DE102006051216B4

DE102006051216B4 - Verfahren zur Herstellung leichter Gesteinskörnungen, durch diese Verfahren erhältliche leichte Gesteinskörnungen, und Verwendung derselben zur Herstellung von Baustoffen

Info

Publication number: DE102006051216B4
Application number: DE200610051216
Authority: DE
Inventors: Michael C. Faas
Original assignee: DR MICHAEL C FAAS GmbH; Michael C Faas Dr GmbH
Current assignee: DR MICHAEL C FAAS GmbH; Michael C Faas Dr GmbH
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: DE102006051216A1; WO2008052753A3; WO2008052753A2

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer leichten, homogen aufgebauten Gesteinskörnung, umfassend die folgenden Schritte:
a) trockenes Vormischen von ausschließlich Zement und einem oder mehreren industriellen Nebenprodukten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen und Gesteinsmehl,
b) Zugeben von Reaktionswasser und einem oder mehreren Additiven zu der resultierenden trockenen Vormischung unter Mischen, derart, dass,
c) die resultierende Reaktionsmischung, aus 8 bis 14 Gew.-% Zement, 60 bis 90 Gew.-% industriellen Nebenprodukten sowie 1 bis 30 Gew.-% Reaktionswasser und 0,01 bis 1,0 Gew.-% Additiv, bezogen auf das Gesamtgewicht der in den Schritten a) und b) zugegebenen Komponenten, ohne Verwendung einer zusätzlichen Granuliereinrichtung bis zur Bildung der leichten Gesteinskörnung mit einer Kornrohdichte von ≤ 2,0 kg/dm³ oder einer Schüttdichte von ≤ 1,2 kg/dm³ weiter gemischt und granuliert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung leichter Gesteinskörnungen für Baustoffe, leichte Gesteinskörnungen, die durch diese Verfahren erhältlich sind, sowie die Verwendung solcher leichten Gesteinskörnungen zur Herstellung von Baustoffen.
Gesteinskörnungen sind gekörnte Stoffe, die mineralische und/oder organische Bestandteile enthalten und früher als Zuschlagstoffe bezeichnet wurden. Neben Bindemitteln, wie Zement, stellen Gesteinskörnungen einen Hauptbestandteil von industriell außerordentlich wichtigen Baustoffen, wie etwa Beton, Mörtel, Putz und Estrich, dar. Die gegenwärtig verwendeten Gesteinskörnungen sind überwiegend natürlich, wie z. B. Sand, Kies oder Splitt, können jedoch auch künstlich hergestellt werden, beispielsweise durch thermisches Behandeln von Ton oder durch Einarbeiten von recyclierten Stoffen, wie Kohleverbrennungsprodukten.
In der Bauindustrie werden riesige Mengen an Gesteinskörnungen zur Herstellung der oben erwähnten Baustoffe benötigt. So werden alleine in Deutschland pro Jahr etwa 800 Mio. Tonnen Gesteinskörnungen verbraucht. Die Ressourcen an natürlichen Gesteinskörnungen sind jedoch begrenzt. Im Hinblick auf eine nachhaltige Nutzung der verfügbaren Ressourcen hat sich daher in vielen entwickelten Ländern die Einsicht durchgesetzt, dass alle in einer Volkswirtschaft anfallenden Rest-, Neben- oder Abfallstoffe der erneuten Verwertung zuzuführen sind, um zum einen Primärstoff einzusparen und zum anderen den Flächen- und Nachsorgebedarf von Deponien einzuschränken. Trotz dieser nachhaltigen Ressourcen-Bewirtschaftung, die in einigen europäischen Ländern auch gesetzlich verankert ist, gibt es nach wie vor große Mengen von nicht verwerteten mineralischen und nicht-mineralischen Rest-, Neben- bzw. Abfallstoffen. So beschränkt sich das Recycling von Rest-, Neben- oder Abfallstoffen in der Bauindustrie im Wesentlichen auf die Verwertung von Bauschutt, der gebrochen, gemahlen und gesiebt wird.
Es besteht daher ein beträchtliches Interesse, die in großen Mengen und kostengünstig erhältlichen Rest-, Neben- bzw. Abfallstoffe zur Herstellung von Gesteinskörnungen zu verwenden. Dabei stehen insbesondere die leichten Gesteinskörnungen im Vordergrund, d. h. Gesteinskörnungen mit einer Kornrohdichte von ≤ 2000 kg/m³, da sich in den letzten Jahren der Bedarf von schwereren zu leichteren Gesteinskörnungen verlagert hat. Dies ist unter anderem im Bestreben der Gewichtsverringerung und einer geringeren Wärmeleitfähigkeit begründet.

Zur weiteren Erläuterung von Gesteinskörnungen allgemein und der Abgrenzung zu leichten Gesteinskörnungen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, wird auf die nachfolgenden Tabellen 1 und 2 verwiesen (nach dem Handbuch „Betontechnische Daten", Ausgabe 2005, Hrsg. HeidelbergCement AG). Tabelle 1. Klassifizierung von Gesteinskörnungen

BEZEICHNUNG	NORM	KORNROHDICHTE	URSPRUNG	BEISPIEL
Gesteinskörnungen	DIN EN 12620/DIN V 20000-103	> 2000 kg/m³	Natürlich, nur mechanisch aufbereitet	Kies, Sand, Splitt
Leichte Gesteinskörnungen	DIN EN 13055-1/DIN V 20000-104	≤ 2000 kg/m³ oder Schüttdichte ≤ 1200 kg/m³	Industriell hergestellt oder natürlich	Blähton, Perlite, Naturbims, Tuff, Blähschiefer, Blähglas, Steinkohlenflugaschepellets, Kesselsand
Recyclierte Gesteinskörnungen	DIN 4226-100	Typ 1 > 2000 kg/m³ Typ 2 > 1800 kg/m³ Typ 3 > 1500 kg/m³	Beton und Gesteinskörnungen mechanisch aufbereitet, Klinker, nicht porosierter Ziegel; Kalksandstein
Gesteinskörnungen für Mörtel	DIN EN 13139

Tabelle 2. Klassifizierung leichter Gesteinskörnungen

STOFFGRUPPE	KORNROHDICHTE [kg/dm³]	SCHÜTTDICHTE [kg/dm³]	KORNEIGENFESTIGKEIT [N/mm²]
Leichte Gesteinskörnungen
Naturbims	0,7 bis 1,6	0,4 bis 0,7	niedrig
Schaumlava	1,7 bis 2,2	0,8 bis 1,0	mittel bis hoch
Hüttenbims	1,0 bis 2,2	0,4 bis 1,1	niedrig bis mittel
Sinterbims	0,9 bis 1,8	0,4 bis 1,1	niedrig bis hoch
Ziegelsplitt	1,2 bis 1,8	1,0 bis 1,5	mittel
Blähton, Blähschiefer	0,6 bis 1,4	0,3 bis 0,8	niedrig bis hoch
Hochwärmedämmende leichte Gesteinskörnungen
Blähglas	0,3 bis 0,9	0,2 bis 0,4	niedrig bis mittel
Kieselgur	0,2 bis 0,4	0,2 bis 0,3	sehr niedrig
Blähperlit	0,1 bis 0,3	0,05 bis 0,15	sehr niedrig
Blähglimmer	0,1 bis 0,35	0,06 bis 0,17	sehr niedrig
Schaumsand, Schaumkies	0,1 bis 0,3	0,1 bis 0,3	sehr niedrig

Wie der Tabelle 1 zu entnehmen ist, werden als leichte Gesteinskörnungen neben natürlichen Mineralien, wie Bims, Lavaschlacke und dergleichen, bislang vor allem thermisch geblähte Mineralien, wie Blähton, Blähschiefer, etc., verwendet. Letztere werden hergestellt, indem dem Ausgangsmaterial ein Porosierungsmittel zugemischt wird, das bei plötzlichem Aussetzen gegenüber hohen Temperaturen von etwa 1200°C schlagartig verbrennt. Die dabei entstehenden Verbrennungsgase treiben die mineralische Schmelze auf. Nach dem Abkühlen sind die entstandenen Gase in Vakuolen im Material eingeschloßen. Als Porosierungsmittel kommen organische Verbindungen, wie Polystyrolderivate, Kunststoffflocken, Polyphenylglycol, Polyphenylacetat, oder organische Materialien, wie Papierfangstoffe und organische natürliche Fasern, zum Einsatz.
Dieses Prinzip ist beispielsweise bei den aus der DE 1 811 033 B bekannten kugeligen Gas- und/oder Porenbetonteilchen verwirklicht, deren Oberfläche zusätzlich durch Dampfhärten oder durch Versiegeln mittels eines filmbildenden Kunstharzes behandelt ist, um eine unerwünschte Wasseraufnahme zu verhindern.
