DE2048488A1

DE2048488A1 - Feuerfeste Mischungen mit hydrauh scher Abbindung

Info

Publication number: DE2048488A1
Application number: DE19702048488
Authority: DE
Inventors: Lucien Paris Pauillac Andre Givors Prost, (Frankreich)
Original assignee: PROST SA
Current assignee: PROST SA
Priority date: 1969-10-08
Filing date: 1970-10-02
Publication date: 1971-04-15
Also published as: CA936881A; BE756874A; AT312492B; SE429959B; NL7014746A; RO57553A; LU61796A1; JPS519770B1; CH518245A; ZA706820B; FR2062039A5; DE2048488B2; ES384197A1; GB1320733A; US3802894A; NL159072B; CS209801B2

Description

Dipl.- taq. λ/. ,:..ibbuocli

Pa_f Ua^aIt 2043 4

29 Oldenburg
Flisabcthstraße 6

5436/mü
Patentanmeldung

Societe anonyme Prost, 64, rue de Miromesnil, Paris 8^e/i^Irankreich

Feuerfeste Mischungen mit hydraulischer Abbindung λ

Die Erfindung betrifft neue feuerfeste Mischungen auf der Basis von Zement und Inerten-Zuschlagstoffen. Sie betrifft gleichfalls das Herstellungsverfahren dieser neuen Mischungen und die durch ihre Herstellung erhaltenen Erzeugnisse.

Der bekannte feuerfeste dichte Beton besteht ganz im allgemeinen aus ca. 12 + 20% hydraulischem tonerdehaltigem Zement und 80 + 88% feuerfesten Inerten-Zu- _ä

schlagstoffen.

Man weiß, daß der übliche feuerfeste Beton Vorteile aufweist, welche die Ausweitung seiner Anwendungen rechtfertigen, wie z.B. Schnelligkeit der Bereitstellung, Leichtigkeit und Wirtschaftlichkeit der Herstellung, Schnelligkeit der Ingebrauchnahme. Dagegen sind im "Vergleich zu den gebrannten gleichwertigen feuerfesten Erzeugnissen, d*h, mit gleichem Tonerdegehalt, seine .Eigenschaften im allgemeinen minderwertiger» Insbe-

109816/1894

54-36/mü - 2 -

sondere seine Feuerfestigkeit und sein Absinken unter Warmbelastung sind offensichtlich weniger hoch, seine Porosität vor und vor allem nach dem Brennen ist wesentlich stärker. Außerdem schwächen sich seine mecha-■nischen Eigenschaften wesentlich im Bereich von Temperaturen unter Einschluß der Trocknungstemperatur des Bindemittels bis zur Temperatur der Keramisierung ab. Schließlich verringert sein Gehalt an Cau und sogar an FeoOi» ^^er wesentlich höher ist, zusammen mit seiner großen Porosität, sehr beträchtlich seinen thermochemischen Widerstand.

In der Praxis zeigt dessen Verwendung noch eine andere Schwierigkeit. Um die Herstellung zu erleichtern, erhöht der Arbeiter auf der Baustelle häufig in übermäßiger Weise die Menge des Anmachwassers, was zur Folge hat, daß die innerlichen Eigenschaften des Materials in ihrer Qualität herabgesetzt werden.

Alle diese Mangel vermindern in der Tat die Vorteile und die Verwendungswirtschaftlichkeit des derzeitigen feuerfesten Betons, und das geht soweit, daß seine Verwendung bei einer gewissen Anzahl von Gebrauchsmöglichkeiten ausgeschlossen ist.

Es ist daher vom industriellen Standpunkt aus interessant, einen dichten feuerfesten Beton zur Verfügung

~ 3 ~ 1 0 9 8 1 6 / 1 8 9 k

204;--38

zu haben, der nicht diese verschiedenen Mangel aufweist und im übrigen gleichartige Eigenschaften wie die geformten und gebrannten feuerfesten Erzeugnisse gleichwertiger Art aufweist.

