Drittmittelprojekt
Optimierung des rheologischen Verhaltens von Kalk-Sand-Rohmischungen zur Steigerung der Scherbenrohdichte und der Festigkeit von Kalksandsteinen
Details zum Projekt
Projektlaufzeit: 03/2013–02/2015
Zusammenfassung
Vorhabenbeschreibung
Kalksandsteine sind ein traditioneller mineralischer Baustoff. Sie werden aus den natürlichen Rohstoffen Kalk, natürlichen mineralischen Gesteinskörnungen und Wasser hergestellt. Als Gesteinskörnungen werden meistens Quarzsande oder auch gebrochenes Natursteinmaterial, wie z.B. Basalt, Diabas und Grauwacke sowie Gesteinsmehlen eingesetzt. Die kostengünstige Produktion von Kalksandsteinen mit hohen Rohdichten ist für die Erstellung von Mauerwerk mit hoher Schalldämmung von großer Wichtigkeit. Maßnahmen zur Erhöhung der Steinrohdichte führen darüber hinaus zu einer Erhöhung der Steindruckfestigkeit sowie zu Verbesserungen bei der Frostwiderstandsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und sind deshalb erstrebenswert. Dies soll durch eine Steigerung der Verdichtungswilligkeit der Kalk-Sand-Rohmischung erreicht werden und ist Gegenstand dieses Forschungsantrags. Dabei werden der für eine bestmögliche Verdichtungwilligkeit erforderliche Gehalt an Feinmörtelleim und dessen optimale Zusammensetzung gesucht. Hauptziel ist es, durch Eingriff in die interpartikulären Wechselwirkungen das rheologische Verhalten der erdfeuchten Kalk-Sand-Rohmischungen praxisnah zu erforschen und ein Optimierungspotenzial hinsichtlich der Verbesserung der Fließfähigkeit für eine effizientere Verdichtung von Kalk-Sand-Rohmischungen aufzuzeigen. Die angestrebten Untersuchungsergebnisse sollen anhand von Demonstrationsversuchen im Technikum und in Kalksandsteinwerken praxisnah verifiziert werden. Durch die Umsetzung der entwickelten Methodik zur Detektion von Veränderungsbedarf in einer Datenbankanwendung wird die Praxistauglichkeit der zu entwickelnden Lösungen deutlich erhöht. Auch neue bzw. weiterführende Anwendungsmöglichkeiten können als Nebeneffekt der Forschungstätigkeit aufgedeckt werden. Die Ergebnisnutzung bei KMU wird durch den Aufbau einer intuitiven Benutzerführung erhöht.
Ergebniszusammenfassung
In diesem Projekt wurde der Frage nachgegangen, in wieweit es möglich ist, die qualitätskennzeichnenden Eigenschaften von Kalksandsteinen durch eine Steigerung der Fließfähigkeit von Kalk-Sand-Rohmassen und einer daraus resultierenden besseren Verdichtbarkeit während des Pressvorgangs zu verbessern. Dazu wurden verschiedene Kalksandstein-Basis-Rezepturen definiert und durch Änderung der Herstellparameter schrittweise modifiziert. An den auf diese Weise veränderten Rohmischungen wurde deren Verdichtungsverhalten untersucht, wobei der quantifizierende Parameter zur Kennzeichnung der Verdichtungswilligkeit der von der Kalksandsteinpresse für die jeweiligen Mischungen aufzubringende maximale Pressdruck ist. In drei Kalksandsteinwerken wurden Verifikationsuntersuchungen zur Abhängigkeit der Verdichtungswilligkeit von KS-Rohmischungen und den als primär eingestuften Einflussgrößen (z.B. Rezeptur und Pressfeuchte) durchgeführt. Als praxisnahe Maßnahmen zur Steigerung der Verdichtungswilligkeit von Kalk-Sand-Rohmassen wurden Kombinationen von Anpassungen der Herstellparameter identifiziert. Als primäre Einflussgrößen sind die Änderung der Korngrößenverteilungen der Gesteinskörnungen, die Feinsteuerung der Pressfeuchte und die Kalkdosis zu nennen. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigen zum einen ein Potenzial und zum anderen auch Grenzen zur Qualitätssteigerung bei der Kalksandsteinfertigung auf (bessere Verdichtbarkeit der KS-Rohmasse und höhere Scherbenrohdichte). Die Ergebnisse können direkt in die betriebliche Produktionspraxis übertragen werden. Dazu dienen die Veröffentlichung der Forschungsergebnisse, die direkte Beratung der Produktionsstätten und die Behandlung der Thematik auf den in regelmäßigen zeitlichen Abständen stattfindenden Betriebsleiterschulungen (Meisterseminare Kalksandstein).