Ein Verfahren zur Herstellung von Porengranulaten ist ferner in der DE 10 2005 049 389 A1 beschrieben, bei dem eine für die Herstellung von Gasbeton bekannte Mischung aus Quarzsand, Kalk, Zement, Wasser und dem Treibmittel Aluminat in eine Form eingebracht, die Mischung in der Form ausgehärtet und das resultierende Porengranulat anschließend in gewünschte Größen gebrochen wird.
Im Stand der Technik ist des Weiteren aus der DE 196 32 711 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Umhüllung versehenen Zuschlagstoffes für Leichtbeton bekannt, beim dem die Leichtzuschlagkörner, beispielsweise Blähtonzuschläge, unter Verwendung eines Granuliertellers oder einer Granuliertrommel einer ständigen Rollbewegung ausgesetzt und während dieser Rollbewegung mit dem feindispersen Feststoff, d. h. dem Zement und gegebenenfalls Betonzusatzstoffen/-zusatzmitteln (insbesondere Stabilisierern) und anderen Hilfsmitteln, unter gleichzeitigem Besprühen mit einer Bindeflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gleichmäßig dünn beschichtet bzw. umhüllt werden, um eine unerwünschte Wasseraufnahme zu verhindern.
Eine weitere Abwandlung dieses grundlegenden Prinzips ist in der DE 1 813 881 B beschrieben, wonach Körner aus Gas- oder Schaumbeton mit einer aus einem kalkhaltigen Bindemittel, wie Zement, bestehenden Kruste belegt und nachfolgend dampfgehärtet werden.
Darüber hinaus sind eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von künstlichen, leichten Gesteinskörnungen unter Verwendung von Verbrennungsprodukten, wie Aschen und Schlacken, sowie Zement und Kalk bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 699 02 288 T2 die Herstellung leichter Gesteinskörnungen aus Verbrennungsnebenprodukten. Dabei wird ein schwefelhaltiges Verbrennungsnebenprodukt, vorzugsweise Schlamm aus der Naß-Abgasentschwefelung, sowie Calciumhydroxid-enthaltende Feinteilchen, die in dem Verfahren anfallen und in dieses rückgeführt werden, sowie ein aluminiumhaltiges Material, wie beispielsweise pulverisierte Kohle (P.C.)-Flugasche, und Wasser vermengt, um ein Ausgangsgemisch zu erzeugen. Das Ausgangsgemisch wird dann unter Verwendung eines Granuliertellers agglomeriert und die resultierenden Pellets werden mit härtenden Calciumoxid-enthaltenden Feinteilen, wie beispielsweise einer Mischung aus feinteiligem Brantkalk (CaO) und P.C.-Flugasche, vereinigt. Die härtenden Feinteile überziehen die Pellets und reagieren exotherm mit Feuchte, wodurch in situ Wärme erzeugt wird und die Pellets gehärtet werden. Schließlich werden die erzeugten Gesteinskörnungen von den Calciumhydroxid-enthaltenden, trockenen Rückführungsfeinteilen getrennt, wobei letztere in den ersten Mischschritt zurückgeführt werden.
Überdies ist in der DE 197 35 063 A1 ein Verfahren zur Herstellung von umhüllten Zuschlagstoffen für Konstruktionsbeton beschrieben, bei dem auf der Kornoberfläche eines runden oder gebrochenen Zuschlags, wie beispielsweise Quarzit, diversen Kalk- und Sandsteinen, Blähton, Blähschiefer, Lavaschlacke, Ziegelsplitt, Mauermörtel, Putz, Blähtonbeton sowie Kesselschlacke und Hochofenschlacke, eine kompakte und dichte Beschichtung aus einer Mischung aus Zementen, Betonzusatzmitteln und/oder Betonzusatzstoffen mittels Aufbauagglomeration aufgebracht wird.
Aus der DE 32 42 992 A1 ist schließlich ein Verfahren zur Herstellung von Flugasche in lagerfähiger Form und/oder zur Verwendung als Zuschlagstoff, insbesondere für die Bauindustrie, bekannt, wobei Flugaschestaub mit den hydraulischen Bindemitteln Zement, Gips und Karbidschlamm unter Beimengung von Wasser und Zusatzstoffen homogen gemischt und in eine körnige Form überführt wird.
Ein Nachteil der bisher verwendeten Gesteinskörnungen besteht darin, dass diese häufig nicht die gewünschten chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften aufweisen. So zeigen natürliche Gesteinskörnungen oft eine relativ unkontrollierte Wasseraufnahme. Ferner sind thermisch hergestellte, geblähte industrielle Gesteinskörnungen inhomogen aufgebaut, was zu einer variierenden Druckfestigkeit führen kann. Zudem zeigen diese oft eine unkontrollierte Wasseraufnahme. Auch durch Rollagglomeration und Sintern oder Pelletierung hergestellte industrielle Gesteinskörnungen weisen aufgrund des schichtweisen Aufbaus von Umhüllungen um einen Kern häufig einen inhomogenen Aufbau auf. Eine weitere unerwünschte Eigenschaft ist die unkontrollierte Hydratation von noch nicht hydratisiertem Zement oder Kalk, was zu unerwünschten Eigenschaften des Baustoffendprodukts führen kann.
Des Weiteren können die Eigenschaften von herkömmlichen leichten Gesteinskörnungen, wie beispielsweise die Korngröße, das Schüttgewicht, die Kornrohdichte und die Korneigenfestigkeit, nicht oder kaum beeinflusst werden. Im Falle der thermisch hergestellten, geblähten industriellen Gesteinskörnungen kommt als weiterer Nachteil hinzu, dass das Glühen bzw. Sintern üblicherweise bei 1200°C stattfindet und die Herstellung derselben daher mit einem hohen Energiebedarf bzw. hohen Kosten verbunden ist. Ferner ist die Bereitstellung natürlicher Ausgangsmaterialien aufgrund der erheblichen Beschaffungskosten wenig ökonomisch. Die Verwendung von natürlichen Gesteinskörnungen ist ferner aufgrund des Abbaus natürlicher Ressourcen und der damit verbundenen Emissionen auch aus ökologischer Sicht unbefriedigend. Des Weiteren weisen die durch Rollagglomeration und Sintern oder Pelletisierung hergestellten industriellen Gesteinskörnungen aus Aschen und Schlacken sowie Zement und Kalk den Nachteil auf, dass das Formen der entsprechenden Granulate aufgrund der Verwendung von speziellen Granuliereinrichtungen, wie beispielsweise einem Pelletierteller oder einer Granuliertrommel, apparativ aufwendig ist.
Angesichts der vorstehenden Nachteile der bisher bekannten leichten Gesteinskörnungen liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, leichte Gesteinskörnungen für die Herstellung von Baustoffen bereitzustellen, die einfach, kostengünstig und Ressourcen- sowie umweltschonend herstellbar sind und ausgezeichnete chemische und physikalische Eigenschaften für eine Verwendung in Baustoffen aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1, 6, 7, 9, 28, 29, 31, 44 und 45 angegebene, technische Lehre gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnungen weisen den Vorteil auf, dass diese auch bei unterschiedlichen Korngrößen vollkommen homogen aufgebaut sind, ein kontrolliertes Wasseraufnahmevermögen zeigen und bevorzugte chemische und/oder physikalische Eigenschaften für deren Einsatz in Baustoffen aufweisen. Ferner sind die erfindungsgemäßen Gesteinskörnungen kostengünstig herstellbar, weil diese bei niedrigen Temperaturen und mit einem geringen apparativen Aufwand produziert werden können und die verwendeten industriellen Nebenprodukte verhältnismäßig günstig sind und gegebenenfalls zusätzlich durch Entsorgungsprämien bezuschusst werden. Darüber hinaus wird durch die Verwendung dieser industriellen Nebenprodukte die Umwelt nachhaltig geschont.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnungen besteht darin, dass die chemischen und physikalischen Eigenschaften gezielt in Abhängigkeit ihrer zukünftigen Verwendung in einer großen Bandbreite eingestellt werden können. Die nachfolgende Tabelle 3 verdeutlicht den Einfluss der Ausgangsmaterialien, der Mischtechnik, des Reaktionswassers und des Additivs auf die Schüttdichte, Kornrohdichte, Korngrößenverteilung, Korneigenfestigkeit, Wasseraufnahme, Wärmeleitfähigkeit (λ-Wert) und den Gehalt an Kationen und Anionen. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Gesteinskörnungen kann daher die Eigenschaften einer gewünschten erfindungsgemäßen „Designer"-Gesteinskörnung gezielt einstellen. Tabelle 3. Haupteinflussfaktoren auf chemische und physikalische Eigenschaften der erfindungsgemäßen Gesteinskörnungen

	AUSGANGSMATERIALIEN	MISCHTECHNIK	REAKTIONSWASSER	ADDITIVE
Physikalische Eigenschaften
Schüttdichte	x	x		x
Kornrohdichte	x	x		x
Korngrößenverteilung		x	x	x
Korneigenfestigkeit	x		x
Wasseraufnahme		x	x
λ-Wert	x	x		x
Chemische Eigenschaften
Kationen	x
Anionen	x

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein erstes Verfahren zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung, eine durch dieses Verfahren erhältliche, leichte Gesteinskörnung sowie deren Verwendung für Baustoffe.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung einer leichten, homogen aufgebauten Gesteinskörnung mit einer Kornrohdichte von ≤ 2,0 kg/dm³ oder einer Schüttdichte von ≤ 1,2 kg/dm³, bei dem zunächst ausschließlich Zement und ein oder mehrere industrielle Nebenprodukte, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen und Gesteinsmehl, trocken vorgemischt werden. Dann werden Reaktionswasser und ein oder mehrere Additive zu der resultierenden trockenen Vormischung unter Mischen gegeben und die resultierende Reaktionsmischung bis zur Bildung der leichten Gesteinskörnung weiter gemischt und granuliert.
