Hochtemperatureigenschaften von kolloidal gebundenen Feuerbetonen

Pseudoböhmit- und Spinell-Sole mit einem Feststoffgehalt bis 50 Gew.-% wurden erfolgreich hergestellt. Diese weisen in Bezug auf Partikelgröße und rheologisches Verhalten ähnliche Eigenschaften wie kommerziell erhältliche kolloidale Aluminiumoxid-Suspensionen mit Feststoffgehalten von 30 Gew.-%, 40 Gew.-% und 50 Gew.-% auf. Damit kann eine neue Generation von sol-gebundenen Feuerbetonen entwickelt werden. Insbesondere Spinell-Sol-gebundene Feuerbetone weisen vielversprechende Eigenschaften auf. Neben hervorragendem thermomechanischem Verhalten weisen die mit kolloidalem Spinell gebundene Feuerbetone auch eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf.

Thermomechanische Untersuchungen (bruchmechanische Charakterisierung mit Hilfe des Keilspaltverfahrens) lieferten bisher fehlende Richtwerte und dokumentierten das Verhalten kolloidal gebundener Feuerbetone, was wertvolle Vergleiche für Materialcharakterisierung und -entwicklung in KMU liefert. Es konnte aufgezeigt werden, dass trotz (noch) begrenzter Grünfestigkeit die mit Spinell-Sol gebundenen Feuerbetone hervorragendes bruchmechanisches Verhalten bei Temperaturen über 1200 °C aufweisen, das heißt in einem Temperaturbereich, in dem die mit Kiesel-Sol gebundenen Feuerbetone (= Stand der Technik für industrielle Anwendungen) kaum oder keine Festigkeit in der Keilspaltkonfiguration besitzen.

Temperaturwechselbeständigkeits(TWB)-Untersuchungen an kolloidal gebundenen Modellfeuerbetonen haben aufgezeigt, dass sich ein gewisser Anteil von Schmelzphase im Feuerbetongefüge vorteilhaft auf die TWB auswirkt. Der zweckmäßigste Anteil an Schmelzphase hängt von der Anwendung bzw. Zusammensetzung des feuerfesten Werkstoffes und der Einsatztemperatur ab. In vielen Fällen kann durch eine gezielte Anpassung des Anteils an Schmelzphase die TWB wesentlich verbessert und die Duktilität eines feuerfesten Werkstoffes signifikant erhöht werden.