Die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung werden dadurch charakterisiert, daß sie durch Mischung erzielt werden, und zwar wie folgt: %

- von mindestens 5 bis 8 Gewichtsteilen eines hydraulischen tonerdehaltigen Zementes,

- von mindestens 2,5 bis 4- Gewichtsteilen eines pulverförmigen feuerfesten Materials mit sehr großer spezifischer Oberfläche und einer hohen Wasserabsorptionsfähigkeit ,

- von mindestens 0,01 bis 0,30 Gewichtsteilen eines verflüssigenden bzw. entflockenden Mittels,

- von.86 bis 92 Gewichtsteilen eines feuerfesten Zuschlagstoffes.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht in der Herstellung der vorstehend definierten Mischung, auf die man die erforderliche Menge Wasser einwirken läßt, um eine gute Bearbeitbarkeit des Betons sicherzustellen.

Der oder die benutzten hydraulischen tonerdehaltigen Zemente werden mit bia zu 5 ~ 8 Gewichtsteilen

• 0 9 8 16/189«';

204'.

der Gesamtmischung verwandt. Wie man feststellen kann, ist diese Menge Zement ganz offensichtlich geringer als die bis jetzt zur Herstellung von feuerfestem Beton benutzten Zemente. Als verwendbare Zemente kann man z.B. folgende handelsübliche Erzeugnisse aufführen: Fondu Lafarge Secar 162, Secar 250, Supersecar 250, Eolandshütte Standard, Rolandshütte Super, Istrabrand, Lumnite, Zement Alcoa CA 25.

Als pulverförmige feuerfeste Erzeugnisse mit sehr großer spezifischer Oberfläche und hoher Wasserabsorptionsfähigkeit kann man z.B. aufführen: Ton, Kaolin, Bentonit, mikronisierte Silika, mikronisierte Tonerde, mikronisiertes Magnesium, mikronisiertes Forsterit.

Diese Erzeugnisse, die von 2,5 bis M- Gewichtsteilen der Gesamtmischung verwandt werden, müssen sich in feiner pulvriger Form zeigen, deren Körnung weniger als 50 Mikron beträgt C d.h., daß die größte Körnung weniger als 50 Mikron beträgt) und vorzugsweise weniger als 1 Mikron.

Als entsprechend der Erfindung anwendbare verflüssigende bzw. entflockende Mittel können z.B. genannt werden: alkalische Phosphate, alkalische Polyphosphate, alkalische Karbonate, alkalische Salze der Karboxylsäure, alkalische humussaure Salze, mit die-

. .,J.g98 1 6/ 1 894

ORIGINAL INSPECTED

2 ο 4.; 3 δ

sen Salzen assimilierbare organische Stoffe.

Diese Erzeugnisse, die in einem wässrigen Milieu mit pH wenigstens gleich 11 aktiv sind, werden mit 0,01 bis zu 0,30 Gewicht st eilen in der Gesamtmischung verwandt.

Der mit 86 bis 92 Gewichtsteilen in der Gesamt- I

mischung benutzbare feuerfeste Zuschlagstoff kann jedes Material und jede Füllung sein, die allgemein als Zuschlagstoff für die Herstellung von feuerfestem diehtem Beton verwandt werden. Z.B. kann man nennen: kalzinierten feuerfesten Ton, Bauxit, Zyanit, Sülimanit, Andalusit, Korund, Tafel-Tonerde, Siliziumkarbid, Magnesium, Chromerz, Zirkon.

Diese Zuschlagstoffe werden in körniger Form verwandt, und die größte Körnung liegt unter ca. 30 mm. Es ist jedoch vorzuziehen, solche Zuschlagstoffe zu "

verwenden, deren Körner durch ein Sieb mit einer Ma-

Körner

schenweite von 10mm gehen, und worin ca· 25%/enthalten sind, die durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,5 mm gehen.

Nachdem die Mischung der verschiedenen Bestandteile gemäß der Erfindung erfolgt ist, wird dieser Mischung eine solche Menge Anmachwaseer hinzugefügt,

- 6 109816/1894

20 4 : 3

daß erreicht wird, einen Beton mit den gesuchten Eigenschaften zu erhalten.

