CS254246B1 - Modifikovaný vysokohodnotný a razjMnavý,cement - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká oblasti vysokofeodnotných a rozpínavých cementov. Podstatou riešenia je modifikovaný vysokohodnotný a rozpínavý cement, pozostávajúci z portlandského cementu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje, vyjádřené v hmoteostných peroentách z cementu, 5 až 20 ’% amorfného oxidu křemičitého, obsahujúceho najmenej 30 % častíc menších ako 3 jum -a najmenej '50 % častíc menších -ako 20 juna, 1 až 8 % oxidu vápenatého, 0,01 až 2,0 % uhličitanu sodného a 0,01 až 2,0 % alkalickej soli kyseliny lignosulfónovej. Riešenie je možné vynžiť všade tam, kde sú potřebné vysoké pevnosti betonu, nízké hodnoty zmraštenia betonu, vysoká odolnost vod agresívnym vodám a pod.

Description

254246

Vynález rieši modifikovaný vysokohodnot-ný a rozpínavý cement.

Za vysokohodnotné cementy sa považujútaké cementy, ktoré majú vysoké konečnépevnosti, a to v tlaku minimálně 55 MPa za28 dní.

Vysokohodnotné cementy sa najčastejšievyrábajú mletím portlandského slinku naváčšiu jemnost, čo je energeticky vysokonáročné. Ďalej sa vyrábajú určitou modifi-káciou mineralogického zloženia běžnýchportlandských slinkov, čo je zase náročnéna suroviny, energiu pri výpale (vysokýobsah C3S v slinkuj ako aj na technológic-kú disciplínu. (Bárta, R.: Chemie a techno-logie cementu. ČSAV Praha, 1961. J

Boli navrhnuté rožne sposoby získaniavysokohodnotných cementov na báze běž-ných portlandských slinkov pomocou přísad.Takéto přísady buď ovplyvňujú hydratačnýproces a tvorbu hydratovaných minerálov(SEBOK, T.: Přísady a přídavky do malt abetonu. SNTL Praha, 1985) alebo viažu prihydratácii vznikajúci hydroxid vápenatý dokrystalických kalciumsilikátov. (AO ZSSRč. 635 057, 637 358, 637 357.)

Nedostatkom týchto cementov je poměrněobtiažna reprodukovatelnosť ich vlastnostía niekedy nízká odolnost voči síranom akoaj vysoká hodnota zmraštenia.

Za rozpínavý cement považujeme taký ce-ment, ktorý pri hydratácii zváčšuje svoj ob-jem, restp. sa nezmrašťuje a pri betonáži za-bezpečuje dokonalé vyplnenie objemu, resp.nárast objemu.

Rozpínavé cementy včítane nezmraštivýchmajú v podstatě tri zložky: základná malto-vinu, rozpínač a usměrňovač, resp. regulá-tor. Základnou maltovinou je cement hlini-tanový alebo portlandský. Rozpínačom bolpóvodne tavený cement síranohlinitanový,novšie zmes hlinitanového cementu so síra-nom vápenatým, alebo aktívny oxid horeč-natý. Ako usměrňovač (regulátor, stabilizá-tor) sa používá vysokopecná zásaditá tros-ka. Všetky tieto rozpínavé, resp. nezmraštivécementy sa rozpínajú na základe tvorbyetringitu. Kryštály etringitu majú pre vyso-ký obsah vody váčší objem ako východziepevné zložky. Tým že narastajú, vyplňajúnajskór trhliny a póry. Ak to nestačí, vytvá-rajú v hydratujúcom cemente vnútorný tlak,ktorý vedie po překročení súdržnosti ma-teriálu k jeho rozpadu rozpínáním. V rozpí-navých cementoch má byť len taký obsahetringitu, ktorý vyvinie tlak potřebný k ná-rastu objemu bez rozrušenia a v nezmrašti-vých cementoch postačí ku kompenzáciizmrašťovania portlandského cementu. (Bár-ta, R.: Chemie a technologie cementu, NČSAVPraha, 1961, str. 776.) Rovnakú podstatu(tvorbu etringitu) majú aj všetky rozpínavécementy na báze sulfoaluminátov, napr. AOZSSR č. 530 865, 366 164.

