CZ287060B6 - Novel binding phase for phosphate-magnesium cements and their use for preparing mortar - Google Patents

Description

Nová vazebná fáze pro fosfohořečnaté cementy a jejich použití pro přípravu malty

Oblast techniky

Vynález se týká nového fosfohořečnatého cementu, ve kterém vazebná fáze zahrnuje sloučeninu fosforu, sloučeninu hořčíku a anorganickou sloučeninu, přičemž uvedená sloučenina je zavedena ve specifické formě.

Dosavadní stav techniky

Příprava cementu fosfohořečnatého typu zahrnuje smíšení vazebné fáze s vodou a případně s granuláty.

V průběhu tohoto míšení a ještě předtím, než cement ztuhnul, lze pozorovat demixážní jev: pevné složky cementu, a to zejména granuláty, mají tendenci klesat v důsledku zemské přitažlivosti do spodní části cementové směsi, přičemž v horní části takové směsi zůstane povrchová vrstva, která je v podstatě tvořena vodou.

Tento jev má vážný dopad na finální vlastnosti cementu: vzhledem k tomu, že materiál je méně hutný a méně homogenní, má horší mechanické vlastnosti, nevalný estetický vzhled, sníženou trvanlivost a větší poréznost.

V případě, že malta nebo zálivková malta je nanesena na porézní podklad, lze pozorovat absorpci vody uvedeným podkladem. Rovněž v tomto případě má taková absorpce za následek horší vlastnosti finálního cementu a zejména horší adhezi cementu k podkladu.

Tento jev je zejména patrný v případě, kdy cementová směs má vysoký obsah vody, což je například případ cementových kompozic injektážního nebo zálivkového typu.

Je proto cílem vynálezu navrhnout fosfohořečnatý cement produkující maltu nebo zálivkovou a injektážní maltu, ve které by nedocházelo k uvedenému demixážnímu jevu a k uvedené absorpci vody podkladem, přičemž by si malta nebo zálivková malta zachovaly výhody fosfohořečnatých malt, zejména krátké doby tuhnutí a rychlé vytvrzení.

Dalším cílem vynálezu je navrhnout fosfohořečnaté cementy mající zlepšené mechanické vlastnosti a lepší estetický vzhled.

Podstata vynálezu

Výše uvedených cílů se dosáhne fosfohořečnatým cementem podle vynálezu získaným smíšením vody a vazebné fáze na bázi alespoň jedné fosforečné sloučeniny, alespoň jedné hořečnaté sloučeniny a alespoň jedné anorganické sloučeniny, jehož podstata spočívá v tom, že uvedená anorganická sloučenina se zavede ve formě:

- buď částic (1) majících velikost menší než 0,1 pm,

- nebo agregátů (2) majících velikost menší než 0,1 pm,

- nebo aglomerátů (3) schopných alespoň částečně deaglomerace v průběhu míšení uvedené vazebné fáze a uvedené vody na částice mající velikost menší než 0,1 pm nebo na agregáty mající velikost menší než 0,1 pm.

Další předmět vynálezu se týká použití tohoto cementu pro výrobu malt nebo zálivkových nebo injektážních malt.

Konečně dalším předmětem vynálezu je kompozitní materiál na bázi uvedeného cementu a vláken.

-1 CZ 287060 B6

Další výhody a znaky vynálezu budou zřejmé z následujícího popisu a z následujících příkladů provedení vynálezu.

Vynález se především týká fosfohořečnatého cementu získaného smíšením vody a vazebné fáze na bázi alespoň jedné fosforečné sloučeniny, alespoň jedné hořečnaté sloučeniny a alespoň jedné anorganické sloučeniny, jehož podstata spočívá v tom, že anorganická sloučenina je zavedena ve formě:

- buď částic (1) majících velikost menší než 0,1 pm,

- nebo agregátů (2) majících velikost částic menší než 0,1 pm,

- nebo aglomerátů (3) schopných alespoň částečně deaglomerace v průběhu míšení uvedené vazebné fáze a uvedené vody na částice mající velikost menší než 0,1 pm nebo na agregáty mající velikost menší než 0,1 pm.

Cementy jsou konvenčně tvořeny vazebnou fází, která případně zahrnuje přísady obvyklé v této oblasti. I když pro definici cementů obsahujících granuláty vedle uvedené vazebné fáze a případných přísad může být použit jiný termín než pro cementy, které obsahují pouze vazebnou fázi a případné přísady, je zde pro zjednodušení použit pojem „cement“ pro oba uvedené typy cementových kompozic.

Cement podle vynálezu je fosfohořečnatým cementem. Vazebná fáze takového cementu proto zahrnuje první složku na bázi fosforu a druhou složku na bázi hořčíku.

Pokud jde o první složku na bázi fosforu, může být ve funkci této složky použita každá fosforečná sloučenina za předpokladu, že zahrnuje oxid fosforečný, který je dostupný přímo nebo který je ve formě prekurzoru.

Takto lze uvést jako sloučeniny na bázi fosforu neomezujícím způsobem oxid fosforečný, kyselinu fosforečnou nebo její deriváty, jakými jsou kyselina ortofosforečná, kyselina pyrofosforečná, kyselina polyfosforečná nebo soli uvedených kyselin, jakými jsou fosforečnany, hydrogenfosforečnany, ortofosforečnany, pyrofosforečnany, polyfosforečnany nebo tetrapolyfosforečnany hlinité, vápenaté, draselné, hořečnaté nebo amonné a nebo směsi uvedených sloučenin.

