DD267249A1

DD267249A1 - Zementgebundener baustoff mit hoher verschleissfestigkeit und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DD267249A1
Application number: DD87311420A
Authority: DD
Inventors: Wolfram Kaempfer; Manfred Haewecker
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-04-26

Abstract

Der zementgebundene Baustoff soll als Moertel oder Beton, als Hartzementestrich, als Verschleisselemente fuer hochbeanspruchbare Industriefussboeden oder als Auskleidung von Industrieanlagen eingesetzt werden. Erfindungsgemaess besteht der Baustoff aus- 16 bis 36 Masseteilen eines Trockengemisches aus 12-24 Masseteilen hydraulisch aluminatischem Bindemittel 4-12 Masseteilen feingemahlener Tonerde0,04-0,16 Masseteilen Alkalimetaphosphat,- 2 bis 12Masseteilen Mikrosiliziumdioxid, vorzugsweise Siliziumdioxidfilterstaub,- 5,6 bis 8Masseteilen Anmachwasser,- gegebenenfalls 40 bis 80 Masseteilen Hartzuschlagstoffe und/oder 0,2 bis 0,6 Masseteilen Fasermaterial.

Description

Zementgebundener Baustoff mit hoher Verschleißfestigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen zementgebundenen Baustoff mit hoher Verschleißfestigkeit und ein Verfahren zu seiner Herstellung, . der als Mörtel oder Beton, als Harzzementestrich, als Verschleißelemente für hochbeanspruchbare Industriefußböden oder als Auskleidung von Industrieanlagen eingesetzt werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Als Bauteile mit hoher Verschleißfestigkeit werden im allgemeinen zement- oder plastgebundene Estriche oder vorgefertigte Betonelemente bezeichnet, die sich durch einen Abriebwert von kleiner 10 cm³/50 cm² auszeichnen. Daneben sind spezifische Anforderungen an eine hohe Druck- und Biegezugfestigkeit zu erfüllen. Zementgebundene Hartstoffestriche werden mit Portlandzement oder Zumahlstoffzement unter Verwendung von hocheffizienten Dichtungsmitteln und/oder Verflüssigern hergestellt. Die hohe Verschleißfestigkeit wird durch den Zusatz von Hartstoffzuschlagetoffen, wie z. D. Galziumkarbid, Siliziumkarbid, Eisenkorund u. a. m. erzielt. Diese verschleißfesten portland- und zumahlstoffzementgebundenen Betone erreichen räch einer Erhärtungsdauer von 28 Tagen eine Druckfestigkeit von maximal 80 bis 90 MPa. Die Biegezugfestigkeit bleibt auf maximal 8 bis 10 MPa beschränkt (vgl. Schellinck, P. D.: UCRETE - Hochverschleiß- und korrosionsbeständige Verbundsysteme für IndustriebodenbeLäge - In: Vyztuzene plasty, Tagungsmaterial, Karlovy Vary 1987).

Für die Herstellung von Verschleißschichten, Verschleißelementen und Auskleidungen sind insbesondere die Verwendung von Flastzusätzen für Plastzementbeton (PCC), Polymerimprägnierten Beton (PICC) oder Reaktionsharzgebundenem Beton (PC) bekannt. Als wesentliche Nachteile dafür gelten die hohe Fiipfindlichkeit gegenüber ständiger und/oder rückseitiger Durchfeuchtung sowie der hohe Materialpreis. Gegenüber kunstharzgebundenen Verschleiß schichten und Auskleidungen sind zementgebundene Spezialmörtel unempfindlich gegenüber Untergrunddurchfeuchtung und Wasserdampf di ffussion.

Aufgrund gleichen Wärmedehnverhaltens ist eine spannungsfreie Verlegung auf zementgebundenen Untergründen ohne Probleme realisierbar .