Gemäß der Erfindung kann jeder bekannte Zement verwendet werden, wobei Portlandzement oder Aluminatzement besonders geeignet sind. Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Festigkeit werden mit Zement der Qualität CEM I 42,5 erreicht.
Der Zement wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Menge von 8 bis 14 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 10 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller zugegebenen Komponenten, eingesetzt. Die im Einzelfall benötigte Menge an Zement ergibt sich im Wesentlichen aus der Korneigenfestigkeit der eingesetzten Materialien und der gewünschten Druckfestigkeit der endgültigen Gesteinskörnung und kann von einem Fachmann ohne Weiteres bestimmt werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten industriellen Nebenprodukte sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen, insbesondere Verbrennungsschlacken und -aschen, die bei der Verbrennung von Kohle anfallen, beispielsweise in Kraftwerken bei der Steinkohleverbrennung, wie Kesselsand, Steinkohleasche und Flugasche, sowie Papierasche und Filterstäube bzw. Rückstände aus der Abgasreinigung (Ofenfilterstäube), und Gesteinsmehl, insbesondere Gesteinsmehl aus der Keramik- oder Steinherstellung bzw. der Keramik- oder Steinverarbeitung, und Feinanteile aus der Sand- und Kiesaufbereitung, Nebenprodukte aus der Kalkgewinnung, der Papierherstellung, der Verhüttung von Eisen- und Nichteisenprodukten, sowie Nebenprodukte, die in der Gießereiindustrie anfallen. Vorzugsweise wird die eine oder die mehreren Verbrennungsschlacken und -aschen in Kombination mit einem Gesteinsmehl verwendet.
Die Auswahl der im Einzelfall eingesetzten industriellen Nebenprodukte richtet sich nach verschiedenen Kriterien, wie beispielsweise Homogenität, Schüttgewicht, Freikalkgehalt, Schwermetallgehalt und Gehalt an anderen Stoffen, wie Chlor und Schwefel. Wichtigster Parameter für eine gleichbleibende Qualität der erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnungen ist dabei der Freikalkgehalt, da der Kalk als Bindemittel wirkt und mit den flüssigen Komponenten in einem bestimmten Verhältnis in Beziehung steht. Dieser sollte daher regelmäßig bestimmt und die weiteren eingesetzten Ausgangsmaterialien entsprechend angepasst werden. Ebenfalls sehr wichtig im Rahmen der Qualitätssicherung und -kontrolle ist die Bestimmung der Konzentration von Oxidverbindungen in den industriellen Nebenprodukten, wie Al₂O₃, CaO, Fe₂O₃, SiO₂ und Na₂O, K₂O und MgO, sowie die Bestimmung des Schwermetallgehalts und des Gehalts an anderen Stoffen, wie Chlor und Schwefel. Im Hinblick auf die Verwendung der Gesteinskörnungen in Baustoffen ist der Schadstoffgehalt der Nebenprodukte besonders wichtig, da die Baustoffe gesundheitlich unbedenklich und die gesetzlichen Vorschriften, wie etwa die für Baustoffe vorgeschriebenen Grenzwerte nach DIN und EU-Normen, erfüllen müssen. Daher sollten die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten industriellen Nebenprodukte permanent hinsichtlich des Schadstoffgehalts überwacht werden.
Das industrielle Nebenprodukt wird vorzugsweise in einer Menge von 60 bis 90 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 70 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller zugegebenen Komponenten, eingesetzt.
Die industriellen Nebenprodukte beeinflussen die physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnungen, insbesondere die Schüttdichte, die Kornrohdichte, die Korneigenfestigkeit und die Wärmeleitfähigkeit. Auch die chemischen Eigenschaften werden durch die industriellen Nebenprodukte beeinflusst. Diese haben beispielsweise eine Bedeutung im Hinblick auf mögliche Reaktionen bei der Einbindung in die Zement-Matrix, insbesondere bei wiederkehrendem Kontakt mit Feuchtigkeit. Ferner können säurebildende Bestandteile in den industriellen Nebenprodukten gegebenenfalls zur Korrosion von Armierungen in Betonprodukten führen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden ferner Reaktionswasser und ein oder mehrere Additive zugegeben. Als Reaktionswasser kann Leitungswasser verwendet werden. Die Menge des Reaktionswassers liegt üblicherweise im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller zugegebenen Komponenten.
Das Additiv ist aus der Gruppe bestehend aus Fließmitteln, Porenbildnern, Schaumbildnern, Erstarrungsbeschleunigern, Sedimentationsreduzierern oder einer Mischung davon ausgewählt. Ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetztes Additiv ist Natriumhypochlorid, das als Fließmittel und zur Verschiebung des pH-Werts in den alkalischen Bereich dient.
Die Menge des Additivs wird üblicherweise in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 0,1 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller zugegebenen Komponenten, eingesetzt. Die Menge des im Einzelfall zugegebenen Reaktionswassers und Additivs, richtet sich in erster Linie nach dem Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials, der Konzentration bestimmter Komponenten im Ausgangsmaterial und den gewünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften der herzustellenden, leichten Gesteinskörnung und kann von einem Fachmann ohne Weiteres durch entsprechende Versuche bestimmt werden.
Das Reaktionswasser und das Additiv werden vorzugsweise als Mischung zu der trockenen Vormischung gegeben. Vor der Verwendung kann die Mischung des Reaktionswassers und des Additivs auch in einem separaten Tank bevorratet werden.
Die Menge des verwendeten Reaktionswassers und die Menge und Art des verwendeten Additivs, beeinflussen direkt die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen leichten Gesteinskörnung. So kann durch das Reaktionswasser insbesondere die Korngrößenverteilung, die Korneigenfestigkeit und die Wasseraufnahme beeinflusst werden, während sich das Additiv insbesondere auf die Schüttdichte, die Kornrohdichte, die Korngrößenverteilung und den λ-Wert auswirken.
Vorzugsweise werden in dem oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren Zement in einer Menge von 10 bis 12 Gew.-%, eine Mischung verschiedener industrieller Nebenprodukte, nämlich 20 bis 50 Gew.-% Flugasche, 20 bis 40 Gew.-% Kesselsand und 20 bis 40 Gew.-% Gesteinsmehl, sowie 15 bis 25 Gew.-% Reaktionswasser in Abhängigkeit von der Restfeuchte der Materialien, bevorzugt 20 Gew.-% Reaktionswasser, und 0,1 bis 0,3 Gew.-% Additiv, bezogen auf das Gesamtgewicht aller zugegebenen Komponenten, verwendet.
Neben der Menge und Art der Ausgangsmaterialien kommt auch der verwendeten Mischtechnik eine wichtige Bedeutung bei der erfindungsgemäßen Herstellung aller im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschriebenen leichten Gesteinskörnungen zu. So werden beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit, die Form und Größe und die Druckfestigkeit der leichten Gesteinskörnungen in besonderem Maße durch die Drehzahl bzw. Rotationsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge sowie die Mischdauer beeinflusst.
In den im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verfahren können für alle Misch- bzw. Granulierschritte speziell dafür ausgerüstete Mischvorrichtungen, wie Batch- oder Durchlaufmischer, verwendet werden. Im Falle von Batchmischern sollten diese für den hohen Eintrag von Energie am Anfang des Mischprozesses zusätzlich mit Agitatoren ausgerüstet sein. Kommt ein Durchlaufmischer zum Einsatz, so sollten die trockenen Ausgangsmaterialien zunächst in einem beliebigen Mischer trocken vorgemischt werden. Das Reaktionswasser wird dann dem trockenen Mischgut im Durchlaufmischer zugesetzt. Die verwendeten Mischvorrichtungen sind vorzugsweise mit Messsonden ausgestattet, die eine computergestützte Überwachung der Feuchtigkeit und Temperatur während des gesamten Herstellungsverfahrens erlauben. Zusammen mit anderen erfassten Parametern, wie Zeitdauer, Drehzahl, etc., kann eine optimale Prozessteuerung erreicht und das Verfahren weitgehend automatisiert werden.
