit Zement, Kalk, Aluminiumpulver und Wasser vermengt und dann als Wärmedämmaterial eingefüllt wird. Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass erstmals die Möglichkeit gegeben ist, Schaumbetonsteine zur Verfügung zu stellen, die bei ausreichenden Druckfestigkeitseigenschaften und Wärmeleitwerten Komponenten enthalten, die von Sandlagerstätten unabhängig zur Verfügung stehen. Dass es sich dabei um Komponenten handelt, die bei anderer Verwertung erhebliche Probleme der Aufhaldung mit sich bringen würden, gibt der gefundenen Lösung besonderes Schwergewicht. Vorteilhaft ist dabei weiter, dass bei Verwendung von durch Ausbrand Kohlenstoff freigemachten und mit Kalk angereicherten Bergematerialien ein Zuschlagstoff zur Verfügung steht, der zugleich hydraulische Eigenschaften aufweist und somit ohne Zementzusatz Grünfestigkeiten erbringt, die eine hervorragende Weiterverarbeitung des so hergestellten Mörtelkuchens ermöglichen. Aufgrund der günstigen Grünfestigkeitswerte kann darüberhinaus auch noch das Härten vereinfacht bzw. in kürzerer Zeit vorgenommen werden. Verfahren und der so hergestellte Schaumbetonstein weisen somit gegenüber herkömmlichen Verfahren und Schaumbetonsteinen entscheidende Vorteile auf. Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Schaum betonsteines mit Zuschlagstoff Gesteinsstaub und Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Schaum betonsteines mit Zuschlagstoff Asche aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen. Die Fig. 1 und 2 zeigen Schaumbetonsteine 1, 11, deren Form dem eines Mauersteins gleicht. Oberlicherweise sind Schaumbetonsteine aber grossvolumiger bzw. flächenartig ausgebildet. Wie die Fig. 1 zeigt, sind durch die Reaktion des Aluminiums im Körper des Schaumbetonsteines 1 zahlreiche Poren 2, 3 ausgebildet, die kugelig und gleichmässig sind. Mit 6 sind Dich-t- zonen bezeichnet. Deren Ausbildung sind aber auf die Versuchtsbedingungen zurückzuftihren. Fig. 2 zeigt einen Schaumbetonstein 1', der ohne Zusatz von Zement und mit dem Zuschlagstoff Asche aus Wirbel schicht- feuerungsanlagen hergestellt ist. Hier finden sich neben den ebenfalls gleichmässig ausgebildeten und gleichmässig angeordneten Poren 2, 3 Grobpartikel 4, 5, die über den Körper des Schaumbetonsteins 1 verteilt sind. B e i s p i e l Der Gesteinsstaub von Mahlanlagen zur Gewinnung vop Bergebrechsand, -splitt und -schotter aus Tiefengestein mit einer 3 mittleren Rohdichte von 2,4 kg/dm wird aufgefangen und für die Herstellung von Schaumbetonsteinen eingesetzt. Dabei weist dieses Material eine Körnung von 0,50 bis o mm mit folgendem Kornband auf: Körnung Gew.-% + 500 um = 0,2 500 - 300 m = 19,8 300 - 200 m = 25,4 200 - 100 m = 25,6 100 - 30 m = 12,0 30 - 10 m = 5,0 lo - 5 m = 5 - 4 m = 1,5 4 - 3 m = 1,5 3 - 2 m = 2,6 2 - 1 m = 2,7 - 1 m = o,7 loo,o Zement zur Erzielung der Grünfestigkeit PZ 45 F Kalk als Reaktionsmittel Branntkalk Blähmittel Aluminiumpulver Rezepturen Gruppe 1 ¯ Gruppe 2 Gruppe 3 Material g g Bergesand o,25 mm 2000 2000 2000 Zement 600 600 600 Kalk (80%CaO) 200 250 300 Quarzmehl - 20 50 Aluminiumpulver (2,0) (1,7) (1,5) Wasser 1500 1500 1400 Härtezeit h 12 12 12 Steinrohdichte kg/dm3 o,5 o,8 1,1 Druckfestigkeit N/mmê 2,6 4,8 7,4 Dieser Zuschlagstoff ist nahezu kohlenstoffrei. Sein SiO2-Gehalt reicht für die Reaktion mit dem gebrannten Kalk zu einem Calciumhydrosilikat aus, so dass der erhaltene Schaumbetonstein unter Sattdampfbedingungen gehärtet werden kann. Die Kornumhüllungen durch das Hydrosilikat und dessen Erhärtung heben die Zerfallsneigung der Tonminerale auf. Es entsteht ein raumstabiler Stein, dessen Belastbarkeit für mittlere Ansprüche im Hochbau reicht und dessen Wärmedämmwert die Einhaltung der Forderungen nach der Wärmeschutzverordnung ohne zusätzliche Massnahmen möglich macht. Der erhaltene Gesteinsstaub wird mit Zement, Kalk und Aluminiumpulver nach den verschiedenen Rezepturen gemischt, dann in Formen gegossen, nach dem Blähen ausgeschalt, mit Hilfe von Drähten in vorgesehene Platten bzw. Steine geschnitten und anschliessend unter Sattdampfbedingungen 12 Stunden gehärtet. B e i s p i e 1 II Beim Trennprozess in einer Steinkohlenaufbereitungsanlage angefallene feinstes und ultrafeinstes Bergematerial wird zunächst auf einen Restwassergehalt von ca. 30 Gew.