Je třeba uvést, že jako složky na bázi fosforu mohou být použity i odpady z podniků vyrábějících hnojivá nebo z oceláren (moření oceli za účelem zvýšení její odolnosti proti korozi).

V rámci specifického provedení vynálezu se jako složka na bázi fosforu používají soli výše uvedených kyselin na bázi fosforu.

Výhodně se používají fosforečnany nebo hydrogenfosforečnany draselné, hořečnaté nebo amonné. Ještě výhodněji se jako složka na bázi fosforu použije dihydrogenfosforečnan amonný, který je případně smíšen s tripolyfosforečnanem amonným.

Složka na bázi fosforu může být v kapalné nebo výhodně v pevné formě.

V rámci první alternativní formy je složka na bázi fosforu ve formě částic, jejichž velikost činí nejvýše 300 pm. Je třeba uvést, že tato hodnota není kritická a že je možné tuto složku podrobit mletí ještě před jejím zavedením do cementové kompozice v případě, že se použijí složky mající velikost větší než uvedených 300 pg.

V rámci druhé alternativní formy se uvedená složka použije ve formě adsorbované na porézním nosiči. Jakožto příklady vhodných nosičů je možné uvést rozsivkovou zeminu, jíl, bentonit, siliku a aluminu. Uvedená adsorbce složky na porézním nosiči se realizuje o sobě známým způsobem. Takto se obvykle složka na bázi fosforu ve formě roztoku nebo suspenze uvede do styku za míchání s uvedeným nosičem, načež se rezultující suspenze zahřívá za účelem odpaření přebytku kapalného podílu. Tato operace může být rovněž provedena impregnací nosiče v bubnu nebo na rotačním disku.

Druhou složkou vazebné fáze je alespoň jedna sloučenina na bázi hořčíku.

-2CZ 287060 B6

V rámci vynálezu je vhodná každá sloučenina na bázi hořčíku za předpokladu, že reaguje s první složkou v přítomnosti vody.

Jakožto příklad lze uvést následující složky, které jsou vhodné pro využití v rámci vynálezu: oxid hořečnatý, hydroxid hořečnatý a uhličitan hořečnatý.

Výhodně se použije složka na bázi oxidu hořečnatého. Obzvláště vhodná je tak zvaná „dead bumed“ magnézie, která se obvykle získá po kalcinaci uhličitanu hořečnatého při teplotě vyšší než 1200 °C.

Výhodně může být uvedený oxid hořečnatý použit v čisté formě anebo může případně zahrnovat alespoň jeden prvek z množiny zahrnující vápník, křemík, hliník nebo železo, přičemž tyto prvky jsou obvykle přítomné ve formě oxidu nebo hydroxidu. Jako příklad tohoto typu sloučeniny lze uvést dolomit, což je směs zahrnující zejména oxid hořečnatý a oxid vápenatý.

V případě, že se použije oxid hořečnatý v čisté formě, potom je čistota uvedeného oxidu rovna alespoň 80 %.

Výhodně se použije složka na bázi hořčíku, jejíž specifický povrch je menší než 2 m^/g. Výhodněji je specifický povrch složky na bázi hořčíku menší než 1 m^/g.

Kromě toho je velikost částic uvedené složky na bázi hořčíku v rozmezí mezi 10 a 500 pm. Mohou být použity i sloučeniny, jejichž velikost částic leží mimo výše uvedené rozmezí, i když tato velikost částic neposkytuje žádnou specifickou výhodu. V případě, že je velikost částic složky na bázi hořčíku větší než 500 pm, potom bude tedy nezbytné podrobit takovou složku na bázi hořčíku mletí ještě před jejím zavedením do cementové kompozice. Kromě toho v případě, že velikost částic uvedených složek je menší než 10 pm, lze pozorovat modifikaci vlastností kompozice uvedené do styku s vodou. Zejména je možné pozorovat zvýšení rychlosti tuhnutí cementu v případě, že se nezvýší obsah činidla zpožďujícího tuhnutí cementu, přičemž takový případ bude podrobněji rozebrán v následujícím popise. V důsledku toho by byl cement získaný způsobem podle vynálezu méně výhodný z hlediska použití nebo z ekonomického hlediska.

Je třeba uvést, že jestliže jsou obě výše popsané složky v pevné formě, potom mohou být podrobeny mletí ještě před jejich použitím v rámci způsobu podle vynálezu.

Poměr množství složky na bázi hořčíku (vyjádřené jako hmotnost MgO) k množství složky na bázi fosforu (vyjádřené jako hmotnost P2O5) zejména leží mezi 1 a 3.

Základní vlastností cementu podle vynálezu je to, že vedle sloučenin hořčíku a fosforu jeho vazebná fáze obsahuje alespoň jednu anorganickou sloučeninu splňující specifické podmínky, pokud jde o útvary, které jí tvoří, a pokud jde o velikost těchto útvarů.

V rámci prvního provedení vynálezu je vazebná fáze tvořena sloučeninou fosforu, sloučeninou hořčíku a alespoň jednou anorganickou sloučeninou, přičemž posledně uvedená sloučenina je zavedena do cementu ve formě částic (1) majících velikost menší než 0,1 pm. Pod pojmem částice (1) se rozumí nedělitelné útvary, které mají standardní jednotnou formu.