Nevýhodou vyššie uvedených rozpínavýchcementov je ich vysoká citlivosť na mine- ralogické zloženie, obsah vody, ošetrovaniepo vytvrdnutí, nízká rozpínavost a citlivosťna teplotu počas hydratácie ako aj na pří-tomnost látok vyskytujúcich sa v spodnýchvodách (NaOH, NaCl, NazSOá, a pod.), ktoréspósobujú ich rozrušenie. Ďalšiu skupinu rozpínavých maltovín, res-pektive cementov tvoria zmesi, kde k ná-rastu objemu dochádza na základe přítom-nosti nabobtnávacích a plynotvorných lá-tok, napr. AO ČSSR č. 166 965, 187 901. Ne-výhodou týchto zmesí je vznik pórovitostiv štruktúre, ktorá spóso-buje pokles pevnos-ti, nízku rozpínavost a slabú odolnost k a-gresívnemu prostrediu.

Známe sú tiež rozpínavé cementy zloženéz portlandského' cementu s obsahom volné-ho vápna. Mechanizmus procesu rozpínaniaje založený na zvačšení objemu pri přecho-de oxidu vápenatého na hydroxid vápenatý.Nevýhodou takýchto rozpínavých cementovsú ťažkosti s regulováním obsahu volnéhovápna a’teda so' stupňom rozpínania. Okremtoho k hydratácii vápna dochádza často ažpo' zatuhnutí a zatvrdnutí cementu, čo vediek jeho rozrušeniu. Beton vyrobený z tohtocementu je náchylný k vyplavovaniu hyd-roxidu vápenatého' a k agresii síranovýmivodami.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje rie-šenie modifikovaného vysokohodnotného arozpínavého' cementu, pozostávajúceho zportlandského cementu, podta vynálezu,ktorého podstata spočívá v tom, že modifi-kovaný vysokohodnotný a rozpínavý cementobsahuje, vyjádřené v hmotnostných per-centách z cementu, 5 až 20 % amorfnéhooxidu křemičitého, obsahujúceho najmenej30 % častíc menších ako 3 μΐη a najmenej50 % častíc menších ako 20 μΐη, 1 až 8 %oxidu vápenatého, 0,01 až 2,0 % uhličitanusodného a 0,01 až 2,0 % alkalickej soli ky-seliny lígnosulfónovej. Výhodou modifikovaného vysokohodnot-ného cementu podlá vynálezu je, že sa dávyrobit z běžného portlandského slinku bezzvýšených nárokov na energiu. Tento ce-ment má vysoká pevnost v ohybe a v tlaku.Beton vyrobený z tohto cementu má vysokáhutnost, vysoká odolnost voči korózii a jevodonepriepustný. Okrem toho má nízkuhodnotu zmraštenia. Výhodou modifikovaného rozpínavé|io ce-mentu podlá vynálezu je vysoká rozpínavosta vysoká pevnost, čo je sposobené tým, žepri tomto zložení rozpínavého cementu do-chádza k hydratácii oxidu vápenatého tak,že k rozšíreniu (k zváčšeniu) objemu hmo-ty dochádza vtedy, pokial' je táto v plastic-kom stave, t. j. ešte před tvorbou pevnejštruktúry.

Pri hydratácii modifikovaného vysokohod-notného a rozpínavého cementu dochádza kaktivácii velkého počtu „zrn“ amorfnéhooxidu křemičitého a tým k intenzívnejšiemuchemickému viazaniu hydroxidu vápenatého, 254246 5 6 vznikajúceho počas hydratácie slinkovýchminerálov, čo sa prejavuje nárastom pev-nosti. Ako amo-rfný oxid křemičitý sa možes výhodou použit úlet, ktorý vzniká pri vý-robě ferosilícia. Alkalická sol' kyseliny lig-nosulfónove] okrem regulácie procesov hyd-ratácie (spolu s uhličitanom sodným] slúžipredovšetkým na dokonalé homogenně roz-delenie jemných častíc oxidu křemičitého· vcemente a v cementovom kameni a tým pri-spieva k lepšiemu viazaniu hydroxidu vápe-natého do kalciumsilikátových hydrátov.

Vlastnosti modifikovaného vysokohodnot-ného rozpínavého cementu podlá vynálezudokumentujú následné příklady bez toho,Tabulka 1 že by tým bol rozsah vynálezu akokolvekobmedzený (pozři tab. 1 a 2). V laboratóriu holi namiešané modifikova-né vysokohodnotné a rozpínavé cementypodlá vynálezu s pieskom a vodou podláplatnej ČSN. Ich pevnosti ako aj zloženie súuvedené v tab. 1 a 2. Na ich přípravu bolpoužitý portlandský cement PC 400 z Cemen-tárně Ladce, zomletý na měrný povrch 320metrov2. kg-1 podlá Blaina.

