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Perfectionnements à la fabrication de ciments au moyen de sulfate de calcium et de laitier de haut fourneau.
Cette invention est relative aux ciments produits au moyen de sulfate de calcium et de laitier de haut fourneau granule.
Le laitier de haut fourneau granulé est le sous- produit non métallique fondu obtenu durant la production de la fonte au haut fourneau et on le granule par refroidissement rapide, par exemple en débitant un jet de laitier dans de l'eau. On obtient ainsi le laitier sous une forme vitreuse ou non cristalline ayant des propriétés hydrauliques, c'est-à-dire se prêtant à la prise sous l'eau, notamment quand on le mélange à un accélérateur ou excitateur tel qu'un alcali ou un sulfate,
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ou les deux. L'accélérateur employé principalement pour ces ciments sur le clinker de ciment Portland, qui libère de la chaux durant la prise.
La fonction générale de "l'accélérateur" ou "excitateur" est de créer et d'accélérer des conditions de prise et une résistance optim.a, notamment une résistance pré- coce.
On a trouvé que lorsqu'on augmente la proportion de clinker de ciment Portland au-delà d'une certaine limite, le ciment devient moins résistant. Aussi devrait-on s'attendre à ce qu'un ciment bien proportionné de ce genre contienne la quantité de chaux maximum compatible avec une dureté et une résistance le mieux développées.
Un but de la présente invention est d'accroître en- core davantage la résistance des ciments de ce genre. Un autre but est d'accroître la dureté superficielle de ces ciments.
On a trouvé qu'en adjoignant au ciment en cours de prise de la chaux sous une forme la rendant disponible dans les phases de prise avancées, on produit des ciments plus résistants et plus durs, quand bien morne ils contiendraient déjà les pro- portions de clinker optima.
Cela étant, suivant la présente invention, on aug- mente la résistance et la dureté des ciments comprenant du laitier de haut fourneau, du sulfate de calcium et du clinker de ciment Portland, en laissant le ciment faire prise en pré- sence de chaux supplémentaire dérivée d'un milieu liquide qui est en contact avec le ciment en cours de prise ou dérivée d'une substance contenant ou produisant de la chaux (autre que le clinker de ciment Portland), ajoutée au mélange.
L'invention englobe des ciments du genre décrit, aux- quels sont ajoutées des substances contenant ou produisant de la chaux (autres que le ciment Portland); elle couvre aussi des articles moulés et masses faitsen ces ciments. -
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Pour exécuter l'invention, on emploie de préférence des ciments du genre décrit et revendiqué par la demanderesse dans une demande de brevet de même date, savoir des ciments comprenant du laitier de haut fourneau, du sulfate de calcium et un accélérateur ou excitateur contenant ou produisant de la chaux (en l'occurrence un clinker de ciment Portland), dans lesquels au moins 60%.
en poids des particules de laitier, au moins 50% en poids des particules de l'accélérateur et au moins 60% en poids des particules du ciment mélangé final ont un diamètre ne dépassant pas 30 microns. Comme constituant sulfate de calcium du ciment on préfère employer de l'anhydrite naturelle non cuite.
La chaux supplémentaire peut être fournie de diverses manières parmi lesquelles les suivantes se sont avérées très efficaces: (a) on laisse tremper le ciment en cours de prise dansdu lait de chaux; (b) on ajoute au ciment de la chaux hydratée moulue; (c) on ajoute au ciment du ciment Portland ayant fait prise et moulu; (d) on ajoute au ciment du ciment Portland ayant fait prise partiellement; (e) on ajoute au ciment des briques de sable et de chaux broyées; (f) on ajoute au ciment du sulfate de calcium broyé (plâtre) contenant 10 à 20% d'hydroxyde de calcium.
Si on le désire, les substances (b) à (f) inclusive- ment peuvent être employées en remplacement d'une partie du clinker de ciment Portland. On peut les ajouter soit à l'état finement moulu, soit sous forme de grosses particules.
. L'exemple suivant illustre les avantages que pré- sente le trempage du ciment en cours de prise dans du lait de chaux.
