DE2125248A1 - Binders for concrete, in particular refractory concrete - Google Patents
Binders for concrete, in particular refractory concreteInfo
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Description
limitSe dite: ECOTEC La SoliniörelimitSe dite: ECOTEC La Soliniore
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für Beton, welches dem Beton verbesserte Eigenschaften mit Bezug auf mechanische Festigkeit, Feuerbeständigkeit und Isolationsvermögen verleiht, wobei es gleichgültig ist, ob in diesem Beton dichte oder poröse Zuschlagmaterialien verwendet werden. Der mit dem erfindungsgemäßen Binde mittel hergestellte Beton ist leicht verarbeitbar und ist in Bezug auf Hitzebeständigkeit, Isolationsvermögen und Festigkeit mindestens gleich oder überlegen den geformten feuerfesten Produkten und im allgemeinen überlegen den herkömmlichen feuerfesten Betons.The invention relates to a binder for concrete which has improved properties with respect to the concrete on mechanical strength, fire resistance and insulation properties, regardless of whether dense or porous aggregate materials are used in this concrete. The medium with the binder according to the invention The concrete produced is easy to process and is in terms of heat resistance, insulation properties and Strength at least equal to or superior to molded refractory products and generally superior conventional refractory concrete.
Es ist bekannt, bei der Herstellung von Betons ein Bindemittel zu verwenden, das aus Zement, Ton und Zusätzen besteht, welche die Rolle eines Netzmittels und Ausflockungsmittels spielen. In allen Betons bewirkt die Anwesenheit von Calziumoxid eine Verringerung der Hitzebeständigkeit, während das Hydratationswasser des Zements und das für die Verarbeitung des Betons erforderliche Wasser die Porosität des Betons erhöhen.It is known to use a binder made of cement, clay and in the manufacture of concrete There are additives that play the role of a wetting agent and flocculant. In all concrete, the Presence of calcium oxide a decrease in heat resistance, while the water of hydration of the cement and that required for the processing of the concrete Water will increase the porosity of the concrete.
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Mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel wird dank einer sorgfältigen Auswahl der zu verwendenden Materialien erreicht, daß die Menge des Zements in gewissen Grenzen so verringert werden kann, daß der Verlust an Feuer beständigkeit gemildert wird und diese dennoch stets genügend hoch ist. Bei der Verarbeitung des Betons können erhebliche Mengen an Wasser eingespart werden; so kann man z.B. 6 bis 10 % Wasser anstelle von 12 bis 16 % bei der Herstellung eines Betons einsetzen, der eine scheinbare Dichte von mehr als 2,00 aufweist·With the binder according to the invention, thanks to a careful selection of the materials to be used, it is achieved that the amount of cement can be reduced within certain limits so that the loss of fire resistance is mitigated and this is still always sufficiently high. When processing the concrete, considerable amounts of water can be saved; for example, 6 to 10 % water can be used instead of 12 to 16 % in the production of a concrete that has an apparent density of more than 2.00 ·
Das erfindungsgemäße Bindemittel kann dank der Auswahl seiner Bestandteile und deren Mengenverhält nissen die folgenden beiden, wesentlichen Aufgaben erfüllen: The binder according to the invention can nissen thanks to the selection of its components and their proportions fulfill the following two essential tasks:
a) einerseits gewährleistet es einen ausreichenden Zusammenhalt der Aggregate unter Bildung eines festen, widerstandsfähigen Körpers, unda) on the one hand, it ensures sufficient cohesion of the aggregates with the formation of a solid, resilient body, and
b) andererseits beschleunigt es die Bildung von Mullit und von Corindon unter dem Einfluß, den der Kalk des Zements und die als Verunreinigungen des Zements bezeichneten Bestandteile auf die tonerdehaltigen Aggregate ausüben.b) on the other hand, it accelerates the formation of mullite and corindon under the influence of lime of the cement and the constituents known as impurities in the cement on the aggregates containing alumina exercise.