Modifikovaný vysokohodnotný a rozpína-vý cement je možné využit všade tam, kdesú potřebné vysoké pevnosti betonu, nízkézmraštenie betonu, vysoká odolnost voči a-gresívnym vodám, atď. Výsledky skúšok modifikovaného vysokohodnotného cementu

Zloženie modifikovaného vysokohodnotného cementu (hmot. °/o) Pevnost po 28 dňo-ch(MPa) PC 400 Úlet S1O2 CaO Lignosulfonan sodný Na2CO3 ohyb tlak 100 0 0 0 0 7,63 46,62 85,94 10 3 1,03 0,03 8,19 75,50 75,55 20 4,5 0,045 0,045 10,80 75,00 80,92 15 4 0,04 0,04 8,6 73,26 84,94 10 3 2,00 0,03 8,61 72,5 85,94 10 3 0,03 1,03 7,88 72,2 84,94 10 3 0,03 2,00 7,43 72,00 87,96 10 2 0,02 0,02 8,93 69,0 91,94 5 3 0,03 0,03 9,08 69,0 88,98 10 1 0,01 0,01 9,64 67,0 85,92 10 4 0,04 0,04 8,51 65,03 90,92 5 4 0,04 0,04 7,2 58,0 93,0 5 2 0 O 7,38 52,90 95,0 5 0 0 0 9,26 52,63 90,0 10 0 0 0 8,93 51,06 85,0 15 0 0 0 5,52 39,86 254 2 4 6 o a ta a Λo > fí

n 00gCM S 1a λ ca o

oO

to ιο ιο to ιο to ioO 1-) CO ·Φ CM_ C*T CO 1>γco" io” r-Γ a cn” tx” co "ψ to"CDCOCOlO^^xtflCOCM to O ůo <Φco Cx”

CMNH

ffl O) ffl Η H ts C O CM 00 00 M MC· 00_ O~ CO Cp~ r-^ r-(~co" Cs? tx? co” co” IX? Cx” IX? to co” cm” cm” c ta <cu

N

O Λ

O o >tí ΤΪ co

CM

O a 3=1

O

O

>G

TJ

CM

O a

O

O

CM cd 2 co O CO HO O Oo co o

CM θ'

co ts. o m co o toco co co oo cr^iS co^cm^o^o" θ' O? θ' θ' r-Γ r-í r-f tH o CO co CM rHQ O O N COσ' co σ co o* CM CM CM *Φ00 CO/00 CD UDO Q<=f θ' r-f t>x

rd tO IOτ-f Q tH IO LO IO CD CO CO tx tx Th co OOO O O O CM O O O_ O CM~O~O~ o o” o” o” o” o” o” θ’ o” o” O ι-l o Výsledky skúšok modifikovaného rozpínavého cementu

O

S a +·* tí ω a ω o o 4=1

'CD > cd tí a

N

O É<

O Λ \Φ tí cd > o 3ti tí

CD

>N

O

c“H

N J* Q) i——1'01 8 « ň bo

O ta o o o

Mi

O

&amp;J

O Ή ,Š3a >o ooiooinioiotooiowtoo rlHCMrlrlr-l-rtrHrlr·1 τ—t i—l

lOlOlO^^COCOCxtxCOCOOO

O O O CM_ CM~ O-O_ CÓ O" O O_ o,o o” o” o” o” o” o” rH O o” O O O

O ΙΟ IO IO CD CO CO CO Cx Cx CO CO OO

CM CO 00 CO CD 'J1 "ΦO) 05 05 Cx to 0O_ CO 00_ CO~ tx.^ 00_ 00~O 'SÍ' 05 O? CO CQ CO tx CM CO Cx t-lOOOCxt^CxCxCxCxOOCxCxCxoO HNn^lOCOtxOOtSOHCMOi—I 1-1 1-1 1-1

Claims (1)

1. 254246 7 PREDMET Modifikovaný vysokohodnotný a rozpína-vý cement, pozostávajúci z portlandskáhocementu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje,vyjádřené v hmotnostných percentách z ce-mentu, 5 až 20 % amorfného oxidu křemi-čitého, obsahujúceho najmenej 30 % častíc vynalezu menších ako 3 μπι a najmenej 50 % častícmenších ako 30 μΐη, 1 až 8 % oxidu vápe-natého, 0,01 až 2 % uhličitanu sodného a0,01 až 2 % alkalickej soli kyseliny ligno-sulfónovej.