CS223134B1 - Cementová zraes s urychleným nérastom pevností - Google Patents

Abstract

Cementová zmes podlá vynálezu má urýchlený nérast počiatočných pevností. Salšia modifikácia jej vlastností sa do- siahne, ak obsahuje niektorů zo známých přísad příměsí, připadne vo vhodnej kombi- nácii podía účelu použitia. Pri zmiešaní všetkých zložiek cementovej zmesi s výjim kou zámesovej vody sa móžu připravit su ché prefabrikovaná zmesi. Cementová zmes podía vynálezu sa móže s výhodou použit všade tam, kde je potřebný urýchlený ná- rast pevností, například pri urýchíovaní tvrdnutia cementových zmesi pretepíovaním alebo pri zimnej betonáži.

Description

Tento vynález sa zaoberá cementovou zmesou s urychleným nárastom pevností, v ktorej je ako spojivo použitý oemcnt na báze slínku portlandského cementu·

Stavebná prax naliehavo potřebuje cementové zmesi, například cementové malty, injekčné zmesi a betony s urýchleným nárastom pevností pri běžných teplotách, pri urýohlovaní tvrdnutia preteplovaním i pri zimnéj betonáži, Pre všetky tieto účely sa doteraz najlepšie osvědčili cementové zmesi obsahujúce přísadu chloridu vápenatého· Přísada chloridu vápenatého sa však nemóže použiť dó železobetónov, pretože spósobuje koróziu ocelověj výstuže.

Z DOS 2 356 637 sú známe zmesi 60 - 95 hmotnostných častí portlandského cementu, 2 až 20 častí síranu vápenatého, 5 až 30 častí hlinitanového cementu a 0,2 až 5 častí sulfonovaného produktu kondenzácle amino - s - triazínu s formaldehydom, čo je v podstatě sulfonovaná melamínformalfehydová živioa, vyrábaná ako známy plastifikátor cementových zmesi pod komerčným označením Melment P 10 alebo Melment L 10, Cementová zmes podl’a DOS 2 356 637 má po přidaní zámesovej vody velmi krátké doby tuhnutia, řádové v minútach, a preto sa nehodí pre výrobu betonových zmesi· Ak sa v zmesi podlá DOS 2 356 637 nahradí síran vápenatý alkalickou solou, například síranom sodným, doby spracovatelnostl oementových zmesi sa do určitéj miery predížia, avšak rýchly nárast pevností sa dosiahne len vtedy, ak je tvrdnuiie urýchlované preteplovaním· Prídavok hlinitanového cementu k portlandskému však pósobí negativné na rast pevností po dlhšíoh dobách preteplovania· Prídavok hlinitanového cementu pósobí negativné aj na dlhodobú stabilitu štruktúry cementového kameňa a tým aj fyzikálně - mechanických vlastností betonu. Negativny účinok prí223 134

- 2 dávku hlinitanového cementu k portlandskému cementu je tým výraznější· čím je vyššia jeho dávka, a čím je dlhšia doba preteplovania betonu. Z literatury eú známe cementové zmesi, obsahujúce přísadu síranu hlinitého (L.Bechyně : Technologie betonu, SNTL Praha 1954, svazek první - Složky betonu, str.581).

V čerstvom stave majú cementové zmesi s přísadou síranu hlinitého falošné túhnutie (A.Joisel : Admixtures for cement. Published by autor, Soisy, France, 1973, str, 127), čo prakticky v

znemožňuje ich využitie na urýchlenie tvrdnutia a nárastu pevností. Na příčině je dobrá rozpustnost? síranu hlinitého vo vodě - 26,6 g bezvodej zlúčeniny sa rozpustí pri 20°C v 100 g vodného roztoku (K. Andrlík a kol.: Chemické tabulky, SNTL Bratislava 1967, str. 62), takže všetok síran hlinitý može hned po přidaní zámesovej vody do cementovej zmesi reagovat s cementom. V technickej a patentovej literatúře sú popísáné cementové zmesi obsahujúce rožne kombinácie síranu hlinitého a inými přísadami, například alkalickými sofami, ako je síran sodný, plastifikačnými přísadami, tesniacimi, hydrofobizaČnými a inými přísadami. Rýchla rozpustnost síranu hlinitého však aj pri uvedených kombináciach sposobuje falošné tuhnutia.

Uvedené nevýhody odstraňuje cementová zmes s urychleným nárastom pevností podlá vynálezu. Jej podstata spočívá v tom, že popři cemente na báze portlandského slínku a připadne vodě a/alebo plnive a/ alebo známých přísadách a/alebo prímesiach obsahuje, vztiahnuté na hmotnost cementu 0,2 až 10 % hmotnostných neúplne kaleinového síranu hlinitého s obsahom zvyškovej vody 0,1 až 20 % hmotnostných a s obsahom najmenej 50 % hmotnostných častíc menších ako 90/ima najmenej 30 % hmotnostných častíc menších ako 63«*un·

Ako cement na báze portlandského slínku sa može v cementovej zmesi podlá vynálezu použit například portlandský , troskoportlandský alebo puzolánový portlandský cement.