Das trockene Vormischen in dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt so lange, bis eine vollkommen homogene trockene Vormischung vorliegt. Die hierfür benötigte Mischdauer beträgt üblicherweise 2 bis 5 min, typischerweise 2,5 bis 4 min. Zum Mischen wird vorzugsweise ein vertikaler Einwellenmischer verwendet.
Der Schritt des Zugebens des Reaktionswasser und des Additivs erfolgt vorzugsweise unter Rühren bzw. Mischen über eine Zeitdauer von typischerweise 20 s bis 3 min. Bei der Verwendung eines Batchmischers wird das Reaktionswasser und das Additiv kontinuierlich über einen bestimmten Zeitraum, üblicherweise 20 bis 60 s, insbesondere 20 bis 30 s, zugegeben. Bei der Verwendung eines Durchlaufmischers wird das Reaktionswasser und das Additiv kontinuierlich während der gesamten Produktion zugegeben. Das Reaktionswasser und das Additiv werden vorzugsweise über eine Düse in die Mischvorrichtung eingespritzt, wobei die Menge des eingespritzten Reaktionswassers und/oder Additivs beispielsweise mittels eines Durchflussmengenzählers erfasst werden kann.
Das Mischen bzw. Granulieren der nach der Zugabe des Reaktionswassers und des Additivs zu der trockenen Vormischung erhaltenen Reaktionsmischung erfolgt in einem Batchmischer oder einem Durchlaufmischer, wobei ein Batchmischer vorzugsweise zusätzlich Agitatoren für den Eintrag von mechanischer Energie zu Beginn des Mischvorgangs aufweist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bei der Bildung der leichten Gesteinskörnungen für das Formen der leichten Gesteinskörnungen keine zusätzlichen Granuliereinrichtungen, wie beispielsweise ein Granulierteller oder eine Granuliertrommel, als „formende" Mittel verwendet. Die leichten Gesteinskörnungen werden vielmehr direkt in dem Mischer bzw. Granulierer ohne weiteren Verfahrensschritt erzeugt. Für die Agglomeration, d. h. das Zusammenbacken, der feinen Partikel in der Reaktionsmischung während des Mischvorgangs wird die dabei frei werdende Hydratationsenergie genutzt, so dass keine Wärme von außen zugeführt werden muss.
Das Granulieren erfolgt bei einer im Vergleich zum Mischen beim Zugeben des Reaktionswassers und des Additivs geringeren Drehzahl direkt im Mischer. Das Mischen bzw. Granulieren erfolgt solange, bis sich Pellets der leichten Gesteinskörnung bilden, üblicherweise 1,5 bis 5 min. Bei der Verwendung von Batchmischern beträgt die Mischdauer in der Regel 3 bis 5 min, insbesondere 4 bis 5 min. Bei der Verwendung von Durchlaufmischern hängt die Misch- und Granulierdauer direkt von der Drehzahl des Mischers und von der Dosiergeschwindigkeit des trocken vorgemischten Materials ab. Bei optimal eingestellten Parametern beträgt die Verweildauer im Durchlaufmischer zwischen 1,5 und 3 min.
Die am Ende des Misch- und Granulierschritts erhaltene leichte Gesteinskörnung kann ferner einer Fraktionierung unterzogen werden. Dazu können Siebvorrichtungen mit unterschiedlichen Maschen- und Lochabmessungen verwendet werden. Bevorzugte Siebvorrichtungen sind Drahtsiebe, Lochsiebe, Trommelsiebe und Siebdecks. Vorzugsweise wird die leichte Gesteinskörnung vor dem Fraktionieren zwischengelagert, besonders bevorzugt für mindestens 12 h, insbesondere für 12 bis 48 h, um die leichte Gesteinskörnung auszuhärten. Werden 12 h unterschritten, ist die leichte Gesteinskörnung nicht hart genug, so dass die Siebe verkleben. Werden 48 h überschritten, haften die Pellets der leichten Gesteinskörnung leicht aneinander und lassen sich beim Sieben nicht mehr gut voneinander lösen.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine durch das oben beschriebene Verfahren erhältliche leichte Gesteinskörnung. Die mittlere Korngröße der erfindungsgemäßen Gesteinskörnung beträgt typischerweise 0,1 bis 10 mm, insbesondere 1 bis 5 mm. Die Schüttdichte liegt üblicherweise im Bereich von 0,6 bis 1,7 kg/dm³, insbesondere im Bereich von 0,7 bis 1,2 kg/dm³. Die mittlere Kornrohdichte beträgt üblicherweise 0,9 bis 1,9 kg/dm³, insbesondere 1,0 bis 1,5 kg/dm³. Die Korneigenfestigkeit der erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnung liegt typischerweise im Bereich von 3,5 bis 25 N/mm², insbesondere 10 bis 20 N/mm².
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnung zur Herstellung von Baustoffen, die vorzugsweise die Norm nach DIN EN 13 0 55-1 erfüllen. Die fraktionierten leichten Gesteinskörnungen werden vorzugsweise nicht sofort, sondern frühestens nach 3 Tagen zur Herstellung der Baustoffe verwendet, da die leichten Gesteinskörnungen erst nach dieser Zeitdauer etwa 85% ihrer endgültigen Härte erreichen und die Hydratation weitgehend abgeschlossen ist. Werden die leichten Gesteinskörnungen früher verwendet, entziehen diese dem aushärtenden Baustoff, wie einem Stein, Reaktionswasser, was zu einer wesentlich geringeren Druckfestigkeit führt.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnungen in Baustoffen ausgewählt aus Leichtestrich, Leichtmörtel, Leichtputz, Leichtbeton, insbesondere Leichtbeton LC 16/18 oder LC 20/28, Füllungen für Steine, Mauersteinen, Drainplatten und -schichten, Dämmplatten und -schichten, und Tragschichten unter Fußböden, insbesondere Tragschichten unter Industriefußböden, verwendet. Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnungen in Leichtestrich, Leichtmörtel, Leichtputz oder Leichtbeton eingesetzt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein zweites alternatives Verfahren zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung, eine durch dieses Verfahren erhältliche leichte Gesteinskörnung sowie deren Verwendung für Baustoffe.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung, die zusätzlich zu Zement und industriellen Nebenprodukten beschichtete Fasern enthält und ein Kornrohdichte von ≤ 2,0 kg/dm³ oder eine Schüttdichte von ≤ 1,2 kg/dm³ aufweist.
Bei diesem Verfahren werden in einem ersten Schritt zunächst Fasern mit anorganischen Kristallen beschichtet, indem die Fasern mit ungelöschtem Kalk oder feinem Aluminiumpulver und Zement trocken vorgemischt und anschließend Reaktionswasser sowie ein oder mehrere erste Additive zugegeben werden, gefolgt vom Lagern zum Abkühlen und Ausreagieren der resultierenden beschichteten Fasern.
Bei diesem exothermen Beschichtungsschritt, bei dem sich die Temperatur der Reaktionsmischung auf bis zu 90°C erhöhen kann, wachsen auf der Oberfläche der als Substrat wirkenden Fasern feinste anorganische Kristalle. So nehmen Kalk und Zement im feuchten Medium Kohlendioxid aus der Luft auf und werden zu Salzen der Kohlensäure (Carbonate). Entsprechend entstehen bei der alternativen Verwendung von feinem Aluminiumpulver Aluminosilikat-, Aluminiumcarbonat- und Aluminiumoxidkristalle. Die auf diese Weise mit Calciumcarbonat- und Calciumoxidkristallen bzw. Aluminosilikat- und Aluminiumcarbonat- und Aluminiumoxidkristallen beschichteten Fasern übernehmen in der nachfolgend hergestellten leichten Gesteinskörnung die Funktion von Armierungsprodukten und verleihen der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten, leichten Gesteinskörnung eine zusätzliche Biegezugfestigkeit bei reduziertem spezifischen Gewicht.
Das feine Aluminiumpulver, das anstelle von Kalk eingesetzt werden kann, führt aufgrund der höheren Reaktivität zu einer sehr feinen und homogenen anorgani schen Beschichtung, die noch besser ist als diejenigen mit ungelöschtem Kalk. Aluminiumpulver kann allerdings wegen der hohen Brand- und Explosionsgefahr nur mit größter Sorgfalt feucht verarbeitet werden.
