CS252551B1

CS252551B1 - Method of limiting m

Info

Publication number: CS252551B1
Application number: CS819562A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Sargon; Sona Frtusova; Cestmir Stipek
Original assignee: Frantisek Sargon; Sona Frtusova; Cestmir Stipek
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1987-09-17
Also published as: CS956281A1

Abstract

Řešení se týká zejména pórobetonu obsahujícího vápno jako aktivní pojivo, Očelem vynálezu je zlepšit rovnoměrnost struktury pórobetonu a omezit možnost vzniku mikrotrhlin a tím zvýšit jeho pevnost v tlaku a tepelně izolační vlastnosti. Tohoto účelu je dosaženo tím, že velikost a rozsah granulometrie hliníkové přísady dávkované do pórobetonové výrobní směsi se volí podle reaktivity použitého vápna.The solution relates in particular to aerated concrete containing lime as an active binder. The purpose of the invention is to improve the uniformity of the structure of aerated concrete and to limit the possibility of microcracks and thereby increase its compressive strength and thermal insulation properties. This purpose is achieved by the size and range of granulometry of the aluminum additive dosed into the aerated concrete production mixture being selected according to the reactivity of the lime used.

Description

Vynález se týká způsobu omezení vzniku mikrotrhlin a zlepšení rovnoměrnosti struktury pórobetonu obsahujícího vápno jako aktivní pojivo.The invention relates to a method of reducing the formation of microcracks and improving the uniformity of the structure of aerated concrete containing lime as an active binder.

Pórobeton je umělý kámen obsahující póry o průměru až 4 mm, který je charakterizován svou objemovou hmotností, pevností v tlaku a tepelně izolačními vlastnostmi. Pevnost v tlaku se zvyšuje se vzrůstající objemovou hmotností a se zlepšující se rovnoměrností struktury pórobetonu, čili stejnoměrnou velikostí jednotlivých pórů. Celkový objem pórů pak nepřímo úměrně ovlivňuje objemovou hmotnost, avšak přímo úměrně s ním se zlepšuje tepelně izolační schopnost pórobetonu.Aerated concrete is an artificial stone containing pores with a diameter of up to 4 mm, which is characterized by its bulk density, compressive strength and thermal insulation properties. Compressive strength increases with increasing bulk density and with improving the uniformity of the structure of aerated concrete, i.e. the uniform size of individual pores. The total pore volume then affects the bulk density in an inverse proportion, but the thermal insulation capacity of aerated concrete improves in a direct proportion.

Proces nakypřování pórobetonu se doposud řídí jen množstvím hliníkové přísady, přihlíží se jen k jejímu měrnému povrchu. Tato hodnota však nic neříká o vlastní granulometrii, především pak o rovnoměrnosti velikosti částeček přidávaného hliníkového prášku. Nijak se nepřihlíží k velikosti a rozsahu použité granulometrické frakce. Takovýto technologický postup vyhovuje u výroby pórobetonu na bázi písek-cement, kde se v průběhu nakypřování hmoty její teploty výrazně nemění, avšak je zcela nevyhovující u technologií pracujících s páleným vápnem nebo jeho kombinací s cementem. Zde dochází k podstatnému zvýšení teploty v průběhu nakypřování a vlivem nesouladu mezi průběhem hašení vápna a průběhem vývoje plynů je narůstání pórobetonové hmoty provázeno vřením, případně sedáním hmoty, což se projevuje vznikem mikrotrhlin a nerovnoměrnou strukturou pórobetonu. Finální vlastnosti pórobetonových výrobků se zhoršují.The process of loosening aerated concrete has so far been governed only by the amount of aluminum additive, taking into account only its specific surface. However, this value says nothing about the granulometry itself, especially about the uniformity of the size of the particles of the added aluminum powder. The size and range of the granulometric fraction used are not taken into account at all. Such a technological procedure is suitable for the production of aerated concrete based on sand-cement, where the temperature of the mass does not change significantly during loosening, but it is completely unsuitable for technologies working with quicklime or its combination with cement. Here, there is a significant increase in temperature during loosening, and due to the mismatch between the course of lime slaking and the course of gas evolution, the growth of the aerated concrete mass is accompanied by boiling or settling of the mass, which is manifested by the formation of microcracks and an uneven structure of the aerated concrete. The final properties of aerated concrete products deteriorate.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem omezení vzniku mikrotrhlin a zlepšení rovnoměrnosti struktury podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pro přípravu pórobetonové směsi se granulometrie hliníkové přísady volí podle kinetických vlastností použitého vápna, přičemž pro rychlá vápna se dávkuje jemná úzká frakce, pro středně rychlá vápna se dávkuje střední širší frakce a pro pomalá vápna se dávkuje hrubá úzká frakce.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the method of limiting the formation of microcracks and improving the uniformity of the structure according to the invention, the essence of which is that for the preparation of the aerated concrete mixture, the granulometry of the aluminum additive is selected according to the kinetic properties of the lime used, whereby a fine narrow fraction is dosed for quick limes, a medium wide fraction is dosed for medium quick limes, and a coarse narrow fraction is dosed for slow limes.

