CZ29827U1

CZ29827U1 - Vápenocementová malta

Info

Publication number: CZ29827U1
Application number: CZ2016-32673U
Authority: CZ
Inventors: Jan Valentin; Pavel Tesárek; Zdeněk Prošek; Jaroslav TopiÄŤ; George KarraÂ´a
Original assignee: ÄŚVUT v Praze, Fakulta stavebnĂ; Lavaris S.R.O.
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2016-09-27

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká vápenocementové malty.

Dosavadní stav techniky

Vápenocementové malty mají ve stavebnictví široké použití. S výrobou malty je spojená těžba písku. Rozsáhlá těžba písku má na krajinu negativní dopad. Dnes je proto snaha, aby těžba písku probíhala méně intenzivním šetrným způsobem.

Na druhé straně se ve stavebnictví hromadí nevyužitý odpad. Problematika hromadění odpadu je celosvětovým ekologickým problémem. Při rozdělení produkce odpadního materiál dle jednotlivých ekonomických odvětví je právě stavebnictví, zahrnující demoliční práce, odvětvím s největší produkcí odpadu. V EU bylo za rok 2012 vyprodukováno 2,5 miliardy tun odpadu a z toho 23 milionů tun pocházelo z ČR. Celkem 33 % z celkového množství odpadu z EU za rok 2012 tvořil stavební a demoliční odpad, v ČR to bylo téměř 37 %. Právě vývoj nových metod a postupů pro efektivní a šetrné opětovné využití stavebního a demoličního odpadu pomáhá šetřit životní prostředí a přírodní zdroje.

Vzhledem k tomu, že beton je nejpoužívanějším stavebním materiálem na světě, tvoří zároveň největší část demoličního a stavebního odpadu. Zdrojem starého betonu jsou dosluhující silniční, letištní, železniční a pozemní stavby. Kompletní recyklace starého betonuje proto z ekologického hlediska stěžejní, přičemž identifikace možností vyšší přidané hodnoty takového recyklátu např. jeho částečnou mechanickou či mechanicko-chemickou aktivací umožňuje redukovat využívání neobnovitelných přírodních zdrojů. Právě aplikace betonového recyklátu v nových stavebních materiálech umožňuje takovou úsporu surovin a přírodních materiálů, a protože se jedná o odpadní materiál, lze dosáhnout i úspory finanční. Kompletní recyklace betonu, je stále problematická, konkrétně kvůli zpracování velmi jemné frakce s velikostí < 1 mm. Hrubší frakce lze zpracovat ve formě recyklovaného kameniva do nového betonu, ale v případě velmi jemné frakce doposud neexistuje ideální řešení pro její zpracování, resp. existující řešení plně nevyužívají technického potenciálu takového materiálu. Existují praktické pokusy o použití recyklované betonové moučky jako surovinové směsi pro výrobu cementu nebo vysokoteplotní úpravy moučky za účelem získání pojivových vlastností. Zmíněná řešení se však vyznačují vysokými nároky na spotřebu energie a vysokou produkcí CO2. Proto se z environmentálního hlediska nejedná o ekonomické a šetrné využití takového materiálu.

