CS273229B1

CS273229B1 - Gypsum-free solid mixture on base of ground clinker

Info

Publication number: CS273229B1
Application number: CS150388A
Authority: CS
Inventors: Tomas Ing Vsetecka; Frantisek Rndr Drsc Skvara; Jaroslav Ing Hrazdira
Original assignee: Vsetecka Tomas; Skvara Frantisek; Hrazdira Jaroslav
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1991-03-12
Also published as: CS150388A1

Description

Vynález se týká pevné směsi, kdy jako pojivo je použit bezsádrovcový portlandský cement.

Bezsádrovcový portlandský cement - dále jen BS cement - představuje nový typ anorganického pojivo. Toto pojivo je založeno na slinku portlandského nebo bílého cementu umletém na měrný povrch 300 az 700 m²/ kg. Sádrovec, který je běžnou regulační přísadou do portlandského cementu, je nahrazen synergicky působící směsí sulfonovaného polyelektrolytu, například ligninsulfonanu a jeho derivátů, sulfonovaných polyfenolátů, sulfonovanýoh polyfenolátů, sulfonovaných vysokomolekulárních kondenzátů aj. a soli alkalického kovu, například NagGO^, NaHCQ^, KgCO^, KHCQ^, křemičitanů aodnýoh nebo draselných s různým silikátovým modulem.

BS cement se odlišuje v některých vlastnostech a průběhem hydratace od běžného portlandského - sádrovcového cementu. Vlastnosti BS cementů byly dříve popsány v US pat. osvědčení č. 3 689 294·, US 4 168 985, US 4 551 176 a dále potom v čs, autorském osvědčení č. 253 499, 257 315, 270 602 a 273 201.

Výraznou vlastností BS cementů je možnost jejich zpracování při nízkém vodním součiniteli beze ztráty dobré zpracovatelnosti a dosažení vysokých krátkodobých a dlouhodobých pevností. Tyto vlastnosti dávají možnost využití BS cementů především pro speciální aplikace.

Nevýhodou malt a betonů z BS cementů připravených z běžného stavebního písku a kameniva je, že jejich pevnosti nedosahují často hodnot, které dosahují kaše z těchto cementů. Přitom v souvislosti s řešením otázky dosažení vysokých pevností malt a betonů z BS cementů vyplývají některá omezení, která způsobují dosažení jen nižších pevností a zhoršení zpracovatelnosti směsí. Jsou to především technologické makropóry - řádově 10 až 10² /um - dané provzdušněním směsí. Tato makropórovitost má u BS cementů uzavřený kulový charakter a nevyskytuje se zde otevřená kapilární pórovitost v míře charakteristické pro betony z portlandského cementu. Nicméně tato technologická .makropórovitost u malt a betonů z BS cementů způsobuje dosažení jen určitého zlomku dosažitelné pevnosti, a to především u pevností v tahu za ohybu. Na tyto efekty technologických makropórů upozornili Birchall, Kendall a Howard v EP 30 408. Odstraněním makropórů dospěli - spolu s aplikací polymerů - ke hmotám s pevnostmi v tahu až 150 MPa u MDF cementů. Odstranění technologických makropórů je možné do značné míry u směsí z BS cementů použitím látek s odpěňujíoími účinky, například 2-etylhexanolu, tributylfosfátu nebo úletu SiOg + orgahokřemičité sloučeniny.

Další omezení představuje složení a vlastnosti plniva. Z experimentálních výsledků vyplývá, že zpracovatelnost směsí z BS cementů při nízkém vodním součiniteli výrazně ovlivňuje obsah jemné frakce plniv. Tyto jemné frakce dále na sebe váží přísady nahrazující sádrovec a způsobují výrazné zkrácení počátku tuhnutí.