V rámci druhého provedení vynálezu je vazebná fáze tvořena sloučeninou fosforu, sloučeninou hořčíku a alespoň jednou anorganickou sloučeninou, přičemž posledně uvedená anorganická sloučenina je zavedena do cementu ve formě agregátů (2). Pod pojmem agregáty (2) se rozumí útvary vytvořené akumulací určitého počtu menších útvarů, které jsou samy o sobě ve standardní jednotné formě, jako výše uvedené částice. Agregáty zavedené do cementu mají velikost menší než 0,1 pm. Tyto agregáty jsou jen velmi obtížně dělitelné a jsou zejména nedělitelné ve směsi se sloučeninou hořčíku, sloučeninou fosforu a vodou.

V rámci třetího provedení vynálezu je vazebná fáze tvořena fosforečnou sloučeninou, hořečnatou sloučeninou a alespoň jednou anorganickou sloučeninou, přičemž posledně uvedená sloučenina je zavedena do cementové kompozice ve formě aglomerátů (3). Pod pojmem aglomeráty (3) se rozumí útvary vytvořené akumulací určitého počtu menších útvarů: částic

-3CZ 287060 B6 a/nebo agregátů. V rámci vynálezu musí být aglomeráty při jejich smísení se sloučeninou hořčíku, sloučeninou fosforu a s vodou schopné alespoň částečné deaglomerace na útvary, ze kterých jsou vytvořeny (částice nebo agregáty) za účelem vytvoření v uvedené směsi útvarů majících velikost menší než 0,1 pm.

Vynález je založen na poznání, že uvedená anorganická sloučenina vazebné fáze musí být v cementu, získaném smísením vazebné fáze (sloučenina fosforu + sloučenina hořčíku + anorganická sloučenina) s vodou, ve formě útvarů majících velikost menší než 0,1 pm a to jak v případě, kdy uvedené útvary (částice, agregáty) byly zavedeny jako takové, nebo v případě, kdy byly zavedeny v aglomerované formě. V posledně uvedeném případě musí dojít při smísení aglomerované formy anorganické sloučeniny se sloučeninou hořčíku, sloučeninou fosforu a s vodou k deglomeraci uvedené formy.

Uvedená anorganická sloučenina může být zavedena do cementové směsi ve formě směsi uvedených tří forem (částice, agregáty, aglomeráty).

V tomto textu se pod pojmem velikost rozumí střední velikost částic, agregátů nebo aglomerátů. Tato velikost se měří transmisní elektronovou mikroskopií (TEM - transmission electron microscopy).

Anorganická sloučenina se výhodně zavádí ve formě aglomerátů, které mají velikost nejvýše 60 pm, výhodně velikost nejvýše 20 pm. Taková velikost aglomerátů umožňuje snadnější manipulaci s anorganickou sloučeninou.

Uvedená anorganická sloučenina může být zvolena z množiny zahrnující oxid křemičitý, oxid titaničitý, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, oxid chromitý, uhličitan vápenatý, talek, slídu, kaolin, wollastonit, bentonit a metakaolin. Tyto sloučeniny mohou být krystalickými nebo amorfními sloučeninami získanými například mletím.

Zejména se jedná o siliku, obzvláště sráženou siliku.

Silika může být zavedena výhodně ve formě aglomerátů majících střední velikost menší než 50 pm, přičemž tyto aglomeráty jsou tvořeny agregáty majícími střední velikost menší než 0,1 pm.

Jakožto příklad je možné uvést sráženou siliku T38AB uvedenou na trh firmou Rhone-Poulenc a mající formu aglomerátů s velikostí menší než 50 pm. Tyto aglomeráty jsou desintegrovány ve směsi vazebné fáze s vodou na agregáty mající velikost menší než 0,1 pm. Tyto agregáty, které jsou samy o sobě tvořeny elementárními částicemi s velikostí 15 nm, jsou ve směsi vazebné fáze s vodou již dále nedělitelné.

Rovněž může být použita mletá dýmavá nebo pyrogenní silika.

Obsah anorganické sloučeniny vazebné fáze cementu podle vynálezu obecně leží mezi 1 a 15 hmotnostními díly na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze, výhodně mezi 1 a 10 hmotnostními díly na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze.

Vazebná fáze cementu podle vynálezu může dodatečně zahrnovat činidlo zpomalující (zpožďující) tuhnutí cementu.

Takové činidlo je zejména zvoleno z množiny zahrnující sloučeniny schopné uvádět hořčík do komplexu.

Těmito posledně uvedenými sloučeninami mohou být zejména karboxylové kyseliny, jakými jsou kyselina citrónová, kyselina oxalová a kyselina vinná, kyseliny, estery nebo soli obsahující bor, kyseliny, estery nebo soli obsahující fosfor, jako tripolyfosforečnan sodný, síran sodný a lignosulfát sodný, chlorid zinečnatý, octan mědnatý, glukonát sodný, natriumcelulosoacetátsulfát, produkt reakce formaldehydu s aminolignosulfátem, dialdehydškrob, N,N-dimethyloldihydroxyethylenmočovina, silikofluoridy, taliový olej, přičemž tyto sloučeniny mohou být použity samotné nebo ve směsi.