Ako plnivo sa može podlá potřeby a účelu použit například křemičitý piesok, karbonátová drva, rieČny štrk, připadne lahčené plnivá, ako je keramzit, expandovaný perlit alebo lahčený

223 134 polystyrén.

Ako známe příměsi je možné použit například mletý alebo neupravený popolček, křemičitý úlet alebo vápenoovú múčku.

e

Ako známe přísady je možné použit - podlá potřeby a daného účelu - plastifikačné přísady ako sú kondenzačně produkty kyseliny fi -naftalénsulfonovej s formaldehydom, alebo soli kyseliny lignosulfonovej, ďalej prevzdušňujúcej přísady ako sú soli kyseliny abietovej alebo sulfonovaná či aulfatované mastné alkoholy, ďalej retenčné přísady ako sú vo vodě rozpustné deriváty celulózy, ďalej disperzie polymérov ako eú monomórne, binárně alebo ternárne disperzie, ďalej protfemrazovaoie přísady ako sú alkoholy s jednou alebo viacerými hydroxilovými skupinami alebo močovina, dalej preplynujúoe přísady ako je hliníkový prášok, ďalej regulátory tuhnutia ako je sádroveo, a tiež přísady anorganických solí, ako je síran sodný, dusičnan draselný, uhličitan sodný, přísady hydrofobizačné, ako je etearan vápenatý alebo iné nerozpustné soli mastných kyselin a podobné.

Obsah vody v sírane hlinitom pre cementová zmes podlá vynálezu sa upraví tak, že krystalický síran hlinitý, například oktadekahydrát Alg/SO^/^.18 HgO sa zohrieva pri tepiote 180 aŽ

339°C až obsah zvýškovej vody je 0,1 až 20 % hmotnostných, načo sa upraví jeho zrnenie tak, aby obsahoval najmenej 50 % hmotnostních častío menších ako 9<bnn a najmenej 30 % hmotnostných častíc menších ako 63>ura. Uvedené zrnenie zabezpečí homogenitu rozmiestnenia a reaktivitu síranu hlinitého v cementověj zmesi.

Volbou teploty a doby zohrievania sa dosiahne rdzna kinetlka rozpúšťania neúplne kalcinovaného síranu hlinitého. Nie je účelné zvyšovat teplotu pri zohrievaní krystalického síranu hlinitého nad teplotu 339°C. Bezvodý síran hlinitý sa získává zahrievaním na teplotu vyššiu než 34O°C (J. Gažo a kol·: Všeobecná a anorganická chémia, Alfa, Bratislava, 1974, str.472í), kedy nastává jeho úplná kalcinécia. Úplnou kalcináciou dochádza k znižovaniu reaktivity síranu hlinitého, čo spomaluje nárast

223 134 pevností cementových zmesi·

Výhody cementověj zmesi podlá vynálezu a sposob jej výroby ukazujú nasledujúce příklady realizácie t

Příklad realizácie 1

250 g krystalického oktadekahydrátu síranu hlinitého Alg/SO^/^.ie HgO bolo rozdrvených na maximálnu velkost častíc 0,3 mm do sušiarne, kde bola po dobu 18 hodin udržiavaná teplota 200 + 2°C. Před začatím sušenia obsahoval krystalický síran hlinitý cca 128,4 g bezvodej zlúčeniny a cca 121,6 g kryštalickej vody· Počas 18 hodinového zohrievania stratil krystalický síran hlinitý 100,1 g krystalickéj vody, takže obsahoval ooa 14,75 % hmotnostných zvyškovej vody· Potom bol rozomletý na nasledujúou jemnost :

přepad cez si-to 90 yun 60 % hmotnostných přepad cez šito 63 jum 45 % hmotnostných

Takto vyrobený produkt bol označený A®

Do 95,25 ml vody 20°C teplej bolo přidaných 9,75 g oktadekahydrátu síranu hlinitého Alg/SO^/^.ie HgO s maximálnou veTkosťou častíc 0,3 mm, čo odpovedá pri použití roztoku ako zámessovej vody pri výrobě cementovej kaše o vodnom súčiniteli 0,4 dávke 2 % bezvodného síranu hlinitého z hmotnosti cementu® Kryš talický oktadekahydrát sa rozpustil v priebehu niekolkých minút.