In den DD-Pateriten 111 956, 239 239, 209 224, 135 228 sov/ie 211 780 werden hochbeanspruchbare zementgebundene Spezialmörtel mit entsprechender Dichtigkeit beschrieben, die unter Verwendung von Hochleistungsverflüssigern bei niedrigen Wasserzementwerten, durch eine Vibro-Vakuu.,!behandlung zum Entfernen des überschüssigen Anmachwassers, durch nachträgliches Einwalzen von Hart stoffzuschlagen oder durch Imprägnieren der Oberfläche mit einem Plastzusatz hergestellt werden.

Bekannt sind frühhochfeste Betone auf der Basis von Calziumaluminatsulfat- und Calziumaluminatzementen. Derartige Mörtel und Betone, wie sie auch in dem DD-Patent 130 237 beschrieben werden, können bereits nach 3 Tagen eine Druckfestigkeit von 40 bis 60 MPa und nach 28 Tagen von 60 bis 90 MPa aufweisen.

Weiterhin bekannt sind hochfeste Betone, die aus Tonerdezement, feinem Aluminiumoxid und Alkalimetaphosphat bestehen und nach dem Anmischen vibrationsverdichtet v/erden (DD-WP 249 697). Aus dem DD-Patent 131 554 sowie den Europa-Patentschriften EP 00 10 777, EP 0042 935, EP 0067 456 und EP 165 388 sind weiterhin hochfeste prtlandzementgebundene Spezialmörtel und -betone mit Grenzfestigkeiten von ca. 150 MPa bekannt.

Diese werden durch den Zusatz von feinstdispersem Mikrosiliziumdioxid in Verbindung mit dem erhöhten Einsatz von SujjerverfIUssigern hergestellt. Im DD-Patent 212 953 wird ein Betonzusatzmittel in Form eines Mehrkomponentengemisches, v/elches unter anderem Mikrosiliziumdioxid enthält, beschrieben. Derartige Zusatzmittel dienen jedoch vorwiegend zur Herstellung hochfester Luftporenbetone mit hohem Frost-Tau-Widerstand. Infolge Eintragung von Luftporen während des Mischvorganges können Biegezuggrenzfestigkeiten von 10 bis 12 MPa nicht überschritten v/erden. Infolge der verminderten Hydratationsgeschwindigkeiten sind di2 3- bzw. 7-Tage-Anfangsfestigkeiten derartiger Betone gering.

Die derzeit bekannten zementgebundenen Spesialmörtel und -betone ermöglichen es nicht, hochbeanspruchbare, temperaturbeständige und verschleißfeste Bauteile, mit Anfangsfestigkeiten von mehr als 80 HPa und Biegezugfestigkeiten größer 12 MPa aus weichplastischen bis fließfähigen Gemengen unter druckloser Verdichtung herzustellen und zu dünnen Hartzementestrichfußböden bzw. -auskleidungen zu verarbeiten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindv'g ist ein preiswerter, gut verarbeitungsfähiger zementgebundener Baustoff mit hoher Verschleißfestigkeit.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zementgebundenen Baustoff für mechanisch und thermisch hochbelastbare Bauteile und Schutzschichten zu entwickeln.

Unter Verwendung eines aus der Feuerbetonherstellung bekannten Trockengemenges, bestehend aus hydraulisch aluminatischem Bindemittel, feingemahlener Tonerde mit einer massebezogenen Oberfläche nach Blaine von größer 6 000 cm²/g und einem wasserlöslichen Phosphat, vorzugsweise Alkalimetaphosphat, besteht der erfindungsgemäße Baustoff aus

- 16 bis 36 Masseteilen des Trockengemisches, mit

12 - 24 Hassexeilen hydraulisch aluminatischem Bindemittel

4-12 Masseteilen feingemahlener Tonerde 0,04-0,16 Masseteilen alkalimetaphosphat

2 bis 12 Masseteilen Mikrosiliziumdioxid, vorzugsweise SiIiziumdioxidfilterstaub 5,6 bis 8 Masseteilen Anmachwasser.

