DD257825A1 - Konstruktiver leichtbeton fuer temperaturen 1400 grad c mit erhoehter oberflaechenfestigkeit - Google Patents
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Abstract
Konstruktiver Leichtbeton fuer Anwendungstemperaturen bis 1 400C mit erhoehter Oberflaechenfestigkeit die eine hohe Bestaendigkeit gegen Erosion durch Flugstaeube und Abgase hoher Geschwindigkeit schafft. Als Porenbildner wird Schaumpolystyrol und als Bindemittel Tonerdezement und Grahamsalz eingesetzt. Hergestellte Fertigteile finden Anwendung bei der waermedaemmenden Zustellung von Industrieofenanlagen besonders bei der Konstruktion scheitrechter Deckenelemente.
Description
Die Erfindung findet Anwendung zur wärmedämmenden, feuerfesten Auskleidung in Industrieofenaniagen im Temperaturbereich bis 1 4000C, vorzugsweise in Glüh- und Wärmebehandlungsöfen der Metallurgie und Gießereitechnik insbesondere bei der Konstruktion von stahlarmierten oder durch Tragelemente gehaltenen scheitrechten Deckenelementen.
Effektiv wärmedämmende Leichtbetone besitzen auf Grund ihrer hohen Porosität, die durch eine Vielzahl von porenbiidenden Ausbrennstoffen oder porösen Zuschlagstoffen gebildet werden kann, nur geringe Festigkeit, die einen Einsatz nur als Hintermauerung oder Zwischenschicht zulassen.
So offenbart die DD-PS 223144A1 ein Verfahren nach dem Kaffeesatz ais Ausbrennstoff eingesetzt wird. Weiterhin wird in der DD-PS 151 057 ein Verfahren dargestellt, wo granulierte Silikatschlacke aus der Herstellung von Phosphor als poröser Leichtzuschlagstoff zum Einsatz kommt. Inder DD-PS 153112 wird vorgeschlagen, durch Einsatz von Aggloporit und keramischer Feinstzuschlagstoffe einen konstruktiven Leichtbeton für hohe Aufheizgeschwindigkeiten herzustellen. Diese Lösungen besitzen den Nachteil, daß die Erzeugnisse thermisch vorbehandelt werden müssen oder nicht bis 14000C belastet werden können.
Bei hydraulisch gebundenen Feuerbetonen ist bei Einsatz von hochporösen Zuschlagstoffen ein hoher Wasserzusatz erforderlich, um dem Beton die erforderliche Konsistenz verleihen zu können, die eine Herstellung von Fertigteilen durch Vibration möglich macht. Hoher Wasserzusatz vermindert jedoch die Druckfestigkeit des Betons wesentlich, was einer Qualitätsminderung gleichkommt. Das Ausschalen solcher Betonteile ist erst nach 48 Stunden möglich, was zu Störungen bei den angestrebten 24 Stunden-Fertigungsrhythmus führt. Eine weitere Verringerung der Festigkeit tritt ein, wenn der Beton thermisch belastet wird; Bei einem Leichtbeton für hohe Temperaturen ist eine solche stoffliche Zusammensetzung zu wählen, die sichert, daß die erforderliche Porosität für die Wärmedämmung auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt und gleichzeitig eine ausreichende Druckfestigkeit in allen Temperaturbereichen bis 1 400°C gegeben ist. Bei konstruktivem Leichtbeton wird außer einer ausreichenden Festigkeit entsprechend der statistischen Belastung des Betons auch eine gute Oberflächen- und Kantenfestigkeit gefordert, die im Einsatz speziell Flugstäuben mit hoher Geschwindigkeit entsprechenden Widerstand entgegensetzt. Durch diese aufgezeigten Mängel sind gute hydraulisch gebundene Leichtbetone für hohe Temperaturen bisher vom Einsatz als konstruktiver Leichtbeton ausgeschlossen.
