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La présente invention est relative à un procédé pour accélérer la prise de liants hydrauliques et à l'application de ce procédé en relation avec la fabrication de produits en ciment et en béton tels que des éléments destinés au bâtiment et analogues.
En vue de beaucoup de buts il est intéressant d'accélérer la prise et le durcissement de liants hydrauliques. C'est par exemple le cas dans la fabrication en série de corps en béton par moulage de béton dans des moules lors- que l'on désire utiliser les moules pour plusieurs opérations successives de moulage avec une perte de temps aussi faible que possible. Un autre exemple est la fabrication de béton cellulaire lorsque l'on désire stabiliser la structure poreuse et rendre la masse adaptée pour être tranchée aussi rapidement que pos- sible et en conséquence abréger le processus de fabrication.
En particulier, dans le cas d'utilisation de liants hydrauliques ayant un faible pouvoir hydraulique, tels que scorie de haut-fourneau basique, chaux hydraulique, cendre de schiste et analogues, avec lesquels les réactions de durcissement procèdent très lente- ment, il est souvent important d'accélérer lesdites réactions et de raccourcir ainsi le délai requis pour le durcissement.
Il est généralement connu que la prise et par conséquent le durcis- sement de ciment et de liants hydrauliques similaires peuvent être accélérés au moyen de l'addition de petites quantités de différents produits chimiques.
Les mieux connus et les plus souvent utilisés à cet effet sont des additions de sulfates plus ou moins solubles tels que gypse, chlorures métalliques, spé- cialement chlorure de calcium et de sodium, mais également chlorure d'aluminium et chlorure ferrique, en outre hydroxydes alcalins, silicate de sodium, carbona- tes ou phosphates alcalins. Cependant, ces additions entraînent souvent de con- sidérables inconvénients. Ainsi, par exemple, les chlorures tendent souvent à provoquer la corrosion et les sels alcalins et les sulfates augmentent la teneur en sels solubles dans l'eau dans le produit, ce qui augmente le risque d'efflo- rescence. De plus, les sulfates peuvent avoir un effet nuisible par suite de la formation de sulfo-alumirates.
Selon la présente invention, il a été maintenant trouvé de façon surprenante que le processus de prise de liants hydrauliques peut être considé- rablement accéléré sans aucun des désavantages ou inconvénients susmentionnés, si l'on ajoute au liant une petite quantité d'un carbonate basique de magnésium finement divisé.
Basé sur cette découverte , le processus de la présente invention comprend le fait d'ajouter au liant un carbonate basique de magnésium finement divisé, en une quantité d'environ 0,1 à 5 %, basée sur le poids du liant.
Il a été prouvé que de cette façon le délai requis pour que la prise du liant hydraulique commence, peut être diminué ou abrégé jusqu'à seulement la moitié ou le tiers ou le cinquième ou encore moins de celui requis lorsqu'il n'y a pas d'addition ou carbonate basique de magnésium. Cependant, une condition essentielle pour obtenir ce résultat favorable est que le carbonate basique de magnésium soit dans un état de division extrêmement fine ou, en d'autres termes, qu'il offre une très grande surface.
En accord avec cela, le carbonate basique de magnésium est de préfé- rence ajouté sous la forme du produit connu dans le commerce sous la dénomina- tion de 'carbonate basique de magnésium léger", dit également "magnésie blanche" lorsqu'on l'utilise à des fins pharmaceutiques, dont la "densité apparente" est inférieure à 0,3. La composition de ce produit n'est pas exactement connue mais on suppose qu'il correspond à la formule 3 Mg C03. Mg (OH)2. 3 H20 ou à la for- mule 4 Mg C03.
Mg (OH)2. 4 H20 ( Abegg : Handtüch der anorganischen Chemie, Zweiter Band, Zweiter Abteilung, Leipzig 1905), ou à la formule 5 MgO. 4 C02 x H20 dans laquelle le nombre entier x peut être 6 ou 5, selon le procédé de prépara- tion du composé (cf. Kirk-Othmer : Encyclopedia of Chemical Technology, Volume 8, 1952, page 596).
