CS202727B1

CS202727B1 - Binder based on cement clinker

Info

Publication number: CS202727B1
Application number: CS279478A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Skvara; Jaroslav Stanek; Karel Kolar; Jaroslav Novotny; Zdenek Zadak
Original assignee: Frantisek Skvara; Jaroslav Stanek; Karel Kolar; Jaroslav Novotny; Zdenek Zadak
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1981-01-30

Description

Vynález se týká pojivá se zvýšenou pevností v tahu, vhodného zejména pro stavební účely, které je ve své hmotě vyztuženo příměsí materiálu odlišného chemického složení, fyzikálních vlastností a tvaru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a binder with increased tensile strength, particularly suitable for construction purposes, which is reinforced in its mass by the addition of a material of different chemical composition, physical properties and shape.

Ve světové technice je již dlouhou dobu známo vyztužování pojiv, například sádry, hlinitanového cementu a portlandského cementu, pomocí materiálů, jejichž úěelem je zvýšení relativně nižší pevnosti pojiv v tahu v poměru k pevnosti v tlaku. Různé druhy materiálů používaných pro výztuže ee od sebe velmi liší. Mimo použití azbestových vláken různé délky a skleněných vláken o tloušlce 8 až 20 mikrometrů a délce 10 až 100 mm je známo také využití keramických vláken o tloušlce 2 až 10 mikrometrů, ocelových vláken o tloušlce 5 až 500 mikrometrů, vláken polypropylenových, nylonových a polyesterových o tloušlce více než 4 mikrometry a přírodních vláken, jako je bavlna, konopí a sisal, o tloušlce 5 až 500 mikrometrů.It has long been known in the world to reinforce binders such as gypsum, aluminous cement and Portland cement with materials designed to increase the relatively lower tensile strength of the binders relative to the compressive strength. The different materials used for ee reinforcements are very different. In addition to the use of asbestos fibers of various lengths and glass fibers of 8 to 20 microns in thickness and 10 to 100 mm in length, the use of ceramic fibers of 2 to 10 micrometers, steel fibers of 5 to 500 micrometers, polypropylene, nylon and polyester fibers thickness of more than 4 microns and natural fibers, such as cotton, hemp and sisal, of a thickness of 5 to 500 microns.

Uvedenými druhy vláken, které jsou zality, zapěchovány anebo jinak vpraveny do pojiv, se až dosud vyztužovaly sádra a hlinitanový nebo portlandský cement, u kterých měrný povrch nepřesahuje 350 m /kg. Jejich nevýhodou je věak okolnost, že se u těchto pojiv v krátké době po přípravě nemůže dosáhnout potřebné vyšší pevnosti. Jedním z vlivů, které na pevnost mají negativní vliv, je nutnost, aby při přípravě pojivá bylo používáno většíThe types of fibers which have been embedded, packed in or otherwise incorporated into the binders have hitherto been reinforced with gypsum and aluminous or Portland cement, the surface area of which does not exceed 350 m / kg. Their disadvantage is, however, the fact that the required higher strength cannot be achieved with these binders shortly after preparation. One of the influences that have a negative effect on strength is the need for the binder to be used more

202 727202 727

202 727 množství vody, dosahující až w 0,6 i více, aby tak do suspenze cementu mohla být vhodně vpravena vyztužujíeí vlékna. V důsledku vyěěího obsahu vody vytvořené konečné pojivo nemůže bez dalších úprav dosáhnout vyěěí pevnosti.202 727 amounts of water of up to 0.6 or more so that the reinforcing fibers can be suitably introduced into the cement slurry. Due to the higher water content, the final binder produced cannot achieve higher strength without further treatment.