Die Menge des in dem ersten Schritt verwendeten Zements, der wie oben definiert ist, beträgt vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%, insbesondere 12 bis 18 Gew.-% und besonders bevorzugt 16 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt zugegebenen Komponenten. Die Menge des ungelöschten Kalks oder des feinen Aluminiumpulvers beträgt vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%, insbesondere 12 bis 18 Gew.-% und besonders bevorzugt 16 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt zugegebenen Komponenten.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Fasern sind vorzugsweise pflanzliche Fasern. Besonders geeignete Fasern sind Cellulosefasern. Am meisten bevorzugt werden Papierfangstoffe eingesetzt, insbesondere hochaufgeschlossene Papierfangstoffe. Die Fasern machen vorzugsweise 40 bis 75 Gew.-%, bevorzugter 50 bis 65 Gew.-%, insbesondere 55 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 63 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt zugegebenen Komponenten, aus.
Als Reaktionswasser kann beispielsweise Leitungswasser in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt zugegebenen Komponenten, zugegeben werden. Die Menge des zugegebenen Reaktionswasser variiert in Abhängigkeit der Restfeuchte in den im ersten Schritt zugegebenen nicht-flüssigen Komponenten, wobei die Gesamtmenge an Wasser, d. h. die Menge an Reaktionswasser und die Restfeuchte, 6 bis 9 Gew.-%, insbesondere 6 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt zugegebenen Komponenten, ausmacht.
Das erste Additiv ist wie oben definiert. Ein besonders bevorzugtes erstes Additiv ist Natriumhypochlorid. Das Natriumhypochlorid wird üblicherweise als 0,1%-ige Lösung in dem Reaktionswasser verwendet. Die Menge des zugegebenen ersten Additivs macht maximal 0,3 Gew.-% der zugegebenen Menge an Reaktionswasser aus. Das erste Additiv wird folglich üblicherweise in einer Menge von 0,01 bis 0,25 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt zugegebenen Komponenten, zugegeben.
Das Reaktionswasser und das Additiv werden vorzugsweise als Mischung zu der trockenen Vormischung gegeben. Vor der Verwendung kann die Mischung des Reaktionswassers und des ersten Additivs auch in einem separaten Tank bevorratet werden.
Die Menge des Reaktionswassers und des ersten Additivs richtet sich nach der in den Ausgangsmaterialien enthaltenen Restfeuchte und dem gewünschten Beschichtungsgrades. Wird die Reaktionsmischung zu nass oder zu wenig feucht angesetzt, findet das Abscheiden der Calciumcarbonat- und Calciumoxidkristalle nur unvollständig oder überhaupt nicht statt. Ein Fachmann kann die geeignete Menge an einzusetzendem Reaktionswasser und Additiv leicht durch Versuche ermitteln.
In dem ersten Schritt des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch wenigstens eine der oben definierten Verbrennungsschlacken oder -aschen in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt eingesetzten Komponenten, eingesetzt. Eine besonders bevorzugte Verbrennungsasche ist Flugasche. Hinsichtlich der Auswahl der im Einzelfall verwendeten Verbrennungsschlacken und -aschen gilt das oben Gesagte entsprechend.
Vorzugsweise werden in dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren Fasern in einer Menge von 50 bis 65 Gew.-%, ungelöschter Kalk oder feines Aluminiumpulver in einer Menge von 12 bis 18 Gew.-%, Zement in einer Menge von 12 bis 18 Gew.-%, gegebenenfalls Verbrennungsschlacken und -aschen in eine Menge von 0 bis 5 Gew.-%, Reaktionswasser in eine Menge von 6 bis 9 Gew.-% und das erste Additiv in einer Menge von 0,1 bis 0,25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im ersten Schritt zugegebenen Komponenten, verwendet.
Das Lagern der resultierenden beschichteten Fasern erfolgt vorzugsweise für wenigstens 12 h, besonders bevorzugt für 12 bis 48 h und am meisten bevorzugt für 24 h. In dieser Zeit kommt es zu einem Ausreagieren der auf die oben beschriebene Art und Weise beschichteten Fasern, was sich im Hinblick auf die weitere Verarbeitung der Fasern positiv auswirkt. Der Schritt des Abkühlens und Lagerns ist erforderlich, da zu warmes Material die puzzolane Reaktion im Folgeschritt zur leichten Gesteinskörnung beschleunigen würde. Die leichten Gesteinskörnungen werden dann zu schnell hart und erreichen bei weitem nicht die angestrebten Korneigenfestigkeiten.
Das trockene Vormischen im ersten Schritt des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise bei einer Drehzahl von 100 bis 300 U/min, insbesondere bei einer Drehzahl von 150 bis 250 U/min, durchgeführt. Das trockene Vormischen im ersten Schritt erfolgt bis zur Homogenität, vorzugsweise für eine Zeitdauer von 1 bis 4 min, insbesondere für eine Zeitdauer von 1,5 bis 2 min. Vorzugsweise wird für das trockene Vormischen ein Batchmischer mit hohem Energieeintrag verwendet, der gegebenenfalls mit Agitatoren versehen ist.
Das Zugeben des Reaktionswassers und des ersten Additivs im ersten Schritt erfolgt kontinuierlich über einen bestimmten Zeitraum, vorzugsweise über 15 s bis 2 min, besonders bevorzugt über 30 bis 60 s. Während des Zugebens des Reaktionswassers und des Additivs wird vorzugsweise mit einer Drehzahl von 100 bis 300 U/min, insbesondere 150 bis 250 U/min, gemischt. Das Reaktionswasser und das erste Additiv werden dabei vorzugsweise über eine Düse in die Mischvorrichtung eingespritzt, wobei die Menge des eingespritzten Reaktionswassers und/oder Additivs beispielsweise mittels eines Durchflussmengenzählers erfasst werden kann.
In einem zweiten Schritt des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens wird Zement und ein oder mehrere industrielle Nebenprodukte, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen und Gesteinsmehl, zu den aus dem ersten Schritt erhaltenen beschichteten Fasern gegeben, das resultierende Gemisch trocken vorgemischt und dann Reaktionswasser und ein oder mehrere zweite Additive zu dem Gemisch gegeben, gefolgt vom Mischen und Granulieren der resultierenden Reaktionsmischung bis zur Bildung der leichten Gesteinskörnung.
Der Zement und das industrielle Nebenprodukt sind wie oben definiert. Als zweites Additiv können die oben bereits definierten Additive verwendet werden, wobei vorzugsweise Natriumhypochlorid, üblicherweise als 0,1%-ige Lösung in dem Reaktionswasser, eingesetzt wird. Ferner werden in dem zweiten Schritt des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens als industrielle Nebenprodukte bevorzugt Kesselsand und Gesteinsmehl und/oder Papierasche bzw. Kesselsand und/oder Gesteinsmehl und Papierasche verwendet. Hinsichtlich der Auswahl der im Einzelfall verwendeten industriellen Nebenprodukte gilt das oben Gesagte entsprechend. Auch die obigen Erläuterungen zum Einfluss des Zements, der industriellen Nebenprodukte, des Reaktionswassers und des Additivs auf die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der erhaltenen leichten Gesteinskörnung gelten entsprechend für das zweite erfindungsgemäße Verfahren.
Die Menge des Zements beträgt vorzugsweise 7 bis 12 Gew.-%, insbesondere 9 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im zweiten Schritt zugegebenen Komponenten. Die Menge des industriellen Nebenprodukts macht vorzugsweise 10 bis 65 Gew.-%, insbesondere 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im zweiten Schritt zugegebenen Komponenten aus. Der Anteil der beschichteten Fasern beträgt vorzugsweise 10 bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im zweiten Schritt zugegebenen Komponenten.
Das Reaktionswasser wird vorzugsweise in einer Menge von 15 bis 26 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 18 bis 20 Gew.-%, zugegeben. Die Menge des zugegebenen zweiten Additivs macht maximal 0,2 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,2 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller im zweiten Schritt zugegebenen Komponenten, aus. Die Menge des im Einzelfall zugegebenen Reaktionswassers und Additivs, richtet sich in erster Linie nach dem Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials, der Konzentration bestimmter Komponenten im Ausgangsmaterial und den gewünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften der herzustellenden, leichten Gesteinskörnung und kann von einem Fachmann leicht durch entsprechende Versuche bestimmt werden.
Das Reaktionswasser und das Additiv werden vorzugsweise als Mischung zu der trockenen Vormischung im zweiten Schritt gegeben. Die Mischung des Reaktionswassers und des zweiten Additivs kann vor der Verwendung auch in einem separaten Tank bevorratet werden.
Die Menge des verwendeten Reaktionswassers und die Menge und Art des verwendeten Additivs beeinflussen direkt die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen leichten Gesteinskörnung. So kann durch das Reaktionswasser insbesondere die Korngrößenverteilung, die Korneigenfestigkeit und die Wasseraufnahme beeinflusst werden, während das Additiv sich insbesondere auf die Schüttdichte, die Kornrohdichte, die Korngrößenverteilung und den λ-Wert auswirken.