Jak bylo zmíněno, betonový recyklát lze využít v novém betonu nebo maltě jako kamenivo. Řešení využívající recyklovaný beton jako kamenivo v maltě je známé z patentu CN 102 701 665, kde je využit směsný stavební odpad. Podobně řešení je uvedeno v patentu CN 101 830 673 využívající směsný stavební odpad, ale navíc je využíváno několik typů přísad a aktivátor, které zvyšují cenu produktu a komplikují výrobu. Z patentu CN 103 214 226 je známo využití recyklovaného betonu jako kameniva v kombinaci s cementem a sádrou. Tato kombinace pojiv však není vhodná a může snižovat trvanlivost malty. Z patentu CN 1 927 758 je známo využití obdobné s využitím směsného stavebního odpadu jako plniva a cementu v kombinaci s popílkem. V tomto řešení je nutné využití plastifikátorů. V patentu CN 101 570417 je známa tepelně izolační malta s recyklovaným betonem. Toto použití však využívá množství přísad zajišťující dostatečnou zpracovatelnost a provzdušňovače. Další varianta malty s recyklovaným stavebním směsným odpadem je popsán v patentu CN 101 830 682 využívajícího mimo cementu pojivo na bázi sádry a aktivační činidlo. V patentu CN 101 857 397 je využitý recyklovaný stavební odpad jako kamenivo v kombinaci s cementem a alkalickým aktivátorem, v tomto řešení je navíc využito velké množství chemických přísad. Z patentu CN 102 701 647 je známa malta využívající směsný odpad jako plnivo, cement a vysokopecní strusku. Obdobné řešení je využito v patentu CN 103 265 250 kde je v kombinaci s celulózou využívána i pryžová moučka, která zajišťuje voděodolnost. Z patentu CN 102 701 664 je známé využití recyklovaného betonu jako kameniva v betonu. V patentu CN 103 601 450, CN 102 601 432 a CN 103 951 340 je v maltě využito kamenivo z recyklovaného betonu upraveného autoklávem. Toto řešení výrazně zvyšuje náklady na

- 1 CZ 29827 Ul výrobu a zatěžuje životní prostředí. Veškeré zmíněné patenty využívají recyklovaný beton pouze jako kamenivo popř. jemné kamenivo. Navíc je v těchto patentech povětšinou využíván směsný recyklát obsahující beton, cihly, sádrové zbytky apod. Takovýto vstupní materiál má negativní vliv na výsledné vlastnosti a strukturu a vlastnosti malt a betonů jsou značně nehomogenní. Navíc tyto malty a betony kvůli obsahu sádry mohou mít sníženou trvanlivost v důsledku síranové koroze. Ve většině patentů je navíc využito množství chemických přísad, které zvyšují cenu materiálu.

V případě patentu JPH 0656 491 a užitný vzor CZ 24 815 využívají v maltových a betonových směsích recyklovaný beton upravený mletím, který plní funkci mikroplniva. V těchto dokumentech je uváděno použití recyklovaného betonu s měrným povrchem pouze 250 m²/kg a v případě užitného vzoru pouze 150 m²/kg. Při takovém řešení není řádně využito pojivových vlastností, jako je pucolanita, recyklovaného betonu. Ve zmíněných dokumentech je navíc využíváno množství chemických přísad, jako jsou plastifikátory, které zvyšují cenu produktu. V případě užitného vzoru navíc docházelo k výraznějšímu poklesu mechanických vlastností.

Podstata technického řešení

Vápenocementová malta v suché směsi obsahuje 0,1 až 0,9 % hmotn. MgO, 6,5 až 24 % hmotn. 3CaO'SiO₂, 0,3 až 2,7 % hmotn. 2CaO'SiO₂, 0,6 až 3,6 % hmotn. 3CaO'Al₂O₃, 0,6 až 3,6 % hmotn. 4CaO Al₂O3'Fe₂O₃, dále 1 až 20 % hmotn. hydroxidu vápenatého, 40 až 79 % hmotn. říčního těženého písku frakce do 2 mm, 10 až 49 % hmotn. jemně mletého recyklovaného betonu.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má výhodně měrný povrch 400±15 m /kg a zrnitost 0 až 0,128 mm.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má výhodně následující zastoupení frakcí: 0,1 až 0,3 % hmotn. frakce do 0,5 pm, 0,1 až 0,6 % hmotn. frakce 0,5 až 1 pm, 0,1 až 6 % hmotn. frakce 1 až 2 pm, 3 až 13 % hmotn. frakce 2 až 4 pm, 15 až 25 % hmotn. frakce 4 až 8 pm, 20 až 40 % hmotn. frakce 8 až 16 pm, 15 až 25 % hmotn. frakce 16 až 32 pm, 5 až 15 % hmotn. frakce 32 až 64 pm a 0 až 10 % hmotn. frakce 64 až 128 pm.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton se získává z jemné frakce recyklovaného betonu s velikostí částic do 1 mm, který je upraven vysokorychlostním mletím, například v zařízení podle CZ PUV 2014-29 552. Jemnost takto upravené betonové moučky odpovídá jemnosti mletí cementu, díky které je dosaženo dobré zpracovatelnosti maltových směsí bez nutnosti přidání chemických plastifikátorů a provzdušňujících přísad. Vysokorychlostním mletím dochází k odhalení nezhydratovaných cementových zrn, které při kontaktu s vodou následně hydratují.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má funkci jemného aktivního plniva a částečné náhrady pojivá a odpadá nutnost použití chemických přísad při zachování požadovaných funkčních vlastností. Jelikož se jedná o odpadní produkt, je dosaženo snížení výrobních nákladů na maltovou směs.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSiO₂	2CaO· SiO₂	3CaO- AI₂O	4CaO· AI₂O3' Fe₂O3	Hydroxid vápenatý	písek	jemně mletý recyklovaný beton
1% hmotn.]	0,1	6,8	0,3	1,4	1,4	5	75	10