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Comme exemples de l'effet obtenu par l'addition de carbonate basique de magnésium aux liants hydrauliques selon l'invention, on peut mentionner les va- leurs suivantes, qui ont été obtenues par la détermination du temps 63 prise selon la méthode de Vicat (DIN 1164 µ 24 b ) :
EMI2.1
<tb> Liant <SEP> Addition <SEP> de <SEP> car- <SEP> la <SEP> prise <SEP> commence
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5
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<tb> idem <SEP> 1 <SEP> % <SEP> 2/3
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Ainsi qu'il ressort de ce tableau, le processus de prise est accé- léré jusqu'à un très grand degré par l'addition du carbonate basique de magné- sium. Cet effet est particulier et hautement surprenant, étant donné que ni le carbonate de magnésium neutre ni l'hydroxyde de magnésium n'ont été trouvés posséder quelque effet appréciable.
En réalité, les sels de magnésium sont considérés comme étant des retardateurs de la prise de ciment ("Proceeding of the Symposium on the Chemistry of Cements", Stockholm 1938, published by Ingen- jörsvetenskapsakademien, Stockholm 1939, page 299).
Le procédé selon l'invention peut être avantageusement appliqué pour accélérer le processus de prise de liants hydrauliques de différents genres.
En général, le terme ou expression "liant hydraulique" utilisé dans la présen- te demande doit être entendu comme comprenant des liants inorganiques contenant du silicate de calcium et/ou de l'aluminate de calcium comme constituants hy- drauliques. Comme exemples de cela, on peut mentionner le ciment de Portland, le ciment naturel, la scorie hydraulique ou le ciment de scorie, le ciment d'aluminate de calcium, également la chaux hydraulique ou les mélanges de chaux et de matériaux du genre pouzzolane ou de produits de déchet,. tels que cendre de schiste, cendre légère, cendre de coke et analogues.
L'addition du carbonate basique de magnésium au liant hydraulique peut avoir lieu de différentes façons, par exemple en mélangeant les consti- tuants finement divisés à l'état sec ou en les broyant ensemble par broyage sec ou humide. En pratique, en général, on a trouvé appropriées des quantités allant environ de 0,5 à 2 % en poids, basées sur le liant hydraulique . L'addition du carbonate basique de magnésium peut naturellement être combinée avec l'addition d'autres régulateurs de prise connus en eux-mêmes comprenant ceux auxquels on s' est référé ci-dessus, sous la supposition que cela a lieu seulement en si peti- tes quantités qu'il n'en résultera pas d'effets désavantageux.
En outre, spécia- lement lorsque les constituants sont mélangés à l'état humide, on peut ajouter un agent tensio-actif pour faciliter la dispersion du carbonate basique de magné- sium dans le liant hydraulique. Comme exemples de cela, on peut mentionner la triéthanolamine, qui peut être ajoutée en une quantité de 0,01 à 0,1 %, basée sur
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le poids du liant hydraulique.
Comme exemples d'application du procédé selon l'invention en relation avec la fabrication de ciment et de béton et de produits faits avec eux, on peut mentionner spécialement la fabrication de ciment de scorie et la production d'éléments en béton cellulaire destinés au bâtiment. A cet effet, le liant hydrau- lique est mélangé avec le carbonate basique de magnésium dans les proportions indiquées ci-dessus et avec d'autres constituants classiques de telles composi- tions en des proportions appropriées pour former la composition désirée de ci- ment de scorie ou de béton cellulaire. Grâce à l'addition du carbonate basique de magnésium, la prise de la masse de ciment ou de béton se produit dans un temps ou délai considérablement plus court que ce n'est autrement le cas.
A d'autres points de vue, la fabrication est mise en oeuvre et procède comme il est connu en soi et, en conséquence, le délai total requis pour la fabrication est abrégé, de façon correspondante.
La façon de mettre l'invention en oeuvre dans la pratique est décri- te plus en détail dans les exemples suivants.