Je nach Verwendungszweck können dem erfindungsgemäßen Baustoff 40 bis 80 Masseteile Hartzuschlagstoffe oder

Hartzuschlagstoffgernische und/oder 0,2 bis 0,6 Masseteile Fasermaterialien

zugesetzt sein.

Das erfindungsgemäß zu verwendende Mikrosiliziumdioxid kann ein amorphes Puzzolan sein, das als Nebenprodukt bei der Herstellung von Ferrosilizium und Siliziummetall als feindisperses

Pulver anfällt und eine massebezogene Oberfläche von größer 10 m²/g aufweist. Die überraschend guten Eigenschaften des neuen Baustoffes sind gekoppelt an seine Herstellung, indem das Mikrosiliziumdioxid, vorzugsweise Siliziumoxidfilterstaub durch intensives Mischen in Wasser homogen zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen wird und anschließend mit dem Trockengemenge aus hydraulisch aluminatischen Bindemittel, feingemahlener Tonerde und Alkalimetaphosphat vermischt wird.

Es hat sich gezeigt, daß dadurch der hochfeste Baustoff mit sehr geringen Wasseranteilen als weichplastisches Gemenge herstellbar ist. Durch Intensivmischen, bei Mischzeiten größer zehn Minuten und/oder nach Aufschluß der SiO₂-Agglomerate durch Ultraschallbehandlung liegt das reaktive SiO₂ vor.

"Weiterhin wurde gefunden, daß nach dem Zumischen des Trockengemenges bei hoher Mischintensität und Mischdauer ein weichplastisches Gemenge entsteht, das durch Pressen, Walzen, Spachteln, Extrudieren, Kalandrieren und ähnlichen Verfahren verarbeitbar ist .

Unter Zusatz von verschleißfes l?n Hartzuschlagstoffen im Korngrößenbereich zwischen 0,5 und 2 mm sowie im Masseverhältnis zum erfindungogemäßen Binder kleiner 3 ·' 1 , vorzugsweise zwischen 1,2 und 2 : 1 entsteht ein Mörtel oder ein Beton, der nach einer Erhärtungsdauer vo:. 7 Tagen in feuchter Atmosphäre und anschließender kurzzeitiger Trocknung bei Temperaturen unter 110 ⁰C hohe Druck-, Biegezug- und Vorschleißfestigkeiten aufweist, wie sie mit den bekannten hochverschleißfesten Betonen bisher nicht erreichbar waren.

Eine weitere Erhöhung der Biegefestigkeiten kann durch den Zusatz bekannter Faserstoffe, vorzugsweise von Glasfasern sowie durch eine kurzzeitige thermische Behandlung bei Temperaturen von 300 ⁰C bis 500 ⁰C erreicht werden.

Ausführungsbeispiele

In den nachfolgenden Beispielen soll die Festigkeitsbildung des erfindungsgemäßen zementgebundenen Mörtels mit hoher Verschleißfestigkeit näher erläutert v/erden.

Es wurden 200 g eines Siliziumdioxidfilterstaubes in 150 ml Anmachwasser aufgeschlämmt. Dieser Suspension wurde ein gut vorhomogenisiertes Trockengemenge, bestehend aus 594 g Tonerdezemer.t (TZ 70), 200 g aufgemahlene Tonerde und 6 g Grahamsches Salz zugesetzt und solange gemischt, bis ein zusammenhängender, weicher Feinmörtel entstand. Dem gleichen Feinmörtel wurden in getrennten Proben Hart zuschlagstoffe bzw. Faserstoffe in folgenden Masseanteilen zugemischt:

(1; Eisenkorund 1 800 g

(2) Quarzsand 1 500 g

(3) Glasfasern

(E-Glasfaserrovings) 40 g

Der Wasfjerbindemittelwert betrug jeweils 0,16. In der nachstehenden Tabelle sind die Festigkeitswerte nach 7-tägiger Feuchtlagerung bei 20 ⁰C sowie nach anschließender zweistündiger Trocknung bei 105 ⁰C aufgeführt:

Zuschlagstoff	Faserart	Druckfestigkeit	105 ⁰C	Biegezugfestigkeit	105 ⁰C
art		in HPa	158	in MPa	21
		7 d	116	7 d	1"
-	-	96	128	14	19
Eisenkorund	-	84	129	12	28
Quarzsand	-	88		14
-	E-Glasfa-	94	24
	serroving

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Eignung des erfindungsgemäßen zementgebundenen Baustoffes als verschleißfeste« Bauelement bzw. Auskleidung verdeutlichen. Es wurde ein Feinmörtel, wie in vorigen Beispielen dargestellt, gemischt und in eine Würfelform eingebracht. Dem gleichen Feinmörtel wurden Hartzuschlagstoffe in Form von Eisenkorund im Masse verhältnis 2:1, bezogen auf die Bindemittelmenge, zugesetzt. Die Probekörper erhärteten 7 Tage unter Feucht lagerung. Ein Teil der Proben wurde einer zweistündigen Trocknung bei 105 °C unterzogen. Die Proben wiesen eine Druckfestigkeit von 97 MPa (Feinmörtel bei 20 ⁰C) bzw. 151 MPa (Feinmörtel nach zweistündiger Trocknung) sowie 92 MPa (Eisenkorundmörtel bei 20 ⁰C) und 137 MPa (Eisenkorund-

99

6 mörtel nach zweistündiger Trocknung) auf.

Zur Bestimmung des Abriebes wurden die Würfel entsprechend den Standardvorschriften auf einer Böhmischen Schleifscheibe einer Schleifbeanspruchung unterworfen. Alle Prüfkörper erfüllten die an Hartzementestriche gestellten Anforderungen. Die Hörtelprohen mit Eisenkorundzuschlägen weisen einen Abriebwert kleiner 4 cm³/50 cm² auf. Derartige Mörtel sind insbesondere dort mit hoher Effektivität als verschleißfeste Bauteile oder Auskleidungen einsetzbar, v/o gleichzeitig hohe mechanische und thermische Beanspruchungen, wie z. B. in medienfUhrenden Rohrleitungen, an Fußbodenbeschichtungen oder Kanalauskleidungen auftreten .

Claims

Patentansprüche

1. Zementgebundener Baustoff mit hoher Verschleißfestigkeit auf der Basis eines Trockengemenges von hydraulisch aluminatischem bindemittel, feingemahlener Tonerde mit einer massebezogenen Oberfläche nach Blaine von größer 6 000 cm²/g und einem wasserlöslichen Phosphat, vorzugsweise Alkalimetaphosphat, dadurch gekennzeichnet, daß der Baustoff sich aus

- 16 bis 36 Masseteilen des Trockengemenges, bestehend aus

12 - 24 Masseteilen hydraulisch aluminatischem Bindemittel

4-12 Masseteilen feingemahlener Tonerde und 0,04 - 0,16 Masseteilen Alkalimetaphosphat,

- 2 bis 12 Masseteilen eines Mikrosiliziumdioxid, vorzugs

weise Siliziumdioxidfilterstaub,

- 5,6 bis 8 Masseteilen Anmachwasser

zusammensetzt.
2. Zementgebundener Baustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung 40 bis 80 Masseteile Hartzuschlagstoffe oder Hartzuschlagstoffgemische und/oder 0,2 0,6 Masseteile Fasermaterialien enthält.
3. Verfahren zur Herstellung des zementgebundenen Baustoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mikrosiliziumdioxid, vorzugsweise Siliziumdioxidfilterstaub, durch Mischen im Wasser homogen, agglomerat frei zu reaktivem Siliziumdioxid aufgeschlossen und anschließend mit dem Trockengemenge aus hydraulisch aluminatischen Bindemittel, feingemahlener Tonerde und Alkalimetaphosphat gemischt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus reaktivem Siliziumdioxid und dem Trockengemenge Hartzuschlagstoffe, Hartzuschlagstoffgemische und/ oder Fasermaterialien zugesetzt werden.