kde mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton o měrném povrchu 400+15 m²/kg a zrnitosti do 0,128 mm měl následujícím zastoupením frakcí:

-2CZ 29827 Ul

Velikost zrna [pm]	<0,5	0,5 až 1	1 až2	2až4	4až8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství [% hmotn.]	0,3	0,6	6	13	25	35,1	15	5	0

byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána voda v množství 15 až 18 % hmotn. suché směsi podle požadované konzistence a savosti podkladu. Homogenizace i míchání byly v závislosti na množství prováděny ručně, pomocí metly a míchače nebo pomocí stavební míchačky a probíhaly alespoň 5 minut.

Malta při běžném zdění byla nanášena standardně zednickou lžící a dřevěným nebo plastovým hladítkem. Při omítání byla malta ručně nahazována a následně stržena latí a po zavadnutí zahlazena dřevěným nebo plastovým hladítkem. Vzniklá omítka může sloužit jako podklad pod finální štukové omítky.

ío Na základě výsledku provedených empirických a pevnostních zkoušek po 28 dnech měla malta následující parametry: objemová hmotnost 1720 až 1920 kg/m³pevnost v tlaku minimálně 8,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 2,2 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 8,9 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 3,5 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 2

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaO-SiO2	2CaO· SiO₂	3CaO· ai₂o	4CaO- AI2O3· Fe₂O3	Hydroxid vápenatý	písek (do 2 mm)	jemně mletý recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,1	6,8	0,3	1,4	1,4	5	40	45

kde mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton o měrném povrchu 400±15 m²/kg a zrnitosti do 0,128 mm měl následujícím zastoupením frakcí:

Velikost zma [pm]	<0,5	0,5 až 1	1až2	2 až 4	4 až 8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství [% hmotn.]	0,3	0,6	6	13	25	35,1	15	5	0

byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána voda v množství 15 až 18 % hmotn. suché směsi podle požadované konzistence a savosti pod25 kladu. Homogenizace i míchání může být v závislosti na množství prováděno ručně, pomocí metly a míchače nebo pomocí stavební míchačky a probíhalo alespoň 5 minut. Malta při běžném zdění byla nanášena standardně zednickou lžící a dřevěným nebo plastovým hladítkem. Při omítání byla malta ručně nahazována a následně stržena latí a po zavadnutí zahlazena dřevěným nebo plastovým hladítkem. Vzniklá omítka může sloužit jako podklad pod finální štukové omítky.

Na základě výsledku provedených empirických a pevnostních zkoušek po 28 dnech měla malta následující parametry: objemová hmotnost 1620 až 1820 kg/m³pevnost v tlaku minimálně 8,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 2,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11,

-3CZ 29827 Ul dynamický modul pružnosti minimálně 8,5 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 3,5 GPa, podle ČSN 73 1372. Příklad 3

Suchá směs o složení.