EXEMPLE 1
Un ciment de scorie est produit en broyant ensemble les constituants suivants : Scorie basique de haut-fourneau en grains ....... 25-65 parties en poids Clinker de ciment de Portland 35-75 idem Carbonate basique de magnésium léger ......... 0,5-2 idem
Grâce à l'addition du carbonate basique de magnésium, le délai requis avant que ne commence la prise est abrégé depuis plus de 5 heures jusqu'à 1-2 heures.
EXEMPLE 2
Un ciment de scorie est préparé en broyant ensemble 100 parties en poids de scorie de haut-fourneau en grains et 0,5-2 parties en poids de carbo- nate basique de magnésium léger. Ce ciment de scorie peut être alors mélangé avec du gravier et de l'eau de façon à former un mélange pour béton.
Il est également possible de soumettre séparément la scorie à un broyage humide et d'ajouter alors le carbonate basique de magnésium simultané- ment avec le gravier à la boue de scorie obtenue par le broyage.
Le ciment de scorie ou le béton de scorie, respectivement, produit de cette façon , est spécialement approprié pour la construction de barrages.
EXEMPLE 3
Pour la fabrication de béton cellulaire, de la scorie et du sable sont broyés séparément ou ensemble jusqu'à l'état de poudre fine. Ces poudres sont alors mélangées avec de l'eau de façon à former une bouillie, et l'on peut y ajouter du ciment de Portland ou du clinker de ciment broyé afin d'obte- nir un mélange contenant les constituants solides dans les proportions suivantes :
Sable......................... 20-50 parties en poids Scorie basique de haut-fourneau en grains ....... 10-70 " Ciment de Portland ou clinker de ciment jusqu'à .... 30 " Carbonate basique de magnésium léger ......... 0,1-3 "
On ajoute alors à cette bouillie un agent donnant naissance à un gaz, par exemple 0,01 - 0,5 partie en poids de poudre d'aluminium, ou une mousse y est mécaniquement incorporée afin de produire de la porosité dans la masse et l'expansion de celle-ci. Lorsque cela a eu lieu, il est désiré d'obtenir que la masse soit dans une condition de prise suffisante pour être tranchée aussitôt que possible et, par suite de l'addition du carbonate basique de magnésium, le délai requis pour cela est abrégé depuis plus de 24 heures jusqu'à seulement
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4 à 10 heures.
La masse est alors tranchée ou sciée en dalles ou blocs plus petits qu'on laisse arriver jusqu'au durcissement final afin d'obtenir leur résistance maximum. En général,, ce durcissement est provoqué en soumettant le béton à un traitement à la vapeur dans des autoclaves sous une pression de 5 - 15 kg/cm2 pendant par exemple 5 - 20 heures.
Si le durcissement final est effectué par traitement à la vapeur, il est essentiel que le sable contienne du quartz ou d'autres minéraux siliceux ayant une teneur élevée en silice. Le sable peut également être remplacé totalement ou partiellement par de la cendre légère, de la cendre de schiste ou analogues.
Il a été trouvé que par l'addition du carbonate basique de magnésium non seulement la prise du béton est accélérée, mais également en plus de cela, que les propriétés de résistance des corps en béton sont considérablement plus élevées que dans le'cas où l'on utilise le même mélange sans addition du car- bonate basique de magnésium. Ainsi, les corps en béton produits dans cet exemple ayant une densité apparente de 0,5 ont été trouvés avoir une résistance mécani- que de 40 kg/cm2, tandis que des corps en béton produits à partir du même mé- lange pour béton sans addition de carbonate basique de magnésium et de la même densité ne possèdent qu'une résistance de 30 kg/cm2.
