DD267249A1 - CEMENT-BONDED BUILDING MATERIAL WITH HIGH WEAR RESISTANCE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
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Abstract
Der zementgebundene Baustoff soll als Moertel oder Beton, als Hartzementestrich, als Verschleisselemente fuer hochbeanspruchbare Industriefussboeden oder als Auskleidung von Industrieanlagen eingesetzt werden. Erfindungsgemaess besteht der Baustoff aus- 16 bis 36 Masseteilen eines Trockengemisches aus 12-24 Masseteilen hydraulisch aluminatischem Bindemittel 4-12 Masseteilen feingemahlener Tonerde0,04-0,16 Masseteilen Alkalimetaphosphat,- 2 bis 12Masseteilen Mikrosiliziumdioxid, vorzugsweise Siliziumdioxidfilterstaub,- 5,6 bis 8Masseteilen Anmachwasser,- gegebenenfalls 40 bis 80 Masseteilen Hartzuschlagstoffe und/oder 0,2 bis 0,6 Masseteilen Fasermaterial.The cement-bound building material is to be used as mortar or concrete, as hard cement screed, as wear elements for heavy-duty industrial floors or as a lining of industrial plants. According to the invention, the building material consists of 16 to 36 parts by weight of a dry mixture of 12-24 parts by weight of hydraulically aluminative binder 4-12 parts by weight of finely ground alumina 0.04-0.16 parts by weight of alkali metaphosphate, 2 to 12 parts by weight of microsilica dioxide, preferably silica filter dust, 5.6 to 8 parts by mass Mixing water, optionally 40 to 80 parts by weight of hard aggregates and / or 0.2 to 0.6 parts by mass of fibrous material.
Description
Zementgebundener Baustoff mit hoher Verschleißfestigkeit und Verfahren zu seiner HerstellungCement-bound building material with high wear resistance and process for its production
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen zementgebundenen Baustoff mit hoher Verschleißfestigkeit und ein Verfahren zu seiner Herstellung, . der als Mörtel oder Beton, als Harzzementestrich, als Verschleißelemente für hochbeanspruchbare Industriefußböden oder als Auskleidung von Industrieanlagen eingesetzt werden kann.The invention relates to a cementitious building material with high wear resistance and a method for its production,. which can be used as mortar or concrete, as a resin cement screed, as wear elements for heavy-duty industrial floors or as a lining of industrial plants.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Als Bauteile mit hoher Verschleißfestigkeit werden im allgemeinen zement- oder plastgebundene Estriche oder vorgefertigte Betonelemente bezeichnet, die sich durch einen Abriebwert von kleiner 10 cm3/50 cm2 auszeichnen. Daneben sind spezifische Anforderungen an eine hohe Druck- und Biegezugfestigkeit zu erfüllen. Zementgebundene Hartstoffestriche werden mit Portlandzement oder Zumahlstoffzement unter Verwendung von hocheffizienten Dichtungsmitteln und/oder Verflüssigern hergestellt. Die hohe Verschleißfestigkeit wird durch den Zusatz von Hartstoffzuschlagetoffen, wie z. D. Galziumkarbid, Siliziumkarbid, Eisenkorund u. a. m. erzielt. Diese verschleißfesten portland- und zumahlstoffzementgebundenen Betone erreichen räch einer Erhärtungsdauer von 28 Tagen eine Druckfestigkeit von maximal 80 bis 90 MPa. Die Biegezugfestigkeit bleibt auf maximal 8 bis 10 MPa beschränkt (vgl. Schellinck, P. D.: UCRETE - Hochverschleiß- und korrosionsbeständige Verbundsysteme für IndustriebodenbeLäge - In: Vyztuzene plasty, Tagungsmaterial, Karlovy Vary 1987).Characteristics of the known technical solutions as components with high wear resistance are generally referred to cement or plastic bound screeds or prefabricated concrete elements, which are distinguished by an abrasion value of less than 10 cm 3/50 cm 2. In addition, specific requirements for high compressive and flexural strength must be met. Cement-bonded hardstock screeds are made with Portland cement or cementum cement using highly efficient sealants and / or condensers. The high wear resistance is due to the addition of hard aggregates, such. D. Galziumkarbid, silicon carbide, iron corundum and others scored. These wear-resistant portland- and cementitious cement-bound concretes achieve a maximum compressive strength of 80 to 90 MPa after a hardening time of 28 days. The bending tensile strength is limited to a maximum of 8 to 10 MPa (see Schellinck, PD: UCRETE - High wear and corrosion resistant composite systems for industrial floor covering - In: Vyztuzene plasty, conference materials, Karlovy Vary 1987).