Der Zement sorgt für den notwendigen Zusammen halt. Um den Gehalt an Zement senken zu können, setzt man Ton zu. Solche Gemenge sind bereits bekannt und in Verbindung mit Ausflockungs- und Benetzungsmitteln beschrieben worden. So ist z.B. ein Gemenge bekannt, das 5 bis 25 % Calziumaluminat-Zement und 1 bis 15 % Ton enthält.The cement ensures the necessary cohesion. Clay is used to lower the cement content. Such mixtures are already known and have been described in connection with flocculants and wetting agents. For example, a mixture is known which contains 5 to 25 % calcium aluminate cement and 1 to 15 % clay.
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Um den Grad der Hitzebeständigkeit zu erhöhen, ist es am besten, den Gehalt an Kalk in dem herzustellenden Beton zu verringern.In order to increase the level of heat resistance, it is best to check the content of lime in the product to be produced Decrease concrete.
Wenn die Festigkeit verbessert werden soll, muß die Bildung von Mullit begünstigt oder beschleunigt oder die Umwandlung oder Bildung von Corindon gefördert werden.If the strength is to be improved, the formation of mullite must be promoted or accelerated or the Conversion or formation of Corindon are promoted.
Ziel der Erfindung ist es, mit dem Bindemittel optimale Ergebnisse in folgender Hinsicht zu erzielen: {The aim of the invention is to achieve optimal results with the binder in the following respects: {
1) Gewährleistung eines beständigen und vollkommenen Zusammenhangs der Aggregate;1) Ensuring a constant and perfect connection between the units;
2) Verringerung des Kalkgehalts innerhalb brauchbarer Grenzen zur Aufrechterhaltung der Hitzebeständigkeit ;2) Reduction of the lime content within reasonable limits to maintain heat resistance ;
3) Aufrechterhaltung eines solchen Gehalts an Kalk und Zementverunreinigungen, daß die Umwandlung oder Bildung von Corindon oder die Bildung von Mullit beschleunigt werden.3) Maintaining such a level of lime and cement impurities that the conversion or the formation of corindone or the formation of mullite can be accelerated.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einem Binde mittel erreicht, dessen Bestandteile in den folgenden
Gewichtsverhältnissen miteinander vermengt sind:This aim is achieved according to the invention with a binding agent, the components of which are given in the following
Weight ratios are mixed together:
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Mit diesem Bindemittel, wenn es für die Her stellung eines feuerbeständigen Betons gemäß der Erfindung verwendet wird, ergeben sich die folgenden Gewichtsverhältnisse : With this binder, if it is for the manufacture of a fire-resistant concrete according to the invention is used, the following weight ratios result:
Feuerfeste Aggregate 92,ifO bis 77,36 Zement 3 bis 12Refractory aggregates 92, ifO to 77.36 cement 3 to 12
Ton k,% bis 9,73Tone k,% to 9.73
Zusätze 0,04 bis 0,91 .Additions 0.04 to 0.91.
Auch wenn die Mengenverhältnisse der Bestandteile des Bindemittels innerhalb dieses Rahmens gewählt werden, ist es zusätzlich unerläßlich, zur Erreichung der erfindungsgemäßen Ziele die Bestandteile des Bindemittels mit Bezug auf ihre Natur sorgfältig auszuwählen·Even if the proportions of the constituents of the binder are chosen within this framework, it is additionally indispensable to use the constituents of the binder in order to achieve the objectives according to the invention to be carefully selected with reference to their nature
Der verwendete Zement ist im wesentlichen ein Zement auf der Basis von Calziumaluminaten. Seine Auswahl ist entscheidend für den Grad der Hitzefestigkeit.The cement used is essentially a cement based on calcium aluminates. His choice is decisive for the degree of heat resistance.
Der mineralische Ton aus der Klasse der Phylite muß sehr sorgfältig, vorzugsweise unter den Kaoliniten ausgewählt werden. Er darf keine erheblichen Verunreinigungen enthalten, er darf nicht verblasen sein, und er muß eine Austausch-Kapazität für schwache Bc.sen aufweisen, damit durch Nebenreaktionen die Ausflockung der Bindemittelpaste nicht gestört oder unmöglich gemacht wird. Wegen dieses Erfordernisses scheiden z.B. die Montmorillonite aus, welche Wasserhäute aufweisen und in ihrem Gitter Alkali- und Erdalkali-Ionen besitzen, ebenso wie die Bentonite.The mineral clay from the class of phylites must be chosen very carefully, preferably from kaolinites will. It must not contain any significant impurities, it must not be faded, and it must must have an exchange capacity for weak Bc.sen, so that the flocculation of the Binder paste is not disturbed or made impossible. Because of this requirement, the montmorillonites, for example, separate which have water skins and have alkali and alkaline earth ions in their lattice, as well like the bentonites.