Wie bereits vorher gesagt wurde, ist festzustellen, daß die in den Mischungen entsprechend der Erfindung verwandte Menge hydraulischen Zements wesentlich geringer ist als die in dem früher bekannten dichten Beton verwandte Menge. Dennoch stellt man fest, daß das erhaltene Material in seiner Gesamtheit sehr homogen ist und vor, während und nach dem Temperaturanstieg ausgezeichnete Eigenschaften zeigt. Ohne in irgendeiner Form die Erfindung einschränken zu wollen, scheint es, daß die Erklärung der vorteilhaften Eigenschaften der beschriebenen Mischungen die folgende ist:

Wenn man in dem klassischen Verfahren zur Herstellung von feuerfestem Beton das Anmachwasser auf den Zement einwirken läßt, ergibt sich eine Art Gel mit sehr großer spezifischer Oberfläche. Jedoch ist die Beweglichkeit der Teilchen dieses Gels nicht ausreichend, eine korrekte Umhüllung der Körner des Zuschlagstoffes sicherzustellen und die Löcher zwischen diesen Körnern abzudecken. Es ist deshalb erforderlich, damit vor und nach dem Setzen unter Temperatur eine ausreichende Plastizität zum Beton und eine gute Bindung zwischen den Körnern des Zuschlagstoffes garantiert wird, sehr viel

1098 16/1894 original INSPECTED

20a; -38

größere Mengen Zement als die theoretische Mindestmenge zu verwenden.

Die Mischling entsprechend der Erfindung führt dagegen dank der gleichzeitigen Benutzung eines pulverförmigen Materials und eines verflüssigenden "bzw. entflockenden Mittels zur Anwendung einer sehr geringen Zementmen-

Es ist nämlich so, daß das pulverförmige Material mit sehr großer spezifischer Oberfläche, das durch das zweckentsprechende Mittel verflüssigt "bzw. entflockt wird, sich in sehr feinen Teilchen im Reaktionsgleichgewicht zusammen mit den Zementge1-Teilchen zerstreut und für letztere eine Stütze und Führung darstellt. Diese Teilchen verteilen sich somit ausgezeichnet auf alle Stellen des Zuschlagstoffes, Deshalb genügt eine sehr geringe Menge Zement, um dem gemäß der Erfindung hergestellten feuerfesten Beton eine Bindekraft und mechani- | sehe Eigenschaften zu verleihen, die äußerst gut sind. Somit kann man annehmen, daß die oben beschriebene Erfindung in der Nutzbarmachung einer Mischung eines tonerdehaltigen Zements, eines pulverförmigen Materials mit großer spezifischer Oberfläche und hoher Wasserabsorptionsfähigkeit und eines verflüssigenden bzw. entflockenden Materials zur Herstellung eines feuer-

- 8 10981ß/1894

204 3-;

festen Betons, erzielt mit tonerdehaltigem Zement und feuerfestem Zuschlagstoff, bestehen dürfte.

Im übrigen muß auf eine bedeutende Eigenschaft der Mischungen entsprechend der Erfindung hingewiesen werden, wenn das Anmachen mit Wasserjerfolgt. Wenn die der Mischung hinzugefügte Menge Anmachwasser derjenigen entspricht, die erforderlich ist, um eine gute Bearbeitbarkeit zu erzielen, und insbesondere der in den nachstehenden Beispielen angegebenen Menge, tritt in hohem Grade in der Mischung das Phänomen der Thixotropic auf, das sich in einer sehr großen Verringerung der wahrscheinlichen Viskosität der Mischung, sobald diese Erschütterungen oder einfachen Stößen ausgesetzt wird, bemerkbar macht. Hierdurch kann die Mischung sich sehr schnell und in ausgezeichneter Weise auf die Gesamtheit des zu füllenden Raumes verteilen, und sie garantiert bei Aufhören der Erschütterungen oder Stöße eine sehr gute Bindekraft und eine große Steifigkeit.

