CZ2010559A3

CZ2010559A3 - Stavební smes

Info

Publication number: CZ2010559A3
Application number: CZ20100559A
Authority: CZ
Inventors: Ling@Karel; Sztanková@Renata
Original assignee: Elmos Trading, Spol. S R.O.
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-01-25

Abstract

Svatební smes na bázi popílku, zejména popílku elektrárenských, obsahující jako základní složku 50,0 až 99,0 % hmotn. kremicitých popílku s obsahem alespon min. 25,0 % hmotn. aktivního oxidu kremicitého SiO.sub.2.n. a min. 10,0 % hmotn. aktivního oxidu hlinitého Al.sub.2.n.O.sub.3.n.. Jako vazební složku dále obsahuje 1,0 až 50,0 % hmotn. jemne mletého portlandského slínku o merném povrchu 200 až 500 m.sup.2.n./kg a s obsahem 20,0 až 70,0 % hmotn. trikalciumsilikátu, oznacovaného jako C.sub.3.n.S, 4,0 až 50,0 % hmotn. dikalciumsilikátu C.sub.2.n.S, 5,0 až 20,0 % hmotn. tetrakalciumaluminátferitu C.sub.4.n.AF a 3,0 až 15,0 % hmotn. trikalciumaluminátu C.sub.3.n.A.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká stavební směsi na bázi popílků, zejména popílků elektrárenských, která je určena zvláště pro zhotovování podkladových vrstev pozemních komunikací včetně cykíostezek, pro vytváření násypů a stavbu protipovodňových hrází, jakož i na výrobu litých stavebních prvků, tvarovek a prefabrikátů, u nichž je vyžadována zvýšená odolnost proti vlhkosti.

Dosavadní stav techniky

V současné době je ve stavebnictví běžně známé používat popílky z uhelných elektráren jako příměsi do nejrůznějších stavebních směsí. Například z patentového spisu CZ 291443 je známá pojivová geopolymemí směs, určená pro výrobu kaší, malt a betonu, sestávající z 35,01 až 93,90 % hmotn. elektrárenského popílku, 0 až 40 % hmotn. mletého slínku portlandského cementu či vysokopecní granulované strusky a 5 až 15 % hmotn. alkalického aktivátoru. Z užitného vzoru CZ 12660 je dále známá upravená stavební směs pro účely stabilizační, zásypové či obsypové, obsahující plnící složku, vazební složku a přísady, přičemž jako vazební složka se používá cement a/nebo vápno a jako přísada například popílky ze spalování uhlí. Ze zveřejněné přihlášky vynálezu CZ PV 1991-2415 je rovněž známá stavební směs pro výrobu tvarovek a prefabrikátů, obsahující alespoň 85 % hmotn. základní složky, tvořené například elektrárenskými popílky, a dále až 15 % hmotn. hašeného nebo nehašeného vápna jako pojivá. Z patentového spisu CZ 165088 je dále známá tuhnoucí směs s jemnými popílky, zejména pro důlní základky, skládající se ze 120 až 160 váhových podílů kameniva, 5 až 50 váhových podílů popílku, 0,5 až 10 váhových podílů nehašeného vápna, 0,2 až 5 váhových podílů NaCI a 10 až 50 váhových podílů vody na 1 m³ směsi.

Rovněž je běžně známo používat elektrárenské popílky jako aditiva do vyráběných cementů resp. pojiv. Například ze zveřejněné přihlášky vynálezu CZ PV 2008-662 je známo pojivo, zejména cement, obsahující až 99 % hmotn. cementářského slínku, 0,5 až 99 % hmotn. fluidních popílků, až 99 % hmotn. křemičitých popílků a/nebo

-2vápenatých popílků a/nebo ostatních složek včetně například strusky, křemeliny, tufy a podobné.

Nevýhodou všech těchto jakož i ostatních dosud známých směsí je skutečnost, že žádnou z nich nelze použít v mokrém nebo vlhkém prostředí, neboť například při zhotovování podkladových vrstev pozemních komunikací z těchto směsí dochází vlivem vlhkosti k jejich bobtnání a samorozpadům, což má za následek propadání komunikací a další negativní vlivy na jejich povrch.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky jsou do značné míry odstraněny stavební směsí na bázi popílků, zejména popílků elektrárenských, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje jako základní složku 50,0 až 99,0 % hmotn. křemičitých popílků s obsahem alespoň min. 25,0 % hmotn. aktivního oxidu křemičitého SiO₂ a min. 10,0 % hmotn. aktivního oxidu hlinitého AI₂O₃, přičemž dále obsahuje jako vazební složku 1,0 až 50,0 % hmotn. jemně mletého portlandského slinku o měrném povrchu 200 až 500 m²/kg a s obsahem alespoň 20,0 až 70,0 % hmotn. trikalciumsilikátu, označovaného v odborné literatuře jako C₃S, 4,0 až 50,0 % hmotn. dikalciumsilikátu C₂S, 5,0 až 20,0 % hmotn. tetrakalciumaluminátferitu C4AF a 3,0 až 15,0 % hmotn. trikalciumaluminátu C3A.