Für die Herstellung von Verschleißschichten, Verschleißelementen und Auskleidungen sind insbesondere die Verwendung von Flastzusätzen für Plastzementbeton (PCC), Polymerimprägnierten Beton (PICC) oder Reaktionsharzgebundenem Beton (PC) bekannt. Als wesentliche Nachteile dafür gelten die hohe Fiipfindlichkeit gegenüber ständiger und/oder rückseitiger Durchfeuchtung sowie der hohe Materialpreis. Gegenüber kunstharzgebundenen Verschleiß schichten und Auskleidungen sind zementgebundene Spezialmörtel unempfindlich gegenüber Untergrunddurchfeuchtung und Wasserdampf di ffussion.For the production of wear layers, wear elements and linings, in particular the use of Flastzusätze for plastic cement concrete (PCC), polymer-impregnated concrete (PICC) or reactive resin-bonded concrete (PC) are known. The main disadvantages are the high sensitivity to constant and / or backside moisture penetration as well as the high material price. Compared with resin-bonded wear layers and linings, cement-based special mortars are insensitive to substrate moisture penetration and water vapor diffusion.
Aufgrund gleichen Wärmedehnverhaltens ist eine spannungsfreie Verlegung auf zementgebundenen Untergründen ohne Probleme realisierbar .Due to the same thermal expansion behavior, stress-free laying on cement-bound substrates is possible without any problems.
In den DD-Pateriten 111 956, 239 239, 209 224, 135 228 sov/ie 211 780 werden hochbeanspruchbare zementgebundene Spezialmörtel mit entsprechender Dichtigkeit beschrieben, die unter Verwendung von Hochleistungsverflüssigern bei niedrigen Wasserzementwerten, durch eine Vibro-Vakuu.,!behandlung zum Entfernen des überschüssigen Anmachwassers, durch nachträgliches Einwalzen von Hart stoffzuschlagen oder durch Imprägnieren der Oberfläche mit einem Plastzusatz hergestellt werden.DD pateries 111 956, 239 239, 209 224, 135 228 and 211 780 describe heavy-duty cement-based special mortars with appropriate impermeability, which are prepared using high-performance liquefiers at low water cement values, by vibro-vacuum treatment the excess Anmachwassers, by subsequently rolling in hard hit hard or by impregnating the surface with a plastic additive.
Bekannt sind frühhochfeste Betone auf der Basis von Calziumaluminatsulfat- und Calziumaluminatzementen. Derartige Mörtel und Betone, wie sie auch in dem DD-Patent 130 237 beschrieben werden, können bereits nach 3 Tagen eine Druckfestigkeit von 40 bis 60 MPa und nach 28 Tagen von 60 bis 90 MPa aufweisen.Early high-strength concretes based on calcium aluminate sulfate and calcium aluminate cements are known. Such mortars and concretes, as described in the DD patent 130 237, can already after 3 days have a compressive strength of 40 to 60 MPa and after 28 days from 60 to 90 MPa.
Weiterhin bekannt sind hochfeste Betone, die aus Tonerdezement, feinem Aluminiumoxid und Alkalimetaphosphat bestehen und nach dem Anmischen vibrationsverdichtet v/erden (DD-WP 249 697). Aus dem DD-Patent 131 554 sowie den Europa-Patentschriften EP 00 10 777, EP 0042 935, EP 0067 456 und EP 165 388 sind weiterhin hochfeste prtlandzementgebundene Spezialmörtel und -betone mit Grenzfestigkeiten von ca. 150 MPa bekannt.Also known are high-strength concretes, which consist of alumina cement, fine alumina and alkali metaphosphate and vibration-compacted after mixing (DD-WP 249 697). From the DD patent 131 554 and the European patents EP 00 10 777, EP 0042 935, EP 0067 456 and EP 165 388 high-strength prtland cement-bound special mortars and concretes with limit strengths of about 150 MPa are also known.