Uvedené nedostatky odstraňuje pevná směs na bázi mletého slinku prostá sádrovce, která obsahuje slínek portlandského nebo bílého cementu umletého na měrný povrch 300 až 700 m²/kg, mlecí přísadu jako je etylenglykol, trietanolamin, alkalolamid sulfonových kyselin, dále obsahuje synergicky působící směs sulfonovaného polyelektrolytu, jako je ligninsulfonan a jeho deriváty, sulfonovaný polyfenolát, sulfonované polykondenzáty, dále soli alkalického kovu, s výhodou uhličitan, hydrogenuhličitan nebo křemičitan, plnivo jako je stavební písek, stavební hrubé kamenivo, korund, drcený slínek, drcený křemen, křemenný písek, drcenou žulu, drcený vápenec, drcený dolomit, oblázky, dále vysoce amorfní SiOg, záměsovou vodu a regulátory tuhnutí bezsádrovoových cementů jako jsou soli hydroxykyselin, fosforečnany, kyselina boritá, monosacharidy a jejich oxidační produkty, dále potom organikřemičité látky s odpěňujíoími účinky.

I

CS 273 229 B1

Podstata vynálezu spočívá v tom, že použité plnivo obsahuje 96 % hmot. částio o velikosti zrn 0,5 až 22 mm, s výhodou 0,5 až 14 mm, přičemž součet podílů zrn o průměru menším než 0,5 mm a větším než 22 mm činí 4 % hmot.

Základním předpokladem pro dosažení vysokých pevností maltobetonů z BS cementů je přitom zpracování při nízkém vodním součiniteli w< 0,30 - 0,35. Z experimentálních prací vyplynulo, že pro dosažení dobré zpracovatelnosti při nízkém vodním součiniteli směsi je nutné vyloučit částice plniva s velikostí menší než 0,5 mm a dále je nutné omezit maximální velikost zrna plniva na hodnotu 14 až 22 mm. Pro dosažení dobré zpracovatelnosti při nízkém vodním součiniteli je nutné omezit obsah jemné pískové frakce - jako celku - pod hodnotu vyplývající podle výpočtů klasickými metodami navrhování betonových směsí a zvýšit obsah hrubé frakoe jako je kamenivo. Pro dosažení dobré zpracovatelnosti směsí a dosažení vysokých pevností je nutné často zvýšit obsah cementu ve směsi nad hodnotu 400 až 450 kg/πν³ směsi.

Na vlastnosti směsí mají také vliv fyzikální a chemické vlastnosti plniv. Po stránce chemické je velmi důležitá kontaktní zóna zatvrdlého tmelu s plnivem, kdy v případě BS cementů se na vlastnostech této kontaktní zóny podílí také vliv vysoce alkalického prostředí, tj. roztoku nahrazujícího sádrovec, .na plnivo před zatuhnutím směsí. Z hlediska fyzikálního je důležité při výběru kameniva a písku respektovat jejich pevnost a modul pružnosti, respektive uniformitu těchto vlastností v jednotlivých frakcích plniva a také v celém objemu použitého plniva.

Jako plniva pro směsi z BS cementů jsou vhodná například hrubý písek, hrubý korundový písek, oblázky, drcený slínek, žulová drt, mikrokrystalický vápenec nebo dolomit aj., i když není vyloučené použití běžného stavebního písku a běžného hrubého kameniva ve frakcích podle vynálezu.

Vynález potom umožňuje přípravu vysoce pevnýoh hmot na bázi BS cementů s nízkým vodním součinitelem za použití běžných technologií, i technologií speciálních.

Vynález je osvětlen .na následujících příkladech, tyto jej však nijak neomezují. Palentol je sulfonovaný polyfenolát sodno-železitý.

Příklad 1

Q

Ze simku cementárny Hranice byl připraven BS cement s měrným povrchem 690 m /kg, který byl vyroben na oběhové mlýnici za přísady hmot. 0,8 % vody a 1 % ligninsulfonanu sodného, částečně zbaveného monosacharidů. Z tohoto cementu byly připraveny malty s w = 0,30, ze 3 frakcí normové křemičitého písku v různém poměru, kdy poměr cement : písek byl vždy 1 i 3 hmotnostně. U malty byl sledován vždy počátek tuhnutí a dále zpracovatelnost. Zpracovatelnost byla posuzována měřením hloubky vpichu rýhovaného kužele po dobu 30 s pod konstantním zatížením.