Do 99,13 ml vody 20°C teplej bolo přidané 5,67 produktu A, čo odpovedá pri vodnom súčiniteli 0,40 dávke 2 % bezvodného síranu hlinitého z hmotnosti cementu. Po prvých 4 hodinách sa rozpustila len časť přidaného produktu A, zvyšok sa úplné rozpustil až po 18 hodinách.

Z portlandského cementu triedy PC 400 boli vyrobené s vod223 134

- 5 ným súčinitelom 0,35 následujúce kaše:

δ, 1 - porovnávacia bez přísad č, 2 - podl’a vynálezu s 2 % produktu A z hmotnosti cementu, Produkt A bol tesne před přidáním k cementu rozmiešaný v zámesovej vodě, bez toho, aby sa v nej rozpustil} δ, 3 - s 3,92 % kryštalického oktadekahydrátu Alg/SO^/3, ,18 HgO, Čo odpovedá dávke 2 % bezvodej zlúčeniny z hmotnosti cementu,

Z kaše č, 1 a 2 boli vyrobené skúšobné vzorky -kočky o hrané 2 cm, Z kaše č, 3 nebolo možné skúšobné vzorky riadne vyrobit a zhutni 1? pre falošné tuhnutie a rýchlu stratu spracovatelnosti, Skúšobné vzorky z kaší č, 1 a 2 boli ošetřované na vlhkom vzduohu ( 20°C, výše 90 % relativnéj vlhkosti ), načo boli odskúšané na pevnost v tlaku. Výsledky tlakových skúšok kociek boli nasledujúce :

Tabulka 1

Kaša	Pevnost v MPa 18 hod, 24 hod
č.l -
porovnávacia 5,05 7,2 bez přísad

č, 2 — podlá vynálezu s 2 % 13,2 14,8 prod, A

Výsledky uvedené v tab, 1 ukazujú podstatné rychlejší nárast pevností v tlaku u kaše č, 2 podlá vynálezu oproti kaši δ. 1 - porovnávacej bez přísad.

223 134

Příklad realizácie 2

Z troskoportlandského cementu triedy SPC 325 holi vyrobené a vodným súčiniteTom 0,35 nasledujúce kase :

č. 4 - porovnávacia bez přísad

δ. 5 - podlá vynálezu s 2% produktu A z hmotnosti cementu Produkt A bol za sucha zhomogenizovaný s cementom, až potom bola přidaná zámesová voda;

č. 6 - e 3,92 % krystalického oktadekahydrátu z hmotnosti cementu, čo odpovedalo dávke 2 % bezvodného síranu hlinitého z hmotnosti cementu,

Z kaší 8, 4 a 5 boli vyrobené rovnakým postupom ako v prí klade realizácie 1 skúšobné kočky o hrané 2 cm. Z kaše č. 6 sa nedali riadne vyrobit skúšobné vzorky pre falošné tuhnutie a rýohlu stratu spracovatelnosti, Výsledky tlakových skúšok kociek boli nasledujúce :

Tabulka o. 2

Kaša	Pevnost v MPa
18 hod.	24 hod.
8.4- porovnávacia bez přísad	4,9	7,0
8. 5 - podlá vanálezu s 2 % prod.A	9,θ	11,15

Výsledky uvedené v tabulke 2 ukazujú urýchlený nárast pevností kaše č. 5 podlá vynálezu oproti kaše č. 4 - porovnávacej bez přísad.

Příklad realizácie 3 g produktu A podlá příkladu realizácie 1 bolo zmieša223 134 ných β 12,5 g bezvodého práškového dinaftylmetándisulfonanu sodného· Takto zhotovená zmes bola označená produk Β»

Z troskoportlandského cementu triedy SPC 325 holi namiešané kaše so zložením podlá tab. 3« Každá kaša bola miešaná 2,4 minúty· Hněď po namiešaní a ďalej po 5, 10, 15 a 20 minutách od ukončenia miešania bola zisťovaná konzistenoia cementových kaší. Aby boli vylúčené vplyvy predohádzajúcich meraní, pre každý časový termín bola vždy namiešaná nová kaša.Konzistencia bola meraná ako samočinné rozliatie komolého kužeTa používaného na meranie začiatku a doby tuhnutia cementových kaší podlá Vicáta resp· podlá ČSN 72 2115· Pri meraniaoh konzistencie boli zistené nasledujúce výsledky:

T_abulka 5

Číslo kaše	Zloženie kaše	1 •a •H >O O ra s > 'd H O Φ ί> +»	Rozliatie v ©m
v ihned	po 5 min·	po 10 min·	pol5 min.	po 20 min.
7	porovnávacia bez přísad	0,4	10,6	10,6	10,6	9,9	θ,4
8	porovnávacia bez přísad	0,5	19,2	19,2	18,4	18,1	18,1
9	s 3,92 % hmot·cementu Al?/S0./-. · 18 H20	0,4	8,0	7,θ	7,6	7,6	7,6
10	s 3,92 % hmot.cem· Al2/S04/3*18 H20	0,5	8,2	8,1	8,1	8,0	7,7
11	podlá vynálezu s 2,5 % produktu B	0,4	23,9	23,7	22,5	21,0	20,3

