DE3507877C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Trockenmischung für feuerfesten,
tonerdereichen Feuerbeton mit einem Mindestgehalt von 70 Gew.-%
Al₂O₃, bestehend aus aluminiumoxidhaltigen Zuschlagstoffen, wobei
bis zu 25 Gew.-% der Zuschlagstoffe aus anderen feuerfesten
Zuschlägen wie SiC, Cr₂O₃ und/oder ZrO₂ bestehen können,
einem hydraulischen Bindemittel oder Bindemittelgemisch,
0,01 bis 0,2 Gew.-% eines Dispergiermittels, bezogen auf die
Zuschlagstoffe, sowie gegebenenfalls anderen üblichen Zusätzen.
Aus der DE-PS 27 31 612 ist bereits eine Zementmischung auf
Basis von Tonerdezementen und feinteiligen Metalloxiden bekannt,
welche als einen der Bestandteile feinteilige Kieselsäure
mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 und 0,1 µm enthalten
kann. Diese Zementmischung kann zur Herstellung von
Beton unter Zusatz von 70 bis 90% Zuschlagstoffen verwendet
werden. Weiterhin sind aus der DE-AS 20 48 488 feuerfeste
Mischungen mit hydraulischer Abbindung bekannt, welche 5 bis
8 Gew.-Teile tonerdehaltigen Zement, 2,5 bis 4 Gew.-Teile
wenigstens eines pulverförmigen feuerfesten Materials mit
sehr großer spezifischer Oberfläche und 0,01 bis 0,30 Gew.-
Teile wenigstens eines verflüssigenden bzw. entflockenden
Mittels, d. h. eines Dispergiermittels neben 86 bis 92 Gew.-
Teilen wenigstens eines feuerfesten Zuschlagstoffes enthalten.
Als pulverförmige Materialien mit sehr großer spezifischer Oberfläche
und u. a. mikronisierte Kieselsäure in dieser DE-AS 20 48 488
genannt. Ferner ist hinsichtlich dieser pulverförmigen Materialien
noch angegeben, daß diese Korngrößen von weniger als 50 µm und
vorzugsweise weniger als 1 µm besitzen sollen. Der Mindestgehalt
an solchen pulverförmigen Materialien muß jedoch etwa
2,5 Gew.-% betragen. Bei Verwendung so hoher Mengen an feinen,
pulverförmigen Materialien besteht jedoch die Gefahr, daß die
Mikroporen in einem mit solchen feuerfesten Mischungen hergestellten
Beton im wesentlichen Ausmaß gefüllt und verstopft
werden, so daß die Entfernung von Wasser aus dem Beton nach
dem Abbinden verzögert werden kann. Außerdem ist in der
DE-AS 20 48 488 die Verwendung von pyrogener Kieselsäure, wie
sie gemäß der Erfindung eingesetzt wird, nicht vorbeschrieben.
Aus der DE-OS 24 24 167 sind Massen für hydraulisch bindenden,
feuerfesten Beton bekannt, welche neben Zement noch sogenannte
kolloidale Weichmacher enthalten, deren maximale Teilchengröße
vorzugsweise unterhalb 60 µm liegt. Aus Silikattechnik 27
(1976), Heft 7, Seiten 224 bis 226, ist es ferner bekannt,
daß Tonerdezemente Gehalte an Aluminiumoxid von 70 Gew.-%
oder höher aufweisen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten
Trockenmischung für feuerfesten, tonerdereichen Feuerbeton mit einem
Mindestgehalt von 70 Gew.-% Al₂O₃, wobei diese Trockenmischung nach dem
Vermischen mit Wasser insbesondere als Vibrierbeton eingesetzt wird. Aus
solchen Vibrierbetonen hergestellte Formteile oder Bauteile sollen bei
hohen Temperaturen eine hohe mechanische Festigkeit und ein gutes
Druckerweichungsverhalten besitzen, sowie bei hohen Temperaturen
problemlos eingesetzt werden können, insbesondere in Verbindung
mit Metallschmelzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Trockenmischung der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie 1 bis