Diese werden durch den Zusatz von feinstdispersem Mikrosiliziumdioxid in Verbindung mit dem erhöhten Einsatz von SujjerverfIUssigern hergestellt. Im DD-Patent 212 953 wird ein Betonzusatzmittel in Form eines Mehrkomponentengemisches, v/elches unter anderem Mikrosiliziumdioxid enthält, beschrieben. Derartige Zusatzmittel dienen jedoch vorwiegend zur Herstellung hochfester Luftporenbetone mit hohem Frost-Tau-Widerstand. Infolge Eintragung von Luftporen während des Mischvorganges können Biegezuggrenzfestigkeiten von 10 bis 12 MPa nicht überschritten v/erden. Infolge der verminderten Hydratationsgeschwindigkeiten sind di2 3- bzw. 7-Tage-Anfangsfestigkeiten derartiger Betone gering.These are produced by the addition of very finely dispersed microsilica in conjunction with the increased use of succinates. DD patent 212,953 describes a concrete admixture in the form of a multicomponent mixture containing inter alia microsilica. However, such additives are mainly used to produce high-strength air-entrained concretes with high frost-thaw resistance. As a result of entry of air pores during the mixing process, bending tensile strengths of 10 to 12 MPa can not be exceeded. Due to the reduced rates of hydration, the di2 3- or 7-day initial strengths of such concretes are low.
Die derzeit bekannten zementgebundenen Spesialmörtel und -betone ermöglichen es nicht, hochbeanspruchbare, temperaturbeständige und verschleißfeste Bauteile, mit Anfangsfestigkeiten von mehr als 80 HPa und Biegezugfestigkeiten größer 12 MPa aus weichplastischen bis fließfähigen Gemengen unter druckloser Verdichtung herzustellen und zu dünnen Hartzementestrichfußböden bzw. -auskleidungen zu verarbeiten.The currently known cement-bound Spesialmörtel and concrete do not make it possible to produce heavy-duty, temperature-resistant and wear-resistant components, with initial strengths of more than 80 HPa and bending tensile strengths greater than 12 MPa from soft plastic to flowable mixtures under pressure-free compression and to thin Hartzementestrichfußböden or linings to process ,
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindv'g ist ein preiswerter, gut verarbeitungsfähiger zementgebundener Baustoff mit hoher Verschleißfestigkeit.The aim of the invention is a low-cost, easily processable cement-bound building material with high wear resistance.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zementgebundenen Baustoff für mechanisch und thermisch hochbelastbare Bauteile und Schutzschichten zu entwickeln.The invention has for its object to develop a cementitious building material for mechanically and thermally highly resilient components and protective layers.
Unter Verwendung eines aus der Feuerbetonherstellung bekannten Trockengemenges, bestehend aus hydraulisch aluminatischem Bindemittel, feingemahlener Tonerde mit einer massebezogenen Oberfläche nach Blaine von größer 6 000 cm2/g und einem wasserlöslichen Phosphat, vorzugsweise Alkalimetaphosphat, besteht der erfindungsgemäße Baustoff ausUsing a known from the production of refractory concrete blending, consisting of hydraulic aluminate binder, finely ground alumina with a mass-based Blaine surface greater than 6 000 cm 2 / g and a water-soluble phosphate, preferably alkali metal metaphosphate, the building material according to the invention consists of
- 16 bis 36 Masseteilen des Trockengemisches, mit- From 16 to 36 parts by weight of the dry mixture, with
12 - 24 Hassexeilen hydraulisch aluminatischem Bindemittel12 - 24 hassexiles of hydraulic aluminate binder
4-12 Masseteilen feingemahlener Tonerde 0,04-0,16 Masseteilen alkalimetaphosphat4-12 parts by weight of finely ground alumina 0.04-0.16 parts by weight of alkali metaphosphate
2 bis 12 Masseteilen Mikrosiliziumdioxid, vorzugsweise SiIiziumdioxidfilterstaub 5,6 bis 8 Masseteilen Anmachwasser.2 to 12 parts by weight of microsilica dioxide, preferably silica filter dust 5.6 to 8 parts by weight of mixing water.