	MgO	3CaOS 1Ο2	2CaO SiO₂	3CaO AI2O	4CaO· AI2O3' Fe2O3	Hydroxid vápenatý	písek (do 2 mm)	jemně mletý recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,3	21,4	1,9	3,2	3,2	20	40	10

Velikost zrna [pm]	<0,5	0,5 až 1	1 až 2	2 až 4	4 až 8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství [% hmotn.]	0,3	0,6	6	13	25	35,1	15	5	0

byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána ío voda v množství 45 až 54 % hmotn. suché směsi podle požadované konzistence a savosti podkladu. Homogenizace i míchání může být v závislosti na množství prováděno ručně, pomocí metly a míchače nebo pomocí stavební míchačky a probíhalo alespoň 5 minut. Malta při běžném zdění byla nanášena standardně zednickou lžící a dřevěným nebo plastovým hladítkem. Při omítání byla malta ručně nahazována a následně stržena latí a po zavadnutí zahlazena dřevěným nebo plastovým hladítkem. Vzniklá omítka může sloužit jako podklad pod finální štukové omítky.

Na základě výsledku provedených empirických a pevnostních zkoušek po 28 dnech měla malta následující parametry:

objemová hmotnost 1620 až 1820 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 15,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 4,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 12,5 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 4,2 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 4

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaO •SiO₂	2CaO· SiO₂	3CaO· AbO	4CaO· AI2O3· Fe2O3	Hydroxid vápenatý	písek (do 2 mm)	jemně mletý recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,3	21,4	1,9	3,2	3,2	20	40	10

Velikost zrna [pm]	<0,5	0,5 až 1	1 až 2	2 až 4	4až8	8 až 16	16 až 32	32 až 64	64 až 128
Množství [% hmotn.]	0,1	0,1	0,1	3	15	31,7	25	15	10

byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána 30 voda v množství 45 až 54 % hmotn. suché směsi podle požadované konzistence a savosti pod-4CZ 29827 Ul kladu. Homogenizace i míchání byly v závislosti na množství prováděny ručně, pomocí metly a míchače nebo pomocí stavební míchačky a probíhaly alespoň 5 minut. Malta při běžném zdění byla nanášena standardně zednickou lžící a dřevěným nebo plastovým hladítkem. Při omítání byla malta ručně nahazována a následně stržena latí a po zavadnutí zahlazena dřevěným nebo plastovým hladítkem. Vzniklá omítka může sloužit jako podklad pod finální štukové omítky.

objemová hmotnost 1670 až 1880 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 14,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 4,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 11,8 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 4,0 GPa, podle ČSN 73 1372.

Průmyslová využitelnost

Vápenocementová zdící a omítací malta obsahující mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton je dle navrženého technického řešení vhodná pro zdění tloušťky spáry do 15 mm u zdivá z běžných tvárnic a cihel. V případě omítání by vrstva neměla přesáhnout 15 mm. Malta je určena především pro novou výstavbu, ale je možné ji použít i při opravách stávajícího zdivá a omítek.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Vápenocementová malta, vyznačující se tím, že její suchá směs obsahuje 0,1 až 0,9 % hmotn. MgO, 6,5 až 24 % hmotn. 3CaOSiO₂,0,3 až 2,7 % hmotn. 2CaO SiO₂,0,6 až 3,6 % hmotn. 3CaO'Al₂O₃, 0,6 až 3,6 % hmotn. 4CaOAl₂O3Fe₂O3, dále 1 až 20 % hmotn. hydroxidu vápenatého, 40 až 79 % hmotn. říčního těženého písku frakce do 2 mm, 10 až 49 % hmotn. jemně mletého recyklovaného betonu.

2. Vápenocementová malta podle nároku 1, vyznačující se tím, že mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má měrný povrch 400±15m²/kg a zrnitost 0 až 0,128 mm.

3. Vápenocementová malta podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má následující zastoupení frakcí: 0,1 až 0,3 % hmotn. frakce do 0,5 pm, 0,1 až 0,6 % hmotn. frakce 0,5 až 1 pm, 0,1 až 6 % hmotn. frakce 1 až 2 pm, 3 až 13 % hmotn. frakce 2 až 4 pm, 15 až 25 % hmotn. frakce 4 až 8 pm, 20 až 40 % hmotn. frakce 8 až 16 pm, 15 až 25 % hmotn. frakce 16 až 32 pm, 5 až 15 % hmotn. frakce 32 až 64 pm a 0 až 10 % hmotn. frakce 64 až 128 pm.