8 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Zuschlagstoffe, eines Bindemittelgemisches
enthält, das aus
- a) 72 bis 95 Gew.-% Tonerdezement mit mindestens 70 Gew.-% Al₂O₃ und
- b) 5 bis 28 Gew.-% amorpher, feinstzerteilter pyrogener Kieselsäure mit einer Primärkorngröße von 0,01 bis 1 µm, wobei mindestens 60% der Kieselsäure eine Primärkorngröße <0,1 µm besitzen, besteht.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Trockenmischung sind
in den Patentansprüchen 2 bis 9 näher beschrieben.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß Trockenmischungen mit relativ
geringen Gehalten an Tonerdezement die zuvor angegebenen vorteilhaften
Eigenschaften einer guten Lagerbeständigkeit der Trockenmischung und hoher
mechanischer Festigkeit und eines guten Druckerweichungsverhaltens bei
hohen Temperaturen bei aus solchen Trockenmischungen hergestellten Formteilen
bzw. Bauteilen ergeben, wenn ein Bindemittelgemisch verwendet wird,
das neben dem Tonerdezement noch bestimmte Mengen an amorpher,
feinstzerteilter pyrogener Kieselsäure mit den im Patentanspruch 1
angegebenen Korngrößen und ein Dispergiermittel enthält. Hierbei
beträgt die Maximalmenge an amorpher, feinstzerteilter, pyrogener
Kieselsäure 2,07 Gew.-%, wodurch ein Entweichen von Wasser
aus dem Feuerbeton nach dessen Abbinden beim Aufheizen gewährleistet
ist.
Die bei den erfindungsgemäßen Trockenmischungen verwendeten aluminiumoxidhaltigen
Zuschlagstoffe sind auf dem Feuerfestgebiet an sich bekannt. Hierbei
kann es sich insbesondere um sogenannte Tabulartonerde oder calcinierte
Tonerde, d. h. Aluminiumoxide mit relativ hoher Reinheit, handeln, es kann
jedoch auch Bauxit, Sillimanit, Schmelzkorund, Sinterkorund, Schmelzmullit,
Sintermullit verwendet werden. Bis zu 25 Gew.-% der aluminiumoxidhaltigen
Zuschlagstoffe können durch andere feuerfeste Zuschläge wie SiC, Cr₂O₃
und/oder ZrO₂ ersetzt werden. Diese Materialien sind auf dem Feuerfestgebiet
an sich bekannnt.
Die erfindungsgemäßen Trockenmischungen können weiterhin noch bis zu 3 Gew.-%
eines Kohlenstoffträgers enthalten; hierbei kann es sich um feinzerteiltes
Pech oder Graphit handeln.
Falls bei den erfindungsgemäßen Trockenmischungen ein Teil der Zuschlagstoffe
bis zu 25 Gew.-% durch andere feuerfeste Zuschläge ersetzt wird,
liegen diese anderen feuerfesten Zuschläge vorteilhafterweise in feinzerteilter
Form vor, d. h., sie besitzen eine Korngröße unterhalb von 60 µm. Als
feinstzerteilter Zuschlag aus Siliciumcarbid ist insbesondere ein bei der
Siliciumcarbidaufbereitung anfallender handelsüblicher Siliciumcarbidstaub
mit einer Korngröße unter 20 µm geeignet.
Der bei den erfindungsgemäßen Trockenmischungen im Bindemittelgemisch verwendete
Tonerdezement ist ein üblicher Tonerdezement mit mindestens 70 Gew.-%
Al₂O₃. Die in dem Bindemittelgemisch vorliegende amorphe, feinstzerteilte
Kieselsäure hat eine Primärkorngröße von 0,01 bis 1 µm, wobei mindestens
60% der Kieselsäure eine Primärkorngröße oberhalb von 0,1 µm besitzen.
Die amorphe, feinstzerteilte Kieselsäure ist ein handelsübliches Produkt.
Dieses Produkt fällt insbesondere bei der Herstellung von Ferrosilicium an
und wird auch als pyrogene Kieselsäure bezeichnet. Es wird beispielsweise
von den Vereinigten Aluminiumwerken in den Handel gebracht.
