DE2755298A1

DE2755298A1 - Moertel zum vermauern feuerfester steine

Info

Publication number: DE2755298A1
Application number: DE19772755298
Authority: DE
Inventors: Wilfrid Dipl Ing Dr Mont Kraft; Walter Ing Pfingstner
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1978-06-15
Also published as: FI64133B; NO144341C; BE861577A; ATA925776A; FR2374276B1; AT353155B; FI773721A; DE2755298C3; DE2755298B2; NO774275L; FI64133C; GB1591930A; NO144341B; FR2374276A1

Description

DR. INf;. K. ΛV"ΠESTUOFF IJH-K. ν. ΙΊΧΙΙΜΛΝΝ I)H. INCi. I). HKIIHKNS DIPI,. IN(J. It. CiOHTZ PATENTANWÄLTE

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Patentanmeldung

Anmelder: VEITSCHER MAGNESITWERKE-ACTIEN-GESELLSCHAFT A-1010 Wien I, Schubertring 10-12

Titel: Mörtel zum Vermauern feuerfester Steine

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft Mörtel zum Vermauern feuerfester Steine.

Bei der Zustellung für Schacht- und Drehofen zum Brennen von Zement, Kalk, Dolomit, Magnesit u. dgl. sowie für Metallschmelzaggregate werden die feuerfesten Steine oder Formstücke in vielen Fällen mit Mörtel verlegt. Der eingesetzte Mörtel muß zufriedenstellende Verarbeitungseigenschaften aufweisen und eine einwandfreie Verbindung und Abstützung von Stein zu Stein bewirken. Außerdem sollen die Mörtelfugen in vielen Fällen die Wärmedehnung aufnehmen, welche die Steine beim Anheizen bis zum Erreichen der Betriebstemperatur erfahren. Ein Mörtel mit einem hohen Anteil an niedrigschmelzenden Bestandteilen hätte zwar eine gute Zusammendrückbarkeit unter dem Einfluß der sich dehnenden Steine, jedoch wäre seine Feuerfestigkeit beeinträchtigt und es bestünde die Gefahr, daß die Mörtelfuge in der Hitze über das zur Dehnungsaufnahme erforderliche Ausmaß hinaus schwindet und dadurch der Steinverband gelockert wird.

Häufig, beispielsweise beim ringförmigen Mauerwerk für Dreh- und Schachtofen.wird die zur Dehnungsaufnahme erforderliche Mörtelfuge von z.B. 2 bis 3 mm Stärke schon bei der Bemessung der Steine eingerechnet. Bei der Zustellungsarbeit muß dann darauf geachtet werden, daß die eingerechnete Fugenstärke tatsächlich erreicht wird, was eine hohe Anforderung an die Aufmerksamkeit der Maurer stellt. Außerdem darf der Mörtel nicht zu rasch abbinden, damit er über einen längeren Zeitraum verarbeitbar bleibt und der Anrührvorgang nicht zu oft wiederholt werden muß. Dies bedingt, daß der aufgetragene Mörtel noch eine gewisse Zeit von breiartiger Konsistenz ist, was die Gefahr mit sich bringt, daß er unter dem Gewicht neu verlegter Steine zum Teil aus der Fuge gepreßt wird, wodurch die vorgesehene Fugenstärke nicht mehr eingehalten ist.

Es ist bekannt, in die Steinfugen von Gewölben oder Wandungen aus basischen feuerfesten Steinen, z.B. Magnesitsteinen, einen Mörtel einzubringen, der - um dem Schwinden des Mörtels bzw. der Steine entgegenzuwirken - metallische Beimengungen, z.B.

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in Form von Drehspänen, Walzzunder oder Hammerschlag, enthält, welche in der Hitze mit dem Mörtel bzw. mit den Steinen unter Volumvergrößerung verschlacken. Diese feinkörnigen Beimengungen bilden jedoch kein die vorgesehene Fugenstärke gewährleistendes Distanzkorn. Da sie relativ große Oberfläche besitzen, erfolgt die Oxidation und die Reaktion mit dem feuerfesten Grundmaterial rasch, schon bei niederer Temperatur, und die Mörtelschicht ist dann nicht mehr ausreichend zusammendrückbar.

Es wurde nun gefunden, daß die genannten Nachteile vermieden werden können, wenn dem Mörtel angenähert kugelförmige Metallkörper zugesetzt sind, deren Durchmesser der einzuhaltenden Fugenstärke entsprechen. Dabei handelt es sich um einen "wasseranrührbaren" Mörtel, d.h. um einen Mörtel, der die erforderlichen Binde- und Plastifizierungsmittel bereits im Anlieferungszustand enthält, so daß an der Baustelle nur mehr Wasser zugemischt v/erden muß, um den Mörtel gebrauchsfertig zu machen.