Neben der Menge und Art der Ausgangsmaterialien und der flüssigen Komponenten, d. h. des Reaktionswassers und des Additivs, kommt der verwendeten Mischtechnik auch im Falle des zweiten Schrittes des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens eine wichtige Bedeutung bei der erfindungsgemäßen Herstellung von leichten Gesteinskörnungen zu, da dadurch die physikalischen Eigenschaften der letztlich erhaltenen Gesteinskörnung mitbeeinflusst werden. Das oben in Zusammenhang mit der Misch technik Gesagte gilt daher entsprechend auch für das zweite erfindungsgemäße Verfahren.
Das trockene Vormischen im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen zweiten Verfahrens erfolgt bis zur Homogenität, vorzugsweise für eine Zeitdauer von 2 bis 6 min, insbesondere für eine Zeitdauer von 2 bis 4 min. Die Drehzahl beträgt vorzugsweise 100 bis 300 U/min, besonders bevorzugt 250 bis 300 U/min. Als Mischvorrichtung eignen sich insbesondere handelsübliche vertikale oder horizontale Einwellenmischer, die gegebenenfalls mit zusätzlichen Agitatoren ausgestattet sind. Falls Agitatoren verwendet werden, werden diese vorzugsweise am Anfang des Mischens der trockenen Vormischung für eine Zeitdauer von 3 min bei einer Drehzahl von 250 U/min bis 300 U/min zugeschaltet und danach bei einer Drehzahl von 150 bis 250 U/min für 3 min ohne Agitatoren weitergemischt.
Das Zugeben des Reaktionswasser und des zweiten Additivs erfolgt vorzugsweise unter Rühren bzw. Mischen, beispielsweise in einem Batch- oder Durchlaufmischer mit optionalen Agitatoren, bei einer Drehzahl von 150 bis 750 U/min, insbesondere 200 bis 550 U/min. Wird ein Batchmischer verwendet beträgt die Drehzahl vorzugsweise 200 bis 250 U/min. Die flüssigen Komponenten werden kontinuierlich über einen bestimmten Zeitraum, üblicherweise 10 s bis 2 min, insbesondere 20 s bis 60 s, zugegeben. Bei der Verwendung eines Durchlaufmischers beträgt die Drehzahl vorzugsweise 350 bis 550 U/min.
Das Reaktionswasser und das zweite Additiv werden vorzugsweise über eine Düse in die Mischvorrichtung eingespritzt, wobei die Menge des eingespritzten Reaktionswassers und/oder Additivs beispielsweise mittels eines Durchflussmengenzählers erfasst werden kann.
Der Schritt des Mischens und Granulierens bis zur Bildung der leichten Gesteinskörnung erfolgt vorzugsweise für eine Zeitdauer von 3 bis 5 min, insbesondere für eine Zeitdauer von 3 bis 4 min. Die Drehzahl bei diesem Misch- bzw. Granulierschritt liegt im Bereich von 150 bis 750 U/min, insbesondere 200 bis 550 U/min. Bei Verwendung eines Batchmischers beträgt die Drehzahl vorzugsweise 200 bis 250 U/min. Wird ein Durchlaufmischer verwendet, beträgt die Drehzahl vorzugsweise 350 bis 750 U/min, insbesondere 550 U/min. Auch in diesem Fall wird für das Agglomerieren der Partikel die freiwerdende Hydratationsenergie genutzt, so dass keine zusätzliche Wärme von Außen zugeführt werden muss. Für diesen Schritt können herkömmliche Batchmi scher, die gegebenenfalls mit Agitatoren für einen zusätzlichen Energieeintrag versehen sind, oder Durchlaufmischer verwendet werden.
Die erhaltene leichte Gesteinskörnung kann des Weiteren einer Fraktionierung unterzogen werden. Dabei können Siebvorrichtungen mit unterschiedlichen Maschen- und Lochabmessungen verwendet werden. Bevorzugte Siebvorrichtungen sind Drahtsiebe, Lochsiebe, Trommelsiebe und Siebdecks. Vorzugsweise wird die leichte Gesteinskörnung aus den oben genannten Gründen vor dem Fraktionieren zwischengelagert, vorzugsweise für mindestens 12 h, insbesondere für 12 bis 48 h.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine durch das oben beschriebene, zweite erfindungsgemäße Verfahren erhältliche leichte Gesteinskörnung. Die mittlere Korngröße dieser erfindungsgemäßen Gesteinskörnung beträgt typischerweise 0,1 bis 10 mm, insbesondere 1 bis 5 mm. Die Schüttdichte liegt üblicherweise im Bereich von 0,6 bis 1,4 kg/dm³, insbesondere im Bereich von 0,7 bis 1,0 kg/dm³. Die mittlere Kornrohdichte beträgt üblicherweise 0,8 bis 1,7 kg/dm³, insbesondere 0,9 bis 1,4 kg/dm³. Die Korneigenfestigkeit der erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnung liegt typischerweise im Bereich von 3,5 bis 25 N/mm², insbesondere 10 bis 20 N/mm².
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnung zur Herstellung von Baustoffen, die vorzugsweise die Norm nach DIN EN 13 0 55-1 erfüllen. Bevorzugte Beispiele hierfür sind Leichtestrich, Leichtmörtel, Leichtputz, Leichtbeton, insbesondere Leichtbeton LC 16/18 oder LC 20/28, Füllungen für Steine, Mauersteine, Drainplatten und -schichten, Dämmplatten und -schichten, und Tragschichten unter Fußböden, insbesondere Tragschichten unter Industriefußböden Die vor oder nach dem Fraktionieren erhaltene leichte Gesteinskörnung wird vorzugsweise nicht sofort, sondern aus den oben genannten Gründen erst nach wenigstens 3 Tagen für die Herstellung der oben genannten Baustoffe verwendet.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein drittes alternatives Verfahren zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung mit einer Kornrohdichte von ≤ 2,0 kg/dm³ oder einer Schüttdichte von ≤ 1,2 kg/dm³, eine durch dieses Verfahren erhältliche leichte Gesteinskörnung sowie deren Verwendung für Baustoffe.
Ein dritter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demzufolge ein drittes alternatives Verfahren zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung aus Zement, Kalkhydrat, Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikeln und gegebenenfalls einem oder mehreren industriellen Nebenprodukten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen und Gesteinsmehl.
Bei diesem alternativen Verfahren werden zunächst Zement, Kalkhydrat, Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikel und gegebenenfalls das eine oder die mehreren industriellen Nebenprodukte trocken vorgemischt, anschließend Reaktionswasser und ein oder mehrere Additive zugegeben und die resultierende Reaktionsmischung unter Einschluss von Luft in die Reaktionsmischung, ausschließlich durch Rühren, bis zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis gemischt. Dann wird der Mineralbrei in eine Form überführt und in der Form ausgehärtet, um einen mineralischen Schaumblock zu bilden. Anschließend wird der in der Form gebildete, mineralische Schaumblock ausgeschalt und zerkleinert, um eine leichte Gesteinskörnung mit der gewünschten Form und Größe zu erhalten.
Bevorzugte Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikel weisen eine Partikelgröße von weniger als 90 μm auf. Geeignete Siliciumoxidpartikel sind feine Fraktionen von Quarzsand. Geeignete Aluminiumoxidpartikel sind feine Fraktionen von kalziniertem Bauxit. Die Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikel machen vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-%, insbesondere 40 bis 55 Gew.-% und besonders bevorzugt 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Bildung des Mineralbreis zugegebenen Komponenten, aus.
Der Zement und ist wie oben definiert und wird vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 12 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 24 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Bildung des Mineralbreis zugegebenen Komponenten, eingesetzt.
Das Kalkhydrat wird üblicherweise in einer Menge von 10 bis 30 Gew-.%, vorzugsweise in einer Menge von 20 bis 30 Gew.-% eingesetzt.
Bevorzugte industrielle Nebenprodukte, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind wie oben definiert. Besonders gut geeignet sind diverse Quarzsande. Es können insbesondere auch Gemische wenigstens einer der oben definierten Verbrennungsschlacken bzw. -aschen und einem Gesteinsmehl mit hohem Quarzsandanteil verwendet werden. Die Menge des eingesetzten industriellen Nebenprodukts beträgt 0 bis 40 Gew.-%, insbesondere 20 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis zugegebenen Komponenten.
Bevorzugt werden in der trockenen Vormischung 48 bis 56 Gew.-% Siliciumoxidpartikel, üblicherweise in Form eines sehr feinen Quarzsands, 22 bis 26 Gew.-% Kalkhydrat und 22 bis 26 Gew.-% Zement, bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen Vormischung, verwendet.
Als Additiv können beispielsweise Fließmittel, Erstarrungsbeschleuniger und Sedimentationsreduzierer eingesetzt werden. Das Additiv wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis zugegebenen Komponenten, verwendet.
Das Reaktionswasser ist beispielsweise Leitungswasser und wird in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis zugegebenen Komponenten, zugegeben.
Das Reaktionswasser und das Additiv werden vorzugsweise als Mischung zu der trockenen Vormischung gegeben. Vor der Verwendung kann die Mischung des Reaktionswassers und des ersten Additivs auch in einem separaten Tank bevorratet werden.