Für Trockenmischungen auf dem Feuerfestgebiet sind beispielsweise Verflüssiger
oder Abbindeverzögerer übliche Zusätze. Als Verflüssiger oder Dispergiermittel
sind im Bindemittelgemisch der erfindungsgemäßen Trockenmischung
Natriumpolyacrylat, Alkaliphosphate und Salze der Humussäure geeignet. Für
den in weiterer Ausgestaltung der Trockenmischung vorgesehenen Abbindeverzögerer
ist pulverförmige Zitronensäure ein Beispiel, durch die die Topfzeit
bei der Verarbeitung verlängert werden kann. Die Verflüssiger oder
Dispergiermittel sowie Abbindeverzögerer werden der Trockenmischung
üblicherweise in Mengen von 0,01 bis 0,2 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 0,2
Gew.-%, zugesetzt.
Die in den erfindungsgemäßen Trockenmischungen verwendeten aluminiumoxidhaltigen
Zuschlagstoffe weisen die übliche Korngröße für Trockenmischungen
zur Herstellung von Betonen auf, d. h., sie besitzen üblicherweise eine
Korngröße zwischen 0 und 6 mm, wobei für bestimmte Anwendungszwecke die
obere Korngröße auch bei 4 mm oder 2 mm liegen kann. Die erfindungsgemäßen
Trockenmischungen werden bei ihrer Verwendung mit Mengen von 3 bis 7 l und
vorzugsweise 4 bis 6 l Wasser auf 100 kg der Trockenmischung in üblicher
Weise vermischt und können dann verarbeitet werden, wobei gemäß einer
bevorzugten Verwendungsform die mit Wasser angesetzte Betonmischung durch
Vibration mit oder ohne Auflast entlüftet und verdichtet wird.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Bei den Mischungen wurde zum Aufbau des Bindemittelgemisches ein Tonerdezement
mit 70 Gew.-% Al₂O₃ und eine amorphe, feinstzerteilte Kieselsäure
mit einer Primärkorngröße von 0,01 bis 0,3 µm und einem Anteil von 65
Gew.-% mit einer Primärkorngröße von oberhalb 0,1 µm verwendet.
Es wurden zunächst die trockenen Komponenten der aus der Tabelle ersichtlichen
Mischungen miteinander vermischt. Zu der erhaltenen Trockenmischung
wurde dann das Wasser zugegeben und durch weiteres Mischen der verarbeitungsfertige
Feuerbeton erhalten. Aus dem Feuerbeton wurden auf einem Vibriertisch
Formteile mit den Abmessungen 230×55×65 mm hergestellt, deren
Eigenschaften in der Tabelle aufgeführt sind.
Die Beispiele 1 bis 5 sind Mischungen nach der Erfindung und die Mischungen
A, A1 und B sind Vergleichsmischungen. Die Mischungen nach der Erfindung
zeichnen sich durch eine vorteilhafte Verarbeitungs- bzw. Topfzeit aus, und
die aus den Mischungen erhaltenen Formteile erreichen hohe Werte der Rohdichte
wie auch eine hohe Kaltdruckfestigkeit und günstige Werte des Druckerweichens
und des Brennverhaltens bzw. der Schwindung beim Brennen. Bei
der Mischung 4 wurde Siliciumcarbid und bei der Mischung 5 wurde Chromoxid
als zusätzlicher Zuschlagstoff verwendet. Gegenüber der Mischung 1 mit 5
Gew.-Teilen Bindemittelgemisch liegt bei der Mischung 2 das Bindemittelgemisch
mit 2,5 Gew.-Teilen in geringerer Menge vor. In der Mischung 3
enthält das Bindemittelgemisch einen hohen Anteil der amorphen, feinstzerteilten
Kieselsäure.
Die Vergleichsmischungen A und B zeigen, daß bei fehlender, amorpher,
feinstzerteilter Kieselsäure oder einem zu hohen Anteil an amorpher,
feinstzerteilter Kieselsäure im Bindemittelgemisch wesentliche Nachteile
bei den Eigenschaften der hergestellten Formteile auftreten. Die Formteile
nach der Mischung A erreichen auch nach Vorbrennen nur eine geringe Festigkeit
und bei den Formteilen nach der Mischung B wird in Verbindung mit
einer hohen Brennschwindung ein ungünstiges Verhalten bei der Prüfung auf
Druckerweichen festgestellt.