-4CZ 287060 B6

Výhodně se použijí karboxylové kyseliny a výhodněji kyseliny, estery nebo soli obsahující bor a to buď samotné nebo ve směsi.

Z této posledně uvedené kategorie sloučenin je možné uvést neomezujícím způsobem kyselinu boritou a její soli, jakými jsou soli alkalických kovů, jako sodná sůl (borax), a soli odvozené od aminů nebo amonné soli. Estery kyseliny borité jsou rovněž vhodné pro použití v rámci vynálezu, přičemž zde lze zejména uvést trialkyloxyboráty a triaryloxyboráty.

V rámci specifického provedení vynálezu se uvedená přísada použije ve formě prášku, který má střední průměr částic mezi 10 a 200 pm.

Množství činidla zpomalujícího tuhnutí cementu činí nejvýše 10 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů výše uvedených tří složek (sloučenina fosforu + sloučenina hořčíku + anorganická sloučenina). Toto množství výhodně činí nejvýše 5 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů uvedených tří složek.

Cementy získané za použití směsi podle vynálezu mohou dodatečně zahrnovat jako konstituční složky granuláty.

Jakožto příklady takových složek lze uvést písek, siliku, aluminu, oxid zirkoničitý, surový dolomit, chromovou rudu, vápenec, slínek, vermikulit, perlit, slídu, sádru a celulózu.

Rovněž mohou být použity létavý popílek nebo kondenzovaná dýmavá silika. Létavým popílkem, který může být v tomto případě použit, je obecně křemičitohlinitý popílek pocházející zejména ze spaloven v elektrárnách.

Velikost částic takového popílku se obvykle pohybuje mezi 0,5 a 200 pm.

Kondenzovaná dýmavá silika má obecně specifický povrch mezi 20 a 30 m^/g.

V závislosti na zamýšleném použití cementu mohou být granuláty tvořící součást kompozice zvoleny z množiny, zahrnující:

- buď písek, siliku nebo jiné složky uvedené ve výše uvedeném seznamu,

- nebo létavý popílek nebo kondenzovanou dýmavou siliku,

- nebo směs obou těchto typů granulátů.

Množství granulátů v cementu podle vynálezu činí obvykle nejvýše 1000 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze.

V rámci specifického provedení činí množství písku, siliky nebo ostatních složek uvedených ve výše uvedeném výčtu nejvýše 900 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze.

Obdobně množství kondenzované dýmavé siliky nebo létavého popílku činí výhodně nejvýše 100 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze.

Cement podle vynálezu může dále zahrnovat činidlo udělující cementu schopnost odpuzovat vodu.

Cement podle vynálezu může konečně zahrnovat obvyklé přísady, jakými jsou plastifikátory, jako lignosulfát sodný a naftalensulfonát ve formě kondenzátů, naftalen, tripolyfosforečnan, hexametafosforečnan sodný, hydrogenfosforečnan sodný, melám in, alkylsilikonáty a aminopropyltriethoxysilan.

Konstitučními složkami cementu podle vynálezu mohou být také odpěňovadla. Jakožto příklady těchto činidel mohou být uvedena odpěňovadla na bázi polydimethylsiloxanů.

Z činidel tohoto typu lze rovněž uvést silikony ve formě roztoku, ve formě pevného produktu a výhodně ve formě pryskyřice, dále ve formě oleje nebo emulze, výhodně ve vodě. Silikony hlavně obsahující jednotky M (RSiOo^) a D (R2SÍO) jsou obzvláště vhodné. V uvedených vzorcích obecné symboly R, které mohou být stejné nebo odlišné, znamenají atom vodíku nebo

-5CZ 287060 B6 alkylovou skupinu obsahující 1 až 8 uhlíkových atomů, výhodně methylovou skupinu. Počet uvedených jednotek se výhodně pohybuje mezi 30 a 120.

Do cementu podle vynálezu mohou být konečně přidána texturační a Theologická činidla: celulózová vlákna, guarová guma, škrob a podobně.

Obecně činí množství těchto přísad v cementu nejvýše 10 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze. Množství těchto přísad výhodně činí nejvýše 5 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze.

Množství vody, které má být zavedeno za účelem přípravy cementu podle vynálezu, je množstvím vody, které je potřebné k získání tvárné plastické pasty. Toto množství vody závisí na zamýšleném použití cementu. V případě, že je žádoucí realizovat vnitřní obložení potrubí, bude cementová kompozice více kohezivní než v případě cementové kompozice určené pro uložení na zem nebo pro výrobu desek nebo panelů.

Obsah vody obecně činí nejvýše 50 % hmotnosti, výhodně mezi 35 a 40 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost vazebné fáze.

Výhodou cementů podle vynálezu je to, že u nich nedochází k demixážnímu jevu.

Smíšení vazebné fáze s vodou může být provedeno libovolnou vhodnou metodou. Toto smíšení může být takto provedeno zavedením všech složek cementu do vody a to současně nebo odděleně. Podle této posledně uvedené možnosti se připraví kompozice zahrnující vazebnou fázi, granuláty, případně činidlo zpomalující tuhnutí (retardační činidlo) a veškerý podíl nebo část výše uvedených možných přísad, které jsou obvykle v tuhém stavu. Takto získaná kompozice se potom smísí s vodou, přičemž tato voda případně obsahuje složky, které nebyly zavedeny v předcházejícím stupni přípravy uvedené kompozice a kterými jsou zejména tekuté přísady.

