Baustofftechnologie Eine Einführung

Transkript

1 Baustofftechnologie Eine Einführung Thomas A. BIER Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik, Leipziger Straße 28, Freiberg, Baustofflehre 2010

2 Literatur Friedrich W. Locher, Zement Grundlagen der Herstellung und Verwendung, Verlag Bau und Technik, ISBN Jochen Stark, Bernd Wicht: Zement und Kalk Der Baustoff als Werkstoff, Birkhäuser Verlag, ISBN Bhatty, Javed I.; Miller, F.MacGregor; and Kosmatka, Steven H.; editors Innovations in Portland Cement Manufacturing, CD400, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, U.S.A., 2004, 1387 pages. Baustofflehre 2010

3 Bindemittel Herstellung Verfahrenstechnik Kalk, Zement, Gips Prinzipielle Eigenschaften Fertigprodukte Typische Verfahren Steine (Ziegel etc.) Bauteile Trockenmörtel Sonderbindemittel Übersicht Baustofflehre 2010

4 Bindemittel sind pulverförmige, anorganisch-nichtmetallische Stoffe, die beim Anmachen mit Wasser einen Mörtel bilden, der zunächst verformbar ist und nach gewisser Zeit steinartig erhärtet Bindemittel - Klebstoffe Organische Metallische Anorganisch-Nichtmtallisch Hydraulisch Nicht-hydraulisch Einteilung der Bindemittel nach Herstellungsverfahren Entsprechend Temperatur Erhärtungsmechanismen Baustofflehre 2010

5 Einteilung der Bindemittel

6 Einteilung der Bindemittel

7 Einteilung der Bindemittel

8 Bindemittel Kalk Zement Baustofflehre 2010 Luftkalk Hydraulischer Kalk Portland Zement (OPC) Tonerdezement (CAC) Sulfathüttenzement Schwefelzement Gips bzw. Sulfat Anhydrit Halbhydrat Dihydrat

9 Zement und Kalkherstellung

10 Zement und Kalkherstellung

11 Der Kalkbrenner um 1698

12 Kalk - Aragonitkristalle

13 Kalk

14 Übersicht der Kalk-Ton-Gesteine und ihrer industriellen Verwendung

15 Richtzahlen für die Auswahl und Bewertung von Kalksteinen

16 Einige physikalische und kristallografische Daten von Calciumcarbonat

17 Gegenüberstellung der Normbezeichnungen für Baukalke

18 Kalkkreislauf

19 Schematische Darstellung der Vorgänge bei der Entsäuerung von Kalkstein

20 Weichbranntkalk

21 Zersetzung von Kalkstein Der Reaktionsablauf der Kalksteinzersetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zersetzungsreaktion in einer Zersetzungsfront (Reaktionszone) erfolgt, in der der unzersetzte CaCO3- Kern und die entstandene CaO-Schale aneinander grenzen. Die Reaktionszone bewegt sich mit bestimmter Geschwindigkeit von der Kugeloberfläche zum -mittelpunkt. Dabei wird von der Umgebung Wärme auf die Kugel übertragen und C02 freigesetzt. Es laufen folgende Reaktionsschritte ab (SEIDEL et al.): 1. Wärmeübergang von der Umgebung auf die Teilchenoberfläche (meist durch Konvektion), 2. Wärmeleitung durch die bereits zersetzte Schicht zur Reaktionszone, 3. Chemische Reaktion in der Reaktionszone; dabei Verbrauch der zugeführtenwärmemenge,c02-abspaltung, Keimbildung und -wachstum sowie Rekristallisation des gebildeten CaO, 4. Diffusion des C02 durch die CaO-Schicht zur Teilchenoberfläche, 5. Stoffübergang von der Teilchenoberfläche an die Umgebung. Baustofflehre 2010

22 Wärmeübergang von der Umgebung auf die Teilchenoberfläche

23 Wärmeleitung als geschwindigkeitsbestimmender Schritt

24 Wärmeleitung als geschwindigkeitsbestimmender Schritt

25 Chemische Reaktion als geschwindigkeitsbestimmender Schritt

26 CO 2 Diffusion als geschwindigkeitsbestimmender Schritt

27 Stoffübergang als geschwindigkeitsbestimmender Schritt

28 Kalk Der nachweisbar älteste Kalkofen wurde etwa um 2000 v. Chr. im Zweistromland betrieben. Er soll jenem Ofen geähnelt haben, der 1958 bei Umbauarbeiten am Schloß Bellevue in Berlin entdeckt und ausgegraben wurde und dem 1. und 2. Jh. n. Chr. zugeordnet wird. Er besteht aus einer flachen, 60 bis 70 cm tiefen Grube, die mit Feldsteinen und Lehm ausgekleidet ist und mit einer Decke aus radial verlegten Rundhölzern versehen ist. Baustofflehre 2010

29 Kalk

30 Kalk

31 Baumerkmale neuerer Kalkschachtöfen

32 Kalk 1 Kalkstein 2 Abgas 3 Brennstoff 4 Brennerlanzen 5 Uberströmkanal 6 Branntkalkabzug 7Verbrennungsluft 8 Kühlluft Baustofflehre 2010

33 Kalk

34 Feuerfestausmauerung

35 Innere eines Kalkofens

36 Feuerfestausmauerung

37 Feuerfestausmauerung

38 Ringschachtofen

39 Ringschachtofen Prinzip

40 Ringschachtofen Ansicht