CS217272B1

CS217272B1 - Concrete of high starting rigidity

Info

Publication number: CS217272B1
Application number: CS147678A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Bruthans; Juraj Gustafik
Original assignee: Zdenek Bruthans; Juraj Gustafik
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1982-12-31

Description

Vynález se týká betonů z křemičitanových cementů, tj. pertlandských cementů a směsných cementů na bázi portlandského aLínku, u kterých ae dosahuje zvláště při zvýšené teplotě v krátkém čase vyseká pečáteční pevnost přídavkem hlinitanevéhe cementu a rozpustných síranů, nejlépe alkálií.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to silicate cement concretes, i.e., Portland-Portland and mixed Portland-based cements, in which, especially at elevated temperatures, the peel strength is peeled out by the addition of aluminous cement and soluble sulphates, preferably alkali.

Dosahování vysokých počátečních pevností betonů z maltovin na bázi portlandského elínku je zásadní otázkou pro zefektivnění výroby prefabrikátů a často i monolitických betonových konstrukcí, protože umožňuje větší výrobu na danném strojním zařízení, popřípadě, rychlejší postup stavebních prací.Achieving high initial strengths of Portland Eel based mortar concretes is a crucial issue for streamlining the production of prefabricated and often monolithic concrete structures, as it allows more production on the machinery or faster construction work.

V dosavadní praxi ae pro urychlení tvrdnutí betonu používají fyzikální metody, chemické metody i jejich kombinace. Z fyzikálních je nejrozšířenější použití ohřevu směsi .či už při její výrobě v míchačce a nebo ve formě či bednění po zhutnění. Současně se někdy uplatňuje zvýšení a nebo snížení tlaku - lisování, vakuování - samotná nebo v kombinaci a vibrováním - viDrelisevání a vibroválcování a vibrevákuevání a podobně.In the current practice and to accelerate the hardening of concrete use physical methods, chemical methods and combinations thereof. The most widespread of physical applications is the heating of the mixture, whether during its manufacture in a mixer or in the form or formwork after compaction. At the same time, pressure increases and / or depressions - pressing, vacuuming - alone or in combination and vibrating - may be applied at the same time, such as compression and vibration and vibration, and the like.

Z chemických způsobů je nejrozšířenější použití přídavku chloridu vápenatého, popřípadě hlinitého nebo sodného a jejich kombinací a též přídavků jiných solí silnýcn anergunic kých kyselin zvláště ausitanů, dusičnanů, síranů a jejich kombinací.Of the chemical methods, the most widespread use is the addition of calcium chloride or aluminum or sodium chloride and combinations thereof, as well as the addition of other strong anergic acid salts, in particular the sulphites, nitrates, sulphates and combinations thereof.

Účinnost všech Oosavadnlcn způsobů je omezená a ani jejicn kombinace neumožňují íisahsvat tak rychlý nárůst pe.vností, jako vyžadují moderní výrobní technologie, Fyzikál217272 ní způšeby jaeu značně úárečné na energii a strojní zařízení. íiavíc mají časté vedlejší negativní účinky jaka je rychlá ztráta zpracavatelneeti teplých betenevých směsí, porušení betenu a ebtížnš hygienické pedmínky při ehřevu a jiné. Použití dosavadních chemických urychlevačů tvrdnutí má též emezeneu účinnost a jejich používání je emezené kerezivním vlivem chloridů na ecelevau výztuž. Jseu známé i látky,které silně urychlují tuhnutí jaké například soda, pataš, křmičitan sedný a draselný, hlinitan sedný, mravenčen sedný a jiné, tyté však neposkytují dostatečnou debu zpracovatelnosti betonevé směsi, beten tuhne před zhutněním se všemi negativními důsledky. Pedebné preblémy a rychlým tuhnutím vyvolává přídavek hlinitanovéhe cementu de betenu z portlaniakého cementu. Přete se též ani tento způsob nevyužívá v praxi e výjimkou speciálních případů jako je těsnění průsaků vody a podobně, kde se právě využívá rychlá tuhnutí. Mezi chemické přísady patři i ztekucovače betonových směsí nejčastěji organické sulfonováné látky jako například lignihsulfonany, které snižují vipkozitu cementové kaše a tím usnadňují zpracovatelnost. Když se lepší zpracovatelnost využije na snížení obsahu záměsové vody, vzrůstá někdy výsledná pevnost betonu. Y počátečních fázích ovlivňují tyto přísady pevnost negativně, co ztěžuje až znemožňuje jejich použití při paření betonu.The efficacy of all prior art processes is limited, and even its combinations do not allow the rapid increase in accuracy as required by modern manufacturing technologies, physical processes that are very energy and machinery efficient. Moreover, they often have negative side effects such as rapid loss of processable heat of concrete mixtures, failure of the concrete and difficult hygiene conditions during heating and others. The use of prior art hardening accelerators also has emezeneu effectiveness and their use is limited by the corrosive effect of chlorides on ecelevau reinforcement. Substances that strongly accelerate solidification such as soda, paste, sit and potassium silicate, sit aluminate, sit ant, and others are also known, but these do not provide a sufficient discussion of the workability of the concrete mix, the concrete solidifies before compaction with all negative consequences. Preliminary problems and rapid solidification are caused by the addition of aluminous cement de betene from portlanine cement. Despite this, this method is also not used in practice, except in special cases such as sealing water leaks and the like, where rapid solidification is being used. Chemical additives include liquefaction agents for concrete mixtures, most often organic sulphonated substances such as lignosulphonates, which reduce the viscosity of the cement slurry and thus facilitate workability. When better processability is used to reduce the mixing water content, the resulting concrete strength sometimes increases. In the early stages, these additives affect the strength negatively, making it difficult or even impossible to use them in concrete steaming.

