DE2755298B2 - Mörtel zum Vermauern feuerfester Steine - Google Patents

Mörtel zum Vermauern feuerfester Steine

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Description

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 Siein 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 Schachtöfen, 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 sie 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. in Form von Drehspänen, Walzzunder oder Hammerschlag, enthält, weiche 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 angenä hert 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 werden muß, um den Mörtel gebrauchsfertig zu machen.
Demnach betrifft die Erfindung einen iviörtel zum Vermauern feuerfester Steine, bestehend aus feuerfe stern Grundmaterial, Binde-, Plastifizierungsmitteln und metallischen Beimengungen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die aus mindestens einem Metall bestehenden Beimengungen zwecks Erzielung der gewünschten Fugenstärke zwischen den zu verlegenden Steinen in annähernd kugelförmiger Gestalt 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.
jo 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 Wärmedehnung der Steine zusammendrückbar. Durch Wahl der Art und Menge der Metallbeimengungen kann man eine gezielte, der Steindehnung angepaßte Zusammendrückbarkeit der Mörtelfuge erreichen, wobei auch zwei oder mehrere verschiedene Metalle angewendet werden 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 das Metall oder sein Oxid mit dem feuerfesten Grundmaterial feuerfeste Verbindungen bildet.
In diesem Sinn eignet sich Aluminiumschrot als Metallbeimengung. Bin Mörtel mit dieser Beimengung bleibt bis 6600C starr; bei dieser Temperatur schmilzt das Aluminium und der Mörtel gibt plötzlich nach. Über etwa 1000° C oxidiert das Aluminium ohne Voluttizunah me und daher ohne Druckaufbau zu dem feuerfesten Aluminiumoxid. Ab etwa 1300°C 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 13000C, seiner relativ geringen Schwindung und der hohen Feuerfestigkeit besonders für Drehofen 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 6500C 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.
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 Magnesiasphmelzkorn, Chromerz und Mischungen aus Magnesia und Chromerz sowie, vorrcagiertes, 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. L in einer Körnung, welche durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,1 mm oder 0,15 mm hindurchgeht, ^inen 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 mm 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 Chromat-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 Carboxymethylcellulose, aber auch Gelatine, geschlämmter Bentontt oder Ton, Diese Stoffe wirken in bekannter Weise wasserrückhaltend und stellen sicher, daß der mit Wasser angerührte Mörtel über einen längeren Zeitraum gebrauchsfähig und verarbeitbar bleibt Im vorliegenden Fall erfüllen sie den weiteren Zweck, ein Entmischen der Metallbeimengungen im angerührten Mörtel zu verhindern. Die Plastifizit-rungsmittel bewirken eine pastöse Konsistenz des angerührten Mörtels, weiche das Absetzen der Metallkugeln verhindert Dies ist vor allem bei Verwendung von Stahl- oder Graugußschrot wichtig, wo wegen der Wichteunterschiede von Distanzkorn und Feuerfestmais te rial 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 0,2bisl,2Gew.-%.
Ausführungsbeispiet·;
Beispiel Nr. '■ 1 2 3
Gew.-%
Grundmaterial, 0-0,1 mm 87,5 84 79 69,5
z. B. Sintermagnesia
Grundmaterial, 0,1-2 mm - 15
z. B. Sintermagnesia
Aluminiumschrot, 2-3 mm 2 - - 5
Stahlschrot, 3-4 mm - 5 - -
Graugußschrot, 1,5-2,5 mm - 10
Wasserglas, 0-0,5 mm 10 10 10 10
Carboxymethylzellulose 0,5 1 1 0,5
Mit diesen Mörteln konnten die angestrebten Fugenstärken auf einfache Weise eingehalten werden. Die DehnungsaufnaWme 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.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Mörtel zum Vermauern feuerfester Steine, bestehend aus feuerfestem Grundmaterial, Binde-, Plastifizierungsmitteln und metallischen Beimengungen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mindestens einem Metall bestehenden Beimengungen annähernd kugelförmige Gestalt aufweisen und ihr Durchmesser der gewünschten Fugenstärke zwischen den zu verlegenden ff. Steinen 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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