Je třeba uvést, že je rovněž možné použít více či méně úplné směsi konstitučních složek cementu.

Nejdůležitějším parametrem celého procesuje skutečnost spočívající v tom, že má být dosaženo pokud možno co nejhomogennější distribuce všech konstitučních složek ve hmotě cementu.

Míšení konstitučních složek cementové směsi se provádí libovolným známým vhodným prostředkem, výhodně za působení střižných sil, například za použití směšovacího mixéru.

Směšovací operace se výhodně provádí při teplotě, která leží v blízkosti teploty okolí.

Cement podle vynálezu může být použit jako zálivková nebo injektážní malta nebo jako obvyklá malta podle množství obsažené vody a použitých agregátů a podle povahy použitých agregátů.

Tyto cementy mohou být použity jako malty pro provedení oprav nebo pro realizaci těsnění, například pro rychlé opravy silnic, mostů a letištních ploch. V souladu s tím jsou použity pro plnění trhlin, děr a pro překrytí poškozených oblastí, jakož i pro opravu vyztužených betonových struktur. Kromě dobré adheze takzvaných portlandských cementů mají uvedené malty a zálivkové a injektážní malty dobré mechanické vlastnosti, zejména dobrou pevnost v tlaku a pevnost v ohybu, což z nich činí malty, které jsou obzvláště vhodné pro aplikace uvedeného typu.

Tyto malty mohou být obdobně použity pro obklady podlah nebo pro vnitřní obložení potrubí, která jsou odolná vůči působení chemikálií a mají znamenitou tvrdost a odolnost vůči abrazi.

Uvedené malty mohou být rovněž použity pro výrobu panelů a zejména panelů pro vnitřní nebo vnější obklady. Za tímto účelem se cementová kompozice odlije do příslušné formy za účelem získání desek nebo panelů. Tato cementová kompozice může být rovněž nanesena na podklad nastříkáním. Odlité nebo nastříkané produkty se potom vysuší a to výhodně při teplotě, která je blízká teplotě okolí.

-6CZ 287060 B6

Konečně je možné za použití cementů podle vynálezu získat ohnivzdorné obklady, které jsou odolné vůči vysokým teplotám, a které nacházejí použití jako těsnicí malty v kouřovodech komínů nebo jako ohnivzdorné panely.

Vynález se konečně týká kompozitního materiálu na bázi výše popsaného cementu a vláken.

Jakožto vlákna, která mohou být použita pro získání uvedeného kompozitního materiálu, lze uvést polypropylenová vlákna, polyesterová vlákna, polyaramidová vlákna, jako například vlákna Kevlar, uhlíková vlákna, polyamidová vlákna, polyvinylalkoholová vlákna nebo pásky amorfní litiny.

K získání kompozitního materiálu podle vynálezu mohou být rovněž použita skleněná vlákna.

V tomto ohledu jsou vhodné všechny typy vláken, které se obvykle v cementech používají. Je proto možné použít vlákna odolná proti působení alkálií, jakými jsou speciální skleněná vlákna získaná zejména zpracováním za použití zirkonia, stejně jako sodnovápenatá vlákna.

Nicméně výhodné je i použití standardních skleněných vláken pro získání kompozitních materiálů podle vynálezu. To se týká konvenčních skel, jakými jsou borokřemičitanová skla, která jsou obvykle atakována alkalickým prostředím.

Uvedená vlákna mají délku, která se mění od 5 mm do několika stovek milimetrů.

Množství vláken v kompozitním materiálu podle vynálezu se pohybuje od 1 do 10 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost vazebné fáze.

Kompozitní materiály podle vynálezu se získají smísením výše popsaného cementu s vlákny. Toto míšení se provádí za stejných podmínek, jaké byly popsány výše pro přípravu cementu podle vynálezu, a tyto podmínky zde tedy již nebudou opakovány. Takto získaná kompozice se odlije do vhodné formy za účelem získání desek nebo panelů. Odlité produkty se potom vysuší, výhodně při teplotě, která je blízká teplotě okolí.

Kompozitní materiály podle vynálezu mohou být použity zejména pro fasádové panely. Výhoda těchto kompozitních materiálů spočívá v tom, že jsou rychle zhotovitelné a hlavně v tom, že rychle schnou.

V následující části popisu bude vynález popsán pomocí konkrétních příkladů jeho provedení, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen definicí patentových nároků.

Příklady provedení vynálezu

Metody kontroly vlastností cementu

Měření zpracovatelnosti

Zpracovatelnost cementu se měří pomocí vibračního stolu pro standardní maltu (NFP 15403). Malta se nejdříve zavede do formy mající tvar komolého kužele, načež se vyklopí z formy na vibrační stůl, kde se podrobí vibracím. Zpracovatelnost je takto definována jako poměr průměru formy ve tvaru komolého kužele k průměru maltového útvaru po jeho zborcení v důsledku vibrací.

Měření doby tuhnutí

Doba tuhnutí se měří pomocí automatického testovacího přístroje typu Vicat za podmínek stanovených normou NFP 15431.