EXEMPLE 4
Un béton cellulaire est préparé à partir des constituants suivants : Sable ........................ 50-80 parties en poids Clinker de ciment de Portland broyé jusqu'à la 50-80 parties poids finesse de ciment ................ 20-50 Carbonate basique de magnésium léger ........ 0,2-2,5 " Potasse ....................... 0,1-2,0
A la différence de l'exemple 3, dans ce cas on n'ajoute pas de scorie de haut-fourneau comme constituant hydraulique du mélange et, en outre, 'le carbonate basique de magnésium est utilisé en combinaison avec de la potasse comme régulateur de temps de prise. A d'autres points de vue la fabrication est mise en oeuvre de la même façon que dans l'exemple 3.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour accélérer la prise de liants hydrauliques, caracté- risé par l'addition au liant hydraulique d'un carbonate basique de magnésium fi- nement divisé en une quantité d'environ 0,1 à 5 %, de préférence 0,5 - 2 %, basée sur le poids du liant.
2. Le procédé selon 1, dans lequel le carbonate basique de magnésium est ajouté sous la forme de carbonate basique de magnésium est ajouté sous la for- me de carbonate basique de magnésium léger (magnésie blanche).
3. Le procédé selon 1, ou 2, dans lequel une substance tensio-active telle que la triéthanolamine est ajoutée pour faciliter la dispersion du carbo- nate basique de magnésium dans le liant hydraulique.
4. Le procédé selon 1, 2 ou 3, appliqué à la fabrication de ciment de scorie.
5. Le procédé selon 4, dans lequel 25-65 parties en poids de scorie basique de haut-fourneau et 35-75 parties en poids'de clinker de ciment de Portland sont finement broyées et mélangées avec 0,5-2 parties en poids de carbo- nate basique de magnésium léger.
6. Le procédé selon 1, 2 ou 3, appliqué à la fabrication de béton cellulaire.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to a method for accelerating the setting of hydraulic binders and to the application of this method in connection with the manufacture of cement and concrete products such as elements intended for the building and the like.
For many purposes it is beneficial to speed up the setting and hardening of hydraulic binders. This is for example the case in the mass production of concrete bodies by casting concrete in molds when it is desired to use the molds for several successive molding operations with as little time loss as possible. Another example is the manufacture of cellular concrete when it is desired to stabilize the porous structure and make the mass suitable to be sliced as quickly as possible and consequently to shorten the manufacturing process.
In particular, in the case of using hydraulic binders having low hydraulic power, such as basic blast furnace slag, hydraulic lime, shale ash and the like, with which the hardening reactions proceed very slowly, it is It is often important to speed up said reactions and thus shorten the time required for curing.
It is generally known that the setting and therefore the hardening of cement and similar hydraulic binders can be accelerated by the addition of small amounts of different chemicals.
The best known and most often used for this purpose are additions of more or less soluble sulphates such as gypsum, metal chlorides, especially calcium and sodium chloride, but also aluminum chloride and ferric chloride, in addition hydroxides. alkalis, sodium silicate, carbonates or alkaline phosphates. However, these additions often entail considerable disadvantages. Thus, for example, chlorides often tend to cause corrosion and alkali salts and sulphates increase the content of water soluble salts in the product, which increases the risk of efflorescence. In addition, sulfates can have a deleterious effect due to the formation of sulfo-alumirates.
According to the present invention, it has now surprisingly been found that the setting process of hydraulic binders can be considerably accelerated without any of the aforementioned disadvantages or drawbacks, if a small amount of a basic carbonate is added to the binder. of finely divided magnesium.
Based on this finding, the process of the present invention comprises adding to the binder a finely divided basic magnesium carbonate, in an amount of about 0.1 to 5%, based on the weight of the binder.
It has been proved that in this way the time required for the setting of the hydraulic binder to start, can be reduced or shortened to only one half or one third or one fifth or even less than that required when there is no no addition or basic magnesium carbonate. However, an essential condition for obtaining this favorable result is that the basic magnesium carbonate be in an extremely fine dividing state or, in other words, that it offers a very large surface area.
In accordance with this, the basic magnesium carbonate is preferably added in the form of the product known commercially as "light basic magnesium carbonate", also referred to as "white magnesia" when used. Used for pharmaceutical purposes, which has a "bulk density" of less than 0.3 The composition of this product is not exactly known but it is assumed to have the formula 3 Mg CO 3 Mg (OH) 2. 3 H2O or in the formula 4 Mg CO3.