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EXEMPLE 1
On prépare un ciment contenant 85 parties en poids de laitier de haut fourneau granulé moulu, 15 parties en poids d'anhydrite et 5,4 parties de clinker de ciment Portland. On laisse tremper respectivement dans de l'eau et dans du lait de chaux deux échantillons du ciment en cours de prise. Les résis- tances à la tractions sont les suivantes :
EMI4.1
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> tragction <SEP> (en <SEP> Kg/cm2)
<tb>
EMI4.2
àués¯5 gnrµ¯¯ ±prgs 7 ¯jggr鯯 àBt¯é¯28 Jouré
EMI4.3
<tb> Ech.trempé <SEP> dans <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> 19,6 <SEP> 31,2 <SEP> 34,0
<tb>
<tb> Ech.trempé <SEP> dans <SEP> du <SEP> lait <SEP> de <SEP> chaux <SEP> 24,6 <SEP> 34,4 <SEP> 43,1
<tb>
L'exemple suivant illustre l'accroissement de la dureté superficielle, obtenu en employant des additions de sulfate de calcium broyé contenant de la chaux.
EXEMPLE 2.
On prépare un mélange au moyen de dix parties en poids de plâtre et une partie en poids de chaux hydratée.
On le laisse faire prise et on le broie ensuite de manière qu'il traverse un tami standard anglais B.S.S. No.52 (20,5 mailles par cm) et soit retenu par un tamis standard anglais No.100 (40 mailles par cm). On ajoute vingt pour-cents de ce produit à un ciment de sulfate de calcium et de laitier, con- tenant du ciment Portland comme "accélérateur". On confectionne des barres de ciment pur et des barres de sable et de ciment de 3 : 1, et on compare leur dureté superficielle à celle de barres analogues faites au moyen de ciment de sulfate de calcium et de laitier sans addition des particules contenant de la chaux.
Au tableau suivant sont donné les diamètres des empreintes produites par un poinçon pour l'essai de dureté Brinell; plus petit est le diamètre et plus dure est la sur- face.
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EMI5.1
Mélange Em,u!n tLglL:QQ!Q:g..1.¯!LmmJ.2:Qrè.2
EMI5.2
<tb> 3 <SEP> jours <SEP> 7 <SEP> jours <SEP> 28 <SEP> jours
<tb> Ciment <SEP> pur <SEP> avec <SEP> addition <SEP> 3,45 <SEP> 3,25 <SEP> 3,45
<tb> Ciment <SEP> pur <SEP> sans <SEP> addition <SEP> 3,65 <SEP> 3,7 <SEP> 3,6
<tb>
<tb> Mortier <SEP> de <SEP> 3:1 <SEP> avec <SEP> addition <SEP> 3,45 <SEP> 3,5 <SEP> 3,6
<tb> Mortier <SEP> de <SEP> 3:1 <SEP> sans <SEP> addition <SEP> 3,95 <SEP> 4,05 <SEP> ses
<tb>
L'exemple suivant illustre l'accroissement de la durée superficielle obtenue en laissant tremper dans du lait de chaux des ciments de sulfate de calcium et de laitier.
EXEMPLE 3.
Dans ce cas, on estime la différence de dureté su- perficielle entre deux mortiers de 3 :1 respectivement dans de l'eau fraîche et dans du lait de chaux, en grattant la surface du mortier avec un clou et en décernant des marques basées sur l'impression de dureté reçue.