Stanovení mechanických vlastností

V rámci tohoto měření se připraví testovací hranoly (4x4x16 cm) odlitím malty nebo zálivkové nebo injektážní malty do standardních forem z měkké oceli. Tyto odlitky se potom po

-7CZ 287060 B6 jednohodinové době tuhnutí vyjmou z forem a vysuší se při teplotě okolí. Potom se testují mechanické vlastnosti těchto vysušených odlitých vzorků.

Provedou se testy na zjištění pevnosti v ohybu (tříbodový test podle normy NFP 15451 u šesti polovzorků a testy na stanovení pevnosti v tlaku (podle normy NFP 15451) dalších šesti polovzorků, přičemž se k tomuto účelu použije hydraulický testovací stroj (200 kN).

Měření tvárnosti

Tvárnost se vyhodnotí zaznamenáním závislosti síla/posun získané při testu určeném pro stanovení pevnosti v ohybu.

Měření adheze

Z testované malty nebo zálivkové anebo injektážní malty se vytvoří na betonové desce jednocentimetrový povlak. O den později se do vysušeného povlaku navrtá otvor, do kterého se potom vloží a přilepí manipulační sloupek. Tento sloupek se potom pomocí extraktometru odtahuje silou od betonového podkladu, přičemž síla aplikovaná na plochu 20 x 25 cm stanovuje adhezní hodnotu.

Srovnávací příklad 1

Standardní fosfohořečnatá malta

Připraví se fosfohořečnatá malta z následujících složek:

- 25 % hmotnosti vazebné fáze tvořené:

48,5 % hmotnosti dihydrogenfosforečnanu amonného,

48,5 % hmotnosti oxidu horečnatého a % hmotnosti kyseliny borité, která je zde retardačním činidlem,

- 75% hmotnosti standardního písku CEN 31 196-1, jehož elementární částice mají velikost mezi 100 a 500 μιη.

Smíšením výše uvedených složek s vodou se připraví malty s různým obsahem vody. Směšování složek se provádí následujícím způsobem: jednotlivé složky se smísí v suchém stavu za použití mixéru typu Hobart v průběhu 30 sekund při nízkých otáčkách mixéru (60 otáček za minutu), načež se k získané směsi přidá voda v požadovaném množství. V míšení se potom pokračuje po dobu 1 minuty a 30 sekund při nízkých otáčkách a potom ještě po dobu 1 minuty a 30 sekund při vysokých otáčkách (120 otáček za minutu).

Potom se stanoví u tohoto typu malty zpracovatelnost, relativní hustota a doba tuhnutí, jakož i mechanické vlastnosti. Získané výsledky jsou shrnuty v následujících tabulkách 1 a 2.

Tabulka 1

Poměr voda/vazebná fáze	Zpracovatelnost (%)	Relativní hustota čerstvé malty	Doba tuhnutí (min)
0,32	7,5	1,98	32
0,36	30	1,95	33
0,43	45	1,93	39
0,43	55	1,92	41
Tabulka 2
Doba měření	Pevnost v tlaku (MPa)	Pevnost v ohybu (MPa)
1 den	35	6,4
7 dnů	42,5	6,9
28 dnů	44	7,8

-8CZ 287060 B6

V průběhu tuhnutí lze pozorovat vypocování. Voda stoupá k povrchu malty, zatímco granuláty mají tendenci k odlučování ve spodní části malty.

Adheze k čerstvé betonové desce po 7 dnech je nižší než 5 kg/cnA

Příklad 2

Fosfohořečnatá malta obsahující sráženou siliku

V rámci tohoto příkladu se připraví fosfohořečnaté malty způsobem podle příkladu 1 s výjimkou spočívající vtom, že vazebná fáze dodatečně obsahuje siliku v množství 5% hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost vazebné fáze. Zavedenou silikou je srážená silika T38AB uvedená na trh firmou Rhone-Poulenc a mající následující vlastnosti:

- velikost aglomerátů: 50 pm,

- velikost aglomerátů: menší než 0,1 pm (obě uvedené velikosti byly změřeny pomocí TEM).

Když se silika smísí s vodou, její aglomeráty deaglomerují na agregáty mající velikost menší než 0,1 pm.

Podmínky, za kterých se uvedená silika smísí s vodou a ostatními složkami cementu za účelem 15 vytvoření malty a které jsou uvedeny v příkladu 1, jsou v tomto případě reprezentovány vyššími střižnými silami než v případě pouhého směšování siliky s vodou. V důsledku toho tato silika deaglomeruje také ve fosfohořečnaté maltě a je později přítomna ve formě jejích agregátů, majících velikost menší než 0,1 pm.

Stejně jako v příkladu 1 byly u této malty stanoveny zpracovatelnost, relativní hustota a 20 mechanické vlastnosti a to pro různé poměry voda/vazebná fáze. Získané výsledky jsou shrnuty v následujících tabulkách 3 a 4.

Tabulka 3

Poměr voda/vazebná fáze	Zpracovatelnost (%)	Relativní hustota čerstvé malty	Doba tuhnutí (min)
0,32	2,5	2,01	30
0,36	25	1,96	30
0,4	35	1,96	35
0,43	45	1,93	40
Tabulka 4
Doba měření	Pevnost v tlaku (MPa)	Pevnost v ohybu (MPa)
1 den	35,6	7,1
7 dnů	49	8,05
28 dnů	52,5	9,5

V rámci tohoto příkladu bylo zjištěno, že došlo ke zlepšení mechanických vlastností.