In dem Schritt des trockenen Vormischens kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Verkürzung der Aushärtungszeit zusätzlich auch Aluminiumhydroxid, vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 5 Gew.-%, insbesondere 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis zugegebenen Komponenten, eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt wird zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Verfahren Zement in einer Menge von 12 bis 24 Gew.-%, insbesondere 22 bis 24 Gew.-%, Kalkhydrat in einer Menge von 22 bis 25 Gew.-%, Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikel in einer Menge von 40 bis 50 Gew.-%, Aluminiumhydroxid in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-%, Reaktionswasser in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% und Additiv in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Bildung des schaumigen Mineralbreis zugegebenen Komponenten, eingesetzt.
Die Menge des im Einzelfall zugegebenen Reaktionswassers und Additivs, richtet sich in erster Linie nach dem Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials sowie der Konzentration bestimmter Komponenten im Ausgangsmaterial und den gewünschten chemischen und physikalischen Eigenschaften der herzustellenden, leichten Gesteinskörnung und kann von einem Fachmann leicht durch entsprechende Versuche bestimmt werden.
Neben der Menge und Art der Ausgangsmaterialien und des Reaktionswassers bzw. Additivs, kommt der verwendeten Mischtechnik auch im Falle des dritten erfindungsgemäßen Verfahrens eine wichtige Bedeutung bei der erfindungsgemäßen Herstellung von leichten Gesteinskörnungen zu, da dadurch die physikalischen Eigenschaften wie oben bereits beschrieben mitbeeinflusst werden. Das oben in Zusammenhang mit der Mischtechnik Gesagte gilt daher entsprechend auch für das dritte erfindungsgemäße Verfahren.
Die Mischschritte des dritten erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen unter Verwendung spezieller Doppelwellenmischer, welche beispielsweise gegenläufige Rührwerkzeuge und zusätzliche Agitatoren aufweisen.
Das trockene Vormischen im dritten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt bis zur Homogenität, üblicherweise für eine Zeitdauer von 2 bis 5 min, insbesondere für eine Zeitdauer von 2 bis 4 min. Die Drehzahl beim Mischen der trockenen Vormischung liegt vorzugsweise im Bereich von 500 bis 700 U/min. Besonders bevorzugt wird für 3 min bei 600 U/min trocken vorgemischt.
Das Zugeben des Reaktionswasser und des Additivs erfolgt vorzugsweise unter Rühren bzw. Mischen bei einer Drehzahl von 500 bis 700 U/min, insbesondere 600 U/min. Die flüssigen Komponenten werden dabei kontinuierlich über einen bestimmten Zeitraum, üblicherweise 2 bis 6 min, insbesondere 3 bis 5 min, zugegeben. Das Reaktionswasser und das Additiv werden dabei vorzugsweise über eine Düse in die Mischvorrichtung eingespritzt, wobei die Menge des eingespritzten Reaktionswassers und/oder Additivs beispielsweise mittels eines Durchflussmengenzählers erfasst werden kann.
Das Mischen der nach Zugabe der flüssigen Komponenten resultierenden Reaktionsmischung bis zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis erfolgt üblicherweise für 3 bis 8 min, insbesondere für 4 min. Die Drehzahl beträgt vorzugsweise 500 bis 700 U/min, besonders bevorzugt 600 U/min. Um möglichst viel mechanische Energie und damit Luft in die Mischung zu bringen, ist der Einsatz von speziellen Doppelwellenmischern, gegebenenfalls mit zusätzlichen Agitatoren, erforderlich.
Bei dem Schritt des Mischens der Reaktionsmischung bis zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis wird Luft in den Mineralbrei eingeschlossen, wodurch nach dem Aushärten Luftporen entstehen. Das Maß des Lufteintrags in den Mineralbrei kann über eine große Bandbreite eingestellt werden. Diese Luftporen werden ausschließlich durch Rühren und dem damit verbundenen, hohen mechanischen Eintrag von Energie erreicht. Zusätzliche Härter, wie Wasserglas oder ähnliche Verbindungen, sind nicht erforderlich.
Der nach dem Mischen erhaltene schaumige Mineralbrei wird zum Aushärten in eine Form überführt. Die Form kann irgendeine geeignete Form sein, wobei diese vorzugsweise trennbar ist. Das Aushärten erfolgt für mindestens 12 h, insbesondere 15 bis 72 h.
Der in der Form gebildete, ausgehärtete mineralische Schaumblock wird nach dem Ausschalen einer Zerkleinerungsbehandlung, wie Brechen, unterzogen. Die durch Brechen erhaltenen, leichten Gesteinskörnungen können des Weiteren einer Fraktionierung unterzogen werden. Dazu können Siebvorrichtungen mit unterschiedlichen Maschen- und Lochabmessungen verwendet werden. Bevorzugte Siebvorrichtungen sind Drahtsiebe, Lochsiebe, Trommelsiebe und Siebdecks.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine durch das dritte erfindungsgemäße Verfahren erhältliche leichte Gesteinskörnung. Die mittlere Korngröße der erfindungsgemäßen Gesteinskörnung beträgt typischerweise 0,1 bis 10 mm, insbesondere 1 bis 5 mm. Die Schüttdichte liegt üblicherweise im Bereich von 0,3 bis 0,9 kg/dm³, insbesondere im Bereich von 0,4 bis 0,7 kg/dm³. Die mittlere Kornrohdichte beträgt üblicherweise 0,4 bis 1,1 kg/dm³, insbesondere 0,5 bis 0,9 kg/dm³. Die Korneigenfestigkeit der erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnung liegt typischerweise im Bereich von 3,5 bis 4,5 N/mm², insbesondere im Bereich von 4,0 bis 4,5 N/mm².
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen leichten Gesteinskörnung zur Herstellung von Baustoffen, die vorzugsweise die Norm nach DIN EN 13 0 55-1 erfüllen. Die vor oder nach dem Fraktionieren erhaltene leichte Gesteinskörnung wird vorzugsweise nicht sofort, sondern aus den oben genannten Gründen erst nach wenigstens 3 Tagen für die Herstellung der oben genannten Baustoffe verwendet.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße leichte Gesteinskörnung in Leichtestrich, Leichtmörtel, Leichtputz, Leichtbeton, insbesondere Leichtbeton LC 16/18 oder LC 20/28, Füllungen für Steine, Mauersteinen, Drainplatten und -schichten, Dämmplatten und -schichten, und Tragschichten unter Fußböden, insbesondere Tragschichten unter Industriefußböden, eingesetzt.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer leichten, homogen aufgebauten Gesteinskörnung, umfassend die folgenden Schritte: a) trockenes Vormischen von ausschließlich Zement und einem oder mehreren industriellen Nebenprodukten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen und Gesteinsmehl, b) Zugeben von Reaktionswasser und einem oder mehreren Additiven zu der resultierenden trockenen Vormischung unter Mischen, derart, dass, c) die resultierende Reaktionsmischung, aus 8 bis 14 Gew.-% Zement, 60 bis 90 Gew.-% industriellen Nebenprodukten sowie 1 bis 30 Gew.-% Reaktionswasser und 0,01 bis 1,0 Gew.-% Additiv, bezogen auf das Gesamtgewicht der in den Schritten a) und b) zugegebenen Komponenten, ohne Verwendung einer zusätzlichen Granuliereinrichtung bis zur Bildung der leichten Gesteinskörnung mit einer Kornrohdichte von ≤ 2,0 kg/dm³ oder einer Schüttdichte von ≤ 1,2 kg/dm³ weiter gemischt und granuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das industrielle Nebenprodukt aus der Gruppe bestehend aus Kesselsand, Steinkohleasche, Flugasche, Papierasche und Ofenfilterstaub ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Additiv aus der Gruppe bestehend aus Fließmitteln, Porenbildnern, Schaumbildnern, Erstarrungsbeschleunigern und Sedimentationsreduzierern ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend den Schritt d) des Fraktionierens der in Schritt c) erhaltenen leichten Gesteinskörnung.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die leichte Gesteinskörnung vor der Fraktionierung für 12 bis 48 h gelagert wird.
Leichte Gesteinskörnung, erhältlich gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die leichte Gesteinskörnung eine mittlere Korngröße von 0,1 bis 10 mm, eine Schüttdichte von 0,6 bis 1,7 kg/dm³, eine mittlere Kornrohdichte von 0,9 bis 1,9 kg/dm³ und eine Korneigenfestigkeit von 3,5 bis 25 N/mm² aufweist.