Co se týče křemičitých popílků, použitých do stavební směsi podle vynálezu, jedná se v převážné míře o popílky, obsahující dále méně než 5 % hmotn. aktivního oxidu vápenatého CaO, které jsou blíže označované též jako popílky křemičito-hlinité. Nicméně se podle místních podmínek a potřeby může jednat rovněž o popílky, obsahující i více než 5 % hmotn. aktivního oxidu vápenatého CaO, které jsou blíže označované též jako popílky křemičito-vápenaté. Samozřejmě lze do stavební směsi podle vynálezu použít i směs těchto obou druhů křemičitých popílků, a to v nejrůznějších jejich vzájemných hmotnostních poměrech.

-3 Tato stavební směs podle vynálezu na rozdíl od dosud existujících směsí neobsahuje v žádné ze svých složek síran vápenatý CaSO₄, který je ve svých různých formách přítomen například v cementu, zatím široce používaném v dosud existujících směsích, nebo i v různých druzích popílků, zvláště pak fluidních, ze kterých jsou tyto směsi vyrobeny. Složení stavební směsi dle vynálezu vychází přitom ze zjištění, že právě tento síran vápenatý CaSO₄ resp. sádrovec způsobuje při působení vlhkosti výše uvedené nevýhody stávajících směsí. Proto byl cement v této směsi zcela nahrazen slínkem o daném základním složení a byly přesné definovány druhy použitelných popílků. Tuto směs podle vynálezu pak lze bez problémů použít na zhotovování podkladových vrstev komunikací, stavbu protipovodňových hrází a podobně.

Stavební směs podle vynálezu může případně dále obsahovat 0,1 až 100 % hmotn. vody, vztaženo k celkové hmotnosti stavební směsi. Zatímco při zhotovování podkladových vrstev komunikací se stavební směs dopravuje na místo obvykle v suchém stavu a při jejím zhutňování se do určité míry může využívat i zemní vlhkost, přítomnost vody ve stavební směsi ve větším měřítku je důležitá zejména při zhotovováni litých stavebních prvků.

Na účelu použití stavební směsi podle vynálezu samozřejmě záleží i vzájemný hmotnostní poměr její základní a vazební složky. Při zhotovování podkladových vrstev komunikací se množství portlandského slínku ve stavební směsi pohybuje obvykle v množství 10 až 20 % hmotn., při výrobě litých stavebních prvků pak množství portlandského slínku dosahuje až horní hranice 50 % hmotn., přičemž v závislosti na dalším zpracování směsi lze u těchto výrobků dosáhnout až vlastností keramiky.

Stavební směs podle vynálezu je přitom ekologicky i ekonomicky výhodná, protože se ve velkém množství zpracovává popílek, který se v současné době z převážné části vyváží na skládku. Zároveň je tato stavební směs ekologicky nezávadná, tepelně izolační, mrazuvzdorná, vodotěsná, otěruvzdorná a chemicky odolná. Výhodou této směsi je i možnost její výroby na běžných mísících zařízeních.

-4Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Stavební směs dle prvního příkladného provedení, určená pro podkladovou vrstvu cyklostezky, obsahuje 20 % hmotn. portlandského slínku, dosahujícím po jeho rozemletí měrného povrchu 450 m²/kg, a 80 % hmotn. křemičitého elektrárenského popílku, získaného elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z kouřových plynů z topenišť.

Použitý křemičitý popílek obsahuje 50,30 % hmotn. aktivního oxidu křemičitého SiO₂, 31,50 % hmotn. aktivního oxidu hlinitého AI2O3 a 2,33 % hmotn. aktivního oxidu vápenatého CaO. Do 100,00 % hmotn. pak obsahuje další oxidy a to zejména 6,96 % hmotn. oxidu železitého Fe2O3, 4,06 % hmotn. oxidu titaničitého TiO₂, 1,02 % hmotn. oxidu draselného K₂O, 1,16 % hmotn. oxidu hořečnatého MgO, jakož i další oxidy, jejichž obsah se již pohybuje pod hranicí 1,00 % hmotn., jako je oxid sírový SO₂, oxid sodný Na₂O apod..

Portlandský slínek, použitý v tomto konkrétním příkladu provedení, obsahuje 60,86 % hmotn. trikalciumsilikátu C3S, 10,87 % hmotn. dikalciumsilikátu C₂S, 7,41 % hmotn. tetrakalciumaluminátferitu C4AF a 11,80 % hmotn. trikalciumaluminátu C3A, zbytek další doprovodné složky.