Demnach betrifft die Erfindung einen Mörtel zum Vermauern feuerfester Steine, der aus feuerfestem Grundmaterial, Binde- und Plastifizierungsmitteln besteht und metallische Beimengungen enthält und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die aus mindestens einem Metall bestehenden Beimengungen zwecks Erzielung der einzustellenden Fugenstärke zwischen den zu verlegenden Steinen in annähernd kugeliger Form vorliegen, wobei der Durchmesser der Metallkugeln 1,5 bis 4 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm, beträgt. Ein erfindungsgemäßer Mörtel enthält vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-% Metallbeimengungen.

Das Vorhandensein der kugeligen Metallteilchen im Mörtel bewirkt die exakte Einhaltung der vorgesehenen Fugenstärke bei der Vermauerung. Die Metallkugeln dienen der Abstützung frisch verlegter benachbarter Steine, bis der Mörtel abgebunden hat und selbst die Tragefunktion übernimmt. Beim Aufheizen des Mauerwerks schmelzen oder erweichen die Metallteilchen, und die Mörtelfuge kann unter dem Druck der sich dehnenden Steine zusammengedrückt werden. Die Kugelform der Metallteilchen verhindert ihre vorzeitige Durchoxidation. Selbst wenn die Kugeloberfläche oxidiert ist, bleibt ein metallischer, in der Hitze schmelzender oder erweichender Kern. Die Mörtelschicht bleibt zur Aufnahme der Wärme-

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dehnung der Steine zusammendrückbar. Durch Wahl der Art und Menge der Metallbeimengungen kann man eine gezielte, der Steindehnung angepaßte Zusarnmendrückbarkeit der Mörtelfuge erreichen, wobei auch zwei oder mehrere verschiedene Metalle angewendet wer den können. Die Fugenstärke ist nach oben durch den Durchmesser der Metallkugeln bestimmt und kann nach unten durch Anteil und Körnung des feuerfesten Grundmaterials begrenzt werden.

Die Feuerfestigkeit und namentlich die Heißfestigkeit des Mörtels soll durch den metallischen Zusatz nicht nachteilig beeinflußt werden, was bei der relativ geringen Zusatzmenge bis etwa 20 Gew.-% auch nicht zu befürchten ist. Günstig ist es, wenn da3 Metall oder sein Oxid mit dem feuerfesten Grundmaterial feuerfeste Verbindungen bildet.

In diesem Sinn eignet sich Aluminiumschrot als Metallbeimengung. Ein Mörtel mit dieser Beimengung bleibt bis 66O⁰C starr; bei dieser Temperatur schmilzt das Aluminium und der Mörtel gibt plötzlich nach. Über etwa 1000°C oxidiert das Aluminium ohne Volumzunahme und daher ohne Druckaufbau zu dem feuerfesten Aluminiumoxid. Ab etwa 1300⁰C erfolgt eine Reaktion mit dem Grundstoff Magnesia, wobei unter Volumzunahme hochfeuerfester Magnesiumaluminiumspinell gebildet wird. In diesem Temperaturbereich ist ein weniger starkes Schwinden der Mörtelschicht vielfach günstig.

Ein Mörtel mit Aluminiumschrot als Distanzkorn ist auf Grund seiner Dehnungsaufnahme bis etwa 1300°C, seiner relativ geringen Schwindung und der hohen Feuerfestigkeit besonders für Drehöfen und andere Ofenaggregate mit höheren Anwendungstemperaturen geeignet.

Ferner kann als Metallbeimengung Stahlschrot oder Graugußschrot eingesetzt werden. Diese Eisenmetalle erweichen allmählich mit steigender Temperatur und geben ab etwa 65O°C entsprechend dem auf sie wirkenden Druck nach. Das bei der Oxidation bei höherer Temperatur gebildete Eisenoxid ist zwar nicht feuerfest, wird aber vom Magnesia-Grundmaterial unter Bildung von Magnesiawüstit aufgenommen und wirkt als Sinterhilfsmittel bei der Sinterung der Mörtelschicht bei der Betriebstemperatur des Ofens.

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In technischer Hinsicht sind andere Metalle, z.B. Nickel, ebenfalls geeignet, doch kommen diese wegen ihres hohen Preises aus wirtschaftlichen Gründen meist nicht in Betracht.

Als feuerfestes Grundmaterial eignen sich besonders Magnesia in Form von Sintermagnesia oder Magnesiaschmelzkorn, Chromerz und Mischungen aus Magnesia und Chromerz sowie vorreagiertes, gesintertes oder geschmolzenes Magnesia-Chromerz-Kornmaterial. Aber auch andere feuerfeste Oxide oder Spinelle, wie Hochtonerdematerial oder gebrannter Dolomit, kommen in Betracht.