Je nach Verwendungszweck können dem erfindungsgemäßen Baustoff 40 bis 80 Masseteile Hartzuschlagstoffe oderDepending on the purpose of the building material according to the invention 40 to 80 parts by weight hard aggregates or
Hartzuschlagstoffgernische und/oder 0,2 bis 0,6 Masseteile FasermaterialienHard aggregate niches and / or 0.2 to 0.6 parts by mass fibrous materials
zugesetzt sein.be added.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Mikrosiliziumdioxid kann ein amorphes Puzzolan sein, das als Nebenprodukt bei der Herstellung von Ferrosilizium und Siliziummetall als feindispersesThe microsilica to be used according to the invention may be an amorphous pozzolan which is by-product in the production of ferrosilicon and silicon metal as finely dispersed
Pulver anfällt und eine massebezogene Oberfläche von größer 10 m2/g aufweist. Die überraschend guten Eigenschaften des neuen Baustoffes sind gekoppelt an seine Herstellung, indem das Mikrosiliziumdioxid, vorzugsweise Siliziumoxidfilterstaub durch intensives Mischen in Wasser homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen wird und anschließend mit dem Trockengemenge aus hydraulisch aluminatischen Bindemittel, feingemahlener Tonerde und Alkalimetaphosphat vermischt wird.Powder is obtained and has a mass-related surface of greater than 10 m 2 / g. The surprisingly good properties of the new building material are coupled to its production by the microsilica, preferably silica filter dust is thoroughly digested by intensive mixing in water to reactive silica and then mixed with the dry mixture of hydraulically aluminate binder, finely ground alumina and alkali metal metaphosphate.
Es hat sich gezeigt, daß dadurch der hochfeste Baustoff mit sehr geringen Wasseranteilen als weichplastisches Gemenge herstellbar ist. Durch Intensivmischen, bei Mischzeiten größer zehn Minuten und/oder nach Aufschluß der SiO2-Agglomerate durch Ultraschallbehandlung liegt das reaktive SiO2 vor.It has been shown that thereby the high-strength building material with very low proportions of water as a soft plastic mixture can be produced. By intensive mixing, with mixing times greater than ten minutes and / or after digestion of the SiO 2 agglomerates by ultrasonic treatment, the reactive SiO 2 is present.
"Weiterhin wurde gefunden, daß nach dem Zumischen des Trockengemenges bei hoher Mischintensität und Mischdauer ein weichplastisches Gemenge entsteht, das durch Pressen, Walzen, Spachteln, Extrudieren, Kalandrieren und ähnlichen Verfahren verarbeitbar ist .Furthermore, it has been found that, after admixing the dry mixture with high mixing intensity and mixing time, a soft plastic mixture is produced which can be processed by pressing, rolling, filling, extruding, calendering and similar processes.
Unter Zusatz von verschleißfes l?n Hartzuschlagstoffen im Korngrößenbereich zwischen 0,5 und 2 mm sowie im Masseverhältnis zum erfindungogemäßen Binder kleiner 3 ·' 1 , vorzugsweise zwischen 1,2 und 2 : 1 entsteht ein Mörtel oder ein Beton, der nach einer Erhärtungsdauer vo:. 7 Tagen in feuchter Atmosphäre und anschließender kurzzeitiger Trocknung bei Temperaturen unter 110 0C hohe Druck-, Biegezug- und Vorschleißfestigkeiten aufweist, wie sie mit den bekannten hochverschleißfesten Betonen bisher nicht erreichbar waren.With the addition of wear-resistant hard aggregates in the particle size range between 0.5 and 2 mm and in the mass ratio to the binder according to the invention smaller than 3 × 1, preferably between 1.2 and 2: 1, a mortar or a concrete is obtained which after a hardening period of 20 minutes :. 7 days in a humid atmosphere and subsequent brief drying at temperatures below 110 0 C high pressure, Biegezug- and Vorschleißfestigkeiten has, as they were previously unreachable with the known highly wear-resistant concretes.
Eine weitere Erhöhung der Biegefestigkeiten kann durch den Zusatz bekannter Faserstoffe, vorzugsweise von Glasfasern sowie durch eine kurzzeitige thermische Behandlung bei Temperaturen von 300 0C bis 500 0C erreicht werden.A further increase in the bending strengths can be achieved by the addition of known fibers, preferably glass fibers and by a short-term thermal treatment at temperatures of 300 0 C to 500 0 C.
Ausführungsbeispieleembodiments
In den nachfolgenden Beispielen soll die Festigkeitsbildung des erfindungsgemäßen zementgebundenen Mörtels mit hoher Verschleißfestigkeit näher erläutert v/erden.In the following examples, the strength formation of the cementitious mortar according to the invention with high wear resistance is to be explained in more detail.
