DE3621838C1

DE3621838C1 - Feuerfester Beton und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3621838C1
Application number: DE19863621838
Authority: DE
Inventors: Rudolf Witter Sen; Rudolf Witter Jun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-28
Filing date: 1986-06-28
Publication date: 1988-02-11
Also published as: EP0251153A2; EP0251153A3

Description

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Beton und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Wenn herkömmlicher Beton bei einem Brand, bei Schweißar beiten oder dergleichen sehr hohen Temperaturen ausge setzt wird, so treten in dem Material beträchtliche thermische Spannungen auf, die zu einem Nachlassen der Druckfestigkeit, zur Rißbildung und bei weiterer Tempera turerhöhung zum Abplatzen des Materials führen. Wenn das erhitzte Material plötzlich abgeschreckt wird, beispiels weise bei Löscharbeiten nach einem Brand, so werden Beton bruchstücke sehr heftig abgesprengt, so daß das Material vollständig zerstört wird und in der Umgebung der Schaden stelle eine beträchtliche Gefährdung durch die abgespreng ten Bruchstücke eintritt.

Grundsätzlich ist es bekannt, die Hitzebeständigkeit von Beton dadurch zu erhöhen, daß als Zuschlagstoff Hütten sand, Hochofenschlacke oder eine vergleichbare Schlacke zugegeben wird. In der DE-PS 713 176 wird ein betonartiger feuerfester Baustoff beschrieben, der Schlacken aus einem elektrometallurgischen Schmelzverfahren mit einer Korn größe von 0 bis 4 mm enthält. In der DE-OS 28 44 315 wird vorgeschlagen, dem Beton Schlackengranulat und/oder Hüttenbrechsand im Korngrößenbereich zwischen 0 und 4 mm als Zuschlagstoff zuzusetzen. Auch diese herkömmlichen feuerfesten Betonmaterialien weisen jedoch nur eine unbefriedigende Abschreckfestigkeit auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hitzebe ständigen Beton oder Betonmörtel mit einer erhöhten Abschreckfestigkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Betons anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Beton mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen vorge schlagen. Ein Verfahren zur Herstellung dieses Betons ist in Patentanspruch 7 angegeben. Vorteilhafte Ausge staltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von feinkörnigem Glasschlackenmehl als Zuschlagstoff einen besonders hitze beständigen und abschreckfesten Beton ergibt, der selbst bei einer Erhitzung bis zum Schmelzpunkt bei etwa 3000°C und anschließendem Abschrecken mit Wasser nicht zur Riß bildung neigt.

Das Glasschlackenmehl fällt als Abfallprodukt in Strahl anlagen an, in denen die Oberflächen von Werkstücken aus Metall, Holz oder dergleichen mit Glasschlackengranulat abgestrahlt werden. Bei dem als Strahlmittel verwendeten Granulat handelt es sich beispielsweise um ein Abfallpro dukt aus Kohlekraftwerken, das im Handel unter der Bezeich nung "Asilikos" erhältlich ist. Das Granulat weist eine Korngröße im Bereich von 0,25 bis 1,5mm auf. In der Strahlanlage werden die Granulat-Partikel beim Auftreffen auf die Werkstückoberfläche zu einem feinen Mehl zer schlagen. Der größte Anteil dieses Mehls besteht aus Glasschlacken-Partikeln, deren Korngröße unter 0,1 mm und teilweise weit unter 0,01 mm liegt. Neben einem geringen Anteil an gröberen Glasschlacken-Partikeln enthält das Glasschlackenmehl gewisse Beimengungen an Metall-, Metall oxyd- und/oder Holzstaub, deren Zusammensetzung je nach Art des abgestrahlten Materials gewissen Schwankungen unterliegt. Ein negativer Einfluß der Schwankungen der Zusammensetzung und des Anteils der Beimengungen auf die Qualität des Betons konnte nicht festgestellt werden.

Besonders gute Ergebnisse wurden mit einer Beton-Trocken mischung aus Zement und dem oben beschriebenen Glasschlacken mehl im Verhältnis von 1:3 erzielt. Für einen hitzebestän digen Beton sollte der Anteil des Glasschlackenmehls in der Trockenmasse wenigstens etwa 60 Gewichtsprozent be tragen. Andererseits sollte der Gewichtsanteil an Glas schlackenmehl in der Trockenmischung nicht über 85% liegen, damit eine ausreichende mechanische Festigkeit des Betons erhalten bleibt. In der Praxis sollten die Mischungsver hältnisse von Zement und Mehl daher im Bereich von 1:2 bis 1:4 liegen. Durch einen geringen Zuschlag von etwa 0,3 bis 1% an Quarzsand kann die Festigkeit des Betons erhöht werden. Für den Zementanteil hat sich Traßzement als besonders geeignet erwiesen.

Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Herstellung des erfin dungsgemäßen Betons oder zur Herstellung von Bauteilen aus dem erfindungsgemäßen Beton wird die Trockenmischung erdfeucht mit Wasser angesetzt und anschließend beispiels weise durch Einstampfen oder Rütteln verdichtet.

Der erfindungsgemäße Beton weist aufgrund einer äußerst geringen Wärmedehnung eine hohe Hitzebeständigkeit und Abschreckfestigkeit auf und zeichnet sich darüber hinaus durch ein verhältnismäßig geringes Gewicht, durch sehr gute wärmeisolierende Eigenschaften, eine hohe Frostbeständig keit und eine kurze Abbindungszeit aus. Im folgenden wer den die vorteilhaften Eigenschaften eines nach einem be vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellten Betons anhand einiger Versuchsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Trockenmischung aus Traßzement und Glasschlackenmehl im Verhältnis 1:3 wurde erdfeucht mit Wasser angesetzt und in eine Form eingestampft. Auf diese Weise wurde eine quadratische Betonplatte mit einer Kantenlänge von 30 cm und einer Dicke von 3 cm hergestellt.

