Die Hydratation von Magnesiumoxid$dα-Aluminiumoxid-Mischungen und deren Verwendung als hydraulisches Bindemittel

In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines alternativen, hydraulischen Bindemittelsystems auf Basis von α-Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und Fließmitteln beschrieben. Es wird gezeigt, dass abhängig vom MgO-Gehalt hydrotalcitartiges Al-Mg-Doppelhydroxid mit variablem Aluminiumgehalt oder, bei hohen MgO-Gehalten, Brucit als Hydratationsprodukt entstehen kann. Eine ähnliche Abhängigkeit der Hydratationsprodukte liegt vor, wenn anstelle des MgO-Gehaltes die Reaktivität des Magnesiumoxides variiert wird. Desweiteren wird der Zusammenhang zwischen MgO-Gehalt und Festigkeit sowie zwischen MgO-Gehalt und Abbindezeit eines Korundbetons untersucht. Diese Arbeit beschränkt sich auf die Verwendung von α-Aluminiumoxiden, da diese die höchste Leistungsfähigkeit im Feuerfesteinsatz versprechen. Da α-Aluminiumoxide sehr reaktionsträge sind, ist die Verfügbarkeit von Aluminationen der limitierende Faktor bei der Entstehung des Al-Mg-Doppelhydroxides. Der Zusammenhang zwischen dem für die Hydratbildung verfügbaren Anteil Aluminiumoxid und seiner spezifischen Oberfläche wird quantitativ bestimmt, ebenso wie der Zusammenhang zwischen dem reaktiven Anteil und dem Na2O-Gehalt des Aluminiumoxides. Durch Anwendung dieser Erkenntnisse wird ein alternatives Bindemittel entwickelt, welches in einem Korundbeton mit praxisgerechten Verarbeitungseigenschaften, Abbindezeit und Festigkeit resultiert. Es wird gezeigt, dass die abbindeverzögernden Eigenschaften von Polyacrylsäureestern auf das alternative Bindemittelsystem nach einem ähnlichen Mechanismus wirken wie man ihn von Tonerdezement annimmt. Basische Verflüssigungsadditive wirken stärker abbindeverzögernd als saure. Die Abbindung eines alternativen hydraulischen Bindemittels mit optimierter Zusammensetzung wird mittels Porenlösungsuntersuchungen und Schalllaufzeitmessungen beobachtet und ein Modell für die Hydratationsreaktion von Aluminiumoxid-Magnesiumoxid- Mischungen aufgestellt. Am Ende steht der Nachweis der verbesserten Hochtemperatureigenschaften eines Korundbetons mit alternativer Bindung im Vergleich zu einem tonerdezementgebundenen Korundbeton.