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Exploring float glass powder as corrosion resistant glass coating applied to concrete by flame spraying = Untersuchung von Floatglas als korrosionsbeständige Glasbeschichtung aufgebracht auf Beton mittels Flammspritzen



Verantwortlichkeitsangabesubmitted by Li Zhang

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2014

UmfangII, 87 Bl. : Ill., graph. Darst.


Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Zsfassung in dt. und engl. Sprache


Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter


Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2014-04-29

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-50392
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/444894/files/5039.pdf

Einrichtungen

  1. Fachgruppe für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (520000)
  2. Lehrstuhl für Glas und keramische Verbundwerkstoffe und Institut für Gesteinshüttenkunde (524210)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Flammspritzen (Genormte SW) ; Beschichtung (Genormte SW) ; Floatglas (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; flame spraying (frei) ; coating (frei) ; float glass (frei) ; concrete (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Floatglas wurde als Ausgangsmaterial gewählt, um Schutzbeschichtungen gegen chemischen Angriff auf Beton zu erzeugen. Die Methode der Applikation war Flammspritzen. Als Ausgangsmaterial für das Flammspritzen dienten Glaspulver. Die Herstellungsverfahren des Pulvers (Trockenmahlung in der Kugelmühle und Nassmahlung mit anschließender Sprühtrocknung) beeinflussten die Morphologie, die Teilchengrößenverteilung und die Sprühfähigkeit der Pulver. Im Vergleich zu gespritzten Schichten aus trocken gemahlenem Pulver lieferten Beschichtungen aus dem sprühgetrockneten Pulver bessere Ergebnisse. Es existierten keine offensichtlichen offenen Poren und eine bessere Haftung wurde erzielt. Einflüsse der Prozessparameter (Sprühabstand und Vorwärmen) wurden aufgrund der Morphologie der gespritzten Beschichtungen analysiert. Es zeigte sich, dass eine Kombination von 50 mm Spritzabstand und 500°C Vorwärmung zu einer dichten Beschichtung und ausreichender Haftung führt. Die Haftzugfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit der Schichten wurden untersucht. Ausfälle im Zugversuch traten im oberen Teil des Betons auf, was auf eine ausreichende Haftung zwischen Beschichtungen und den Substraten schließen lässt. Korrosionstests haben gezeigt, dass die Beschichtung aus Pulver SD33, sprühgetrocknetes Pulver aus einer wässrigen Suspension mit 33 Gew.% Glasanteil, das Eindringen der H2SO4-Lösung durch die Beschichtung in den Beton vollständig hemmt. Außerdem wurden nach 7 Tagen Penetration mit saurer Lösung keine Korrosionserscheinungen in den Proben gefunden, was die außerordentliche Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung verdeutlicht. Zwei Mechanismen sind verantwortlich für die Bildung von Poren in der flammgespritzten Glasbeschichtung: Zum einen werden die Poren aus dem eingeschlossenen Gas gebildet. Sie sind in der Regel rund und klein, und die Ränder dieser Poren sind glatt. Ein weiterer Mechanismus ist Porenbildung aufgrund des Fehlens von Flüssigkeit aus den bereits geschmolzenen Anteilen, um die Zwischenräume zwischen den überlappenden festen abgeflachten Partikel zu füllen; die interstitiellen Poren sind in der Regel größer (über 100 µm) und haben eine unregelmäßige oder runde Form mit scharfen Kanten. Die Porosität der Schichten wurde mit Hilfe von Bildanalyse gemessen, wodurch eine einfache Methode entwickelt worden ist, um die gemessenen 2D-Bilder in 3D-Porosität zu übertragen. Es konnte festgestellt werden, dass die Beschichtung aus dem Pulver SD33 die niedrigste Porosität aufweist.

Float glass was chosen as precursor material to generate protective coatings on concrete structures against chemical attack. The method of application was flame spraying. The feedstock for flame spraying was in form of powders. The preparation methods (dry ball milling and spray drying) affected the morphology, the particle size distribution and the spray ability of the coating powders. Compared to as-sprayed coatings from dry ball milled powders, coatings from the spray dried powders had a more favorable performance. No obvious open pores existed and a better adhesive performance was obtained. Influences of the process parameters (spraying distance and preheating) were evaluated based on the morphology of the as-sprayed coatings, indicating that a combination of 50 mm spraying distance and 500°C preheating led to a dense coating and sufficient adhesion. The tensile bonding strength and the corrosion resistance of the coatings were investigated. Failures in the tensile strength test occurred in the upper part of the concrete, indicating sufficient bonding strengths between the as-sprayed coatings and the substrates. In corrosion tests, the as-sprayed coating from a powder SD33, spray dried powder from a water-based suspension having 33 wt.% glass content, completely inhibited the penetration of the H2SO4 solution going through the coating into the concrete. Furthermore, after 7 days of exposure to the acid solution, no corrosion phenomena were found in the samples, indicating the extraordinary corrosion resistance of this coating. Two mechanisms are responsible for pore formation in the flame sprayed glass coatings: Pores are formed from the entrapped gas. They are normally round and small, and the edges of those pores are smooth. Another mechanism is pore formation due to a lack of liquid from the molten deposits to fill the interstices between the overlapping splats; the interstitial pores are normally bigger (over 100 µm), and have an irregular or round shape with sharp edges. Porosity of the coatings is measured by image analysis, whereby an easy method has been developed to transfer the measured 2D images into 3D porosity. It is found that the coating from the powder SD33 possesses the lowest porosity.

Fulltext:
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Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
English

Interne Identnummern
RWTH-CONV-145210
Datensatz-ID: 444894

Beteiligte Länder
Germany

 GO


OpenAccess

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The record appears in these collections:
Document types > Theses > Ph.D. Theses
Faculty of Georesources and Materials Engineering (Fac.5) > Division of Materials Science and Engineering
Publication server / Open Access
Public records
Publications database
524210
520000

 Record created 2014-12-09, last modified 2022-04-22


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