Při statické zatěžovací zkoušce podloží a podkladových vrstev cyklostezky, provedené dle platných norem (ČSN 73 6190), kdy podloží bylo tvořeno jemnozrnnými písčitými hlínami a podkladové vrstvy byly zhotoveny z této stavební směsi, bylo v ose cyklostezky při různých mocnostech její podkladové vrstvy dosaženo následujících graficky a tabelárně zpracovaných výsledků, a to ad 1) při mocnosti podkladové vrstvy 15 cm a ad 2) při mocnosti podkladové vrstvy 25 cm.

Provedené zkoušky i dosavadní zkušenosti s používáním cyklostezky potvrzují výhody stavební směsi podle vynálezu, použité na její podkladovou vrstvu.

- 5 ad 1)

	1 .cyklus	2.cyklus
	p MPa	s/mm	p/MPa	sOnm
	0.000	0.00	0.000	1.52
1	0.076	0,53	0,084	2,15
7	0.162	0.92	0.165	2.73
·*	0.241	1,59	0.242	3.12
4	0.320	2.48	0,316	3.66
	0.400	2.99	0.400	3.93
6	0.479	4,25	0,484	4.58
7	0.503	4,34
1	0.266	3.86	0.000	0.00
2	0.121	3.41
	O.000	1.52

Stat, modul del'.:

Stat, modul def:

Poměr:

EOI = 26.5 MPa

E02= 37.0 MPa

E02/E01= 1.40 ad 2)

	1 cyklus	2.cyklus
	p/.MPa	sium	p/MPa	s/mni
	0.000	0.00	0.000	0.45
1	0.083	0,19	0.081	0.62
7	0.156	0.31	0.159	0,79
3	0.241	0.39	0.244	0.91
4	0,320	0,59	0.320	1.07
5	0.405	0.76	0,402	1.17
6 7	0.478 0.502	1.25 1.29	0,478	1.35
1	0.270 0.123	1.10 0,94	0,000	0.00
_>	0,000	0,45		. . _______________

Stal, modul def.:

Stat, modul def.:

Poměr:

E01 = 109.4 MPa

E02= 124.0 MPa

E02/E01= 1.13

- 6 Příklad 2

Stavební směs dle druhého příkladného provedení, určená pro výrobu tvarovek, obsahuje 35 % hmotn. stejného portlandského slínku jako v příkladu 1 o měrném povrchu 450 m²/kg, 65 % hmotn. rovněž stejného křemičitého popílku a dále pak 50 % hmotn. vody, vztaženo k celkové hmotnosti směsi.

Pro ověření pevnosti těchto tvarovek dle platných norem se v tomto hmotnostním množství smísí jednotlivé složky navzájem, přičemž vzniklá směs se uloží v sadě tří zkušebních krychlí o hraně 150 mm do normového, klimatizovaného prostředí po dobu 28 dnů. Po této době vykazují zkušební krychle průměrnou pevnost v tlaku 27 MPa, což dokladuje vysokou kvalitu této směsi pro z ní vyráběné tvarovky.

Průmyslová využitelnost

Stavební směs podle vynálezu lze široce využívat při stavbě komunikací, při asanaci a rekultivaci skládek a odkališť, na stavbu protipovodňových hrází, na výrobu tvárnic, cihel, dlažby, obkladů i lehkého kameniva, jako výplňový materiál do dutých stěn, izolačních jader, pro zateplení stropů, podlah, pro výrobu lehkých či výplňových betonů, hutněných zásypů a podobně.

-7PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Stavební směs na bázi popílků, zejména popílků elektrárenských, vyznačující se tím, že obsahuje jako základní složku 50,0 až 99,0 % hmotn. křemičitých popílků s obsahem alespoň min. 25,0 % hmotn. aktivního oxidu křemičitého SiO₂ a min. 10,0 % hmotn. aktivního oxidu hlinitého AI₂O₃, přičemž dále obsahuje jako vazební složku 1,0 až 50,0 % hmotn. jemně mletého portlandského slínku o měrném povrchu 200 až 500 m²/kg a s obsahem 20,0 až 70,0 % hmotn. trikalciumsilikátu, označovaného jako C₃S, 4,0 až 50,0 % hmotn. dikalciumsilikátu C₂S, 5,0 až 20,0 % hmotn. tetrakalciumaluminátferitu C4AF a 3,0 až 15,0 % hmotn. trikalciumaluminátu C3A
2. Stavební směs dle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,1 až 100 % hmotn. vody, vztaženo k celkové hmotnosti stavební směsi.