Wenn man jetzt der Mischung eine leichte Überschußmenge Wasser hinzufügt, eriächt sie sofort eine übermäßige Verflüssigung, wodurch sie zur Verwendung ungeeignet wird. So ist es aufgrund letzterer Eigen-

1098 16/1894

ORIGINAL INSPECTED

204 ,38

schaft praktisch unmöglich, sich bei der Dosierung der benutzten Wassermengen zu irren.

Folgende nicht einschränkende Beispiele erläutern die Erfindung:

BEISPIEL 1

Man hat eine Mischung entsprechend der Erfindung mit '

folgenden Gewichtsteilen hergestellt:

Schamotte mit 40% Tonerde, die in

Stücken von 0 bis 5 nu& vorhanden ist: 90 Teile

Lafarge-Schmelzzement: 6 Teile

Ton: 4 Teile

Dolaflux K J von Zschimmer und

Schwartz 0,12 Teile

Diese Mischung wurde mit 7 Teilen Wasser zur Herstellung

eines Betons angemacht, dessen Eigenschaften getestet %

wurden.

Diese Eigenschaften wurden in der nachstehenden Tabelle 1 verzeichnet, wo man sie mit solchen eines Betons der üblichen Art verglichen hat, der durch Mischung von 80 Gewichtsteilen der gleichen Schamotte und 20 Gewichtsteilen des gleichen Zements, unter Anmachen der Mischung mit 12 Gewichtsteilen Wasser, hergestellt wird. Diese Ei-

- 10 -

■■^wl' 109816/1894 OmiNAL INSPECTED

'38

- ίο -

genschaften wurden auch mit denjenigen eines unter Überdruck erzeugten feuerfesten Steines verglichen, den man aus einer Mischung von 95 Gewichtsteilen der gleichen Schamotte und 7 Gewichtsteilen der gleichen Tonerde erzeugt hat, wobei die genannte Mischung, mit 7 Gewichtsteilen Wasser angemacht, unter spezifischem Hochdruck geformt und anschließend bei 1400⁰C gebrannt wurde.

- 11 -

109816/1894 ORIGINAL iNSPECTED

TABELLE 1 - Erzeugnisse mit 40% Tonerde

	ein jetzi ger Beton	Formbare ffst. Masse gemäß der Erfindung	Ffst. Stein gepreßt un ter Über- . druck *
Bestandteile (in Gewichtst	silen)
Schamotte 40% Al₂O₃ 05	am 80	90	93
Lafarge-Schmelz ζement	20	6
Ton		4	7
Dolaflux K J (Zschimmer u.	Schwartz)	0,12
Wasser	12	7	7
Getrocknetes Boherzeugnis:
Raumgewicht g/cm^	2,00	2,25
Offene Porosität Vol.-%	23	15,2
Kaltdruckfestigkeit bar	350	350
Nach Brennen bei:	1250⁰O	135O⁰C	1400⁰C
Raumgewicht g/csr	1,90	2,20	2,15
Offene Porosität Vol.-%	27	14,4	20
Kaltdruckfestigkeit bar	250	850	25Ο
Maßänderung %	-0,4	-0,4
Feuerfestigkeit	1480⁰O	1710⁰O	1720⁰C
0,5% Druckfeuerbestän-
digkeit, Belastung 2 kg/cm^£	1250⁰O	139O⁰O	1400⁰C

- 12 -

10981 fi /1894

WarmbiefcefestiKkeit	Getrockne tes Roherzeug- nis	Getrockne tes Roherzeug nis	Gebrann tes Er zeugnis
Bei Temperaturen von:			»
2O⁰C bar	48	65,3 .	54,8
40O⁰C	27	54,8	57,3
600⁰C	28	57	62,2
800⁰C	29	58,6	57,3
1000⁰C 1200⁰C	26 18	55,5 43,5	58,4 44
1300⁰C	13	33,4	33,6

BEISPIEL 2

Eine andere Mischung entsprechend der Erfindung wurde aus Bauxit mit 88% Tonerde hergestellt.