-% entwässert und dann einer Wirbelschichtfeuerungsanlage zur Energiegewinnung zugeführt. Unter Zugabe von Kalk zur Einbindung des Schwefels werden die Berge bei Temperaturen von ca. 950 C ausgebrannt. Der Ausbrand erfolgt unterhalb der Schmelz- temperatur der Mineralien, so dass die Asche nicht in kugelform mit geschlossener Oberfläche, sondern in einer amorphen Mi neral struktur anfällt. Die Asche der Wirbelschichtfeuerungsanlage liegt mit o,1 bis o mm mit folgendem Kornband vor: Körnung Gew.-% + 30 #m = 15,o 30 - lo #m = 21,o 10 - 5 #m = 19,o 5 - 4 #m = 8,0 4 - 3 #m = 10,0 3 - 2 #m = 13,o 2 - 1 #m = 11,7 - 1 #m = 2,3 loo,o Kalk Als Reaktionsmittel Branntkalk (80% CaO) Blähmittel Aluminiumpulver Quarzmehl in-der Feinheit = 10 Rezepturen Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Material g g g Gemischasche W.S.-Anlage 2000 2000 2000 Kalk (80% CaO) 200 200 300 Aluminiumpulver (2,o) (1,8) (1,5) Quarzmehl - 25 50 Wasserzugabe 2000 1900 1900 Mischzeiten 4 + 5 4 + 5 4 + 5 Härtezeiten h 6 8 12 Steinrohdichte kg/dm3 o,5 o,8 1,2 Druckfestigkeit N/mmê 2,3 4,9 7,6 Die Asche wird unter Zugabe von feingemahlenem , ungelöschtem Kalk und einer geringen Zugabe von Alaminitimpulver bestimmter Körnung als Blähmittel sowie unter Zugabe von Wasser zu einem Mörtel gemischt, der nach kurzer Zeit eine schaumige Struktur bildet und sehr bald eine ausreichende Grünfestigkeit erreicht. Diese Grünfestigkeit erlaubt es, ihn zu entschalen, durch Trennschnitte zu teilen und im Autoklaven unter Sattdampfbedingungen zu härten. Verschiedenen erprobten Zusammensetzungen sind oben wiedergegeben, ebenso sie unterschiedlich erprobten Härtezeiten. B e i s p i e l III Neben dem Einsatz von reinen Aschen aus Wirbelschicht- feuerungsanlagen und dem Gesteins staub aus Mahlanlagen von Tiefengestein ist auch der Einsatz von E-Filterstaub aus Kraftwerksanlagen, insbesondere Steinkohlenkraftwerksan- lagen und Gemischen untersucht worden. Die Versuche mit Kombinationen der Zuschlagstoffkomponenten hatten folgendes Ergebnis: Gruppe 1 Gruppe 2 Material g g Bergesand 0,25 500 1500 Gemischasche W.S.-Anlage 0,1 1500 - E.-Filterstaub 1000 Zement 200 7oo Kalk 150 300 Quarzmehl -- So Gruppe 1 Gruppe 2 Blähmittel Aluminiumpulver (1,5) 1,2 Wasserzugabe 1400 1400 Mischzeit 4 + 5 4 + 5 Härtezeit 12 12 Steinsohdichte kg/dm o,8 1,17 Drucbfestigkeit N/mm 2,6 4,6 Es hat sich gezeigt, dass bei der Mischung von Wirbelschichtasche mit der Mehrfraktion von Bergesand bzw. E-Filterstaub aus Kraftwerksanlagen mit der Mehrfraktion Bergesand ebenfalls Steine geringer Rohdichte und ausreichender Druckfestigkeit hergestellt werden können. Eine solche Kombination kann zweckmässig sein, wenn aus End sorgungsgründen Zuschlagstoffkomponenten besonders billig oder vorkostenfrei zur Verfügung gestellt werden können. Desweiteren kann die Kombination von wirtschaftlicher Bedeutung sein, weil durch den Einsatz der Wirbelschichtabbrände der Zementanteil zur Erzielung einer ausreichenden Grünfestigkeit entfallen oder doch sehr stark reduziert werden kann. Durch die gezielte Zugabe von Abbränden aus der Wirbelschich- feuerung in vorgesehener Zusammensetzung (unter 2 bzw. unter o,2 mm) und Menge (40 bis 48 % von der Gesamtmischung) wird eine Verringerung der Abbindezeit bis zur ausreichenden Grünfestigkeit auf etwa 50 > und eine Erhöhung der Druckfestigkeit erreicht. Die für die Klassierung und Zerkleinerung anfallenden Kosten werden durch diese wesentlichen Vorteile mehr als ausgeglichen.