Volbou granulometrie hliníkové přísady s ohledem na kinetické vlastnosti použitého vápna se vytváří jednotné podmínky pro nakypřování pórobetonové hmoty, nebot vývoj plynů, jak bude prokázáno dále, při rozpouštění hliníku i průběh hydratace vápna bude probíhat stejnou rychlostí a rovnoměrně. Výsledkem je pak rovnoměrná struktura přobetonu, který vykazuje i větší pevnost při vysoké tepelně izolační schopnosti, čili při nízkém měrném ztrátovém teple.By choosing the granulometry of the aluminum additive with respect to the kinetic properties of the lime used, uniform conditions are created for the loosening of the aerated concrete mass, because the evolution of gases, as will be demonstrated below, during the dissolution of aluminum and the course of lime hydration will proceed at the same speed and evenly. The result is a uniform structure of the pre-concrete, which also exhibits greater strength with high thermal insulation capacity, i.e. with low specific heat loss.

Simulací výboje vodíku při rozpouštění hliníku v alkalickém prostředí bylo prokázáno, že proces tvorby pórů probíhá tak, že vzniklý vodík vytvoří základní objem póru, do kterého se odpařuje voda z pórobetonové směsi v okolí póru v závislosti na okamžité teplotě směsi. Objem pórů je tedy pro dané okamžité hodnoty plastické pevnosti a napětí pórobetonové směsi určen součtem hodnot parciálních tlaků vodíku a vodní páry při dané okamžité hodnotě teploty směsi. Pór bude zvětšovat svůj objem, pokud tlak v póru bude větší než plastická pevnost směsi a pokud nebude překročeno dovolené napětí směsi. Pokud k tomu dojde, pór praskne a vznikne trhlina, případně i přes několik pórů.By simulating the hydrogen discharge during the dissolution of aluminum in an alkaline environment, it was shown that the process of pore formation occurs in such a way that the hydrogen formed creates a basic pore volume into which water evaporates from the aerated concrete mixture in the vicinity of the pore depending on the instantaneous temperature of the mixture. The pore volume is therefore determined for given instantaneous values of the plastic strength and stress of the aerated concrete mixture by the sum of the partial pressures of hydrogen and water vapor at a given instantaneous value of the mixture temperature. The pore will increase its volume if the pressure in the pore is greater than the plastic strength of the mixture and if the permissible stress of the mixture is not exceeded. If this happens, the pore bursts and a crack forms, possibly even through several pores.

Každé hliníkové zrníčko tedy působí jako zárodek budoucího póru. Čím větší zrníčko, tím větší je zárodečný pór. Voda, odpařující se do zárodečných pórů, v důsledku zvyšováni teploty směsi v průběhu nakypřování a tím i roustoucí tenze vodní páry, zvětšuje objem pórů. I když je uvnitř pórů různých objemů přibližně stejný tlak, jsou póry s menším objemem pevnější, poněvadž síla působící na jejich stěny je menší.Each aluminum grain thus acts as a seed of a future pore. The larger the grain, the larger the seed pore. Water evaporating into the seed pores, due to the increase in the temperature of the mixture during the expansion and thus the increasing water vapor tension, increases the volume of the pores. Even though the pressure inside pores of different volumes is approximately the same, pores with a smaller volume are stronger, since the force acting on their walls is smaller.