Das feuerfeste Grundmaterial wird überwiegend in mehlfeiner Form eingesetzt, d.h. in einer Körnung, welche durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,1 mm oder 0,15 mm hindurchgeht, einen Anteil unter 0,06 mm von mindestens 60 Gew.-% aufweist und Überkorn bis etwa 0,2 mm enthält, und kann zur Gänze aus diesem Feinmehl bestehen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Körnungslücke zwischen diesem Feinmehl und dem metallischen Distanzkorn zu schließen und zu diesem Zweck einen Anteil bis etwa 30 Gew.-% des Mörtels an feuerfestem Korn über 0,1 ram vorzusehen. Als Obergrenze dieser feuerfesten Zwischenkörnung kann man etwa 2 mm oder den Durchmesser des metallischen Distanzkorns wählen.

Es können die üblichen anorganischen Bindemittel, wie wasserlösliche Sulfate oder Sulfite (z.B. Bittersalz, Natriumbisulfat, Natriumbisulfit), Silikate (Wasserglas), Alkalimetallphosphate, Magnesiumchlorid, aber auch organische Bindemittel angewendet werden. Die technisch ebenfalls geeigneten chromatischen Bindemittel, wie Alkalimetallchromate, werden wegen ihrer Giftigkeit meist gemieden. Das Bindemittel ist im allgemeinen in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% im Mörtel enthalten.

Als Plastifizierungsmittel eignet sich vor allem Carboxymethylzellulose, aber auch Gelatine, geschlämmter Bentonit oder Ton. Diese Stoffe wirken in bekannter Weise als Wasserhalter und stellen sicher, daß der mit Wasser angerührte Mörtel über einen längeren Zeitraum gebrauchsfähig und verformbar bleibt. Im vorliegenden Fall erfüllen sie den weiteren Zweck, ein Entmischen der Metallbeimengungen im angerührten Mörtel zu verhindern. Die

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Plastifizierer bewirken eine pastöse Konsistenz des angerührten Mörtels, welche das Absetzen der Metallkugeln hintanhält. Dies ist vor allem bei Verwendung von Stahl- oder Graugußschrot wichtig, wo wegen der Wichteunterschiede von Distanzkorn und Feuerfestmaterial die Gefahr des Absetzens groß ist. Darum empfiehlt es sich, den Anteil an Plastifizierungsmittel gegenüber einem Mörtel ohne Metallbeimengungen zu erhöhen. Bei Verwendung von Aluminiumschrot ist die Gefahr des Entmischens weniger groß, da dieser annähernd die gleiche Wichte aufweist wie das feuerfeste Grundmaterial. Die Plastifizierungsmittel sind im Mörtel je nach Wirksamkeit in einer Menge von 0,2 bis etwa 4 Gew.-% vorhanden; bei Carboxymethylzellulose liegt der Anteil vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 1,2 Gew.-%.

Ausführungsbeispiele;

Beispiel Nr.	1	2	3	4	Gew.-%	87,5 2 10 0,5	-» 00	79 10 10 1	69,5 15 5 10 0,5

Grundmaterial, O - 0,1 mm z.B. Sintermagnesia Grundmaterial, 0,1 - 2 mm z.B. Sintermagnesia Aluminiumschrot 2-3 mm Stahlschrot 3-4 mm Graugußschrot 1,5 - 2,5 mm Wasserglas 0-0,5 mm Carboxymethylzellulose

Mit diesen Mörteln konnten die angestrebten Fugenstärken auf einfache Weise eingehalten werden. Die Dehnungsaufnahme entsprach den Erwartungen. Es zeigte sich, daß die geringen Zusätze an Metall auf die Bindeeigenschaften der Mörtel keinen nachteiligen Einfluß haben. Die Verarbeitbarkeit ist in demselben Ausmaß wie bei Mörteln ohne metallischen Zusatz gewährleistet.

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1. Mörtel zum Vermauern feuerfester Steine, der aus feuerfestem Grundmaterial, Binde- und Ptetifizierungsmitteln besteht und metallische Beimengungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mindestens einem Metall bestehenden Beimengungen annähernd kugelige Form haben und ihr durchmesser der gewünschten Fugenstärke entspricht.

2. Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Metallkugeln 1,5 bis 4 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm beträgt.

3. Mörtel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er 1 bis 20 Gew.-% Metallkugeln enthält.

4. Mörtel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkugeln Aluminiumschrot, Stahlschrot oder Graugußschrot sind.

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