DE102004051712A1 - Production of a body having a ceramic base body used in chimney construction comprises arranging a molding tool in the region of an opening of the base body, pouring a geopolymer mortar into the tool, hardening and removing the tool - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Körpers aus einem keramischen Grundkörper und einem Ergänzungs-Formstück. Ferner betrifft die Erfindung einen Geopolymer-Mörtel zum Einsatz in einem solchen Verfahren sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Geopolymer-Mörtels.The The invention relates to a method for producing a composite body from a ceramic base body and a complementary fitting. Further For example, the invention relates to a geopolymer mortar for use in such a process and a method for producing such a geopolymer mortar.
Bevorzugter Anwendungsbereich ist der Kaminbau.preferred Field of application is the chimney construction.
Im Kaminbau ist es bekannt, daß Schornsteinrohre für den Anschluß an Feuerstätten mit Anschlußformstücken, sog. Rauchrohranschlüssen versehen werden. In Schornsteinrohren werden außerdem Öffnungsstutzen angeordnet, um eine regelmäßige Kontrolle und Reinigung der Innenrohre zu ermöglichen. Hierbei sind die Öffnungsstutzen mit wiederverschließbaren Türen versehen. Derartige Anschlußformstücke und Öffnungsstutzen können entweder aus einem Stück mit dem Kaminrohr ausgebildet werden, z.B. durch isostatisches Pressen oder Quetschen, oder erst nach dem Brennen des Kaminrohrs durch Ausschneiden einer Öffnung und sogenanntes Angarnieren von geeigneten keramischen Ergänzungs-Formstücken mit Hilfe eines Kitts oder Klebers.in the It is known that chimney pipes for the Connection to fireplaces with connection fittings, so-called. Flue pipe connections be provided. In chimney pipes also opening stubs are arranged, for a regular check and to allow cleaning of the inner tubes. Here are the opening nozzles with resealable Provided doors. Such connection fittings and opening nozzle can either in one piece be formed with the chimney pipe, e.g. by isostatic pressing or squeezing, or only after burning the chimney pipe through Cut out an opening and so-called Angarnieren of suitable ceramic supplemental fittings with Help of a cement or glue.
Zu den Nachteilen letzterer Methode zählen der hohe Aufwand an Handarbeit und die damit verbundenen Kosten. Fugenverbindungen werden im Kaminbau in der Regel mit feuerfesten und säurebeständigen Kitten, sog. Säurekitten auf Wasserglasbasis ausgeführt. Ein Schwachpunkt derartiger Verbindung sind thermische Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Keramikrohr und Fugenfüllmasse.To The disadvantages of the latter method include the high amount of manual labor and the associated costs. Joints are used in the chimney construction usually with refractory and acid-resistant kittens, so-called acid kitten On a water glass basis. A weak point of such connection are thermal stresses due to different thermal expansion of ceramic tube and joint filler.
Thermische Spannungen zwischen Keramik und Metall treten im Falle von metallischen Rahmen von Reinigungstüren von Kaminrohren auf. Diese Spannungen können zu Rissen und Abplatzungen führen, die gerade im Kaminbau unerwünscht sind, da diese zum unbemerkten Austritt von gesundheitsschädlichen Rauchgasen in das umliegende Mauerwerk und sich anschließende Räume führen können.thermal Tensions between ceramic and metal occur in the case of metallic Frame of cleaning doors from chimney pipes. These stresses can lead to cracks and flaking that just undesirable in the chimney construction are, as these to the unnoticed leakage of harmful Flue gases can lead into the surrounding masonry and adjoining rooms.
Mörtel und
Kitte zur Verbindung von Kaminformteilen oder zur Ausbesserung schadhafter
Kamine sind bekannt. So beschreibt die
Solche Mörtel und Kitte sind ausgebildet als ASB-Zement bekannt, wobei das Akronym ASB für Alkali-Schlacke-Binder steht. Der Begriff ASB-Zement steht als Synonym für Geopolymer-Mörtel. ASB-Zement besteht aus einer Binderkomponente, einer Härterkomponente und Füllstoff und wird u.a. in der Keramikbranche als Klebstoff eingesetzt, teilweise mit Quarzsand als Füllstoff. Die Binderkomponente wird durch Wasserglas gebildet, die Härterkomponente besteht aus Flugasche und Metakaolin. Zur Beschleunigung des Aushärtevorgangs wird Aluminiumphosphat eingesetzt. Die Aushärtung erfolgt bei Raumtemperatur. Das ausgehärtete Material zeichnet sich unter anderem durch hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Festigkeit und gute Verarbeitbarkeit aus.Such mortar and putties are known as ASB cement, the acronym ASB for alkali slag binder stands. The term ASB cement is synonymous with geopolymer mortar. ASB cement consists of a binder component, a hardener component and filler and becomes i.a. used in the ceramics industry as an adhesive, partly with quartz sand as filler. The binder component is formed by water glass, the hardener component consists of fly ash and metakaolin. To accelerate the curing process aluminum phosphate is used. The curing takes place at room temperature. The cured one Material is characterized among other things by high temperature resistance, high strength and good processability.