Des weiteren müssen bei der Wahl des Tons dessen Theologische Eigenschaften berücksichtigt werden, die die gute Verarbeitbarkeit des Betons bedingen.Furthermore, when choosing the tone, its theological properties must be taken into account require good workability of the concrete.
Zu den verwendbaren Tonen gehören auch ultra feine Feststoffe mit kolloidalen Eigenschaften, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Die Zusätze, welche die Rolle eines Ausflockungsmittels und eines Benetzungsmittels spielen, müssen Elektrolyte sein, die die Aus flockung des Tones und des Zements ermöglichen. Zu diesem Ziele werden sie vorzugsweise unter den folgenden Stoffklassen, einzeln oder in Kombination, ausgesucht:Clays that can be used also include ultra-fine solids with colloidal properties that support the have desired properties. The additives that play the role of a flocculant and a wetting agent play must be electrolytes that prevent flocculation of clay and cement. To this end, they are preferred among the following Material classes, individually or in combination, selected:
1) Alkalisalze der Phosphorsäure in ihren verschiedenen Formen,1) alkali salts of phosphoric acid in their various forms,
2) Alkalisalze der Kieselsäure in ihren verschiedenen Formen, und2) alkali salts of silicic acid in its various forms, and
3) Salze bestimmter organischer und anorganischer Säuren (Natriumhexametaphosphat, Natriumtannat, Natriumhumat)·3) Salts of certain organic and inorganic acids (sodium hexametaphosphate, sodium tannate, Sodium humate)
Damit dieses Bindemittel die Bildung von Mullit fördert oder beschleunigt, sollen die Aggregate, die mit diesem Bindemittel verarbeitet werden, unter den Kiesel säure-Tonerden oder Tonerde enthaltenden ausgewählt werden. Als Beispiele seien Chromit und Siliziumcarbid genannt. In diesen Fällen gewährleistet das erfindungs gemäße Bindemittel wegen seines geringen Kalkgehalts und seines Dispersionsvermögens einerseits einen ausreichenden Zusammenhalt und andererseits Feuerbeständigkeit undSo that this binder promotes the formation of mullite or accelerated, the aggregates that are processed with this binding agent should be among the silicic acid clays or containing alumina. Examples are chromite and silicon carbide. In these cases, the fiction, contemporary guarantees Because of its low lime content and its dispersibility, the binder is, on the one hand, a sufficient one Cohesion and on the other hand fire resistance and
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ein gegenüber den herkömmlichen Betons überlegenes Isolationsvermögen. an insulation capacity that is superior to conventional concrete.