Verwendung der leichten Gesteinskörnung nach Anspruch 6 zur Herstellung von Baustoffen.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei der Baustoff aus der Gruppe bestehend aus Leichtestrich, Leichtmörtel, Leichtputz, Leichtbeton, Füllungen für Steine, Mauersteinen, Drainplatten und -schichten, Dammplatten und -schichten, und Tragschichten unter Fußböden ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung, umfassend die folgenden Schritte: a) trockenes Vormischen von Fasern und ungelöschtem Kalk oder feinem Aluminiumpulver, und Zement, b) Zugeben von Reaktionswasser und einem oder mehreren ersten Additiven zur Bildung von mit Calciumcarbonat-, Calciumoxid-, oder Calciumcarbonat-, Calciumoxid-, Aluminosilikat-, Aluminiumcarbonat- und Aluminiumoxidkristallen beschichteten Fasern, c) Lagern zum Abkühlen und Ausreagieren der beschichteten Fasern, d) Zugeben von Zement und einem oder mehreren industriellen Nebenprodukten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen und Gesteinsmehl, zu den beschichteten Fasern, e) trockenes Vormischen des resultierenden Gemischs, f) Zugeben von Reaktionswasser und einem oder mehreren zweiten Additiven zu dem Gemisch, und g) Mischen und Granulieren der resultierenden Reaktionsmischung bis zur Bildung einer leichten Gesteinskörnung mit einer Kornrohdichte von ≤ 2,0 kg/dm³ oder einer Schüttdichte von ≤ 1,2 kg/dm³.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei als Fasern pflanzliche Fasern eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Cellulosefasern eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei als Cellulosefasen hochaufgeschlossene Papierfangstoffe eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das industrielle Nebenprodukt aus der Gruppe bestehend aus Kesselsand, Steinkohleasche, Flugasche, Papierasche und Ofenfilterstaub ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das erste und das zweite Additiv aus der Gruppe bestehend aus Fließmitteln, Porenbildnern, Schaumbildnern, Erstarrungsbeschleunigern und Sedimentationsreduzierern ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei als erstes Additiv Natriumhypochlorid eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei in Schritt a) ferner Verbrennungsschlacken und -aschen eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei als Verbrennungsasche Flugasche eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei in den Schritten a) und b) die Fasern in einer Menge von 40 bis 75 Gew.-%, der ungelöschte Kalk oder das feine Aluminiumpulver in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-%, der Zement in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-%, die gegebenenfalls eingesetzten Verbrennungsschlacken und -aschen in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-%, das Reaktionswasser in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-% und das erste Additiv in einer Menge von 0,01 bis 0,25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der in den Schritten a) und b) zugegebenen Komponenten, eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei in den Schritten d) und f) der Zement in einer Menge von 7 bis 12 Gew.-%, das industrielle Nebenprodukt in einer Menge von 10 bis 65 Gew.-%, die beschichteten Fasern in einer Menge von 10 bis 65 Gew.-%, das Reaktionswasser in einer Menge von 15 bis 26 Gew.-% und das zweite Additiv in einer Menge von 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der in den Schritten d) und f) zugegebenen Komponenten eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wobei das trockene Vormischen in Schritt a) in einem Mischer für eine Zeitdauer von 1 bis 4 min und/oder bei einer Drehzahl von 100 bis 300 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 20, wobei das Zugeben des Reaktionswassers und ersten Additivs in Schritt b) unter Mischen in einem Mischer über 15 s bis 2 min und/oder bei einer Drehzahl von 100 bis 300 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 21, wobei das trockene Vormischen in Schritt e) in einem Mischer für eine Zeitdauer von 2 bis 6 min und/oder bei einer Drehzahl von 100 bis 300 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 22, wobei das Zugeben des Reaktionswassers und des Additivs in Schritt f) unter Mischen in einem Mischer für eine Zeitdauer von 10 s bis 2 min und/oder bei einer Drehzahl von 150 bis 750 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 23, wobei das Mischen und Granulieren in Schritt g) in einem Mischer für eine Zeitdauer von 3 bis 5 min und/oder bei einer Drehzahl von 150 bis 750 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 24, wobei das Lagern in Schritt c) für wenigstens 12 h erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 25, ferner umfassend den Schritt h) des Fraktionierens der in Schritt g) erhaltenen leichten Gesteinskörnung.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die leichte Gesteinskörnung vor der Fraktionierung für wenigstens 12 bis 48 h gelagert wird.
Leichte Gesteinskörnung, erhältlich gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 27, wobei die leichte Gesteinskörnung eine mittlere Korngröße von 0,1 bis 10 mm, eine Schüttdichte von 0,6 bis 1,4 kg/dm³, eine mittlere Kornrohdichte von 0,8 bis 1,7 kg/dm³ und eine Korneigenfestigkeit von 3,5 bis 25 N/mm² aufweist.
Verwendung der leichten Gesteinskörnung nach Anspruch 34 zur Herstellung von Baustoffen.
Verwendung nach Anspruch 29, wobei der Baustoff aus der Gruppe bestehend aus Leichtestrich, Leichtmörtel, Leichtputz, Leichtbeton, Füllungen für Steine, Mauersteinen, Drainplatten und -schichten, Dämmplatten und -schichten, und Tragschichten unter Fußböden ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung einer leichten Gesteinskörnung mit einer Kornrohdichte von ≤ 2,0 kg/dm³ oder einer Schüttdichte von ≤ 1,2 kg/dm³, umfassend die folgenden Schritte: a) trockenes Vormischen von Zement, Kalkhydrat, Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikeln oder Zement, Kalkhydrat, Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikeln sowie einem oder mehreren industriellen Nebenprodukten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbrennungsschlacken und -aschen und Gesteinsmehl, b) Zugeben von Reaktionswasser und einem oder mehreren Additiven, c) Mischen der resultierenden Reaktionsmischung unter Einschluss von Luft in die Reaktionsmischung, ausschließlich durch Rühren, bis zur Bildung eines schaumigen Mineralbreis, d) Überführen des Mineralbreis in eine Form, e) Aushärten des Mineralbreis in der Form bis zur Bildung eines mineralischen Schaumblocks, f) Ausschalen des in der Form gebildeten mineralischen Schaumblocks, und g) Zerkleinern des mineralischen Schaumblocks, um eine leichte Gesteinskörnung mit der gewünschten Form und Größe zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikel in einer Partikelgröße von weniger als 90 μm eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, wobei als Siliciumoxidpartikel fein gemahlener Quarzsand und als Aluminiumoxidpartikel fein gemahlener, kalzinierter Bauxit eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei das industrielle Nebenprodukt aus der Gruppe bestehend aus Kesselsand, Steinkohleasche, Flugasche, Papierasche und Ofenfilterstaub ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei als industrielles Nebenprodukt Steinmehl mit einem hohen Quarzsandanteil eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 34, wobei das Additiv aus der Gruppe bestehend aus Fließmitteln, Erstarrungsbeschleunigern und Sedimentationsreduzierern ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 36, wobei in Schritt a) ferner Aluminiumhydroxid eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 37, wobei in den Schritten a) und b) der Zement in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%, das Kalkhydrat in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%, die Silicium- und/oder Aluminiumoxidpartikel in einer Menge von 40 bis 60 Gew.-%, das gegebenenfalls eingesetzte industrielle Nebenprodukt in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-%, das gegebenenfalls eingesetzte Aluminiumhydroxid in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-%, das Reaktionswasser in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-% und das Additiv in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der in den Schritten a) und b) zugegebenen Komponenten eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 38, wobei das trockene Vormischen in Schritt a) in einem Mischer für eine Zeitdauer von 2 bis 5 min und/oder bei einer Drehzahl von 500 bis 700 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 39, wobei das Zugeben des Reaktionswassers und des Additivs in Schritt b) unter Mischen in einem Mischer über 2 bis 6 min und/oder bei einer Drehzahl von 500 bis 700 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 40, wobei das Mischen in Schritt c) in einem Mischer für eine Zeitdauer von 3 bis 8 min und/oder bei einer Drehzahl von 500 bis 700 U/min erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 41, wobei das Aushärten in Schritt e) für mindestens 12 h erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 42, ferner umfassend den Schritt h) des Fraktionierens der in Schritt g) durch Brechen erhaltenen, leichten Gesteinskörnung.
Leichte Gesteinskörnung, erhältlich gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 43, wobei die leichte Gesteinskörnung eine mittlere Korngröße von 0,1 bis 10 mm, eine Schüttdichte von 0,3 bis 0,9 kg/dm³, eine mittlere Kornrohdichte von 0,4 bis 1,1 kg/dm³ und eine Korneigenfestigkeit von 3,5 bis 4,5 N/mm² aufweist.
Verwendung der leichten Gesteinskörnung nach Anspruch 44 zur Herstellung von Baustoffen.
Verwendung nach Anspruch 45, wobei der Baustoff aus der Gruppe bestehend aus Leichtestrich, Leichtmörtel, Leichtputz, Leichtbeton, Füllungen für Steine, Mauersteinen, Drainplatten und -schichten, Dämmplatten und -schichten, und Tragschichten unter Fußböden ausgewählt wird.