Tak například A. J. Majumdar a dalěí (Glass Technology 9 (1968) 78; též Fibre reinforeed Cement Compoeites /Techn. Report of Materials Technology Divišion of Cement Society 1974/) nastříkali do formy směs kaše z portlandského cementu, to jest elínku jemně umletého se sádrovcem, popřípadě popílkem, na měrný povrch nepřesahující 200 až 300 m²/kg a 4,5 až 5,4 hmot. % vyztužujících skleněných vláken o délce v rozmezí 2 až 5 cm z nízkoelkalického dolomitického skla S nebo ze skla obsahujícího kysličník zirkoničitý a vzdorujícího korozivním účinkům alkalicky reagujících látek, načež po odsátí přebytečné vody a po zatuhnutí výrobky byly z formy vyjmuty. Po 7 dnech výrobky prokázaly pevnost v ohybu v rozmezí 22,2 až 24,5 MPa a po 28 dnech měly pevnost v rozmezí 19,1 až 20,9 MPa. Dále jsou známy práce H. 0. Allena (J. of Phyeice D 5 /1972/ 331), který vpravil do suspenze cementu o w = 0,4 4,4 hmot. %, počítáno na konečný výrobek, skleněných vláken o dálceFor example, AJ Majumdar and others (Glass Technology 9 (1968) 78; also Fiber Reinforced Cement Compoeites (1974)) sprayed a mixture of Portland cement slurry, that is, a finely ground gypsum powder into the mold. or ashes to a specific surface area not exceeding 200 to 300 m ² / kg and 4.5 to 5.4 wt. % of reinforcing glass fibers having a length in the range of 2 to 5 cm of low-alkali dolomitic glass S or of glass containing zirconium oxide and resistant to the corrosive effects of alkaline reactants, after which the products were removed from the mold after suction of excess water and solidification. After 7 days the products showed a flexural strength in the range of 22.2 to 24.5 MPa and after 28 days they had a strength in the range of 19.1 to 20.9 MPa. Further, the works of H. 0. Allen (J. of Phyeice D 5/1972/331), which incorporated a ow = 0.4 4.4 wt. %, calculated on the final product, of glass fibers at a distance

3,4 cm, obsahujících kysličník zirkoničitý, vzdorných vůči alkalickým látkám a na povrchu opatřených povlakem pólyvinylaoetátu. Přebytečná voda byla odstraněna vibrací, střídavým lisováním a odsáváním. Po 28 dnech uloženi ve vodě bylo dosaženo pevnosti v ohybu 25,0 MPa. Dosažené hodnoty ovšem nevyhovovaly všem požadavkům kladeným na vyztužené pojivá, a proto byl prováděn rozsáhlý výzkum jak by bylo možno jejich vlastnosti, zejména pevnost, zlepšit alespoň o 10 absolutních % nebo nejméně o 25 relativních %, počítáno na průměrnou pevnost v tahu za ohybu u dosud známých pojiv; zejména má být vyřeěeno pojivo na bázi hydraulicky aktivní látky, která ve své hmotě bude vyztuženo příměsí materiálu chemického složeni, fyzikálních vlastností a vnější formy odlišná od pojivá, při čemž bude mít větší hodnotu pevnosti nežli vyztužená pojivá až dosud známá. Cestu k tomu ukázala práce K. Koláře a dalších (podle čs. autorského osvědčení č. 175803 - 1976), kteří vyřešili složení cementová káže na bázi umletého eementářekáho slínku, obsahujícího 2 až hmot. % soli lignineulfonové kyseliny; to umožnilo, aby vodní součinitel cementová suspenze byl významně snížen a dobrá zpracovatelnost zůstala zachována. Je taká znám vynález K. Koláře (podle če. autorského osvědčení č. 198053), jehož podstatou je pojivo na bázi jemně mletého eementářekáho slínku o měrném povrchu až 3·000 m²/kg a příměsi nejméně 0,0025 hmot. % derivátu ligninsulfonanu, obsahující 2 až 95 hmot. % částic o velikosti do mikrometrů, přičemž u zatvrdlých kaší, malt a betonů se dosáhne vyhovujících pevností i bez příměsi sádrovce.3.4 cm, containing zirconia, resistant to alkaline substances and coated with polyvinyl acetate. Excess water was removed by vibration, alternate pressing and suction. After 28 days of storage in water, a flexural strength of 25.0 MPa was achieved. However, the achieved values did not meet all the requirements for reinforced binders, and therefore extensive research has been carried out on how their properties, especially strength, could be improved by at least 10 absolute% or at least 25 relative%, calculated on average bending tensile strength. known binders; in particular, a binder based on a hydraulically active substance which is reinforced in its mass by admixture of chemical composition material, physical properties and external form different from the binder, having a higher strength value than the reinforced binders hitherto known. The way to this was shown by the work of K. Kolář and others (according to the Czech author's certificate no. 175803 - 1976), who solved the composition of the cement sermon on the basis of ground Eementářeká clinker, containing 2 to mass. % lignine sulfonic acid salt; this allowed the water coefficient of the cement slurry to be significantly reduced and good workability to be maintained. Also known is the invention of K. Kolář (according to the Author's Certificate No. 198053), which is based on a binder based on finely ground Emmentary clinker with a specific surface area of up to 3,000 m ² / kg and an admixture of at least 0.0025 wt. % of a lignin sulfonate derivative containing 2 to 95 wt. % of particles up to microns in size, while hardened slurries, mortars and concretes achieve satisfactory strengths without the addition of gypsum.