Tabulka 1 celkový povroh písků vypočtený z hodnoty počátek tuhnutí zpracovatelnost, hloubka střední velikosti zrna (m*²) (min) vpichu (dílky)

520

490

720

990

1260

1400

1580

1700

120	145
115	135
105	145
105	115
95	110
85	100
80’	70
60	75

CS 273 229 B1

Vpich 145 dílků odpovídá přitom pohyblivé až tekuté konsistenci malty a - pohyblivá až tekutá;

Vpich 70 dílků odpovídá plastické konsistenci malty.

Příklad 2

Pro přípravu malty s w = 0,33 a hmot. poměru cement ; písku 1 : 3 byl použit o

BS cement s měrným povrchem 690 m /kg, který byl připraven jako v příkladu 1. Jako písek byl použit stavební písek, který nevyhovuje SsN co do obsahu odplavitelných částic - vysoký obsah jílovitých částic. Z tohoto písku byly připraveny dvě frakce:

až 2,5 mm a 0,6 až 2,5 mm. Při použití frakce 0 až 2,5 mra byl počátek tuhnutí malty po 8 až 12 minutách, zatímco při aplikaci písku frakce 0,6 až 2,5 mm se prodloužil počátek tuhnutí na 25 až 30 minut.

Příklad 3

Ze slínku cementárny Štramberk byl připraven BS cement umletím na měrný povrch p

470 m /kg za přísady 0,05 % hmot. trietanolamidu kyseliny dodecylbenzensulfonové.

Z tohoto cementu byla připravena kaše s w = 0,25 volně tekuté konsistence za přísady 1 % hmot. sody a 0,8 % Ralentolu, přepočteno na sušinu. Dále byly připraveny malty s hmotnostním poměrem cement : písek 1 : 3' a byl stanovován počet tuhnutí.

Tabulka 2 směs počátek tuhnutí cement + písek Vojkovice 0 až 6,3 mm 60 min cement + písek Vojkovice 2 až 8 mm 100 min cement- + písek Vojkovice 4 až 8 mm 190 min cement + písek Chržín 0 až 6,3 mm 80 min cement + písek Chržín 5 až 8 mm 190 min kaše 210 min

Příklad 4

Ze slínku cementárny Štramberk byl připraven BS cement umletím na měrný povrch 480 m /kg za přísady 0,1 % hmot. etylenglykolu. Z uvedeného BS cementu byly připraveny betony stejného složení ve dvou variantách: varianta 1 bez omezení frakce pod 0,5 mm a varianta 2 s omezením frakce pod 0,5 mm na méně než 2 % hmot. «.

Směs: varianta 1

BS cement: drobné kamenivo frakce 0 až 4 mm Střelec : hrubé kamenivo frakoe 8 až 16 mm Rejta =1 : 1,8 : 2,21

O dávka cementu odpovídala 470 kg/m vodní součinitel w = 0,28 přísady: úlet SiOg Mníšek 2 % hmot.

soda celkem 2,9 % hmot. upraveno podle chemické analýzy písku a kameniva vzhledem k jejich výměnné kapacitě

Ralentol 0,8 % hmot, etylsilikát-40 0,01 % hmot.

Procentuální údaje jsou vztaženy na cement.

CS 273 229 B1 4

Směs: varianta 2

Složení směsi stejné jako u varianty 1, pouze s tím rozdílem, že byla použita frakce drobného kameniva 0,5 až 4 mm Střelec. Dále pro dosažení stejné zpracovatelnosti bylo nutné snížit vodní součinitel na w => 0,27.