Ziel der Erfindung ist die rationelle und ökonomische Herstellung von Fertigteilen aus konstruktivem Leichtbeton für Eirisatztemperaturen bis 1 4000C mit hoher Wärmedämmung und erhöhter Oberflächen- und Kantenfestigkeit zur Zustellung von Industrieofenaniagen zwecks Senkung des Materialeinsatzes und Minderung von Wärmeverlusten, sowie Schaffung neuer technischer Bedingungen für konstruktive Lösungen scheitrechter Deckenelemente.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen konstruktiven Leichtbeton mit hoher Wärmedämmung für Temperaturen bis 14000C unter Verwendung eines porenbildenden Ausbrennstoffes herzustellen, der durch Vibration verdichtet und im Zeitraum bis 24 Stunden als Fertigteil entschalt werden kann und deren Oberfläche trotz seiner hohen Porosität so verfestigt ist, daß auch in kritischen Temperaturbereichen und bei der maximalen Temperaturbelastung hohe Beständigkeit gegen Erosion durch Flugstäube und Abgase hoher Geschwindigkeit besteht.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß feuerfester konstruktiver Leichtbeton für Temperaturen bis 14000C aus
— 30,0 bis 60,0Gew.-% eines Aluminiumsilikates, vorzugsweise Rohschamotte mit einem Tonerdegehalt von mindestens 30,0% und einer Korngröße bis maximal i;0mm;
— 15,0 bis 30,0Gew.-% Edelkorund mit einer Korngröße bis maximal 0,1 mm;
— 0,5 bis 2,5 Gew.'-% Schaumpolystyrol mit einer Korngröße 0,5 bis 2,0 mm besteht, und als Bindemittel
— 20,0 bis 35,0Gew.-% Tonerdezement mit einem AI2O3-Gehalt gleich/größer 50,0% und
— 0,2 bis 1,0Gew.-% Grahamsalz enthält.
Durch den kombinierten Einsatz eines hydraulischen und eines chemischen Bindemittels, die in ihrem Abbindeverhalten unterschiedlich reagieren, wurde erreicht, daß bei dem Beton eine Beschleunigung der Erstarrung und Erhärtung eintritt, wodurch es möglich wird, auch großformatige Fertigteile trotz hoher Porosität und hohem Wasser/Zement/Faktor bereits nach 18 Stunden zu entschalen und zu stapeln. Im ausschließenden weiteren Erhärtungszeitraum tritt eine Anreicherung des chemischen Binders an der Oberfläche des Betons durch Feuchtigkeitstransport ein. Dies führt bereits beginnend im Zeitraum der Erhärtung zu einer erhöhten Festigkeit an der Oberfläche des Betons, die über alle Temperaturbereiche bei thermischer Belastung erhalten bleibt und besonders im Temperaturbereich 1 250 bis 1 400°Czu einerOberflächenversinterung führt, welche den stark porösen Beton widerstandsfähig macht gegen Errosion durch Flugstäube und Abgase hoher Geschwindigkeit.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In einem Zwangsmischer werden 2 bis 3 Minuten trocken gemischt:
— 47,0Gew.-% Rohschamotte mit einem AI2O3-Gehalt größer 30,0% 0-1 mm
— 20,0Gew.-% Edelkorund <0,1mm
— 2,0Gew.-% Schaumpolystyrol 0,5-2,0mm
— 30,0 Gew.-% Tonerdezement mit einem AI2O3-Gehaltg 50%
— 1,0Gew.-% Grahamsalz.