Z uvedeného vyplývá, že hliníková zrníčka stejné velikosti, neboli úzké granulometrie, dávají vzniknout zárodečné póry stejné velikosti a jejich další vývoj vlivem uvolňujícího se tepla z hydrátujícího vápna je rovnoměrný, a stejný je i průběh nakypřování v celém objemu pórobetonové hmoty. Z malých zrníček pak vznikají malé zárodečné póry, které mohou rychle zvětšovat svůj objem, aniž by hrozilo nebezpečí, že dojde k jejich prasknutí a tím vznik trhlin. Naopak velkým zrníčkům hliníkové přísady odpovídající velké zárodečné póry je možno nechat narůstat jen pozvolna a po krátkou dobu tak, aby nedošlo k jejich porušení a tím vzniku trhlin.It follows from the above that aluminum grains of the same size, or narrow granulometry, give rise to germ pores of the same size and their further development due to the heat released from the hydrating lime is uniform, and the process of loosening is the same throughout the volume of the aerated concrete mass. Small grains then give rise to small germ pores, which can quickly increase in volume without the risk of their rupture and thus the formation of cracks. On the contrary, large germ pores corresponding to large grains of aluminum additive can only be allowed to grow slowly and for a short time so as to prevent their rupture and thus the formation of cracks.

Neméně důležitým parametrem je však rychlost zvyšování teploty nakypřované směsi, neboř s ní souvisí rychlost růstu jednotlivých pórů. Nesoulad mezi rychlostí vývoje vodíků při rozpuštění hliníku a rychlosti odpařování vody z pórobetonové směsi vlivem příliš rychlého nebo naopak příliš pomalého nárůstu teploty směsi, způsobeného rychlou nebo pomalou hydratací vápna rovněž vyvolá popraskání pórů a tím vznik mikrotrhlin. Kromě granulometrie hliníkové přísady je tedy třeba přihlížet i ke kinetickým vlastnostem používaného vápna.However, an equally important parameter is the rate of increase in the temperature of the expanded mixture, because the rate of growth of individual pores is related to it. The discrepancy between the rate of hydrogen evolution during the dissolution of aluminum and the rate of evaporation of water from the aerated concrete mixture due to too fast or too slow increase in the temperature of the mixture, caused by fast or slow hydration of lime, will also cause cracking of the pores and thus the formation of microcracks. In addition to the granulometry of the aluminum additive, it is therefore necessary to take into account the kinetic properties of the lime used.

Kinetické vlastnosti vápna se charakterizují průběhem jeho hydratační křivky, což je závislost teploty T ve °C na čase t v minutách při jeho hydratací. Typická hydratační křivka vápna měřená v dewarově nádobě má průběh podle obr. 1. Křivku lze aproximovat, jak znázorněno čárkovaně, čímž jsou určeny hlavní kinetické parametry daného vápna: doba t^ zpoždění hydratace, maximální hydratační teplota efektivní doba t hydratace. Tato efektivní doba hydratace je dána rozdílem t ^β t2 - t^ a určuje tzv. rychlost vápna. Podle tohoto parametru rozdělujeme vápna na rychlá, která mají t menší než 5 minut, středně rychlá, u nichž t je v intervalu od 5 do 10 minut, pomalá, kdy t_Q je v intervalu 10 až 20 minut.The kinetic properties of lime are characterized by the course of its hydration curve, which is the dependence of the temperature T in °C on the time t in minutes during its hydration. A typical hydration curve of lime measured in a Dewar vessel has a course according to Fig. 1. The curve can be approximated, as shown in dashed lines, which determines the main kinetic parameters of a given lime: the time t^ of hydration delay, the maximum hydration temperature, the effective time t of hydration. This effective hydration time is given by the difference t ^β t2 - t^ and determines the so-called speed of lime. According to this parameter, we divide limes into fast, which have t less than 5 minutes, medium fast, for which t is in the interval from 5 to 10 minutes, slow, when t _Q is in the interval from 10 to 20 minutes.

Vápna s efektivní dobou hydratace větší než 20 minut jsou již pro výrobu pórobetonu nevhodná. Hovoříme též o aktivitě vápna, což je kumulovaný parametr udávající souřadnici ^Tmax/t_raaxvrcholu hydratační křivky.Limes with an effective hydration time of more than 20 minutes are no longer suitable for the production of aerated concrete. We also talk about the activity of lime, which is a cumulative parameter indicating the coordinate ^T max / t _raax of the peak of the hydration curve.