ASB-Zement geht zudem eine sehr gute Verbindung mit Keramikrohren ein, da er die Glasphase des Keramikrohrs „anlöst": im ASB-Zement enthaltene aggressive Stoffe greifen die Oberfläche von keramischen Körpern an und bewirken eine oberflächliche Auflösung der keramischen Struktur. Dadurch kann die Phase des ASB-Zement mit der angelösten Glasphase des Keramikrohrs verschmelzen, was unter dem Begriff Kaltschweißen bekannt ist. Nach Aushärten des ASB-Zements ergibt sich eine stoffschlüssige Verbindung der beiden Materialien.ASB cement is also a very good connection with ceramic pipes, since he the glass phase of the ceramic tube "dissolves": aggressive in the ASB cement Fabrics grab the surface of ceramic bodies and cause a superficial resolution the ceramic structure. This allows the phase of ASB cement with the dissolved glass phase of the ceramic tube merge, which is known by the term cold welding is. After curing of the ASB cement results in a cohesive connection of the two Materials.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das die einfache und rationelle Herstellung von zusammengesetzten Körpern mit einem keramischen Grundkörper und einem angeformten Ergänzungs-Formstück erlaubt, sowie ein dazu geeignetes Material. Ferner soll ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials bereitgestellt werden.It is an object of the invention to provide a method that allows the simple and efficient production of composite bodies with a ceramic base body and a molded complementary fitting, as well as a suitable material. Furthermore, a suitable method for producing such a material be be provided.
Die Aufgabe wird mit den Gegenständen der Ansprüche 1, 9 und 24 gelöst. Die Erfindung verbindet die bekannte Technologie der Geopolymere mit der keramischen Technologie, indem der Einsatz von Kaminrohrbruch vorgesehen ist.The Task becomes with the objects the claims 1, 9 and 24 solved. The invention combines the known technology of geopolymers with the ceramic technology by the use of chimney pipe break is provided.
Mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 kann die Ausbildung eines Ergänzungs-Formstücks an einen keramischen Grundkörper mit Hilfe von wiederverwendbaren Formwerkzeugen einfach und rationell erfolgen.With the method according to claim 1, the formation of a supplementary fitting to a ceramic body with the help of reusable molds simple and efficient respectively.
Der keramische Grundkörper besteht aus einem keramischen Material und ist zur Aufnahme eines zusätzlichen Formstücks, eines sog. Ergänzungs-Formstücks, geeignet. Der Grundkörper und das angeformte Ergänzungs-Formstück bilden einen zusammengesetzten Körper, da sie aus zwei oder mehreren Teilen bestehen. Durch das Ergänzungs-Formstück kann der Anwendungs- und Einsatzbereich des Grundkörpers verändert und/oder vergrößert werden. Wird z.B. als keramischer Grundkörper ein Kaminrohr verwendet und besteht das Ergänzungs-Formstück aus einem Stutzen zur Aufnahme eines Rauchrohres, so dient der aus beiden Teilkörpern gebildete, zusammengesetzte Körper als Kaminrohr für den Anschluß eines Rauchrohres.Of the ceramic basic body consists of a ceramic material and is designed to hold a additional Fitting, a so-called supplementary fitting, suitable. The main body and form the molded supplement fitting a composite body, because they consist of two or more parts. Through the complementary fitting can the application and application of the body changed and / or increased. If e.g. as a ceramic body used a chimney pipe and consists of the complementary fitting of a Socket for receiving a smoke pipe, so serves the two partial bodies formed, composite bodies as a chimney pipe for the connection of a Smoke pipe.