Předmětem tohoto vynálezu je pojivo na bázi eementářekáho elínku se zvýšenou pevností v tahu, obsahující 75 až 99,75 % hmot. eementářekáho elínku o měrném povrchu v rozmezí 200 až 3.000 m²/kg, kde velikost nejméně 1 % hmot., s výhodou více nežli 25 % hmot., částic je v rozmezí 0,01 až 5 mikrometrů, dále obsahujíoí 0,01 až 15 % hmot. derivátu ligninu, jako je ligninaulfonan sodný, a popřípadě 0,1 až 5 % hmot. uhličitanu, kyselého uhličitanu nebo hydroxidu alkalického kovu nebo hydroxidu kovu alkalická zeminy, počítáno na celková množství eementářekáho elínku. Podstatou vynálezu je složení pojivá, kteréAn object of the present invention is a binder based on Emmental Elk having an increased tensile strength comprising 75 to 99.75% by weight. Emelian wire having a specific surface area in the range of 200 to 3,000 m ² / kg, wherein the particle size is at least 1% by weight, preferably more than 25% by weight, of the particles in the range of 0.01 to 5 microns, further comprising 0.01 to 15 % wt. % lignin derivative, such as sodium lignin sulfonate, and optionally 0.1 to 5 wt. carbonate, acid carbonate or alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide, calculated on the total amount of Emmentary eline. The subject of the invention is a binder composition which:

202 727 obsahuje 0,25 až 25 % hmot. výztužných prvků, jako jsou vlákna, například syntetická, o průměru v rozmezí 1 mikrometru až 5 cm a délce více než 1 mm, počítáno na celkové množství pojivá.202 727 contains 0.25 to 25 wt. reinforcing elements such as fibers, for example synthetic, having a diameter in the range of 1 micrometer to 5 cm and a length of more than 1 mm, calculated on the total amount of binder.

Vyšší účinky pojivá podle tohoto vynálezu ve srovnání s dosud známými cementy se pro jevují zejména ve zvýšené pevnosti v tahu za ohybu v poměru k pevnosti v tlaku. Vzhledem k zrychlenému růstu pevnosti zpevněných cementů lze předmět vynálezu s výhodou využít například při stavebních pracích, které mají být provedeny ve zkráceném termínu (zkrácení odstávky provozu výrobních závodů), při opravách komunikací (letištních ploch), při opravách stavebních panelů atd.In particular, the higher binder effects of the present invention compared to the prior art cements exhibit increased bending tensile strength relative to compressive strength. Due to the accelerated increase in strength of the reinforced cements, the present invention can be advantageously used, for example, for construction work to be carried out in a shorter time (shortening production plant downtime), road repairs (airfields), building panel repairs, etc.

Příklad 1 %ní cementářský slínek se umele na měrný povrch 650 m /kg a obsah 12 % hmot. částic o velikosti nejvýše 5 mikrometrů a připraví se z něj homogenní kaše o vodním součiniteli w = 0,27· V záměsové vodě se rozpustí 2 % hmot. ligninsulfonanu sodného a 1 % hmot. uhličitanu draselného, do vzniklé kaše se postupně a za sebou následovně přidají 3 % hmot, skleněných vláken o délce 10 mm a průměru 10 mikrometrů ze sodno-vápenatého skla vzdorného alkaliím, počítáno na celkový obsah cementářského slínku. Směs tuhne cca 25 minut; po dvou hodinách stání má pevnost v tlaku 3,0 MPa. Po 24 hodinách pevnost v tahu za ohybu je 18 MPa, po 3 dnech 19 MPa, po 7 dnech 24 MPa, po 28 dnech 26 MPa a po 180 dnech 32 MPa.Example 1 Cement clinker is ground to a specific surface of 650 m / kg and a content of 12% by weight. of particles having a size of not more than 5 micrometers and making a homogeneous slurry with a water coefficient of w = 0.27. % sodium ligninsulfonate and 1 wt. 3% by weight of 10 mm long glass fibers and a 10 micrometer diameter alkali-resistant soda-lime glass, calculated on the total cement clinker content, are successively added to the resulting slurry. The mixture sets for about 25 minutes; after two hours of standing it has a compressive strength of 3.0 MPa. After 24 hours the flexural strength is 18 MPa, after 3 days 19 MPa, after 7 days 24 MPa, after 28 days 26 MPa and after 180 days 32 MPa.

Kontrola na bázi portlandského cementu:Portland Cement Control:

Pojivo se připraví stejným způsobem jako je výše uvedeno, použije se však vodní součinitel w = 0,35, aby z portlandského cementu bylo možno umíchat kaši. Přebytek vody se odsaje na nejnižší možnou hodnotu, to je na w = 0,29. Pevnost v tahu za ohybu po 24 hodinách nelze zjistit (vzorek se láme); po 3 dnech pevnost je 1,5 MPa, po 7 dnech 12,0 MPa, po 28 dnech 18 MPa. Pojivo podle vynálezu dosáhne tedy po 28 dnech pevnosti v tahu za ohybu cca 44 % vyšší, nežli jsou hodnoty dosažené pomocí dosud používaného portlandského cementu.The binder was prepared in the same manner as above, but using a water coefficient w = 0.35 to allow the Portland cement to mix the slurry. The excess water is aspirated to the lowest possible value, i.e. w = 0.29. The flexural tensile strength after 24 hours could not be determined (specimen breaks); after 3 days the strength is 1.5 MPa, after 7 days 12.0 MPa, after 28 days 18 MPa. Thus, after 28 days, the binder of the invention achieves a flexural tensile strength of about 44% higher than that achieved with the Portland cement used hitherto.

Příklad 2Example 2

Z 94 % hmot. cementářského slínku o měrném povrchu 640 m /kg se 14 % hmot. částic menších nežli 5 mikrometrů, déle z 2 % hmot. ligninsulfonanu vápenatého, 1 % hmot. kyselého uhličitanu eodného, z 1 % hmot. azbestových vláken o tlouštce 0,01 mm a délce 8 mm a záměsové vody se vytvoří azbeetocementové desky, které za 3 hodiny je možno vyjmout z formy a po 28 dnech vykáží pevnost v tahu za ohybu 30 MPa.94% wt. cement clinker of specific surface 640 m / kg with 14% wt. % of particles smaller than 5 microns, longer than 2 wt. % calcium ligninsulfonate, 1 wt. % sodium carbonate, 1 wt. Asbestos fibers with a thickness of 0.01 mm and a length of 8 mm and blending water form asbestos-cement boards which can be removed from the mold in 3 hours and exhibit a bending strength of 30 MPa after 28 days.

Kontrola:Control:

Průměrná pevnost v tahu za ohybu u desek vyrobených s použitím portlandského cementu je pouze 24 MPa, přičemž desky mohou být vyjmuty z formy teprve po 4 dnech.The average flexural tensile strength of boards made using Portland cement is only 24 MPa, and the boards can be removed from the mold only after 4 days.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A binder based on an Emmental Allin and having an increased tensile strength containing 75 to 99.75 wt. Emperor clinker having a specific surface area in the range of 200 to 3,000 m ² / kg, wherein at least 1% by weight, preferably more than 25% by weight, of the particles is in the range of 0.01 to 5 microns, further comprising 0.01 to 15 wt. % lignin derivative, such as sodium lignosulfonate, and optionally 0.1 to 5 wt. % carbonate, acid carbonate or alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide, calculated on the total amount of cement clinker, characterized in that it contains 0.25 to 25 wt. reinforcing elements, such as fibers, for example synthetic, calculated on the total amount of binder, having a diameter in the range of 1 micrometer to 5 cm and a length of at least 1 mm, calculated on the total amount of binder.

Printed by Moravian Printing Works, plant 12, Leninova 21, Olomouc

Price: 2,40 Kčs