Ze směsí byla vyrobena tělesa o velikosti 150,150.150 mm, která byla zhušťována vibrací. Vyrobená tělesa bylo uložena 24 hodin při 90 až 100% vlhkosti a potom při 50 až 65% vlhkosti. Pro každý zkušební termín byla použita 3 tělesa. Počátek tuhnutí 3měsí byl určován stupněm pohyblivosti směsi ve formě. Směsi měly velmi dobrou zpracovatelnost, která by umožňovala použitími pro železobeton.

Tabulka 3

směs	počátek tuhnutí	pevnost 1 den	v tlaku 3 dny	(MPa) 28 dní
1.	22 minut	29,2	61,8	68,7
2. (podle vynálezu)	40 minut	39,0	72,0	80,1

Příklad 5

Ze slíhku cementárny štramberk byl připraven BS cement umletím na měrný povrch 480 m /kg za přísady 0,1 % hmot. etylenglykolu. Z tohoto slíhku byla připravena nejprve kaše volně tekuté konsistence při w = 0,24 aa přísady hmot. 1 % sody a 0,4 % Ralentolu - přepočteno na sušinu. Dále byly připraveny malty, kdy jako plnivo byl použit drcený korund. Tyto malty měly stejné složení 1 : 3,2 (hmot.) a byly připraveny dvě varianty, kdy v prvé variantě byla omezena tato frakce na max. obsah do 2 % hmot. Malty měly stejnou konsistenci - konsistence plastická.

Směs varianta 1. bez omezení frakce pod 0,5 mm složení cement + korund frakce 0 až 1,5 mm 1,2 díly hmot.

korund frakoe 2 až 5 mm 2 díly hmot.

vodní součinitel w = 0,275 přísady: úlet SiO₂ Mníšek 2 % hmot. soda 1,4 % hmot,

Ralentol 0,6 % hmot, etylsilikát-40 0,01 % hmot.

procentuální údaje jsou vztaženy na cement.

Z připravených směsí byla vyrobena tělesa o rozměru 40.40.160 mm, která byla podrobena zkoušce pevnosti v tahu za ohybu a pevnosti v tlaku podle zásad uvedených pro tyto zkoušky v ČSN 72 2117. Výsledky všech zkoušek jsou uvedeny v následující tabulce.

CS 273 229 B1

Tabulka 4 pevnost (MPa) den 3 dny 7 dní 28 dní

	ohyb	tlak	ohyb	tlak	ohyb	tlak	ohyb	tlak
kaše	-	70,0	-	-	-	89,0	-	107,0	O
č.1	12	70	13	90	15	108	16	129
č.2	12	80	15	100	18	115	20	152

(podle vynálezu)

Směs podle vynálezu lze s výhodou použít ve stavebnictví, zejména speciálních aplikací, u kterých se vyžaduje vysoká pevnost betonů nebo u některých malt.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Pevná směs na bázi umletého slínku, prostá sádrovce, obsahující slínek portlandského nebo bílého cementu, umletého na měrný povrch 300 až 700 m^/kg, mlecí přísadu jako je etylenglykol, tritanolamin, alkalolamid sulfonovaných kyselin, dále obsahující synergicky působící směs sulfonovaného polyelektrolytu jako je ligninsulfonan a jeho deriváty, sulfonovaný polyfenolát, sulfonované polykondenzáty, dále soli alkalického kovu s výhodou uhličitan, hydrogenuhličitan nebo křemičitan, plnivo jako je stavební písek, stavební hrubé kamenivo, korund, drcený slínek, drcený křemen, křemenný písek, drcenou žulu, drcený vápenec, drcený dolomit, oblázky, dále vysoce amorfní SiOg, záměsovou vodu a regulátory tuhnutí bezsádrovcových cementů jako jsou soli hydroxykyselin, fosforečnany, kyselina boritá, monosacharidy a jejich oxidační produkty, dále potom organokřemičité látky a látky s odpěňujícími účinky, vyznačující se tím, že použité plnivo obsahuje 96 % hmot. částic o velikosti zrn 0,5 až 22 mm, s výhodou 0,5 až 14 mm, přičemž podílů zrn o průměru menším než 0,5 mm a větším než 22 mm činí 4 % hmotnosti plniva.