Das Ergänzungs-Formstück wird in der Regel an einer Öffnung des Grundkörpers angebracht, z.B. einer kreisförmigen Öffnung in der Wandung des Grundkörpers. Diese Öffnung kann schon bei der Herstellung des Grundkörpers ausgebildet worden sein, oder sie ist erst nachträglich im Grundkörper angebracht worden, z.B. durch Heraussägen. Um diese Öffnung herum wird das Ergänzungs-Formstück angeordnet, z.B. der Rauchrohranschluß. Dabei erfolgt die Herstellung des Ergänzungs-Formstücks aus einem gießfähigen erfindungsmäßen Geopolymer-Mörtel, der in eine Form, gebildet aus Formwerkzeugen, eingegossen wird.The Complement fitting becomes usually at an opening of the basic body attached, e.g. a circular opening in the wall of the body. This opening may already have been formed during the production of the main body, or she is only afterthoughts in the main body attached, e.g. by sawing out. Around this opening the supplementary fitting is arranged e.g. the smoke pipe connection. In this case, the production of the supplementary molding takes place a pourable geopolymermörtel according to the invention, which formed in a mold from molds, is poured.
Die Formwerkzeuge werden dabei so ausgebildet und so am keramischen Grundkörper im Bereich der Öffnung angeordnet, daß durch die Formwerkzeuge ein Hohlraum gebildet wird, in den von oben der Geopolymer-Mörtel eingegossen werden kann.The Form tools are designed so and so on the ceramic body in the area of the opening arranged that through the molds a cavity is formed in the from above the Geopolymer mortar can be poured.
Nach Eingießen des Geopolymer-Mörtels in den Hohlraum der Form härtet der Geopolymer-Mörtel aus und bildet das gewünschte Formstück aus. Nach Erhärten des Geopolymer-Mörtels werden die Formwerkzeuge entfernt. Danach ist der neu gebildete, zusammengesetzte Körper aus Grundkörper und angeformten Ergänzungs-Formstück einsetzbar.To pour in of the geopolymer mortar hardens into the cavity of the mold the geopolymer mortar and forms the desired fitting out. After hardening of the geopolymer mortar the molds are removed. After that, the newly formed, composite bodies from basic body and molded complementary fitting can be used.
Es ist vorteilhaft, die Formwerkzeuge als Innenform und Außenform auszubilden, wobei die Innenform in eine Öffnung des keramischen Grundkörpers hineinragend angeordnet wird, und die Außenform an dem keramischen Grundkörper anliegend so um die Innenform angeordnet wird, daß sich ein Hohlraum zwischen innen- und Außenform ausbildet. Dieser Hohlraum wird seitlich durch die Innen- und Außenform und nach unten durch den keramischen Grundkörper umschlossen. In den nach oben offenen Hohlraum wird der Geopolymer-Mörtel eingefüllt.It is advantageous, the molds as an inner shape and outer shape form, wherein the inner mold protruding into an opening of the ceramic body is arranged, and the outer shape on the ceramic body adjacent to the inner mold is arranged so that a cavity between inside and outside shape formed. This cavity becomes laterally through the inner and outer mold and enclosed at the bottom by the ceramic body. In the after open-topped cavity, the geopolymer mortar is filled.
In einer bevorzugten Ausführung bestehen die Innenform und/oder die Außenform aus Kunststoff- und/oder Silikon-Material. Dieses Material hat den Vorteil, daß es gut in die gewünschte Form gebracht werden kann, da es leicht zu bearbeiten und formbar ist. Insbesondere hat es die Eigenschaft, sich an den keramischen Grundkörper gut anzuschmiegen. Dadurch wird der Anschlußspalt zwischen dem keramischen Grundkörper und den Formwerkzeugen, und zwar der Innenform und der Außenform, so eng. daß der gießfähige Geopolymer-Mörtel nicht aus der Form fließen kann.In a preferred embodiment consist of the inner mold and / or the outer shape of plastic and / or Silicone material. This material has the advantage of being good in the desired Shape can be brought as it is easy to work and moldable is. In particular, it has the property of attaching itself to the ceramic body good to snuggle up. As a result, the connection gap between the ceramic body and the molds, namely the inner mold and the outer mold, so close. that the pourable geopolymer mortar not to flow out of the mold can.