Nebylo pozorováno žádné odlučování granulátu. Rovněž nebyl pozorován žádný odtok vody, a to ani v případě, kdy byla malta uložena na porézní podklad, jakým je betonová deska, nebo v případě, kdy byla malta vystavena vakuovému odsávání na Buchnerově nálevce.

Adheze k čisté betonové desce po 7 dnech činila 15 kg/cnA Je výrazně zlepšena. Voda z malty nebyla absorbována betonovým podkladem.

-9CZ 287060 B6

Srovnávací příklad 3

Standardní fosfohořečnatá zálivková malta

V rámci tohoto příkladu se připraví zálivková malta z následujících složek:

- 50 % hmotnosti vazebné fáze tvořené:

48,5 % hmotnosti dihydrogenfosforečnanu amonného,

48,5 % hmotnosti oxidu hořečnatého a % hmotnosti kyseliny borité, která zde plní funkci retardačního činidla,

- 50 % hmotnosti křemičitohlinitého létavého popílku, majícího velikost částic 12 pm.

Zálivková malta se připraví smíšením výše uvedených složek s vodou při dosažení hmotnostního poměru voda/vazebná fáze rovného 0,4. Smíšení se provádí následujícím způsobem: uvedené složky se smísí v suchém stavu v průběhu 30 sekund při nízké rychlosti (60 otáček/minutu), načež se k získané směsi přidá voda v požadovaném množství. V míšení se potom pokračuje po dobu jedné hodiny a 30 sekund při nízké rychlosti a potom po dobu 1 minuty a 30 sekund při vysoké rychlosti (120 otáček/minutu).

Potom se změří mechanické vlastnosti uvedené malty. Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 5.

Tabulka 5

Doba měření	Pevnost v tlaku (MPa)	Pevnost v ohybu (MPa)
1 den	10,9	4,8
28 dnů	15	5

V průběhu tuhnutí lze pozorovat odlučování granulátu: voda proudí k povrchu zálivkové malty, zatímco granulát má tendenci akumulovat se ve spodní části malty.

Příklad 4

Fosfohořečnatá zálivková malta se sráženou silikou

V rámci tohoto příkladu se připraví fosfohořečnatá zálivková malta způsobem popsaným v příkladu 3 s výjimkou spočívající v tom, že vazebná fáze dodatečně zahrnuje sráženou siliku uvedenou na trh firmou Rhone-Poulenc (stejná jako v příkladu 2) v množství 8 % hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost vazebné fáze.

I v tomto případě byly změřeny mechanické vlastnosti zálivkové malty. Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce 6.

Tabulka 6

Doba měření	Pevnost v tlaku (MPa)	Pevnost v ohybu (MPa)
1 den	10,6	4,6
28 dnů	17,5	6,2

U této malty došlo ke dlouhodobému zlepšení mechanických vlastností.

V průběhu tuhnutí nebylo pozorováno žádné odlučování granulátu.

Adheze této zálivkové malty k čistému podkladu činí 13,5 kg/cm^ po 7 dnech přechovávání v suchém stavu a 10 kg/cm^ po sedmi dnech přechovávání v suchém stavu a 7 dnech pobytu ve vodě.

-10CZ 287060 B6

Srovnávací příklad 5

Standardní „fosfohořečnatý“ kompozit

V rámci tohoto příkladu se připraví fosfohořečnatý kompozit z následujících složek:

- 49 % hmotnosti vazebné fáze tvořené:

48,5 % hmotnosti dihydrogenfosforečnanu amonného,

48,5 % hmotnosti oxidu hořečnatého a % hmotnosti kyseliny borité, která je zde obsažena jako retardační činidlo,

- 49 % hmotnosti jemného písku (1/3 písku s velikostí částic 200 pm (F15), 1/3 písku s velikostí částic 315 pm (F25) a 1/3 písku s velikostí částic 600 pm (F35),

- 2 % hmotnost i polypropylenových vláken.

Uvedené kompozity se připraví smísením výše uvedených složek s vodou. Směšování se provádí následujícím způsobem: uvedené složky se smísí v suchém stavu v průběhu 30 sekund při nízké rychlosti (60 otáček/minutu), načež se k získané směsi přidá voda k dosažení hmotnostního poměru voda/vazebná fáze rovného 0,2. V míšení se potom pokračuje ještě po dobu 1 minuty a 30 sekund při nízké rychlosti a potom 1 minutu a 30 sekund při vysoké rychlosti (120 otáček/minutu). Do získané předsměsi se potom při nízké rychlosti otáčení mixéru zabudují vlákna.

Byly změřeny mechanické vlastnosti a tvárnost získaného kompozitu. Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 7.

Tabulka 7

	Pevnost v ohybu po 18 dnech (MPa)	Tvárnost
Kompozit na bázi polypropylenových vláken	7,5	dobrá

V průběhu tuhnutí lze pozorovat odlučování granulátů: voda stoupá vzhůru k povrchu kompozitu, zatímco granuláty mají tendenci akumulovat se ve spodní části kompozitu.