Die Tabelle 2 zeigt die so erzielten Eigenschaften des Betons und vergleicht diese mit denjenigen eines klassischen Betons und eines feuerfesten Steines, der aus dem gleichen Bauxit hergestellt wurde.

- 13 -

1098K)/1894

TABELIiE 2 - Erzeugnisse mit 85% Tonerde

ein jetziger Beton Formbare ffst. Masse gemäß der Erfindung

ffst. Stein gepreßt unter Überdruck

Bestandteile (in Gewichtsteilen) Bauxit aus Guayana 88%

AlpO, zu 5 mm Lafarge-Zement Slcar 250

Giebfix Spezial (Zschimmmer und Schwartz)

Wasser (zusätzlich)

Getrocknetes Roherzeugnis

Haumgewicht g/car Offene Porosität Vol.-% Kaltdruckfestigkeit bar

Nach Brennen bei: Raumgewicht g/cnr Offene Porosität Vol.-% Kaltdruckfestigkeit bar Maßänderung % Feuerfestigkeit

0,5 % Druckfeuerbeständigkeit, Belastung 2 Kg/cm*

10

10981 6 /1894 92 5 3

0,10 6

2,60	I 2,85	1400⁰C
25	^; 18,9	2,70
400	400	23
1300⁰C	16oo°C	500
2,50	\ 2,96
27	16,9	1880⁰C
450	1200	1480⁰C
-0,3	-o,52 :
1800⁰C	1920⁰C
1375⁰C	1465⁰C

93

- 14 -

ORIGINAL INSPECTED

2CU .-88

Warmbiegefestigkeit	Getrockne	45	Getrockne	Gebrann
	tes Hoherzeug-	30	tes Koher-	tes Er
	nis	31	zeugnis	zeugnis
Bei Temperaturen von:		33
20⁰O bar	35	60,2	58
40O⁰O	30	61,5	60,5
600⁰O	21	67,6	65
800⁰C	73,8	74
100O⁰O	81,5	83
1200⁰C	60,8	62
130O⁰C	50,2	51

•Die Originalität der Erfindung wird gleichfalls dadurch bewiesen, daß nur der feuerfeste Beton, dessen Zusammensetzung mit der Erfindung übereinstimmt, die gesamten durch die vorhergehenden Beispiele erläuterten Eigenschaften besitzt. Dieses wird durch die nachstehende Tabelle 3 klargestellt, wo die Wirkungen des Wegfalls des einen oder anderen Zuschlagstoffs in dem unter Beispiel 1 aufgeführten feuerfesten Beton dargestellt sind.

- 15 -

109816/1894

ORIGINAL INSPECTED

20- 438

TABELLE 3 - Feuerfester Beton mit 40% Tonerde

	übereinstim	90	iknet:	2,25	nicht über	nicht über
	mend			einstimmend	einstimmend
Schamotte 40%	φ	6	15,2
Al₀O-, O + 5 mm ^ c- 0	4		90	94
Lafarge-Schmelzze-		350
ment %		6	6
Ton %	0,12	4
Dolaf lux E J
(Zschimmeru·	7
Schwartz) %		0,15
Waseer (zusätzlich.)
*	10	7
Roherzeugnis, getroc
Raumgewicht g/cm*	2,09	2,12
Offene Porosität,
Vol.-%	22,6	21
Kaltdruckfestigkeit
bar	100	100

109816/1894

ORiGBNAL INSPECTED

- 16 -

:A88

Nach Brennen "bei 1350°0

Raumgewicht

g/cm-

Offene Erosität, Vol.-% Kaltdruckfestigkeit "bar Maßänderung %

überein stimmend	nicht überein stimmend	nicht überein stimmend
2,20	2,00	I 2,04
14,4	24,6	24
850	240	150
-0,04	+0,43	+0,67

Die feuerfesten Mischungen mit hydraulischer Abbindung, Gegenstand der Erfindung, können bei allen derzeitigen Verwendungen von feuerfestem Beton benutzt werden,
und außerdem - wegen ihrer neuen Eigenschaften - für alle jetzigen Verwendungszwecke der feuerfesten Erzeugnisse im allgemeinen, die mit deren Eigenschaften in Übereinstimmung zu bringen sind.