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 liegt der keramische Grundkörper als Kaminrohr vor. Hierbei kann das Ergänzungs-Formstück als ein Rauchrohr-Anschlußformstück, als eine Muffe, als ein Öffnungsstutzen oder als ein Übergangsstück ausgebildet werden. Das Rauchrohr-Anschlußformstück kann zur Aufnahme eines Rauchrohrs, durch das die Abgase einer Feuerstätte abgeführt werden, dienen. Die Muffe kann an ein erstes Kaminrohr angeformt werden, wobei die Muffe zur Aufnahme eines zweiten Kaminrohrs dient, das mit Hilfe der Muffe mit dem ersten Kaminrohr verbunden wird. Der Öffnungsstutzen kann als Reinigungsöffnung zur Kontrolle und Reinigung des Innenraums des Kaminrohrs dienen und mit einer Tür, die ebenfalls aus Geopolymer-Mörtel hergestellt sein kann, verschlossen werden. Das Übergangsstück kann z.B. der Verbindung zwischen einem Kaminrohr und einem bereits vorliegendem Anschlußstutzen dienen.In a preferred embodiment of the method according to claim 1 is the ceramic body as a chimney pipe. Here, the supplementary fitting as a Smoke pipe connection fitting, as a sleeve, as an outlet nozzle or designed as a transition piece become. The flue pipe fitting can for receiving a flue pipe through which the flue gases of a hearth are removed, serve. The sleeve can be molded onto a first chimney pipe, wherein the sleeve serves to receive a second chimney pipe, the connected by means of the sleeve with the first chimney pipe. The opening can as a cleaning opening to control and clean the interior of the chimney pipe and with a door, which are also made of geopolymer mortar can be closed. The transition piece may e.g. the connection between a chimney pipe and an already existing connecting piece serve.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter anderem dadurch einfach und rationell, daß der in die Form eingefüllte Geopolymer-Mörtel bei Umgebungsluft bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 100°C aushärtet. Eine besondere thermische Nachbehandlung, z.B. ein energieaufwendiger Trocknungs- oder Brennvorgang, ist dadurch unnötig.The inventive method is, inter alia, simple and rational, that the in filled the mold Geopolymer mortar cured in ambient air at a temperature in the range of 0 to 100 ° C. A special thermal aftertreatment, e.g. an energy-consuming Drying or burning process, is therefore unnecessary.
Der Geopolymer-Mörtel gemäß Anspruch 9 ist ein geeignetes Material für das Verfahren gemäß Anspruch 1.Of the Geopolymer mortar according to claim 9 is a suitable material for the method according to claim 1.
Der erfindungsgemäße Geopolymer-Mörtel wurde auf Basis von ASB-Zement entwickelt. Er umfaßt mindestens einen Füllstoff, mindestens einen Binder und mindestens einen Härter. Dabei dient der Füllstoff dazu, ein stofflich kompatibles Ergänzungs-Formstück zu dem keramischen Grundkörper auszubilden. Insbesondere ist der Füllstoff derart ausgebildet, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des ausgehärteten Geopolymer-Mörtels an den des keramischen Grundkörpers angepaßt ist. Der Binder dient dazu, die Bestandteile des Geopolymer-Mörtels in einer weitgehend homogenen Mischung zu binden. Der Härter besteht aus reaktionsfreudigen Stoffen, die ein Aushärten des Geopolymer-Mörtels bewirken bzw. den Aushärtevorgang beschleunigen.The geopolymer mortar according to the invention was developed on the basis of ASB cement. It comprises at least one filler, at least one Binder and at least one hardener. In this case, the filler serves to form a material compatible supplementary molding to the ceramic body. In particular, the filler is formed such that the thermal expansion coefficient of the cured geopolymer mortar is adapted to that of the ceramic body. The binder serves to bind the components of the geopolymer mortar in a substantially homogeneous mixture. The hardener consists of reactive substances, which cause hardening of the geopolymer mortar or accelerate the hardening process.
Die besondere Eignung des Geopolymer-Mörtels für das Verfahren gemäß Anspruch 1 liegt darin begründet, daß sich der Geopolymer-Mörtel gießfähig ausbilden läßt und bei Temperaturen kleiner als 100 °C aushärtet. Dadurch läßt sich das Verfahren gemäß Anspruch 1 sehr einfach und rationell ausbilden.The particular suitability of the geopolymer mortar for the method according to claim 1 is due to that yourself the geopolymer mortar form castable lets and at Temperatures less than 100 ° C cures. This can be done the method according to claim 1 train very easily and rationally.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der ausgehärtete Geopolymer-Mörtel durch Zumischung von geeignetem Füllstoff einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe dem des Kaminrohrs aufweist und bis mindestens 1000 °C temperaturstabil ist. Dadurch kann das Risiko von zerstörerischen thermischen Spannungen reduziert werden.One Another advantage is that the cured geopolymer mortar Admixture of suitable filler a thermal expansion coefficient has near the chimney pipe and temperature stable up to at least 1000 ° C. is. This can reduce the risk of destructive thermal stresses be reduced.