Nedostatky dosavadního stavu se odstraňuji podle vynálezu, který umožňuje dosáhnout zvláště u ohřívaných betonů v nečekaně krátkém čase pevnosti dostačující pro odformování a manipulaci s prvky, přičemž je současně zlepšená zpracovatelnost betonová směsi po dobu dostačující k jejímu uložení a zhutnění. Dosahuje se to tak, že se do betonové směsi na bázi křemičitanového cementu přidá hlinitanový cement v množství 1 % až 20 % účelně 2,5 % až 7,5 %'z hmotnosti křemičitanového cementu a současně re rodě rozpustný síran nejlépe sodný anebo draselný v množství 0,1 % až 2,5 % účelně 0,25 % až 0,75 % z hmotnosti křemičitanového cementu. Vyrobená směs se zhutní a vystaví ohřevu obvyklým způsobem. Uryohlujíoí působení dále vzrostá v případě současného přidání organických ztekucováčů betonové směsi, i když samotné působí retardačně, jako například dlnaftylmetansulfonan sodný, ligninsulfonan sodný nebo vápenatý, melamínformaldehydová.sulfonovaná pryskyřice, kondenzát s naftalensulfokyseliny s fermaldehydem a podobně.The drawbacks of the prior art are eliminated according to the invention, which makes it possible, especially in heated concretes, to achieve strength in an unexpectedly short time sufficient for demolding and handling elements, while at the same time improving the workability of the concrete mixture for a time sufficient to store and compact it. This is accomplished by adding to the silicate cement-based concrete an aluminous cement in an amount of 1% to 20%, suitably 2.5% to 7.5% by weight of the silicate cement, and at the same time a soluble sodium or potassium sulfate, an amount of 0.1% to 2.5% suitably 0.25% to 0.75% by weight of the silicate cement. The mixture is compacted and subjected to heating in the usual manner. The effect is further enhanced by the simultaneous addition of organic concrete mixers, although they themselves act as retardants, such as sodium dlnaphthylmethanesulfonate, sodium or calcium ligninsulfonate, melamine formaldehyde sulfonated resin, naphthalenesulfonic acid condensate with fermaldehyde and the like.

Účinek dosahovaný podle vynálezu je zřejmý z příkladu:The effect achieved according to the invention is evident from the example:

Byla vyrobená betonová směs polotekuté konzistence a sledovala se možnost dosáhnout v kombinaci s ohřevem v době co nejkratší pevnost v tlaku 5,0 respektive 10 MPa, která umožňuje odformování a manipulaci s betonovými prvky. Dosáhnutí této minimální pevnosti teda určuje dobu výrobního cyklu a tím i využití zařízení.A concrete mixture of semi-liquid consistency was produced and the possibility of achieving a compressive strength of 5.0 and 10 MPa, respectively, was achieved in combination with heating at a time, which allows the demoulding and handling of the concrete elements. The achievement of this minimum strength thus determines the production cycle time and thus the utilization of the device.