Nach einer Abbindungszeit von 2 Tagen wurde die Beton platte einseitig der Flamme eines Schweißbrenners aus gesetzt. Die Flamme wurde zunächst so weit an die Beton oberfläche angenähert, daß der Flammenkern unmittelbar vor der Betonoberfläche endete. Die Flammentemperatur an der Betonoberfläche betrug dabei etwa 2800°C. An der Oberfläche der Betonplatte ergaben sich selbst dann keine Veränderungen, wenn die Flamme über mehrere Minuten auf dieselbe Stelle gehalten wurde.

Beispiel 2

Unmittelbar im Anschluß an den in Beispiel 1 beschriebenen Versuch wurde die Flamme näher an die Betonplatte gehalten, so daß der Flammenkern mit einer Temperatur von etwa 3000 bis 3200°C die Betonoberfläche erreichte. Es wurde ein leichtes Aufschmelzen der Betonoberfläche unter Bil dung einer glasigen Schlacke beobachtet. Mit dem Schweiß brenner wurde eine "Schweißnaht" quer über die Oberfläche der Betonplatte gezogen. An der Betonplatte trat weder eine sichtbare Rißbildung noch ein Abplatzen von Beton bruchstücken ein.

Beispiel 3

Im Anschluß an den in Beispiel 2 beschriebenen Versuch wurde die "Schweißnaht" etwa 5 Minuten lang mit dem Schweißbrenner behandelt, so daß das Oberflächenmaterial der Schweißnaht ständig etwa auf der Schmelztemperatur gehalten wurde. Durch das Aufschmelzen des Materials wurde die Dicke der Betonplatte im Bereich der "Schweiß naht" etwa auf 2,5 cm verringert. Während der Behandlung mit dem Schweißbrenner wurde mit einer Sonde die Tempera tur auf der Rückseite der Betonplatte in einer der Schweiß naht unmittelbar gegenüberliegenden Position gemessen. Nach 5-minütiger Behandlung wurde eine Temperatur von 28°C gemessen. Durch einen Berührungstest wurde bestätigt, daß die Betonoberfläche auf der Rückseite der Platte nur handwarm war.

Beispiel 4

Unmittelbar im Anschluß an die Behandlung der Betonplatte mit dem Schweißbrenner gemäß Beispielen 1 bis 3 wurde die Betonplatte mit etwa 10 l Wasser übergossen, das eine Temperatur von ca. 22°C hatte. Es wurde weder eine Riß bildung noch ein Abplatzen von Material beobachtet.

Beispiel 5

Eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Betonplatte wurde nach etwa 2-tägigem Aushärten 2 Tage lang im Gefrierschrank bei einer Temperatur von -22°C aufbewahrt. Die durchge frorene Platte wurde einseitig auf ganzer Fläche mit der etwa 1800°C heißen Flamme eines Bunsenbrenners be handelt. Nach etwa 3 Minuten begann die Reifschicht auf der Rückseite der Platte zu tauen, und an einzelnen Stellen der Oberfläche an der Rückseite der Platte wurde der Austritt von Schmelzwasser aus den Poren des Betons beob achtet. Nach 10-minütiger einseitiger Behandlung mit dem Bunsenbrenner und anschließendem Abschrecken mit Wasser wies die Platte keinerlei Risse oder Beschädigungen auf.

Beispiel 6

Aus einer erdfeuchten Betonmischung aus Zement und Glas schlackemehl im Verhältnis 1:3 wurde durch Einstampfen in eine Form ein würfelförmiger Probekörper mit einer Kantenlänge von 20 cm hergestellt und nach einer Aushär tungszeit von 5 Tagen einer Baustoffprüfung unterzogen. Der Probekörper hatte eine Festbetonrohdichte von 1,875 kg/m³, und bei einem Bruchfestigkeitstest wurde eine Bruchlast von 380 kN ermittelt, was einer Druck festigkeit von 9,5 N/mm² entspricht.

Claims

1. Feuerfester Beton, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenmischung als Zuschlagstoff ein Glas schlackenmehl mit einer Körnung von weniger als 0,1 mm enthält, das in Strahlanlagen als Abfallprodukt beim Abstrahlen von Oberflächen mit Glasschlackengranulat entsteht.

2. Beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Trockenmischung zu wenigstens 60 Gewichts prozent und höchstens 85 Gewichtsprozent aus Glasschlacken mehl und im übrigen überwiegend aus Zement besteht.

3. Beton nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Anteil an Glasschlackenmehl in der Trocken masse zwischen 70 und 80%, vorzugsweise bei 75% liegt.

4. Beton nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trockenmasse ausschließlich aus Glasschlackenmehl und Zement besteht.

5. Beton nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeich net durch einen Quarzsand-Zuschlag von maximal 1%, vorzugsweise 0,3%.

6. Beton nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zement Traßzement ist.

7. Verfahren zur Herstellung von Beton oder Bauteilen aus Beton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff das in Strahlanlagen als Abfallprodukt beim Abstrahlen von Oberflächen mit Glasschlackengranulat anfallende Glas schlackenmehl verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trockenmasse nach dem Mischen erdfeucht mit Wasser angesetzt und anschließend ver dichtet wird.