Par exemple., on dé- cerne les marques suivantes
EMI5.3
Nllieu de stockage Marque de dureté après stockage penda-Mt UQ1il: 7jO 28 ¯jgurs 6 moàs 6 nois
EMI5.4
<tb> Lait <SEP> de <SEP> chaux <SEP> FG <SEP> FG <SEP> G <SEP> VG <SEP> VG
<tb> Eau <SEP> fraîche <SEP> P <SEP> P <SEP> F <SEP> FG <SEP> F
<tb>
<tb> P <SEP> = <SEP> dureté <SEP> médiocre <SEP> (poor) <SEP> FG <SEP> = <SEP> dureté <SEP> très <SEP> satisfaiF <SEP> = <SEP> dureté <SEP> moyenne., <SEP> (fair) <SEP> sante <SEP> (fairly <SEP> good)
<tb> G <SEP> = <SEP> dureté <SEP> satisfaisante <SEP> (good) <SEP> VG <SEP> = <SEP> dureté <SEP> parfaite <SEP> (very
<tb> good)
<tb>
REVENDICATIONS --------------------------- i.- Procédé pour augmenter la résistance et la dureté de ciments comprenant du laitier de haut fourneau, du sulfate de calcium et du clinker de ciment Portland,
caracté- risé en ce qu'on laisse le ciment faire prise en présence de chaux supplémentaire dérivée d'un milieu liquide qui est en contact avec le ciment en cours de prise et dérivée d'une substance contenant ou produisant de la chaux (autre que le clinker de ciment Portland),, ajoutée au mélange.
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Improvements in the manufacture of cements using calcium sulphate and blast furnace slag.
This invention relates to cements produced by means of calcium sulphate and granulated blast furnace slag.
Granulated blast furnace slag is the molten non-metallic by-product obtained during the production of cast iron in the blast furnace and is pelletized by rapid cooling, for example by delivering a stream of slag through water. The slag is thus obtained in a glassy or non-crystalline form having hydraulic properties, that is to say lending itself to setting under water, in particular when it is mixed with an accelerator or exciter such as an alkali or a sulfate,
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or both. The accelerator used mainly for these cements on Portland cement clinker, which releases lime during setting.
The general function of the "accelerator" or "exciter" is to create and accelerate optimum grip conditions and resistance, including early resistance.
It has been found that when the proportion of Portland cement clinker is increased beyond a certain limit, the cement becomes less resistant. Thus, a well-proportioned cement of this kind should be expected to contain the maximum amount of lime compatible with the best developed hardness and strength.
An object of the present invention is to further increase the strength of cements of this type. Another aim is to increase the surface hardness of these cements.
It has been found that by adding lime to the cement in the course of setting in a form which makes it available in the advanced setting phases, more resistant and harder cements are produced, although they already contain the proportions of optimum clinker.
However, in accordance with the present invention, the strength and hardness of cements comprising blast furnace slag, calcium sulfate and Portland cement clinker are increased by allowing the cement to set in the presence of additional lime. derived from a liquid medium which is in contact with the cement being set or derived from a substance containing or producing lime (other than Portland cement clinker), added to the mixture.
The invention encompasses cements of the type described, to which are added substances containing or producing lime (other than Portland cement); it also covers molded articles and masses made of these cements. -
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To carry out the invention, preferably used cements of the type described and claimed by the applicant in a patent application of the same date, namely cements comprising blast furnace slag, calcium sulfate and an accelerator or exciter containing or producing lime (in this case a Portland cement clinker), in which at least 60%.
by weight of the slag particles, at least 50% by weight of the accelerator particles and at least 60% by weight of the particles of the final mixed cement have a diameter of not more than 30 microns. As the calcium sulphate constituent of the cement it is preferred to employ natural, unbaked anhydrite.
The additional lime can be supplied in various ways, of which the following have been found to be very effective: (a) the cement being set is allowed to soak in milk of lime; (b) ground hydrated lime is added to the cement; (c) Portland cement having set and ground is added to the cement; (d) partially set Portland cement is added to the cement; (e) ground bricks of sand and lime are added to the cement; (f) ground calcium sulfate (plaster) containing 10 to 20% calcium hydroxide is added to the cement.
If desired, substances (b) through (f) inclusive can be used as a replacement for some of the Portland cement clinker. They can be added either in the finely ground state or as coarse particles.
. The following example illustrates the advantages of soaking the cement in the process of setting in milk of lime.