Granulometrii hliníkové přísady můžeme pak charakterizovat statistickou distribuční funkcí jejich částic, což je závislost počtu N částic na intervalu uvádajícímu rozměrové rozpětí částic, přičemž charakteristickým rozměrem částic může být jejich průměr nebo plocha povrchu. Typický průběh distribuční funkce je nakreslen na obr. 2. S_max udává maximální rozměr částic, S_m^_n jejich minimální rozměr. Granulometrii dané hliníkové přísady můžeme označit jako širokou, kdy jsou zastoupeny všechny velikostní frakce od S_m£_n po S_max, případně velký rozsah (S^, Sg), úzkou, kdy je zastoupena pouze frakce z určitého intervalu (S_m£_n, S^), (S^, apod., jemnou, kdy je zastoupena pouze nejjemnější frakce (S_m£_n, S^), hrubou, kdy je zastoupena pouze nejhrubší frakce (S,_n, S ).The granulometry of an aluminum additive can then be characterized by the statistical distribution function of its particles, which is the dependence of the number N of particles on the interval indicating the dimensional range of the particles, while the characteristic dimension of the particles can be their diameter or surface area. A typical distribution function is drawn in Fig. 2. S _max indicates the maximum particle size, S _m ^ _n their minimum dimension. The granulometry of a given aluminum additive can be described as wide, when all size fractions from S _m £ _n to S _max are represented, or a large range (S^, Sg), narrow, when only a fraction from a certain interval is represented (S _m £ _n , S^), (S^, etc.), fine, when only the finest fraction is represented (S _m £ _n , S^), coarse, when only the coarsest fraction is represented (S, _n , S ).

j. u maxj.u max

Použitím tohoto označení můžeme určitou granulometrii popsat šířkou intervalu a velikostí převážné většiny částic v něm obsažených.Using this notation, we can describe a certain granulometry by the width of the interval and the size of the vast majority of the particles contained within it.

Uvedené skutečnosti dokumentuje a vynález objasňuje následující příklad postupu při výrobě pórobetonu podle vynálezu.The above facts are documented and the invention is clarified by the following example of the process for producing aerated concrete according to the invention.

Byla připravena výrobní pórobetonová směs, složená z vápna, elektrárenského popílku a cementu v poměru 18,4 : 68,2 : 13,4. Jako povrchově aktivní látka byl použit poron. Podle aktivity vápna byla volena zrnitost hliníkové přísady. Jednotlivé hodnoty spolu s naměřenými parametry hotového pórobetonu jsou uvedeny v následující tabulce.A production aerated concrete mixture was prepared, consisting of lime, power plant ash and cement in the ratio 18.4 : 68.2 : 13.4. Poron was used as a surfactant. The grain size of the aluminum additive was selected according to the activity of the lime. The individual values together with the measured parameters of the finished aerated concrete are given in the following table.

Al-přísada hmotnost zrnitost kg £⁺⁾ Al-additive weight grain size kg £ ⁺⁾ voda teplota °c water temperature °c vápno aktivita °C/min lime activity °C/min pevnost v tlaku MPa Compressive strength MPa objemová hmotnost kg/m³ Density kg/m ³ 1 1 2,1 2.1 2 2 28 28 48/2 48/2 3,74 3.74 490 490 2 2 2,2 2.2 6 6 30 30 52/4 52/4 1^62 1^62 §£6- §£6- 3 3 2,4 2.4 11 11 33 33 56/10 56/10 3,49 3.49 510 510 4 4 2,6 2.6 18 18 36 36 64/12 64/12 3,53 3.53 484 484

zůstatek v % na sítě 0,063.balance in % on networks 0.063.

Ve všech těchto případech mel nárůst pórobetonové hmoty při nakypřování rovnoměrný průběh, přičemž se hmota vyznačovala naprostou stabilitou, bez náznaků vření nebo sedání. Při použití stejné hliníkové přísady jako v příkladě č. 4, pro vápno o aktivitě 64/4, došlo k poklesu pevnosti hotového pórobetonu na hodnotu 1,78 MPa, nebot již došlo k popraskání pórů a tím ke vzniku trhlin.In all these cases, the increase in the aerated concrete mass during loosening was uniform, and the mass was characterized by complete stability, without signs of boiling or settling. When using the same aluminum additive as in example no. 4, for lime with an activity of 64/4, the strength of the finished aerated concrete decreased to 1.78 MPa, as the pores had already cracked and thus cracks appeared.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for reducing micro-cracks and improving the uniformity of the lime-containing porous concrete structure as an active binder, characterized in that the granulometry of the aluminum additive is selected for the preparation of the porous concrete mixture according to the kinetic properties of the lime used. the medium broader fraction is dosed and the coarse narrow fraction is dosed for slow lime.