Die Vergleichsmischung A1 mit der bis auf den fehlenden Abbindeverzögerer
gleichen Zusammensetzung wie bei Mischung A hat den Nachteil der kurzen und
in vielen Fällen für nicht ausreichend angesehenen Topfzeit, d. h. wegen der
relativ geringen Verzögerung des Abbindevorganges ist die Verarbeitungszeit
eingeschränkt.
Die Zusammensetzungen der Mischungen und einige Eigenschaften der hieraus
hergestellten Prüfkörper-Formteile sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Claims (10)
1. Trockenmischung für feuerfesten, tonerdereichen Feuerbeton
mit einem Mindestgehalt von 70 Gew.-% Al₂O₃, bestehend aus
aluminiumoxidhaltigen Zuschlagstoffen, wobei bis zu 25 Gew.-%
der Zuschlagstoffe aus anderen feuerfesten Zuschlägen wie
SiC, Cr₂O₃ und/oder ZrO₂ bestehen können, einem hydraulischen
Bindemittel oder Bindemittelgemisch, 0,01 bis 0,2 Gew.-% eines
Dispergiermittels, bezogen auf die Zuschlagstoffe, sowie
gegebenenfalls anderen üblichen Zusätzen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trockenmischung 1 bis 8 Gew.-Teile, bezogen
auf 100 Gew.-Teile der Zuschlagstoffe, eines Bindemittelgemisches
enthält, das aus
- a) 72 bis 95 Gew.-% Tonerdezement mit mindestens 70 Gew.-% Al₂O₃ und
- b) 5 bis 28 Gew.-% amorpher feinstzerteilter pyrogener Kieselsäure mit einer Primärkorngröße von 0,01 bis 1 µm, wobei mindestens 60% der Kieselsäure eine Primärkorngröße <10,1 µm besitzen, besteht.
2. Trockenmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie 2 bis 5 Gew.-Teile des Bindemittelgemisches, bezogen
auf 100 Gew.-Teile der Zuschlagstoffe, enthält.
3. Trockenmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als aluminiumoxidhaltigen Zuschlagstoff
Schmelzkorund, Sintertonerde, calcinierte Tonerde, Schmelzmullit,
Sintermullit, Sillimanit, Bauxit oder Mischungen
hiervon in einer für Feuerbetone üblichen Kornzusammensetzung
enthält.
4. Trockenmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Al₂O₃-Gehalt mindestens 90 Gew.-% beträgt.
5. Trockenmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Zuschlagstoff 2 bis 10 Gew.-% und insbesondere 2,5
bis 5 Gew.-% Siliziumkarbid in der Körnung 0,1 bis 60 µm, vorzugsweise
0,5 bis 20 µm, enthält.
6. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Zuschlagstoff 2 bis 10 Gew.-% und insbesondere 2,5 bis
5 Gew.-% Chromoxid in der Körnung 0,1 bis 60 µm enthält.
7. Trockenmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Zuschlagstoff 2 bis 10 Gew.-% und insbesondere 2,5 bis
5 Gew.-% ZrO₂ in der Körnung 0,1 bis 60 µm enthält.
8. Trockenmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie weiterhin bis maximal 3 Gew.-%, bezogen auf die Zuschlagstoffe,
eines Kohlenstoffträger mit über 90% C enthält.
9. Trockenmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Zuschlagstoffe,
eines Abbindeverzögerers, insbesondere pulverförmige Zitronensäure,
enthält.
10. Verwendung der Trockenmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
zur Herstellung von zu
Formkörpern verformbarem Feuerbeton.
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DE102017208905B3 (de) | 2017-05-26 | 2018-05-30 | kipan GmbH | Leichtbauformteil mit Graphitpartikeln, Sandwichbauteile und Verfahren zur Herstellung des Leichtbauformteils |
Also Published As
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JPS61219764A (ja) | 1986-09-30 |
DE3507877A1 (de) | 1986-09-11 |
FR2578536B1 (fr) | 1992-07-10 |
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