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EXAMPLE 1
A cement was prepared containing 85 parts by weight of ground granulated blast furnace slag, 15 parts by weight of anhydrite and 5.4 parts of Portland cement clinker. Two samples of the cement being set are left to soak respectively in water and in milk of lime. The tensile strengths are as follows:
EMI4.1
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> the <SEP> tragction <SEP> (in <SEP> Kg / cm2)
<tb>
EMI4.2
àués¯5 gnrµ¯¯ ± prgs 7 ¯jggr鯯 àBt¯é¯28 Day
EMI4.3
<tb> Drain soaked <SEP> in <SEP> of <SEP> water <SEP> 19.6 <SEP> 31.2 <SEP> 34.0
<tb>
<tb> Exh. soaked <SEP> in <SEP> of <SEP> milk <SEP> of <SEP> lime <SEP> 24.6 <SEP> 34.4 <SEP> 43.1
<tb>
The following example illustrates the increase in surface hardness obtained by employing additions of ground calcium sulfate containing lime.
EXAMPLE 2.
A mixture is prepared using ten parts by weight of plaster and one part by weight of hydrated lime.
We let it set and we then crush it so that it passes through a standard English B.S.S. No. 52 (20.5 meshes per cm) and be retained by a standard English No. 100 sieve (40 meshes per cm). Twenty percent of this product is added to a calcium sulfate slag cement containing Portland cement as an "accelerator". Pure cement bars and 3: 1 sand and cement bars are made, and their surface hardness is compared with that of similar bars made with calcium sulphate cement and slag without the addition of particles containing calcium. lime.
The following table gives the diameters of the indentations produced by a punch for the Brinell hardness test; the smaller the diameter, the harder the surface.
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EMI5.1
Mixture Em, u! N tLglL: QQ! Q: g..1.¯! LmmJ.2: Qrè.2
EMI5.2
<tb> 3 <SEP> days <SEP> 7 <SEP> days <SEP> 28 <SEP> days
<tb> Cement <SEP> pure <SEP> with <SEP> addition <SEP> 3.45 <SEP> 3.25 <SEP> 3.45
<tb> Cement <SEP> pure <SEP> without <SEP> addition <SEP> 3.65 <SEP> 3.7 <SEP> 3.6
<tb>
<tb> Mortar <SEP> of <SEP> 3: 1 <SEP> with <SEP> addition <SEP> 3.45 <SEP> 3.5 <SEP> 3.6
<tb> Mortar <SEP> of <SEP> 3: 1 <SEP> without <SEP> addition <SEP> 3.95 <SEP> 4.05 <SEP> ses
<tb>
The following example illustrates the increase in surface duration obtained by soaking calcium sulfate and slag cements in milk of lime.
EXAMPLE 3.
In this case, we estimate the difference in surface hardness between two mortars of 3: 1 in fresh water and in milk of lime, respectively, by scraping the surface of the mortar with a nail and giving marks based on the impression of hardness received.
For example., The following brands are recognized
EMI5.3
Place of storage Hardness mark after storage penda-Mt UQ1il: 7jO 28 ¯jgurs 6 months 6 nois
EMI5.4
<tb> Milk <SEP> of <SEP> lime <SEP> FG <SEP> FG <SEP> G <SEP> VG <SEP> VG
<tb> Fresh <SEP> water <SEP> P <SEP> P <SEP> F <SEP> FG <SEP> F
<tb>
<tb> P <SEP> = <SEP> hardness <SEP> mediocre <SEP> (poor) <SEP> FG <SEP> = <SEP> hardness <SEP> very <SEP> satisfiedF <SEP> = <SEP> hardness <SEP> average., <SEP> (fair) <SEP> health <SEP> (fairly <SEP> good)
<tb> G <SEP> = <SEP> hardness <SEP> satisfactory <SEP> (good) <SEP> VG <SEP> = <SEP> hardness <SEP> perfect <SEP> (very
<tb> good)
<tb>
CLAIMS --------------------------- i.- Method for increasing the strength and hardness of cements comprising blast furnace slag, sulfate calcium and Portland cement clinker,
characterized in that the cement is allowed to set in the presence of additional lime derived from a liquid medium which is in contact with the cement being set and derived from a substance containing or producing lime (other than Portland cement clinker), added to the mixture.