Vorteilhaft ist des weiteren, daß der Geopolymer-Mörtel eine sehr dauerhafte und kraftschlüssige Verbindung mit dem keramischen Grundkörper eingeht, da er durch seine chemische Zusammensetzung die Glasphase der Keramik anlöst, ein Vorgang, der als Kaltschweißen bekannt ist.Advantageous is further that the Geopolymer mortar a very durable and non-positive connection with the ceramic body enters because of its chemical composition, the glass phase the ceramic triggers, a process called cold welding is known.
Als Füllstoff in dem Geopolymer-Mörtel wird gemahlener Kaminrohrbruch und Sand verwendet, um ein zu dem Kaminrohr stofflich kompatibles Material zu erhalten.When filler in the geopolymer mortar Ground chimney pipe and sand is used to make one to the Chimney pipe to obtain material compatible material.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Geopolymer-Mörtel als Füllstoff
- a) 35 bis 45 Gew.-% aufgemahlenen Bruch der zu verklebenden Schornsteinrohre und/oder Schamotte und/oder Cordierit sowie
- b) 10 bis 15 Gew.-% feinteiligen Sand enthält.
- a) 35 to 45 wt .-% milled breakage of the chimney pipes to be bonded and / or chamotte and / or cordierite and
- b) contains 10 to 15 wt .-% finely divided sand.
Ein derart zusammengesetzter Füllstoff weist einen optimal an das Rohrmaterial angepaßten thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf und vermindert die thermisch induzierten Spannungen zwischen Kaminrohren und Geopolymermaterial auf ein Minimum.One has such composite filler an optimally adapted to the pipe material thermal expansion coefficient and reduces the thermally induced voltages between Chimney pipes and geopolymer material to a minimum.
Der aufgemahlene Bruch wird dabei bevorzugt in einer Korngröße bis etwa 2 mm eingesetzt, wobei der Bruch sich üblicherweise in seinen Hauptbestandteilen aus gebranntem Ton und Cordierit zusammensetzt oder zum Beispiel aus gebranntem Material der Schornsteinrohre besteht.Of the Milled fracture is preferred in a grain size to about 2 mm, the break usually being in its main components made of burnt clay and cordierite or for example made of burned material of the chimney pipes.
In einer bevorzugten Ausführung wird als Sand Feldspatsand eingesetzt. Ein geeigneter Feldspatsand ist beispielsweise unter der Bezeichnung Pegmatitsand FS900L bei der Firma AKW Amberger Kaolinwerke Eduard Kick GmbH & Co. KG, 92242 Hirschau, DE erwerbbar.In a preferred embodiment is used as sand feldspar sand. A suitable feldspar sand is for example under the name Pegmatitsand FS900L the company AKW Amberger Kaolinwerke Eduard Kick GmbH & Co. KG, 92242 Hirschau, DE acquirable.
Bei einer bevorzugten Ausführung weist der Geopolymer-Mörtel 45 bis 60 Gew.-% Füllstoff, 13 bis 23 Gew.-% Härter sowie 23 bis 30 Gew.-% Binder auf. Ein derartiges Geopolymermaterial ist in ausgehärtetem Zustand in hohem Maß rißbeständig und gasdicht. Bei der Mischung des Geopolymer-Mörtels ist ein weitgehend konstantes Mischungsverhältnis der Komponenten Härter und Binder einzuhalten. Je nach gewünschtem Aushärteverhalten sind Änderungen in den Härteranteilen möglich.at a preferred embodiment indicates the geopolymer mortar From 45 to 60% by weight of filler, 13 to 23 wt .-% hardener and 23 to 30 wt .-% binder on. Such a geopolymer material is in hardened Condition highly crack resistant and gas tight. When mixing the geopolymer mortar is a largely constant Mixing ratio of Components hardener and binders. Depending on the desired curing behavior are changes in the hardener shares possible.
Bei einer bevorzugten Ausführung weist der Geopolymer-Mörtel 20 bis 25 Gew.-% flüssiges Alkalisilikat mit einem maximalen Anteil an gelöstem Kaliumsilikat und 3 bis 5 Gew.-% Alkalihydroxid als Binder auf, wobei das Alkalihydroxid vorzugsweise in Form von KOH und/oder NaOH, bevorzugt als Ätzkali- oder Ätznatron-Schuppen eingesetzt ist. Ätzkali-Schuppen (technisch 90–92%) sind beispielsweise über die Firma Biesterfeld Graen, 81245 München, DE, erhältlich.at a preferred embodiment indicates the geopolymer mortar From 20 to 25% by weight of liquid Alkali silicate with a maximum content of dissolved potassium silicate and 3 to 5 Wt .-% alkali hydroxide as a binder, wherein the alkali metal hydroxide is preferably in the form of KOH and / or NaOH, preferably as Ätzkali- or caustic soda scales is used. Potassium hydroxide flakes (technically 90-92%) are over for example the company Biesterfeld Graen, 81245 Munich, DE, available.
