CZ297709B6

CZ297709B6 - Hydraulické pojivo

Info

Publication number: CZ297709B6
Application number: CZ20013271A
Authority: CZ
Inventors: Novak@Denes
Original assignee: Wopfinger Stein- Und Kalkwerke Schmid & Co.
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2007-03-07
Also published as: CZ20013271A3

Abstract

Vynález se týká hydraulického pojiva obsahujícíhojemne mleté, nad 5000 cm.sup.2.n./g podle Blaina,mírne latentní hydraulické vysokopecní strusky, síranové aktivátory a aktivacní prísady. Mírne latentní hydraulická vysokopecní struska vykazuje následující analytické hodnoty, sklovitost je nad 93 %, obsah SiO.sub.2.n. je 34 az 40 %, CaO 34 az 37 %, Al.sub.2.n.O.sub.3.n. je nad 9 % a s výhodou pod13 % , pomer (CaO+MgO) / (Al.sub.2.n.O.sub.3.n.+SiO.sub.2.n.) je 0,88 az 0,98. Tyto hodnoty mohou být nastaveny smísením nekolika strusek. S výhodou obsahuje pojivo 0,5 az 5 % portlandského cementového slínku, respektive portlandského cementu.

Description

Hydraulické pojivo

Oblast techniky

Vynález se týká hydraulického pojivá z jemně mleté, nad 5000 cm²/g podle Blaina, mírně latentní hydraulické vysokopecní strusky, která obsahuje sulfátové aktivátory a aktivační přísady.

Dosavadní stav techniky

Vysokopecní struska vzniká jako vedlejší produkt při získávání surového železa. Ve vysoké peci se tvoří ze součásti železné rudy obsahující jíl, kyselinu křemičitou a vápno, jakož i z vápence a nečistot v uhlí při teplotách 1900 °C vedle taveniny železa lehčí tavenina, takzvaná vysokopecní struska. Tato struska se ochlazuje vodou při 1400 °C. Tímto prudkým ochlazením vzniká vysoce sklovitý granulát, který má latentní hydraulické vazebné síly. Proto nepřichází sklovitá vysokopecní struska jako samostatná spojovací vazná látka v úvahu. Její energie tvrdnutí může být aktivována přidáním aktivátoru. Pro tuto aktivaci existují v podstatě dvě možností: přidání hydroxidu vápenatého nebo cementu (alkalická aktivace) a přidání síranu vápenatého (sulfátová aktivace). Každá struska není ovšem stejně aktivovatelná.

Posouzení latentní hydraulické vazebné síly strusky se provádí podle složení strusky. Tak posuzuje Dr. Fritz Keil v „Zement, Herstellung und Eigenschaften“, Springer-Verlag, Berlin 1971 na straně 116 kvalitu strusky podle poměru CaO+CaS+0,5MgO+Al₂O₃)/(SiO₂+MnO) je rovně hodnotě F. Leží-li hodnota F nad 1,9, platí struska za velmi dobrou, pod 1,5 jako mírně hydraulická.

Dalším kriteriem posuzování aktivity strusky je obsah SiO₂. Tak platí strusky s méně než 32 % obecně za vysoce hydraulické, s více jak 37 % za méně hydraulické.

Pokud jde o alkalickou aktivaci, klade si podle EN-197 1 při přípravě cementu pro kvalitu strusky následující požadavek: poměr (CaO+MgO)/SiO₂) musí být větší než 1,0.

Pro sulfátovou aktivaci jsou podle literatury vhodné strusky, které vykazují obsah A1₂O₃ alespoň 13 % a průměr (CaO+MgO+Al₂O₃)/(SiO₂) leží nad 1,6. Několik patentů požaduje obsah CaO nad 40 % a obsah A1₂O₃ nad 14 % (viz například CA-PS 1 131 664).

V Ca-PS 1131 664 je popsáno pojivo, které vykazuje následující složení:

až 85 % granulované vysokopecní strusky (s 40 až 50 % CaO až 20% AI₂O₃ až 35 % SiO₂ až 8 % MgO), až 17 % CaSO4 (vypočteno jako anhydrit),

1,5 až 2,5 % portlandského cementu,

0,1 až 0,5 % organické karboxylové kyseliny nebo její soli,

0,03 až 0,6 % methylcelulózy, Na-stearátu nebo Na-laurylbenzensulfonátu a

0,6 až 2 % síranu sodného.

V souladu s tím, co bylo řečeno výše, je vysokopecní struska používána. Ke zlepšení se dokonce doporučuje přidávat ke strusce A1₂O₃ a CaO a tuto směs zahřívat.

-1 CZ 297709 B6

Na základě těchto výše uvedených kriterií je bohužel velká část vypadající vysokopecní strusky označitelná jako mírně hydraulická. Tyto méněhodnotné vysokopecní strusky mohou být v cementovém průmyslu použity jako přimleté látky podle zkušeností až do maximálně 65 % obsahu cementu, protože nadto pevnosti rychle klesají. Také betonový průmysl může tyto strusky použít jako přísady jen omezeně.

Podstata vynálezu

Úkolem předkládaného vynálezu je poskytnout pojivo úvodem zmíněného druhu, u něhož dojdou použití méněhodnotné strusky a které nicméně poskytuje vysoce hodnotný produkt.

Tuto úlohu řeší pojivo úvodem zmíněného druhu podle vynálezu tím, že mírně latentní hydraulická vysokopecní struska vykazuje následující analytické hodnoty:

sklovitost: > 93 %;

SiO₂: 34 až 40 %,

CaO: 34 až 37 %,

A1₂O₃: > 9 % (CaO+MgO)/(Al₂O₃+SiO₂): 0,88 až 0,98.