Beton měl složení: 380 kg portlandského cementu 400,The concrete had: 380 kg of Portland cement 400,

670 kg kameniva 0/4 mm,670 kg of aggregate 0/4 mm,

440 kg kameniva 4/8 mm ia 700 kg kameniva 8/16 mm.440 kg of aggregates 4/8 mm and 700 kg of aggregates 8/16 mm.

'. ·ν'. · Ν

Betonová směs měla sednutí 8 cm a teplotu 13,5 *C. ío zhutnění byly formy vložené do komory s teplotou 60 *0, v které byla potom během 15 minut zvýšena teplota na 80 *6. Tato teplota byla v komoře udržovaná dvě hodiny. Ihned p^tom byly vzorky od formované a stanovená pevnost v tlaku.The concrete mixture had a settlement of 8 cm and a temperature of 13.5 ° C. Forming, the molds were placed in a 60 ° C chamber in which the temperature was then raised to 80 ° C over 15 minutes. This temperature was maintained in the chamber for two hours. Immediately thereafter, the specimens were molded and determined as compressive strength.

Směs podle vynálezu byla vyrobená a ošetřovaná rovněž tímto způsobem. P^i výrobě směsi se však přidali - vyjádřené v Jí z hmotnosti křemičitanového cementu - 5 % hlinitanového cementu a 0,5 Jí síranu sodného lagSO^, 0 stejné množství jako činí přídavek se současně snížil obsah pertlandskéhe cementu v směsi, takže klesl na 359 kg/m\ Zpraoevatelnost směsi se zlepšila uvedeným přídavkem tak, že pro zachování konzistence 3 cm sednutí kužele bylo nutno snížit obsah záměnové vody, jak uvádí dále tabulka. Třetí směs byla vyrobena stejně jako přeůebásejíeí assěs podle vynálezu, ale současně se přidal ztekucovač betonové směsi dlnaftylttetansulfenan sodný v msžství 0,2 % z hmotnosti pertlandskéhe cementu. Snížením obsahu zánětové vcdy byla zachovaná konzistence 8 cm sednutí kužele.The composition of the invention was also produced and treated in this manner. However, in the preparation of the mixture, 5% alumina cement and 0.5% sodium sulphate lagSO4, as expressed in the weight of the silicate cement, were added at the same time as the addition, while at the same time the Pertlandic cement content was reduced to 359 The mixability of the mixture was improved by the above addition so that in order to maintain a consistency of 3 cm cone settlement, it was necessary to reduce the content of the replacement water as shown in the table below. The third mixture was made in the same way as the present invention, but at the same time a liquefied concrete blender was added at a rate of 0.2% by weight of the Portland cement. By reducing the inflammatory rate, the consistency of 8 cm cone settling was maintained.

o ‘in ‘

Byly zjištěny následující hodnoty po 2 hodinách tepelného ošetřeníjThe following values were found after 2 hours of heat treatment

Směs Mixture sednutí cm settlement cm Objemová hmotnost kg.m^a Bulk density kg.m ^a v/« in/" 0 pevnost v tlaku 0 compressive strength MPa MPa % % 1 porovnací 1 by comparison 8 8 2399 2399 0,447 0.447 2,9 2.9 100 100 ALIGN! 2 podle vynál 2 by invented szu 8 szu 8 2390 2390 0,436 0.436 7,5 7.5 259 . 259. 3. podle vynálezu 8 3. according to the invention 8 2443 2443 0,410 0.410 11,6 11.6 400 400

U betonů podle vynálezu vzrostla pevnost 2,6 aŽ 4 krát a dosáhla po dvou hodinách odformova cí nebo manipulační pevnost bez zhoršení zpracovatlnosti čerstvé směsi a bez předčasného tuhnutí. Konečná pevnost byla u všech tří směsí obdobná a vyhov evala betonu značky B 250. Pro využívání vynálezu je zásadní překvapující zjištění, že vyšší pevnost se dosahuje tehdy když se síran přidá v tuhé formě. Přidáním síranu ve formě roztoku se pevnost sníží oproti přídavku v tuhé formě. Ostane ovšem vyšší jako u směsi perevnaoí.In the concretes according to the invention, the strength increased by 2.6 to 4 times and reached the demoulding or handling strength after two hours without impairing the processability of the fresh mixture and without premature solidification. The final strength was similar in all three mixtures and suited to the B 250 concrete. In order to exploit the invention, it is surprising to find that a higher strength is obtained when sulphate is added in solid form. The addition of sulfate in the form of a solution reduces the strength compared to the addition in solid form. However, it will remain higher than the perevnail blend.