Für den Einsatz im Geopolymer-Mörtel werden handelsübliche, kostengünstige Wassergläser auf Basis von Natriumsilikat oder Kaliumsilikat verwendet. Ein hier bevorzugt eingesetztes Wasserglas enthält etwa 14% K2O, 26% SiO2 und weist einen Feststoffgehalt von etwa 40% auf. Ein geeignetes Wasserglas ist beispielsweise unter der Bezeichnung K42 von der Firma Woellner Silikat GmbH, 67065 Ludwigshafen, DE oder über die Firma Permatex, 71665 Vaihingen, DE, beziehbar.Commercially available, cost-effective water glasses based on sodium silicate or potassium silicate are used for the use in geopolymer mortar. A water glass preferably used here contains about 14% K 2 O, 26% SiO 2 and has a solids content of about 40%. A suitable water glass is available, for example, under the name K42 from Woellner Silikat GmbH, 67065 Ludwigshafen, DE or from Permatex, 71665 Vaihingen, DE.
Vorzugsweise umfaßt der im Geopolymer-Mörtel eingesetzte Härter eine oder mehrere Komponenten der folgenden Gruppe: Flugasche; Aluminiumphosphat; Metakaolin. Der Härter Metakaolin stellt ein reaktionsfähiges Material aus einer energiereichen, amorphen Phase bereit. In Kontakt mit der alkalischen Binderlösung werden in der amorphen Phase vorhandene Si-O- und Al-O-Bindungen aufgebrochen und monomere Bausteine erzeugt, wobei das flüssige Alkaliwasserglas des Binders als Lieferant für Si-O-Monomere und das Alkalihydroxid des Binders als Aktivator dient. Diese reagieren, bei Erwärmung beschleunigt, durch Kondensationsreaktion zu alumosilikatischen Netzwerken. Das Aluminiumphosphat, welches aus Wasserglas-Bindemittelsystemen bekannt ist, dient zum Beschleunigen des Aushärtevorgangs. Der Effekt der Härtung ist auf eine Polarisierung von Si-O-Bindungen und dadurch eine Beschleunigung der Kondensation zurückzuführen.Preferably, the curing agent used in the geopolymer mortar comprises one or more components of the following group: fly ash; Aluminum phosphate; Metakaolin. The hardener metakaolin provides a reactive material from a high energy, amorphous phase. In contact with the alkaline binder solution, Si-O and Al-O bonds present in the amorphous phase are broken and monomeric building blocks are generated, with the liquid alkali water glass of the binder serving as the activator for Si-O monomers and the alkali hydroxide of the binder , These react, accelerated by heating, by condensation reaction to aluminosilicate networks. The aluminum phosphate, which is known from waterglass binder systems, serves to accelerate the curing process. The effect of curing is on a polarization of Si-O bonds and thereby accelerate the condensation due.
Der Geopolymer-Mörtel weist bevorzugt 2 bis 5 Gew.-% Flugasche auf. Besonders geeignet sind hier Flugaschen vom Typ Microsit M10 der Firma BauMineral GmbH Herten, 45699 Herten, DE. Aber auch andere Typen von Flugaschen können eingesetzt werden.Of the Geopolymer mortar preferably has 2 to 5 wt .-% fly ash. Particularly suitable here fly ash type Microsit M10 from BauMineral GmbH Herten, 45699 Herten, DE. But other types of fly ashes can be used become.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn der Geopolymer-Mörtel 1 bis 3 Gew.-% Aluminiumphosphat aufweist. Ein geeignetes Aluminiumphosphat ist beispielsweise unter der Bezeichnung Fabutit 758 von der Firma Chemische Fabrik Budenheim, 55257 Budenheim, DE, erwerbbar.Farther it is particularly advantageous if the geopolymer mortar 1 to 3 wt .-% aluminum phosphate. A suitable aluminum phosphate is for example under the name Fabutit 758 from the company Chemische Fabrik Budenheim, 55257 Budenheim, DE, purchasable.