Překvapivě bylo nalezeno, že strusky, které splňují tyto parametry, poskytují dobré produkty, i když jsou zařaditelné podle obvyklých kriterií jako mírně hydraulické. Mohou být použity strusky s méně než 13 % A1₂O₃. Hodnota F může ležet pod 1,5 a poměr (CaO+MgO+A12O₃)/SiO₂ pod 1,6.

Struska bude však jenom zřídka náhodně vykazovat všechny podle vynálezu požadované vlastnosti. Protože však je mnoho méněhodnotných strusek, je často možné směsí alespoň dvou vysokopecních strusek docílit všech požadovaných vlastností. To má tu další výhodu, že stupeň aktivace je mnohem vyšší, jestliže je dosaženo shora uvedených předpokladů míšením strusek různého původu.

Aktivace strusky se provádí přimíšením nebo přimletím přírodní sádry, sádry z odsířených kouřových plynů (sádry REA) nebo 12 až 20 % anhydritu, 0,5 až 5 % portlandského cementu a/nebo jiných nosičů CaO jako horké moučky, páleného vápna nebo 0,5 až 3 % Ca(OH)₂, 0 až 3 % alkalických síranů nebo alkalických uhličitanů a/nebo 0,5 až 3 % vápenatých solí karboxylových kyselin. Jako výhodné se zde ukázalo použití horké moučky, čímž se urychlí hydratace strusky a zvýší se pevnosti v tlaku.

Horká moučka je z 70 až 90 % odkyselená surová moučka, která vzniká v nejnižším cyklonovém stupni pece výměníku tepla při 800 až 900 °C při výrobě portlandského cementového slínku. Moučka se odebírá z pecního systému pomocí bypassu. Obsahuje převážně CaO.

Hranolky vytvořené z tohoto pojivá vykazují vyšší odpor vůči síranovému ataku a poskytují pevnosti, které odpovídají třídám pevnosti ÓNORM B3310 a EN 197-1 a jsou srovnatelné s normálním portlandským cementem nebo dokonce lepší.

-2CZ 297709 B6

Příklady provedení vynálezu

Na základě příkladu bude předkládaný vynález objasněn. Bylo připraveno pojivo z následujících komponent:

% strusky (hodnota podle Blaina 5800 cm²/g) % sádky REA % portlandského cementu

0,5 % horké moučky

0,5 % octanu vápenatého

Jako struska se používá jednou struska podle vynálezu a jednou jiná struska (srovnávací pokus). Údaje o struskách a obdržené pevnosti jsou udány v následující tabulce:

Analýza	Směs strusek vhodná	Směs strusek nevhodná
sklovitost	94	94
SiO₂ %	38,3	37,3
A1₂O₃ %	11,2	10,0
CaO %	35,8	38,2
MgO %	9	10,5
(CaO+MgO) / (Al₂O₃+SiO)	0,91	1,03
	ÓN B3310	EN 196-1	ON B3310	EN 196-1
Pevnost v tlaku N/rnu/
po 2 dnech		7		9
po 3 dnech	10		11
po 7 dnech	26	30	15	18
po 28 dnech	46	49	22	24

Pevnosti mohou být navíc ještě podstatně zvýšeny betonovými aditivy (jako zřeďovadly ke snížení hodnoty voda/pojivo z 0,6 na 0,30).

Pojivo podle vynálezu se vyznačuje velmi nízkým hydratačním teplem. Je vysoce vhodné pro výrobu čiřících zařízení, potrubí kanálů, nádraží, zachycovacích van a konstrukčních objektů, které jsou vystaveny sulfátovému ataku.

Claims

1. Hydraulické pojivo z jemně mleté, nad 5000 cm²/g podle Blaina, mírně latentní hydraulické vysokopecní strusky, obsahující sulfátové aktivátory a aktivační přísady, vyznačující se tím, že mírně latentní hydraulická vysokopecní struska vykazuje následující analytické hodnoty:

sklovitost: > 93 %;

SiO₂: 34 až 40%,

CaO: 34 až 37%,

A1₂O₃: > 9 % (CaO+MgO)/(Al₂O₃+SiO₂): 0,88 až 0,98.

2. Pojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl A1₂O₃ ve vysokopecní strusce obnáší nanejvýše 13 %.

3. Pojivo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vysokopecní struska je vytvořena směsí alespoň dvou vysokopecních strusek.

4. Pojivo podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že mírně hydraulická struska vykazuje jemnost 5000 až 6500 cm²/g podle Blaina.

5. Pojivo podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že obsahuje podíl 0,5 až 5 % portlandského cementového slínku, respektive portlandského cementu.

6. Pojivo podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že obsahuje jako nosič sulfátu 12 až 20 % odpadní sádry z odsiřování kouřových plynů nebo hemihydrát nebo anhydrit nebo přírodní sádru nebo směs těchto sulfátových nosičů.

7. Pojivo podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že obsahuje 0,5 až 3 % horké moučky nebo hydroxidu vápenatého nebo páleného vápna.

8. Pojivo podle některého z nároků laž7, vyznačující se tím, že obsahuje až do 3 % alkalických síranů a/nebo alkalických uhličitanů, zejména K₂SO₄, Na₂SO₄, Na₂CO₃, Li₂CO₃nebo K₂CO₃.

9. Pojivo podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že obsahuje 0,5 až 3 % vápenaté soli karboxylové kyseliny, zejména octan vápenatý a/nebo mravenčan vápenatý.