Anschließend wird Wasser zugegeben bis zu einem Wasser/Zement/Faktor von 0,8 und danach weitere 3 Minuten gemischt. Der so hergestellte Beton wird in eine Stahlform geschüttet an deren Boden ein Außenvibrator befestigt ist. Nach 30 bis 60 Sekunden Vibration ist der Beton ausreichend verdichtet. Im Zeitraum der Verdichtung kann weiterer Beton zugegeben werden: Nach 18 Stunden Lagerzeit bei Raumtemperatur größer 150C wird das Teil entschalt und auf Paletten im Freien weiter gelagert. Nach 7 Tagen Lagerzeit können diese Teile eingesetzt werden. Ein nach diesem Verfahren hergestellter Beton besitzt folgende Eigenschaften:
| Rohdichte | [g/cmJ] | [MPa] | 0,30 |
| nach Trocknung bei 110°C | ^1,15 | = 2,5 | 0,40 |
| Druckfestigkeit | [MPa] | [%] | 0,50 |
| bei Raumtemperatur nach 7 Tagen Lagerung = 6 | -0,2 | ||
| Druckfestigkeit | [W/m K] | ||
| nach dem Brand bei 1 4000C | nach dem Brand bei 1 4000C bei Raumtemperatur 0,25 | ||
| Lineare Längenänderung | 300 °C | ||
| nach dem Brand bei 1 400 °C | 6000C | ||
| Wärmeleitfähigkeit | 9000C |
In einem Zwangsmischer werden 2 bis 3 Minuten trocken gemischt:
— 49,0Gew.-% Rohschamotte mit einem AI2O3-Gehaltg größer 30% 0—1 mm
— 20,0Gew.-% Edelkorund kleiner0,1mm
— 0,75 Gew.-% Schaumpolystyrol 0,5-2,0mm
— 30,0 Gew.-% Tonerdezement miteinem AI2O3-Gehalt =§50%
— 0,25Gew.-% Grahamsalz.
Anschließend wird Wasser zugegeben bis zu einem Wasser/Zement/Faktor von 0,6 und danach wird weitere 3 Minuten gemischt. Der so hergestellte Beton wird im Fließverfahren auf einem Betonsteinfertiger durch Vibration zu kleinformatigen Formsteinen geformt und sofort entschalt. Die Steine werden in Härteanlagen 4 bis 8 Stunden bei 15 bis 300C und anschließend 10 bis 24 Stunden bei 60 bis 1000C gelagert. Danach können die Steine eingesetzt werden. Ein nach diesem Verfahren hergestellter Beton besitzt folgende Eigenschaften:
Rohdichte . [g/cm3]
nach der Trocknung bei 1100C 1,5
Druckfestigkeit bei Raumtemperatur [MPa]
nach Trocknung bei 1100C 15
Druckfestigkeit [MPa]
nachdem Brand bei 1 400°C 10
Lineare Längenänderung [%]
nachdem Brand bei 1 400°C ±0
Wärmeleitfähigkeit [W/m-K]
nach dem Brand bei 1 400 oC bei Raumtemperatur 0,3
300 °C 0,4
600 °C 0,5
900 0C 0,6
Claims (4)
1. Konstruktiver Leichtbeton für Temperaturen 1 4000C mit erhöhter Oberflächenfestigkeit, gekennzeichnet dadurch, daß
— 30,0 bis 60,0 Gew.-% eines Aluminiumsilikates, vorzugsweises Rohschamotte mit einem AI2O3-Gehalt gleich/größer 30% der Körnung 0—1 mm;
— 15,0 bis 30,0Gew.-% Edelkorund der Körnung kleiner0,1 mm;
— 0,5 bis 2,0Gew.-% Schaumpoiystyrol der Korngröße 0,5 bis 2,0mm;
— 20,0 bis 35,0Gew.-% Tonerdezement mit einem AI2O3-Gehaltä50%;
— 0,2 bis 1,0 Gew.-% Grahamsalz eingesetzt werden.
2. Konstruktiver Leichtbeton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton durch Stampfen, Pressen oder Vibration zu kleinformatigen Formsteinen oder Fertigteilen geformt wird.
3. Konstruktiver Leichtbeton nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton nach 2 bis 8 Stunden Vorlagerzeit anschließend bei 60 bis 1000C 10 bis 24 Stunden thermisch behandelt wird.
4. Konstruktiver Leichtbeton nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Flächen des Fertigteils mit einer Schutz- und/oder Strahlungsschicht versehen ist.
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