Auch ein Bestandteil von 10 bis 15 Gew.-% an Metakaolin im Geopolymer-Mörtel hat sich bewährt, welches unabhängig vom Wasserglas eine chemische Bindung im Geopolymermaterial erzeugt. Ein hier bevorzugt eingesetzter Metakaolin kann unter der Bezeichnung Metastar 501 von der Firma Imerys, beispielsweise über die Firma Gustav Grolmann GmbH & Co. KG, 41429 Neuss am Rhein, DE, bezogen werden.Also has a component of 10 to 15 wt .-% of metakaolin in the geopolymer mortar proven, which independently produced a chemical bond in the geopolymer material from the water glass. One here preferably used Metakaolin can under the name Metastar 501 from Imerys, for example, about the Company Gustav Grolmann GmbH & Co. KG, 41429 Neuss am Rhein, DE.
Besonders bevorzugt ist es für das Aushärteverhalten des Geopolymer-Mörtels, wenn dieser als Härter gleichzeitig 2 bis 5 Gew.-% Flugasche, 1 bis 3 Gew.-% Aluminiumphosphat sowie 10 bis 15 Gew.-% Metakaolin umfasst.Especially it is preferred for the curing behavior of the geopolymer mortar, if this as a hardener at the same time 2 to 5 wt .-% fly ash, 1 to 3 wt .-% aluminum phosphate and 10 to 15 wt% metakaolin.
Ein
Geopolymer-Mörtel
gemäß der Erfindung
weist folgende Bestandteile auf, die in Summe 100 Gew.-% des Geopolymer-Mörtels ergeben:
0
bis 60 Gew.-% Kaminrohrbruch,
0 bis 60 Gew.-% Sand,
15
bis 40 Gew.-% flüssiges
Alkalisilikat,
2 bis 6 Gew.-% Alkalihydroxid,
0 bis 20
Gew.-% Flugasche,
0 bis 10 Gew.-% Aluminiumphosphat.
0
bis 20 Gew.-% Metakaolin, A geopolymer mortar according to the invention has the following constituents, which in total yield 100% by weight of the geopolymer mortar:
0 to 60 wt .-% chimney pipe break,
0 to 60% by weight of sand,
15 to 40% by weight of liquid alkali silicate,
From 2 to 6% by weight of alkali hydroxide,
0 to 20% by weight flyash,
0 to 10 wt .-% aluminum phosphate.
0 to 20% by weight of metakaolin,
In
einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Geopolymer-Mörtel aus
35
bis 45 Gew.-% Kaminrohrbruch,
10 bis 15 Gew.-% Sand,
20
bis 25 Gew.-% flüssigem
Alkalisilikat,
3 bis 5 Gew.-% Alkalihydroxid,
2 bis 5
Gew.-% Flugasche,
1 bis 3 Gew.-% Aluminiumphosphat, und
10
bis 15 Gew.- Metakaolin gebildet.In a particularly advantageous embodiment, the geopolymer mortar is made
35 to 45 wt .-% chimney pipe break,
10 to 15% by weight of sand,
20 to 25% by weight of liquid alkali silicate,
From 3 to 5% by weight of alkali hydroxide,
2 to 5% by weight of fly ash,
1 to 3% by weight of aluminum phosphate, and
10 to 15 wt. Metakaolin formed.
Ferner soll ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials bereitgestellt werden.Further intended a suitable method for producing such a material to be provided.
Die Aufgabe, eine geeignete Methode zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Geopolymer-Mörtels bereitzustellen, wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 24 gelöst:
- a) Lösen des Binders in einem Mischgefäß,
- b) Zugabe des Härters zum Binder,
- c) Homogenisieren der Härters und des Binders unter Bildung einer Suspension,
- d) Vermengen der Suspension mit Füllstoff bis zum Erreichen der gewünschten Konsistenz.
- a) dissolving the binder in a mixing vessel,
- b) adding the hardener to the binder,
- c) homogenizing the hardener and the binder to form a suspension,
- d) mixing the suspension with filler until reaching the desired consistency.
Schritt d) erfolgt vorzugsweise unter Vakuumbeaufschlagung zur Entfernung von Luftblasen aus der Masse. Alternativ oder zusätzlich kann die Vakuumbeaufschlagung auch nach Schritt d), d.h. nach dem Vermengen der Suspension mit Füllstoff erfolgen.step d) is preferably carried out under vacuum for removal from air bubbles out of the crowd. Alternatively or additionally the vacuum application also after step d), i. after mixing the suspension is carried out with filler.