- Die Aggregate können dicht, isolierend oder expandiert sein und innerhalb der oben genannten Grenzen mit Bezug auf ihre Zusammensetzung liegen. Ein Bindemittel gemäß dieser Erfindung ermöglicht die Herstellung von Betons, in denen die Aggregate 80 bis 92 % ausmachen% eines Betons, in dessen Zusammensetzung die Wirkungen des Bindemittels am besten zum Tragen kommen. Unter anderem ist es bei Verwendung eines solchen Bindemittels nicht mehr erforderlich, die Betons nach ihrem Ein bringen anzufeuchten. Auf bestimmten Anwendungsgebieten kann es nützlich seins ein Mittel zur Beschleunigung des Abbindens zuzusetzen, ohne die Eigenschaften des Bindsmittels und des erhaltenen Betons zu verschlechtern.- The aggregates can be dense, insulating or expanded and lie within the above-mentioned limits with regard to their composition. A binder according to this invention enables the production of concrete in which the aggregates 80 to 92% account for a concrete%, the effects of the binder used in the composition best suited for carrying. Among other things, it is no longer necessary when using such a binder to moisten the concrete after bringing it a. In certain applications it may be useful to add an s means of accelerating the set without deteriorating the properties of the concrete Bindsmittels and preserved.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Erfindung: Beispiel Ii Hitzebeständiger Beton;The following examples illustrate the invention: Example Ii heat-resistant concrete;
Aggregate: Gebrannter, expandierter Ton (deutsch) von 0 bis 12 mm mit einem Gehalt von mehr als 35 % Tonerde, davon 550 kg als Granulat von 1 bis 12 mm und 280 kg als Granulat von 0 bis 1 mm;Aggregates: Fired, expanded clay (German) from 0 to 12 mm with a content of more than 35 % alumina, of which 550 kg as granules from 1 to 12 mm and 280 kg as granules from 0 to 1 mm;
Bindemittel: Zement (RollandshütteBinder: cement (Rollandshütte
Standard) 100 kgStandard) 100 kg
kaolitischer Ton 70 kgKaolitic clay 70 kg
Zusätze: a) Natriumhexametaphosphat 620 gAdditions: a) Sodium hexametaphosphate 620 g
b) Natriumpyrophosphat 620 gb) sodium pyrophosphate 620 g
Erforderliches Wasser zum Ansetzen: 18-22 1 auf 100 kg.Required water for preparation: 18-22 1 per 100 kg.
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Ein mit einem solchen Bindemittel hergestellter Beton hat die folgenden Eigenschaften:A concrete made with such a binder has the following properties:
Scheinbare Dichte: 1,10 bis 1,20; Druckfestigkeit (kalt) : 50 - 70 kg/cm2.Apparent density: 1.10 to 1.20; Compressive strength (cold): 50 - 70 kg / cm 2 .
(Diese beiden Eigenschaften betreffen einen rohen, trockenen Beton).(These two properties apply to a raw, dry concrete).
Nach dem Brennen bei 1300 erhält man für den gleichen Beton die folgenden Werte:After firing at 1300 you get for the same concrete has the following values:
Scheinbare Dichte: 1,10 bis 1,20 Druckfestigkeit: 50 - 70 kg/cmApparent density: 1.10 to 1.20 Compressive strength: 50 - 70 kg / cm
Dimensionsbeständigkeit -1 % bis -2 % Dimensional stability -1 % to -2 %
Der rohe Beton wurde unter Stampfen eingebracht. Beispiel 2: Beton auf der Basis von Corindon:The raw concrete was tamped in. Example 2: Concrete based on Corindon:
phosphat: a) Sodium hexameta-
phosphate
phatb) sodium pyrophosphate
phat
Wasser zum Ansetzen: 6-8 1/100 kg.Water to prepare: 6-8 1/100 kg.
Dieses Bindemittel liefert einen Beton mit den folgenden Eigenschaften:This binder provides a concrete with the following properties:
1 0 9 8 '. 9 / 1 ? E .',1 0 9 8 '. 9/1? E. ',
1) Roh, trocken: Scheinbare Dichte: 3 bis 3»101) Raw, dry: Apparent density: 3 to 3 »10
Druckfestigkeit: 600 bis 800 kg/ Porösität: 12 bis 15 % Compressive strength: 600 to 800 kg / porosity: 12 to 15 %
2) Nach Brennen bei l65O°y2) After firing at 160 ° y
Scheinbare Dichte: 3,10 bis 3,20 Druckfestigkeit: 14OO bis 1800 kg/cm2 Porösität: 12 bis 15 % Apparent density: 3.10 to 3.20 Compressive strength: 14OO to 1800 kg / cm 2 Porosity: 12 to 15 %
Dimensionsbeständigkeit: -1 bis - 2 #.Dimensional stability: -1 to - 2 #.