Claims: Patentansprüche 1. Schaumbetonstein aus mineralischem Zuschlagstoff, einem Reaktionsmittel mit Härter zur Erreichung der notwendigen Grünfestigkeit, einem Blähmittel und Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlagstoff durch Auswahl und/oder Behandlung kohlenstoffarm oder thermisch vom Kohlenstoff befreit und vorzugsweise ein staubartiger Sekundärstoff bzw. Abgang des Steinkohlenbergbaus ist. 2. Schaumbetonstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlagstoff , der in Mahl anlagen zur Gewinnung von Bergebrechsand-, -splitt und -schotter aus Tiefen gestein anfallende Gesteinsstaub ist. 3. Schaumbetonstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesteinsstaub eine Körnung von o bis looo vorzugsweise 4 Sol um aufweist. 4. Schaumbetonstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zuschlagstoff und zugleich als Härter zur Er reichung der notwendigen Grünfestigkeit die Asche von in Wirbelschichtfeuerungsanlagen eingesetzten Flotations bergen dient. 5. Schaumbetonstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlagstoff ein Gemisch aus dem Gesteinsstaub der Mahlanlagen, der Asche von Wirbelschichtfeuerungs anlagen und/oder des E-Filterstaubes aus Steinkohlen kraftwerken ist. 6. Schaumbetonstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschlagstoff ein Gemisch aus der Asche von Wirbelschichtfeuerungsanlagen, dem Gesteinsstaub der Mahl anlagen und/oder dem E-Filterstaub von Steinkohlenkraft werken ist. 7. Schaumbetonstein nach Anspruch 4 bis Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Asche von in Wirbelschicht feuerungsanlagen eingesetzten Flotationsbergen eine Körnung von t loo,±jm vorzugsweise < 60 lum aufweist. 8. Schaumbetonstein nach Anspruch 5 bis Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus 12 bis 32 Gew.- Gesteinsstaub der Mahl anlagen, o bis 40 Gew.-% Asche von Wirbelschichtfeuerungsanlagen, o bis 20 Gew.- 6 E-Filterstaub von Kraftwerken, 5 bis 15 Gew.- > Zement, 2 bis 8 Gew.-% Kalk, o bis 1 Gew.-% Quarzmehl und o,o2 bis o,o4 Gew.-% Aluminiumpulver besteht, das mit 28 bis 38 Gew.- Wasser zu einem Mörtelkuchen.vermengt wird. 9. Verfahren zur Herstellung von Schaumbetonsteinen, insbe sondere mit einem Zuschlagstoff aus staubartigen Sekundär stoffen und Abgängen des Steinkohlenbergbaus, wobei aus dem Zuschlagstoff, Reaktionsmittel und Blähmittel mit Wasser ein Mörtel kuchen angemischt, in Formen gegossen, nach dem Blähen und dem Erreichen der Grünfestigkeit entschalt, in Steine aufgeteilt und anschliessend ge härtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch die an sich bekannte Auswahl von SiO2-reichen, kohlenstoffarmen Bergen, die Klassierung bei 60 mm, vorzugsweise 56 mm und das Zerkleinern der Berge sowie Aufsammeln der Mehl kornfraktion oder durch Ausbrennen der fein- bzw. feinst körnigen Abgängen von Steinkohlenaufbereitungen ein kohlenstoffarmer bis kohlenstoffreier Zuschlagstoff herge stellt und zu Schaumbetonsteinen weiterverarbeitet wird. lo. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Wasser und Blähmittel zu Zuschlag stoff und Reaktionsmittel entsprechend der gewünschten Steinrohdichte eingestellt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Mahlen von Bergen mit einer Rohdichte von) 2,2 kg/dm , vorzugsweise 2,4 kg/dm zu Bergebrechsand, -splitt und -schotter aus Tiefengestein der anfallende Staub aufgefangen und als Zuschlagstoff mit Zement, Kalk, Aluminiumpulver und Wasser zu einem Mörtel kuchen ver mengt wird. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mörtel kuchen in Steine aufgeteilt und dann 12 Stunden unter Sattdampfbedingungen gehärtet wird. 13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in Steinkohlenaufbereitungsanlagen, insbesondere nach der Flotation anfallenden Feinst- bzw. Ultrafeinst berge entwässert, in Wirbelschichtfeuerungsanlagen unter Zugabe von Kalk unterhalb ihrer Schmeiztemperatur ausge brannt, mit feingemahlenem, ungelöschtem Kalk und Aluminiumpulver und Wasser zu einem Mörtel kuchen gemischt werden. 14. Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Asche, Kalk, Aluminiumpulver und Wasser 4 bis 5 Min. zu einem Mörtel kuchen gemischt werden, der nach kurzer Wartezeit entschalt, geteilt und 6 bis 12 Stunden gehärtet wird. 15. Verfahren nach Anspruch 13 und Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, dass geringe Mengen Quarzmehl zusätzlich zugemischt werden. 16. Verfahren nach Anspruch 9 und Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass unter gleichzeitiger Reduzierung des Zement- und Gesteinsstaubanteils Asche aus Wirbelschicht feuerungsanlagen zugegeben wird. 17. Verfahren nach Anspruch 9, Anspruch 11 und Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Gesteinsstaub ganz oder teilweise durch E-Filterstaub aus Steinkohlen kraftwerken ersetzt wird. 18. Verfahren nach Anspruch 9, Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Gesteinsstaub aus der Brechanlage der gewünschten oder möglichen Bläh zeit entsprechend gewählt bzw. eingestellt wird. 19. Verfahren zur Herstellung einer Wärme- und/oder Schall isolierung bei Wohn- und Industriebauten unter Anwendung des Verfahrens nach Ansprüchen 9 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Gesteinsstaub aus der Bergebrech anlage, die Asche von in Wirbelschichtfeuerungsanlagen eingesetzten Flotationsbergen, der Filterstaub aus E Filtern von Kohlekraftwerken oder eine Mischung von allen mit Zement, Kalk, Aluminiumpulver der bei der Herstellung von Schaumbetonsteinen üblichen Anteile zu einem- Mörtel- kuchen vermengt und dann fortschreitend in den Hohlraum einer vorgegebenen Konstruktion oder in den Zwischen raum zweier Wandungen gefüllt wird und dort bläht und in einer dämmenden Struktur erhärtet. 2c. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Aluminiumpulvers auf die mehrfache, vor zugsweise die doppelte sonst bei Schaumbetoeteinen übliche Menge gesteigert wird. 21. Verfahren nach Anspruch 19 und Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, dass der Anteil des Zementes den eventuell notwendigen Standfestigkeiten entsprechend, vorzugsweise um So % erhöht wird. 22. Verfahren nach Anspruch 19 bis Anspruch 21, dadurch ge kennzeichnet, dass reines Quarzmehl mit Zement, Kalk, Aluminiumpulver und Wasser vermengt und dann eingefüllt wird. 23. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbrände aus Wirbelschichtfeuerungsanlagen vor der Zugabe auf unter 2 mm aufgemahlen und zur Verkürzung der Abbindezeit bis zur ausreichenden Grünfestigkeit und Erhöhung der Druckfestigkeit zugemischt werden. 24. Verfahren nach Anspruch 16 und Anspruch 23, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abbrände aus Wirbelschicht feuerungsanlagen vor der Zugabe auf unter o,2 mm aufge mahlen und mit Bergesand gemischt werden, wobei die Abbrände 40 bis 45 % und der Bergesand lo bis 15 % an der Gesamtmischung ausmachen. 25. Verfahren nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abbrände mit 40 bis 48 % und der Bergesand lo bis 15 % der Gesamtmischung ausmachend zugemischt werden.

Inventors: ERDMANN, WILFRIED, DR.-ING., KOHLING, ROLF, DR., LEININGER, DIETER, DR., Köhling, Rolf, Dr.
Applicants: ACKERMANN, MANFRED F., DIPL.-ING.
Application year: 1983
Main classification: C04B18
IPC codes: C04B28, C04B18, C04B38