Mg (OH) 2. 4 H20 (Abegg: Handtüch der anorganischen Chemie, Zweiter Band, Zweiter Abteilung, Leipzig 1905), or to the formula 5 MgO. 4 CO 2 x H 2 O where the integer x can be 6 or 5, depending on the method of preparation of the compound (cf. Kirk-Othmer: Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 8, 1952, page 596).
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As examples of the effect obtained by the addition of basic magnesium carbonate to the hydraulic binders according to the invention, the following values may be mentioned, which were obtained by the determination of the time 63 taken according to the Vicat method ( DIN 1164 µ 24 b):
EMI2.1
<tb> Binder <SEP> Addition <SEP> of <SEP> because- <SEP> the <SEP> socket <SEP> begins
<tb>
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<tb> bonate <SEP> basic <SEP> of <SEP> after <SEP> hours
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<tb> 10 <SEP> parts <SEP> of <SEP> cement <SEP> of
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<tb> Portland <SEP> + <SEP> 90 <SEP> parts <SEP> of
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<tb> flour <SEP> from <SEP> slag <SEP> from
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<tb> aut-fourneau <SEP> - <SEP> plus <SEP> of <SEP> 5
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<tb> same as <SEP> 1 <SEP>% <SEP> 2/3
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As can be seen from this table, the setting process is accelerated to a very great extent by the addition of basic magnesium carbonate. This effect is peculiar and highly surprising, since neither neutral magnesium carbonate nor magnesium hydroxide has been found to have any appreciable effect.
In fact, magnesium salts are considered to be cement setting retarders ("Proceeding of the Symposium on the Chemistry of Cements", Stockholm 1938, published by Ingenjörsvetenskapsakademien, Stockholm 1939, page 299).
The method according to the invention can be advantageously applied to accelerate the process of setting hydraulic binders of different kinds.
In general, the term or expression "hydraulic binder" used in the present application should be understood to include inorganic binders containing calcium silicate and / or calcium aluminate as hydraulic constituents. As examples of this, there may be mentioned Portland cement, natural cement, hydraulic slag or slag cement, calcium aluminate cement, also hydraulic lime or mixtures of lime and pozzolan-like materials or of waste products ,. such as shale ash, light ash, coke ash and the like.
The addition of the basic magnesium carbonate to the hydraulic binder can take place in various ways, for example by mixing the finely divided components in a dry state or by grinding them together by dry or wet grinding. In practice, in general, amounts ranging from about 0.5 to 2% by weight have been found suitable, based on the hydraulic binder. The addition of the basic magnesium carbonate may of course be combined with the addition of other intake regulators known per se including those referred to above, under the assumption that this takes place only on a small scale. - your quantities that this will not result in disadvantageous effects.
Further, especially when the components are mixed in the wet state, a surfactant can be added to aid in the dispersion of the basic magnesium carbonate in the hydraulic binder. As examples thereof, there can be mentioned triethanolamine, which can be added in an amount of 0.01 to 0.1%, based on
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the weight of the hydraulic binder.
As examples of application of the process according to the invention in relation to the manufacture of cement and concrete and products made from them, there may be mentioned especially the manufacture of slag cement and the production of cellular concrete elements intended for the building. . For this purpose, the hydraulic binder is mixed with the basic magnesium carbonate in the proportions indicated above and with other conventional constituents of such compositions in appropriate proportions to form the desired composition of cement. slag or aerated concrete. Thanks to the addition of the basic magnesium carbonate, the setting of the cement or concrete mass occurs in a considerably shorter time or delay than is otherwise the case.
In other respects, the manufacture is carried out and proceeds as is known per se and, therefore, the total time required for manufacture is correspondingly shortened.
The manner of practicing the invention is described in more detail in the following examples.
EXAMPLE 1
A slag cement is produced by grinding together the following components: Basic grit blast furnace slag ....... 25-65 parts by weight Portland cement clinker 35-75 ditto Light magnesium basic carbonate .. ....... 0.5-2 ditto
Thanks to the addition of the basic magnesium carbonate, the time required before starting the setting is shortened from more than 5 hours to 1-2 hours.