Es wurden 200 g eines Siliziumdioxidfilterstaubes in 150 ml Anmachwasser aufgeschlämmt. Dieser Suspension wurde ein gut vorhomogenisiertes Trockengemenge, bestehend aus 594 g Tonerdezemer.t (TZ 70), 200 g aufgemahlene Tonerde und 6 g Grahamsches Salz zugesetzt und solange gemischt, bis ein zusammenhängender, weicher Feinmörtel entstand. Dem gleichen Feinmörtel wurden in getrennten Proben Hart zuschlagstoffe bzw. Faserstoffe in folgenden Masseanteilen zugemischt:200 g of a silica filter dust were slurried in 150 ml of mixing water. To this suspension was added a well pre-homogenised dry mix consisting of 594 g of alumina decamer (TZ 70), 200 g of ground alumina and 6 g of Graham's salt and mixed until a coherent, soft fine mortar was formed. To the same fine mortar, hard aggregates or fibrous materials in the following proportions were mixed in separate samples:
(1; Eisenkorund 1 800 g(1, iron corundum 1 800 g
(2) Quarzsand 1 500 g(2) quartz sand 1 500 g
(3) Glasfasern(3) Glass fibers
(E-Glasfaserrovings) 40 g(E-glass rovings) 40 g
Der Wasfjerbindemittelwert betrug jeweils 0,16. In der nachstehenden Tabelle sind die Festigkeitswerte nach 7-tägiger Feuchtlagerung bei 20 0C sowie nach anschließender zweistündiger Trocknung bei 105 0C aufgeführt:The Wasfjerbindemittelwert was 0.16 each. The following table shows the strength values after 7 days moist storage at 20 ° C. and after subsequent drying at 105 ° C. for two hours:
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Eignung des erfindungsgemäßen zementgebundenen Baustoffes als verschleißfeste« Bauelement bzw. Auskleidung verdeutlichen. Es wurde ein Feinmörtel, wie in vorigen Beispielen dargestellt, gemischt und in eine Würfelform eingebracht. Dem gleichen Feinmörtel wurden Hartzuschlagstoffe in Form von Eisenkorund im Masse verhältnis 2:1, bezogen auf die Bindemittelmenge, zugesetzt. Die Probekörper erhärteten 7 Tage unter Feucht lagerung. Ein Teil der Proben wurde einer zweistündigen Trocknung bei 105 °C unterzogen. Die Proben wiesen eine Druckfestigkeit von 97 MPa (Feinmörtel bei 20 0C) bzw. 151 MPa (Feinmörtel nach zweistündiger Trocknung) sowie 92 MPa (Eisenkorundmörtel bei 20 0C) und 137 MPa (Eisenkorund-The following examples are intended to illustrate the suitability of the cementitious building material according to the invention as a wear-resistant component or lining. A fine mortar, as shown in previous examples, was mixed and introduced into a cube form. Hard aggregates in the form of iron corundum in the mass ratio 2: 1, based on the amount of binder, were added to the same fine mortar. The specimens hardened for 7 days under moist storage. A portion of the samples were subjected to two hours of drying at 105 ° C. The samples had a compressive strength of 97 MPa (fine mortar at 20 0 C) and 151 MPa (fine mortar after two hours drying) and 92 MPa (Eisenkorundmörtel at 20 0 C) and 137 MPa (Eisenkorund-
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6 mörtel nach zweistündiger Trocknung) auf.6 mortars after two hours of drying).
Zur Bestimmung des Abriebes wurden die Würfel entsprechend den Standardvorschriften auf einer Böhmischen Schleifscheibe einer Schleifbeanspruchung unterworfen. Alle Prüfkörper erfüllten die an Hartzementestriche gestellten Anforderungen. Die Hörtelprohen mit Eisenkorundzuschlägen weisen einen Abriebwert kleiner 4 cm3/50 cm2 auf. Derartige Mörtel sind insbesondere dort mit hoher Effektivität als verschleißfeste Bauteile oder Auskleidungen einsetzbar, v/o gleichzeitig hohe mechanische und thermische Beanspruchungen, wie z. B. in medienfUhrenden Rohrleitungen, an Fußbodenbeschichtungen oder Kanalauskleidungen auftreten .To determine the abrasion, the cubes were subjected to grinding stress on a Czech grinding wheel according to standard specifications. All test specimens met the requirements placed on hard cement screeds. The Hörtelprohen with Eisenkorundzuschlägen have an abrasion value of less than 4 cm 3/50 cm 2. Such mortars are particularly useful there as high-wear components or linings, v / o simultaneously high mechanical and thermal stresses, such as. In media-carrying pipelines, floor coatings or duct liners.
Claims (4)
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| DD87311420A DD267249A1 (en) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | CEMENT-BONDED BUILDING MATERIAL WITH HIGH WEAR RESISTANCE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1987
- 1987-12-28 DD DD87311420A patent/DD267249A1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |