Baustoffdesign FF, SVB, HSC - TU Bergakademie Freibergtu- · PDF fileBaustoffdesign Density...

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  • Baustoffdesign

    Thomas A. BIER

    Institut fr Keramik, Glas- und Baustofftechnik, Leipziger Strae 28, 09596 Freiberg,

    BaustoffdesignFF, SVB, HSC

  • Baustoffdesign

    Material

    Chemie

    Mineralogie

    Feinheit (SO, PSD)

    Zemente PZ, TZ, C$

    Fllstoffe

    Organische StoffeDispergierbare Pulver

    Zusatzmittel

    Material

    Chemie

    Mineralogie

    Feinheit (SO, PSD)

    Zemente PZ, TZ, C$

    Fllstoffe

    Organische StoffeDispergierbare Pulver

    Zusatzmittel

    Verfahren

    Mischen und Erhrtung

    DSP

    TemperaturAutoklav

    Trocknen

    Pressen /ExtrudierenZiegel

    KS Stein

    Macro Defect Free

    Dry Mortar Technology Special MortarsOptimization of Rapid Hardening Grouts

    Rheology of Self Leveling Underlayments

    Redispersible Polymer Powders in Self Leveling Underlayments

    Refractories - CastablesBehavior at Temperature

    Corrosion against Slags

    Self Compacting ConcreteRheology and Early Shrinkage

    Mix Design and Placing Underground

    High Strength ConcreteRapid hardening Mortars, Concrete

    Geopolymers

    Autoclaved {Calcium Silicate} MaterialsDrying of CS Material

    BauteileZiegel

    KS Stein

    Macro Defect Free

  • Baustoffdesign

    Dry Mortar Technology Special MortarsOptimization of Rapid Hardening Grouts

    Rheology of Self Leveling Underlayments

    Redispersible Polymer Powders in Self Leveling Underlayments

    Refractories - CastablesHydration behavior

    Behavior at Temperature

    Corrosion against Slags

    Self Compacting ConcreteRheology and Early Shrinkage

    Mix Design and Placing Underground

    High Strength ConcreteRapid hardening Mortars, Concrete

    Geopolymers

    Autoclaved Calcium Silicate MaterialsDrying of CS Material

  • Baustoffdesign

    Density 1,5TC 1500

    Conventional

    Hydraulically bonded

    Insulating castables

    RegularRodding

    RegularVibration

    Self flow

    Rodding

    LCC

    Vibration Vibration

    Self flow

    NCC

    Hydraulically bonded Chemically bonded

    Dense castables

    Refractory Castables

    Castables discussed

    ULCC

    Introduction - The family tree for Refractory Castables

    Rodding

    Vibration Vibration

    MCC

    VibrationSelf flow

    VibrationSelf flow

    Conventional Deflocculated

  • Baustoffdesign

    Cement Fillers AdmixturesCAC with Silica fume Dispersants

    - 70% Al2O3 Reactive alumina - TPP, HMP- 80% Al2O3 Spinel - Darvan 7S

    MgO - Castament FS10Retarders

    - Citric acid- Tri sodium citrate- Boric acid

    Accelerators- Li2CO3- Na2CO3

    The universe of raw materials

    Only one aggregatetabular aluminaOnly one aggregatetabular alumina

  • Baustoffdesign

    Introduction - Conception of conventional and deflocculated castables

    Ultra finefiller

    Aggregate1-5 microns

    4m

    Aggregate1-5 microns

    Water

    Conventional Castable Low Cement Castable

  • Baustoffdesign

    Comparison of the formulations used

    Tabular alumina 6 - 10(mesh) 1/4 - 8

    8 - 1414 - 2828 - 48

    - 48- 100- 325

    Spinel (mm) 0,5 - 10,5 - 00,045

    Silica FumeReactive AluminaMagnesia70% CAC80% CACWater

    The castables studied

    SP-1-33166-5--9410-7--105

    SP-2-33166-5--9410-11-6-5

    SPF-202510-12105---2853-5,5

    CC--14131132---------3011,6

    22-1019-29-----510-5-5

    LCC/SFC22-1019-29-----612-2-5

    ULCC

  • Baustoffdesign

    Influence of admixtures 'LCC/SFC '

    % Admixtures

    % Water

    Working Time

    Flow value in % at minASTM T0

    T15T30T45T60

    Darvan 7S : 0,05%CT : 0,015%Na2CO3 : 0,005%

    5

    80

    1301241149970

    Sodium Hexameta-phosphate(HMP) : 0,025%

    5

    88

    13012211311095

    System 1 System 2

  • Baustoffdesign

    Influence of cement type

    0 15 3045

    60Time (min) Secar 80HMP only

    HMP 0,05 + AB 0,01D7S 0,05 + AB 0,020

    50

    100

    150

    200

    250

    Flow (mm)

  • Baustoffdesign

    Results - Influence of fillers

    Characteristics of reactive aluminas

    015

    3045 60

    050

    100150200250

    Flow value(mm)

    System 2 : Al-3System 2 : Al-2

    System 2 : Al-1System 1

    Reactive alumina andflow value in spinelcastables

    Al-1 Al-2 Al-3

    BET m2/g 2,6 - 3,1 7,0 3,3

    Primary crystal size micron 0,5 - 3,0 - 0,5 - 3,0

    D50 micron 2,0 - 2,5 0,6 1,5

    Alumina % >99,8 >99,7 >99,8

    Na2O % 0,06 0,08 0,03

  • Baustoffdesign

    Results - Influence of fillers

    015

    3045

    60

    HMP + OX500

    50100150200250300

    Flow value(mm)

    HMP + 971UTPP + OX50

    TPP + 971U

  • Baustoffdesign

    Corrosion Behavior in a Steel Ladle

  • Baustoffdesign

    Failure of Castables

  • Baustoffdesign

    Different Stages in Castable Life

  • Baustoffdesign

    Different Stages in Castable Life

  • Baustoffdesign

    reaktive Tonerde

    Wassergehalt

    MgO-Krnung

    hydratisierbare Tonerde

    Spinellbeton mit einem 80%igen Tonerdezement (System 1)

    Spinellbeton mit einem 70%igen Tonerdezement (System 2)

    Spinellbildender Beton mit 70%igen Tonerdezement (System 3)

    Spinellbeton mit hydratisierbarer Tonerde (System 4)

    Einlufaktoren

  • Baustoffdesign

    System 1 System 2 System 3 System 4Rohstoffe in Gew.-% in Gew.-% in Gew.-% in Gew.-%

    Tabulartonerde (mm) 2,36 - 6,7 33 33 20 33 1,18 - 2,36 16 16 25 16

    0,6-1,18 6 6 10 6 -0,3 5 5 12 5

    -0,15 - - 10 - -0,045 - - 5 -

    Spinell (mm) 0,5 - 1 9 9 - 9 0 - 0,5 4 4 - 4

    -0,045 10 10 - 10 RW-Fller - - 2 - Magnesia - - 5 - reakt. Tonerde 7 11 8 11 70%CAC - 6 3 - 80%CAC 10 - - - Alphabond 300 - - - 6 Wasser 6 5 5,5 6

    H4

  • Folie 17

    H4 - Isolatoren werden abgenommen wenn ntig nachbearbeitet, ansonsten Bomsen abgetrennt

    - nun kommen wir zum Problem der Arbeit

    - Bomsenabfall zeigen

    - warum kann nich wiederverwendet werden??? SIC-Mist beschreiben und ring zum Massekonzept herstelenHolze; 12.06.2004

  • Baustoffdesign

    reaktive Tonerde

    Einfluss der Tonerdemenge im System 1

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    7,00% 9,00% 11,00% 13,00%

    Tonerdeanteil

    Flie

    sma

    in m

    m,

    Kal

    tdru

    ckfe

    stig

    keit

    in M

    pa

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    Rohdichte in g/cm

    ^3, K

    altbiegefestigkeit in Mpa,

    offene Porositt in %

    Druckfestigkeit (RT) Fliesma in mm Biegefestigkeit (RT)offene Porositt % Rohdichte in g/cm3

    System 1

    - Tonerdegehalt- Feinheit der Tonerde - Additive

    Verschiedene Tonerden

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    CT3000SG CTC40 CL370C CT9FG

    eingesetzte Tonerde (geordnet nach abnehmender spezif. Oberflche)

    Flie

    sma

    in m

    m,

    Kal

    tdru

    ckfe

    stig

    keit

    in M

    pa0

    5

    10

    15

    20

    25

    Rohdichte in g/cm

    ^3, K

    altbiegefestigkeit in Mpa,

    offene Porositt in %

    Druckfestigkeit (RT) Fliesma in mm Biegefestigkeit (RT)

    offene Porositt % Rohdichte in g/cm3

  • Baustoffdesign

    Wirkung der verwendeten Additive im System 2

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    0,3%

    Cas

    tamen

    t

    0,08%

    Cast+

    0,01%

    Zitrs

    .+0,00

    5%Na

    CO3

    0,3%

    Cast+

    0,002

    LiCO3

    0,05%

    D7S+

    0,02%

    Bors.

    +0,0

    01%

    NaCO

    3

    0,1HM

    P

    0,06%

    HMP+

    0,01%

    Bors.

    0,1TP

    P

    Zustze

    Flie

    sma

    in m

    m,

    Kal

    tdru

    ckfe

    stig

    keit

    in M

    pa

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Rohdichte in g/cm

    3, K

    altbiegefestigkeit in Mpa,

    offene Porositt in %

    Druckfestigkeit (RT) Fliesma in mm Biegefestigoffene Porositt % Rohdichte in g/cm3

    Wassergehalt System 2- Wassergehalt- Additive

    Verschiedene Castamentgehalte

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    0% 0,20% 0,30% 0,40%

    Castamentgehalt

    Flie

    sma

    in m

    m,

    Kal

    tdru

    ckfe

    stig

    keit

    in M

    pa0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Rohdichte in g/cm

    ^3, K

    altbiegefestigkeit in Mpa,

    offene Porositt in %

    Druckfestigkeit (RT) Fliesma in mm Biegefestigkeit (RT)

    offene Porositt % Rohdichte in g/cm3

  • Baustoffdesign

    MgO-Krnung System 3- verschiedene MgO-Krnungen - Additive

    Einfluss verschiedener MgO-Krnungen

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    MgO 1 MgO 2 MgO 3 MgO 4

    eingesetzte MgO-Krnungen

    Flie

    sma

    in m

    m,

    Kal

    tdru

    ckfe

    stig

    keit

    in M

    pa

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Rohdichte in g/cm

    3, K

    altbiegefestigkeit in Mpa,

    offene Porositt in %

    Druckfestigkeit (RT) Fliesma in mm Biegefestigkeit (RT)

    offene Porositt % Rohdichte in g/cm3