Příklad 6 „Fosfohořečnatý“ kompozit se sráženou silikou

Fosfohořečnatý kompozit sé připraví způsobem popsaným v příkladu 5 s výjimkou spočívající v tom, že vazebná fáze dodatečně zahrnuje 5 % hmotnosti srážené siliky, vztaženo na celkovou hmotnost vazebné fáze.

I v tomto příkladu byly stanoveny mechanické vlastnosti a tvárnost získaného kompozitu. Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 8.

Tabulka 8

	Pevnost v ohybu po 18 dnech (MPa)	Tvárnost
Kompozit na bázi polypropylenových vláken	8	vysoká

V průběhu tuhnutí nebylo pozorováno odlučování granulátů.

Srovnávací příklad 7

Fosfohořečnatá malta s nedeaglomerovatelnou silikou

-11CZ 287060 B6

Připraví se fosfohořečnatá malta, která má stejné složení jako malta z příkladu 2 s výjimkou spočívající v tom, že se silika T38AB použitá jako anorganická sloučenina ve vazebné fázi nahradí produktem Zeosil Z160, což je srážená silika uvedená na trh firmou Rhone-Poulenc a tvořená aglomeráty majícími velikost 200 pm.

Tyto silikové aglomeráty nedeaglomerují v případě, kdy jsou smíšeny pouze s vodou.

V tomto případě lze pozorovat, že u malty připravené z této vazebné fáze dochází k demixážnímu jevu a k odlučování granulátů.

Srovnávací příklad 8

Fosfohořečnatá malta s křemennou moučkou s velikostí částic větší než 0,1 pm

Připraví se fosfohořečnatá malta, která má stejné složení jako malta z příkladu 2 s výjimkou spočívající vtom, že se silika T38AB použitá jako anorganická sloučenina ve vazebné fázi nahradí křemennou moučkou (velmi jemně mletý písek), která má formu částic majících střední velikost větší než 0,1 pm.

V tomto případě lze pozorovat, že u malty připravené z této vazebné fáze dochází k demixážnímu jevu a k odlučování granulátů.

Srovnávací příklad 9

Fosfohořečnatá malta s dýmavou silikou mající velikost částic větší než 0,5 pm

Připraví se fosfohořečnatá malta, která má stejné složení jako malta z příkladu 2 s výjimkou spočívající v tom, že se silika T38AB použitá jako anorganická sloučenina ve vazebné fázi nahradí dýmavou silikou, jejíž částice mají střední velikost částic větší než 0,5 pm. V tomto případě lze pozorovat, že u malty připravené z této vazebné fáze dochází k demixážnímu jevu a k odlučování granulátů.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Fosfohořečnatý cement získaný smísením vody a vazebné fáze na bázi alespoň jedné sloučeniny fosforu, alespoň jedné sloučeniny hořčíku a alespoň jedné anorganické sloučeniny, vyznačený tím, že anorganická sloučenina je zavedena ve formě:

   - buď částic (1) majících velikost menší než 0,1 pm,

   - nebo agregátů (2) majících velikost menší než 0,1 pm,

   - nebo aglomerátů (3) alespoň částečně schopných deaglomerace v průběhu míšení uvedené vazebné fáze a vody na částice mající velikost menší než 0,1 pm nebo na agregáty mající velikost menší než 0,1 pm.
2. 2. Fosfohořečnatý cement podle nároku 1, vyznačený tím, že anorganická sloučenina je zavedena ve formě aglomerátů, jejichž velikost je nejvýše rovna 60 pm.
3. 3. Fosfohořečnatý cement podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že anorganickou sloučeninou je silika.
4. 4. Fosfohořečnatý cement podle nároku 3, vyznačený tím, že silika je zavedena ve formě aglomerátů majících velikost menší než 50 pm, přičemž tyto aglomeráty jsou tvořeny agregáty majícími velikost menší než 0,1 pm.

   -12CZ 287060 B6
5. 5. Fosfohořečnatý cement podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že anorganickou sloučeninou je oxid titaničitý, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, oxid chromitý, uhličitan vápenatý, talek, slída, kaolin, wollastonit, bentonit nebo metakaolin.
6. 6. Fosfohořečnatý cement podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že vazebná fáze obsahuje 1 až 15 hmotnostních dílů anorganické sloučeniny na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze.
7. 7. Fosfohořečnatý cement podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že obsahuje granuláty.
8. 8. Fosfohořečnatý cement podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že množství granulátů činí nejvýše 1000 hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů vazebné fáze.
9. 9. Fosfohořečnatý cement podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že obsah vody činí nejvýše 50 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost vazebné fáze.
10. 10. Použití fosfohořečnatého cementu podle některého z nároků 1 až 9 jako malty nebo zálivkové anebo injektážní malty.
11. 11. Použití fosfohořečnatého cementu podle některého z nároků 1 až 9 pro vytváření základových povrchů, pro přípravu malt určených pro opravy a těsnění, pro výrobu obkladových panelů, pro opravy vyztužených betonových struktur a pro výrobu žáruvzdorných směsí.
12. 12. Kompozitní materiál na bázi fosfohořečnatého cementu podle některého z nároků 1 až 9 a vláken.
13. 13. Kompozitní materiál podle nároku 12, vyznačený tím, že obsah vláken činí 1 až 10 % hmotnosti, vztaženo na hmotnost vazebné fáze fosfohořečnatého cementu.