Diese Abfolge an Misch- und Zugabeschritten ermöglicht eine optimale Aufbereitung des erfindungsgemäßem Geopolymermaterials. Die Einstellung der Konsistenz der Gesamtmischung hängt von der Menge an zugegebenem Füllstoff ab. Durch eine Steigerung der der Suspension zugegebenen Menge an Füllstoff kann die Konsistenz des Geopolymer-Mörtels wahlweise von gießfähig über plastisch/extrudierbar bis erdfeucht/preßfähig eingestellt werden.These Sequence of mixing and adding steps enables optimal processing the inventive geopolymer material. The adjustment of the consistency of the total mixture depends on the Amount of added filler from. By increasing the amount added to the suspension filler The consistency of the geopolymer mortar may optionally be pourable via plastic / extrudable be set to earth moist / pressable.
In einer bevorzugten Ausführung weist der Geopolymer-Mörtel verarbeitungsfertig eine gießfähige Konsistenz auf, so daß ein einfaches und zeitsparendes Einbringen des Geopolymer-Mörtels in Formen auf den Keramikrohren, z.B. in einer Gießstraße, möglich ist.In a preferred embodiment indicates the geopolymer mortar Ready to use a pourable consistency on, so that one simple and time-saving introduction of the geopolymer mortar in Molds on the ceramic tubes, e.g. in a casting line, is possible.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in
Bei
dem Kaminrohr
In
dem dargestellten Fall mit rundem Rohrquerschnitt erstreckt sich
die Öffnung
Die
Gießform
Die
Außenform
In
der in Arbeitsstellung beim Gießvorgang lotrecht
nach oben weisenden Öffnung
Die
Innenform
Um
die Innenform
Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, sowohl die Innenform
Der
Abstand zwischen Innenform
Das
Eingießen
des gießfähig eingestellten Geopolymer-Mörtels
Zum
Aushärten
des in die Form eingefüllten Geopolymer-Mörtels
Zum
Ausschalen des Ergänzungs-Formstücks wird
zunächst
die Außenform
Der
erhärtete
Geopolymer-Mörtel
In weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch Öffnungsstutzen bzw. Türrahmen für Reinigungsöffnungen an Kaminrohren mit Hilfe geeigneter Formen aus Geopolymer-Mörtel gefertigt werden. Beim Herstellen eines Öffnungsstutzens bzw. Türrahmens einer Reinigungsöffnung wird in der Regel eine rechteckige Öffnung in dem Kaminrohr angebracht. Die Innenform und die Außenform weisen einen rechteckigen Umfang auf. Auf diese Weise wird über der Öffnung durch den Geopolymer-Mörtel ein rechteckiger Öffnungsstutzen bzw. Türrahmen angeformt. Die übrigen Elemente des oben beschriebenen Verfahrens gelten auch bei dieser Ausgestaltung. Die zugehörige Reinigungstür dieser Reinigungsöffnung kann in einer separaten Form gegossen und nach dem Trocknen in Handarbeit an der dem Türrahmen der Reinigungsöffnung befestigt werden.In Further embodiments of the method according to the invention can also opening stub or doorframe for cleaning openings made of chimney pipes using suitable forms of geopolymer mortar become. When making an opening nozzle or door frame a cleaning opening As a rule, a rectangular opening is made in the chimney pipe. The inner shape and the outer shape have a rectangular circumference. This way it will go over the opening the geopolymer mortar a rectangular opening or door frame formed. The remaining Elements of the method described above also apply to this Design. The associated cleaning door this cleaning hole Can be poured in a separate mold and hand-dried after drying at the door frame the cleaning opening be attached.
- 1010
- Kaminrohrchimney pipe
- 1111
- Rohrwandpipe wall
- 1212
- Öffnungopening
- 1313
- Innenrand der Öffnunginner edge the opening
- 1414
- Rohrinnerestube interiors
- 1515
- Muffesleeve
- 2020
- Innenforminterior shape
- 3030
- Außenformexternal form
- 3131
- Unteres Stirnendelower front end
- 4040
- Gießformmold
- 4141
- Zwischenraumgap
- 5050
- Geopolymer-MörtelGeopolymer mortar
- 5151
- Füllhöhefilling height
Claims (27)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE200410051712 DE102004051712B4 (en) | 2004-10-23 | 2004-10-23 | Process and geopolymer mortar for the production of supplementary shaped pieces on ceramic bodies |
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| DE200410051712 DE102004051712B4 (en) | 2004-10-23 | 2004-10-23 | Process and geopolymer mortar for the production of supplementary shaped pieces on ceramic bodies |
Publications (2)
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| DE200410051712 Expired - Lifetime DE102004051712B4 (en) | 2004-10-23 | 2004-10-23 | Process and geopolymer mortar for the production of supplementary shaped pieces on ceramic bodies |
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