223 134 “ 8 Výsledky uvedené v tab. 3 ukazujú rýchlu stratu spracovatelnosti kaší δ. 9 a 10 v dosledku falošného tuhnutia. Najlepšiu spracovatelnosť mala kaša δ. 11 podlá vynálezu·

Příklad realizácie 4

Z portlandského cementu triedy PC 400 bolí s vodným súéinítelom 0,35 vyrobené nasledujúce kaše t

δ. 12 - porovnávacía bez přísad

č. 13 - s 0,5 % hmotnosti cementu dinaftylmetándisulíonanu sodného δ· 14 - podlá vynálezu β 2,5 % z hmotnosti cementu produktu B podlá příkladu realizácie č. 3· Produkt B bol za sucha zhomogenizovaný s cementom, až potom bola přidaná zámesová voda·

Z cementových kaší holi zhotovené skúšobné vzorky - kočky o hrané 2 cm. Formy so skúšobnými vzorkami po zhotovení bolí uložené do preteplovacej komory, v ktorej bola automaticky udržiavaná teplota 80 i 1°C a nasýtený tlak vodných pár· Po 1, 2, 3 a 4 hodinách preteplovania boli skúšobné vzorky odformované a hnecí po odformovaní skúšané na pevnost v tlaku, pričom boli dosiahnuté nasledujúce výsledky :

Tabulka 4

Pevnosti v tlaku v MPa po Kasa hodinách preteplovania
1	2	3	4
δ. 12 - porovnává- nesk· cia bez přísad	0,25	6,2	10,3
č.13 - len s plastifikátorom nesk.	0.25	5.8	10.0
δ. 14- podlá vynálezu s 2,5 % 2,16 prod.B	6,3	9,5	12,3

223 134

Výsledky uvedené v tab.4 ukazujú urychlený nárast pevností kaše č. 14 podlá vynálezu, pričom mala oproti kaši δ·12 - porovnávacej bez prí§£d podstatné lepšiu spracovatelnosť v čerstvom stave, rovnakú, ako mala kaša č. 13 - len s pláštifikátorom.

Uvedené příklady sú len ilustrativně a nijako neobmedzujú možnosti použitia róznych známých přísad alebo ich vhodné zvolených vzájomných kombinácii v cementovej zmesi podl‘a vynálezu na modifikáclu jej vlastností, například s přidáním sádrovca alebo síranu sodného na dosiahnutie kompenzáoie zmraš ťovania alebo na dosiahnutie rozpínania zatvrdnutéj cementovej zmesi pri súčasnom urýchlenom nařaste jej pevností, alebo β přidáním uhličitanu sodného na dosiahnutie rýohleho tuhnutia cementovej zmesi strlekanej metodou suchého torkrétu, alebo s přidáním močoviny a/alebo pentaerytritolu na dosiahnutie zníženia teploty mrznutia zámesovej vody pri súčasnom urýohlení tvrdnutia a nárastu pevností cementových zmesi pri zimných prá oach.

Cementová zmes podlá vynálezu móže byť tiež vyrábaná vo formě suchých prefabrikovaných zmesi, do ktorých sa před použitím přidá zámesová voda·

Cementová zmes podlá vynálezu sa móže s výhodou použiť všade tam, kde je potřebný urychlený nárast pevností, například pri urychlovaní tvrdnutia cementových zmesi preteplovaním alebo pri zimnéj betonáži·

Claims (1)

1. Cementová zmes s urychleným nárastom pevností, po zo stávej úca z cementu na báze portlandského slínku a připadne vody a/alebo plniva a/alebo známých příměsí ako je například popolček alebo mletá vysokopeoná troska a/alebo známých přísad ako sú přísady plastifikačné, například dinaftylmetándisulfonan sod ný a/alebo přísady protizmrazovacie, ako je například močovina, a/alebo regulátory tuhnutia, například sádrovec alebo síran sod ný, a/alebo urýchlujúce tuhnutie, například uhličitan sodný, a/alebo hydrofobizačné například soli mastných kyselin, vyznačujúca sa tým, že obsahuje, vztiahnuté na hmotnost cementu 0,2 až 10 % hmotnostných neúplne kalcinového síranu hlinitého s obsahom zvyškovej vody 0,1 až 20 % hmotnostných a s obsahom najmenej 50 % hmotnostných častíc menších ako 90jUm a najmenej 30% hmotnostných častíc menších ako 63>um·