EXAMPLE 2
A slag cement is prepared by grinding together 100 parts by weight of grain blast furnace slag and 0.5-2 parts by weight of light magnesium basic carbonate. This slag cement can then be mixed with gravel and water to form a concrete mix.
It is also possible to separately subject the slag to wet grinding and then to add the basic magnesium carbonate simultaneously with the gravel to the slag slurry obtained by the grinding.
Slag cement or slag concrete, respectively, produced in this way, is especially suitable for the construction of dams.
EXAMPLE 3
For the manufacture of aerated concrete, slag and sand are crushed separately or together to a fine powder state. These powders are then mixed with water so as to form a slurry, and Portland cement or ground cement clinker can be added thereto in order to obtain a mixture containing the solid constituents in the following proportions :
Sand ......................... 20-50 parts by weight Basic blast furnace slag in grains ....... 10-70 "Portland cement or cement clinker up to .... 30" Light basic magnesium carbonate ......... 0.1-3 "
An agent giving rise to a gas, for example 0.01 - 0.5 part by weight of aluminum powder, is then added to this slurry, or a foam is mechanically incorporated therein in order to produce porosity in the mass and expansion of it. When this has taken place, it is desired to obtain that the mass be in a sufficient setting condition to be sliced as soon as possible and, as a result of the addition of the basic magnesium carbonate, the time required for this has since been shortened. more than 24 hours up to only
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4 to 10 hours.
The mass is then sliced or sawn into smaller slabs or blocks which are allowed to reach until the final hardening in order to obtain their maximum resistance. In general, this hardening is brought about by subjecting the concrete to a steam treatment in autoclaves at a pressure of 5 - 15 kg / cm 2 for eg 5 - 20 hours.
If the final hardening is done by steaming, it is essential that the sand contains quartz or other siliceous minerals with a high silica content. The sand can also be totally or partially replaced by light ash, shale ash or the like.
It has been found that by the addition of the basic magnesium carbonate not only is the setting of the concrete accelerated, but also in addition to this, that the strength properties of the concrete bodies are considerably higher than in the case where the The same mixture is used without the addition of the basic magnesium carbonate. Thus, the concrete bodies produced in this example having a bulk density of 0.5 were found to have a mechanical strength of 40 kg / cm2, while concrete bodies produced from the same concrete mix without addition of basic magnesium carbonate and of the same density only have a resistance of 30 kg / cm2.
EXAMPLE 4
A cellular concrete is prepared from the following constituents: Sand ........................ 50-80 parts by weight Portland cement clinker crushed up to at 50-80 parts weight fineness of cement ................ 20-50 Basic magnesium carbonate light ........ 0.2-2.5 " Potash ....................... 0.1-2.0
Unlike Example 3, in this case no blast furnace slag is added as a hydraulic component of the mixture and, in addition, the basic magnesium carbonate is used in combination with potash as a regulator of the mixture. setting time. From other points of view, the manufacture is carried out in the same way as in Example 3.
CLAIMS
1. A process for accelerating the setting of hydraulic binders, characterized by adding to the hydraulic binder a finely divided basic magnesium carbonate in an amount of about 0.1 to 5%, preferably 0.5. - 2%, based on the weight of the binder.
2. The process according to 1, wherein the basic magnesium carbonate is added in the form of basic magnesium carbonate is added in the form of light basic magnesium carbonate (white magnesia).
3. The method according to 1, or 2, wherein a surface active substance such as triethanolamine is added to facilitate the dispersion of the basic magnesium carbonate in the hydraulic binder.
4. The process according to 1, 2 or 3, applied to the manufacture of slag cement.
5. The process according to 4, wherein 25-65 parts by weight of basic blast furnace slag and 35-75 parts by weight of Portland cement clinker are finely ground and mixed with 0.5-2 parts by weight. of light basic magnesium carbonate.
6. The process according to 1, 2 or 3, applied to the manufacture of cellular concrete.
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