Dieser Beton wurde roh mittels eines Rüttlers eingebracht· This concrete was poured raw by means of a vibrator
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung kann ein Bindemittel mit den vorstehend genannten Mengenverhältnissen hergestellt werden, in welchem jedoch ein ealziumhaltiger Zement anstelle eines calziumaluminat haltigen verwendet wird. Dieses Bindemittel, mit kieselsäurehaltigen oder kieselsaure/kalkhaltigen und/oder zellulären Aggregaten verarbeitet, gestattet die Erzeugung eines Baubetons·According to another embodiment of the invention can be a binder with the proportions mentioned above in which, however, an calcium-containing cement instead of a calcium aluminate-containing one is used. This binder, containing silicic acid or silica / calcareous and / or processed cellular aggregates, allows the production of a building concrete
Die mit den Bindemitteln der vorstehenden Bei spiele hergestellten Betons zeigen Verbesserungen auf den folgenden Gebieten: Festigkeit, Schalldämpfung, Wärmedämmung, Dichtheit,The concretes produced with the binders of the preceding examples show improvements the following areas: strength, soundproofing, thermal insulation, tightness,
Die Auswahl der Aggregate wird in erheblichem Umfang beeinflußt durch die Eigenschaften, die angestrebt werden. Die Verwendung solcher Bindemittel ermöglicht die Erzeugung von Beton für Wände und Fassa-The selection of the aggregates is influenced to a considerable extent by the properties that are sought will. The use of such binders enables the production of concrete for walls and facades
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den, dichte Betonschichten, für die Isolierung von Rauchkanälen, für Anlagen, die starken Wärmeschocks ausgesetzt sind, usw..den, dense concrete layers, for the insulation of smoke ducts, for systems that generate strong thermal shocks exposed, etc.
Es ist möglich, die Mengenverhältnisse der Bestandteile des Bindemittels innerhalb der möglichen Grenzen zu variieren. Das Bindemittel kann demnach die Bestandteile in den nachstehenden Gewxchtsverhältnissen enthalten;It is possible to change the proportions of the constituents of the binder within the possible Limits to vary. The binder can accordingly contain the constituents in the following weight ratios contain;
Innerhalb der vorstehend genannten Grenzen sollen für jeden Bestandteil die folgenden Kriterien gelten:Within the above-mentioned limits, the following criteria should apply to each component:
a) Die Gesamtheit der Meßzahlen für jeden Bestandteil soll 100 betragen;a) The total of the measurement numbers for each component should be 100;
b) das derart beschaffene Bindemittel soll 8 bisb) the binder thus created should be 8 to
22 % des Betons ausmachen, bezogen auf das Gewicht, und \ jeder Bestandteil des Bindemittels, bezogen auf den Beton, soll innerhalb der folgenden Grenzen liegen:Make up 22 % of the concrete by weight, and \ each component of the binder, based on the concrete, should be within the following limits:
Zement 3 bis 12Cement 3 to 12
Ton k>% bis 9173Ton k>% to 9173
Zusätze 0,0if bis 0,91Additions 0.0if to 0.91
c) die Auswahl hängt von der Natur der Tone und den angestrebten Ergebnissen für den Beton ab. Dennochc) the choice depends on the nature of the clays and the desired results for the concrete. Yet
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- ίο -- ίο -
können Tone der gleichen Natur in Abhängigkeit von ihrer Lagerstätte sehr verschieden reagieren. Deshalb soll die Auswahl der Tone innerhalb der oben gezeigten Grenzen noch einmal wie folgt erläutert werden:clays of the same nature can react very differently depending on their deposit. That's why the selection of the tones within the limits shown above should be explained again as follows:
1) Der ausgewählte Ton muß in Gegenwart von Zement seine Viskosität verlieren und sich vollkommen verflüssigen, damit das Ganze in optimaler Weise in die Zwischenräume eindringen und eine vollkommene Umhüllung der Aggregate bewirken kann;1) The selected clay must lose its viscosity in the presence of cement and liquefy completely, so that the whole penetrate in an optimal way into the gaps and a complete enclosure of the Can cause aggregates;
H) die Wahl soll auf einen Ton fallen, der die erforderliche Verflüssigung mit einem minimalen Zusatz von Wasser erreicht, damit sich die Dichte der Betons nennenswert erhöht und die Menge an Zement in den Leichtbetons verringert.H) the choice should fall on a clay that has the required liquefaction with a minimal addition reached by water, so that the density of the concrete increases significantly and the amount of cement in the lightweight concrete decreased.
Bei der Wahl stützt man sich auf die manuelle oder instrumentelle Untersuchung von Materialproben.The choice is based on the manual or instrumental examination of material samples.
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