Diese Mischungen können dem Verbraucher entweder in ihrer Form als nicht bindende Mischungen gebrauchsfertig, zum Einbau im Guß- oder Hüttelverfahren, durch Stampfen oder Spritzen, oder in Form von Steinen oder vorfabrizierten Teilen, geliefert werden.

Es versteht sich von selbst, daß diese Mischungen
außerdem die laufend verwandten Zusatzstoffe zur Veränderung der Zementabbindung enthalten können.

- 17 -

1 0 9 8 .1 6 / 1 8 9

ORtöJNAL INSPECTED^

Claims

204üA88

Patentansprüche:

{1·/Feuerfeste Mischungen mit hydraulischer Abfindung, dazu bestimmt, feuerfesten Beton herzustellen, der gleichzeitige Eigenschaften wie diejenigen der feuerfesten gebrannten und geformten Erzeugnisse mit gleichen Tonerdegehalt aufweist, die

dadurch charakterisiert werden, daß sie enthalten:

-wenigstens 5 + 8 Gewichtsteile eines tonerdehaltigen hydraulischen Zements,

-wenigstens 2,5 + 4- Gewicht st ei Ie eines pulverförmigen feuerfesten Materials mit s ehr großer spezifischer Oberfläche und hoher Wasserabsorptionsfähigkeit,

-wenigstens 0,01 + 0,50 Gewichtsteile eines verflüssigenden bzw· entflockenden Mittels, i

-und wenigstens 86 + 92 Gewichtsteile eines feuerfesten Zuschlagstoffes·

2^ Feuerfeste Mischungen gemäß Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß das genennte pulverförmige feuerfeste Material mit sehr großer spezifischer Oberfläche und hoher Wasserabsorptionsfähigkeit vorzugsweise aus folgen-

- 18 1 0 9 8 1 6 / 1 8 9 k

204JA88

den Erzeugnissen gewählt wird: Ton, Kaolin, Bentonit, mikronisierter Silika, mikronisierter Tonerde, mikronisiertem Magnesium, mikronisiertem Chromit, mikronisiertem Forsterit.

₁ Feuerfeste Mischungen nach Anspruch 2, dadurch charakterisiert, daß das genannte pulverförmige Material mit sehr großer spezifischer Oberfläche und hoher Wasserabsorptionsfähigkeit in der Form eines Pulvers verwandt wird, dessen Körnung weniger als 50 Mikron und vorzugsweise weniger als 1 Mikron beträgt.

4^ Feuerfeste Mischungen nach Anspruch 1, dadurch charakterisiert, daß das genannte verflüssigende bzw. entflockende Material in einem wässerigen Milieu aktiv wird, dessen pH wenigstens gleich 11 ist.

5± Feuerfeste Mischungen nach Anspruch 4, dadurch charakterisiert, daß das verflüssigende bzw. entflockende Mittel aus folgenden Erzeugnissen gewählt wird: alkalischen Phosphaten, alkalischen Polyphosphaten, alkalischen Karbonaten, alkalischen Salzen der Karboxylsäure, alkalischen humussauren Salzen, organischen mit die-

- 19 10 9 8 16/ 1 894

sen Salzen assimilierbaren Stoffen.

60 Feuerfeste Mischungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in denen der verwandte feuerfeste Zu-Schlagstoff in der Form von Körnern besteht, deren größtes Ausmaß unter 30 nun liegt und vorzugsweise von Kör- ' nern, die durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 10 mm gehen, und wovon ca. 25% durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,5 mm gehen.

7. Herstellungsverfahren für feuerfesten Beton gemäß Patentanspruch 1, dadurch charakterisiert, daß man auf eine der Mischungen gemäß der Erfindung, die erforderliche Menge Wasser einwirken läßt, um eine gute Bearbeitbarkeit zu erzielen. λ

8. Erzeugnisse, die man durch Ausführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 7 erlangt.

109816/1894