PříkladExample

Byla vyrobená směs bez a s přídavkem 5 % hlinitanovéh© cementu a 0,5 % síranu sodného. Použil se opět portlaadský cement 400 a vodný součinitel byl konstantně 0,4. Po dvou hodinách tepelného ošetření popsaného v předešlém příkladě byly zjištěny hodnoty uvedené v tabulce:A mixture was produced without and with the addition of 5% aluminate cement and 0.5% sodium sulfate. Portlaad cement 400 was again used and the water coefficient was constant 0.4. After two hours of heat treatment as described in the previous example, the values given in the table were found:

Přídavek síranuAddition of sulphate

Konzistence PevneetConsistent consistency

rozlití cm spill cm Tah za ohybu Bending stroke Tlak Pressure MPa MPa % % MPa MPa % % Bez síranu Without sulfate 15,7 15.7 0,5 0.5 100 100 ALIGN! 2,8 2.8 100 100 ALIGN! Síran jako -roztok Sulphate as a solution 16,7 16.7 1,8 1,8 360 360 8,6 8.6 307 307 Síran v tuhé fermě Sulphate in solid fermi 17,2 17.2 2,3 2.3 460 460 10,9 10.9 389 389

skutečnost, že betony podle vynálezu možno vyrábět z různých druhů křemičitanovýoh cementů potvrzuje další příklad so směsí vyrobenou s v/o - 0,4 bez a β přídavkem 5 hlinitanového cemaatu & 0,5 % síranu sodného a s tepelným ošetřením stejným jako v předešlých případech, avšak nyní s použitím struskepertlandského cementu třídy 325.the fact that the concretes according to the invention can be produced from different types of silicate cements is confirmed by another example with a mixture made with w / o - 0.4 without and β addition of 5 aluminate cemaate & 0.5% sodium sulphate and heat treatment as in the previous cases, now using slag grade 325 cement.

Záměs pevnost po 2 hodináchMixing strength after 2 hours

tah za MPa thrust MPa ohybu % bending % tlak pressure MPa MPa % % porovnací 0,25 comparative 0.25 100 100 ALIGN! 1,4 1.4 100 100 ALIGN! podle vynálezu 1,1 according to the invention 1,1 440 440 4,7 4.7 336 336

Vysvětlení příčin nečekaně vysokého účinku poměrně nízkého přídavku hlinitanového.cementu s rozpustným síranem přidaným optimálně v tuhé formě si pro složitost systému bude vyžadovat další výzkum, protože jde zřejmě o složité interakce složek křemičitanového cementu s hlinitanovým oementem a síranem i případnou ztekueujíoí přísadou.Explanation of the causes of the unexpectedly high effect of the relatively low addition of aluminate cement with soluble sulfate added optimally in solid form will require further research because of the complexity of the system since it appears to be complex interactions of silicate cement components with aluminate cement and sulphate.

Skutečnost, že značně vysokých pevností se dosahuje podle vynálezu už při přídavoíoh značně nižších jako bylo uvedeno v příkladech dává možnost hospodárného využití vynálezu v různých přípádech, přičemž tsohniokoekenomlokeu optimallzaoi nutno zjistit předběžnými zkouškami betonů za konkretníoh podmínek.The fact that very high strengths are achieved according to the invention already at additions considerably lower than those given in the examples gives the possibility of economical application of the invention in various cases, whereby it is necessary to determine preliminary concrete tests under specific conditions.

Claims

1. Concrete of high strengths of Portland cement or mixed oement based on Portland lime, water and aggregate, especially with hardening by heating, characterized in that it contains - expressed in% by weight of Portland or mixed oement - 1 to 20% expediently 2.5 % to 7.5% aluminate oement; and 0.1 to 2.5% suitably 0.25 to 1.0% water-soluble sulfate, for example sodium and / or potassium.

2. High strength concrete according to claim 1, characterized in that it also contains at least one viscosity-reducing substance of the cementitious slurry, such as sulphonated organic substances such as lignin sulphonates, melamine-formaldehyde sulphonated resins, sulphonated naphthalene compounds and the like in an amount of 0.05% to 2. 5% by weight of cement.