CZ29853U1

CZ29853U1 - Cementová malta

Info

Publication number: CZ29853U1
Application number: CZ2016-32664U
Authority: CZ
Inventors: Jan Valentin; Pavel Tesárek; Zdeněk Prošek; Jaroslav Topič; George Karra´A
Original assignee: ÄŚVUT v Praze, Fakulta stavebnĂ; KarraÂ´a George
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2016-10-04

Description

Technické řešení se týká cementové malty.

Dosavadní stav techniky

Cementové 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 hromadí nevyužitý odpad vznikajícího těžbou a zpracováním kamene resp. mramoru, vápence a žuly stává se celosvětovým ekologickým problémem. V posledních letech vedla rostoucí poptávka po mramoru na vývozních trzích ke zvýšení produkce bez ohledu na jeho kvalitu. Výsledkem byla změna těžebních postupů a hojné využívání odstřelu, který má destruktivní vliv na kamenolom a produkuje zvýšené množství odpadu. Odpadní materiál má několik podob v závislosti na tom, v jaké fázi zpracování vzniká. Velikost částic odpadu vznikajícího při těžbě se pohybuje od velikosti prachových částic až po balvany o velikosti v řádu desítek centimetrů. Tento nevyužitý odpad se skladuje v oblastech poblíž míst, kde dochází k těžením a má negativní vliv na udržitelný rozvoj těchto oblastí. Další velké množství odpadu produkují tovární linky zpracovávající kámen a to ve formě pevných odpadů, které vznikají vyřazením kamenných bloků z linky kvůli jejich špatnému tvaru nebo pokud jsou bloky rozbité nebo popraskané. Třetí forma odpadů je brusný kal, který vzniká během řezání bloku nebo během procesu broušení a leštění. Po vyschnutí vznikají pevné hroudy brusného kalu.

Těžba je doménou především Číny. Íránu a Egypta, velký podíl na produkci mají i Itálie nebo Španělsko. Avšak zpracování ve formě řezání a broušení probíhá v mnoha evropských zemích. Balvany a hrubé frakce vápence lze relativně snadno a ve velkém množství využít ve stavebnictví. Na druhou stranu využití kamenných odprašků je stále nedostatečné a jeho skladování značně zatěžuje životní prostředí.

Kamenné odprašky, v závislosti na složení, je možné použít například dle patentu US 4 026 716, kde je použito od 5 do 15 % hmotn. jemně mletého vápence ve směsi vysokopevnostního betonu. Tuto aplikaci nelze použít s odpadními kamennými odprašky pocházející z těžby a zpracování kamene z důvodu její kontaminace z různých zdrojů. Další možnou aplikaci popsali Karasahin a Terzi v článku Evaluation of marble waste dust in the mixture of asphaltic concrete v časopisu Construction and Building Materials, roč. 21, č. 3, na stránce 616 až 620. Tato aplikace je omezená maximální velikostí částic a díky tomu se stává neefektivní v množství zpracovaného odpadu. Dále lze použít mramorovou moučku v odsiřovacích procesech. Tuto aplikaci popsal Davini v článku Investigation into the desulphurization properties of by-products of the manufacture of white marbles of Northern Tuscany v časopisu Fuel, roč. 79, č. 11, na stránce 1363 až 1369. A nakonec dosavadní aplikace v maltách jsou popsány v patentech US 4 390 372, US 3 489 582, US 3 169 877. Všechny tyto aplikace využívají množství chemických aditiv pro úspěšné použití kamenných odprašků. Tyto chemická aditiva zatěžují ekonomicky výsledný produkt a tím se stávají neefektivně použitelná v praxi.

Podstata technického řešení

Podle předloženého technického řešení se navrhuje cementová malta, spočívající v tom, že v suché směsi obsahuje 0,1 až 0,9 % hmotn. MgO; 6,5 až 24 % hmotn. 3CaOSiO₂; 0,3 až 2,7 % hmotn. 2CaOSiO₂; 0,6 až 3,6 % hmotn. 3CaOAl₂O₃; 0,6 až 3,6 % hmotn. 4CaO Al₂O₃ Fe₂O₃; 40 až 80% říčního těženého písku frakce do 2 mm; a 10 až 50% hmotn. vysokorychlostně mi krom letě kamenné moučky.

Vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka má výhodně měrný povrch 2,8 m²/cm³ a zrnitost do 0,03 mm, s velikostí středního zrna 3,7 μιη.

- 1 CZ 29853 Ul

Vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka vykazuje výhodně následující zastoupení frakcí: 0,05 až 0,15 % hmotn. frakce do 0,3 pm, 0,5 až 1 % hmotn. frakce 0,3 až 0,5 pm, 1 až 3 % hmotn. frakce 0,5 až 0,7 pm, 1 až 5 % hmotn. frakce 0,7 až 1 pm, 5 až 10 % hmotn. frakce 1 až 2 pm, 15 až 25 % hmotn. frakce 2 až 4 pm, 20 až 30 % hmotn. frakce 4 až 6 pm, 15 až 35 % hmotn. frakce 6 až 10 pm, 5 až 15 % hmotn. frakce 10 až 20 pm a 5 až 10 % hmotn. frakce 20 až 30 pm.

Vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka se získává z kamenných odprašků pocházejících z lomů a provozů zabývajících se zpracováním, například řezáním, drcením, broušením, leštěním přírodního kamene a je tvořena 0 až 100 % hmotn. mramoru, 0 až 100 % hmotn. vápence a 0 až ío 10 % hmotn. žuly, v závislosti na probíhajícím druhu produkce. Tento materiál má podobu vodou zpevněných slepenců, které jsou dále upravené vysokorychlostním mletím, například přístrojem podle PUV 2014-29552. Mletí zajišťuje oddělení zrn, dosažení vhodné jemnosti a zabraňuje shlukování zrn ve směsi. Jemnost upravené vysokorychlostně mikromleté kamenné moučky odpovídá jemnosti mletí cementu. Vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka nahrazuje část plniva, běžné nebo křemičité písky. Tímto řešením je využit odpadní materiál, a zároveň jsou šetřeny přírodní zdroje. Vzhledem k tomu, že vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka plní i funkci mikro plniva, je dosaženo lepších mechanických vlastností než u běžných malt, bez nutnosti přidání cementu a je zároveň dosaženo dobré zpracovatelnosti bez přidání chemických přísad, které výrazně zvyšují cenu maltových směsí. Je dosaženo srovnatelných mechanických vlastností v porovnání s dostupnými maltami pro omítání a zdění při snížení ceny finálního produktu.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSiO₂	2CaOSiO₂	3CaO •AW	4CaOAI₂O3· Fe₂O3	písek	vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka
[% hmotn.]	0,1	6,8	0,3	1,4	1,4	40	50

kde vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka měla měrný povrch 2,8 mW měla následující zastoupení frakcí:

Velikost zma Jtím]	<0,3	0,3 až 0,5	0,5 až 0,7	0,7 až 1	1 až 2	2 až 4	4až6	6 až 10	10 až 20	20 až 30
Množství [% hmotn.]	0,1	1	1	1	5	15	21,9	30	15	10

byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána 30 voda v množství 12 až 14 % 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.

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

objemovou hmotnost 1600 až 1800 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 8,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 1,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11,

-2CZ 29853 Ul dynamický modul pružnosti minimálně 6,2 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 2,1 GPa, podle ČSN 73 1372. Příklad 2

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaO'SiO2	2CaO -SiO₂	3CaO-AI₂O	4CaOAl2O3- Fe₂O3	písek	vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka
[% hmotn.]	0,1	6,8	0,3	1,4	1,4	80	10

kde vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka s měrným povrchem 2,8 m²/cm³ měla následující zastoupení frakcí:

Velikost zrna [pm]	<0,3	0,3 až 0,5	0,5 až 0,7	0,7 až 1	1 až2	2 až 4	4 až 6	6 až 10	10 až 20	20 až 30
Množství [% hmotn.]	0,1	1	1	1	5	15	21,9	30	15	10

byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána voda v množství 12 až 14% 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.

objemová hmotnost 1750 až 1950 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 9,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 2,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 6,8 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 2,5 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 3

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaO-SiO₂	2CaO 'SÍO2	3CaOAI₂O	4CaOAl2O3 •Fe₂O3	písek	vysokorychlostně mikromletá kamenná moučká
[% hmotn.]	0,3	21,4	1,9	3,2	3,2	40	30

Velikost zrna [pm]	<0,3	0,3 až 0,5	0,5 až 0,7	0,7 až 1	1 až 2	2 až 4	4 až 6	6 až 10	10 až 20	20 až 30
Množství [% hmotn.]	0,1	1	1	1	5	15	21,9	30	15	10

-3 CZ 29853 Ul byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána voda v množství 36 až 42 % 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 objemová hmotnost 1600 až 1800 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 15,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 10,5 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 4,0 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 4

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaO •SiO₂	2CaO· SiO₂	3CaO- AbO	4CaO· ΑΙ₂Ο3· Fe₂O3	písek	vysokorychlostně mikromletá kamenná moučká
[% hmotn.]	0,3	21,4	1,9	3,2	3,2	40	30

kde vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka s měrným povrchem 2,8 m²/cm³ měla následující zastoupením frakcí:

Velikost zrna [pm]	<0,3	0,3 až 0,5	0,5 až 0,7	0,7 až 1	1 až 2	2 až 4	4až6	6 až 10	10 až 20	20 až 30
Množství [% hmotn.]	0,15	1	3	5	10	25	30	15,85	5	5

byla vždy nejprve řádně zhomogenizována. Poté byla za průběžného míchání postupně přidávána voda v množství 36 až 42 % 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.

objemová hmotnost 1600 až 1800 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 15,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,6 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 10,8 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 4,2 GPa, podle ČSN 73 1372.

-4CZ 29853 Ul

Průmyslová využitelnost

Cementová zdící a omítací malta obsahující vysokorychlostně mikromletou kamennou moučku je dle navrženého technického řešení vhodná pro zdění v tloušťce spáry do 20 mm u zdivá z běžných keramických a betonových tvárnic a cihel. Malta je určena především pro novou výstavbu, aleje možněji použít i při opravách stávajícího zdivá. Cementová omítací malta obsahující vysokorychlostně mikromletou kamennou moučku je dle navrženého technického řešení vhodná pro omítání v tloušťce vrstvy do 15 mm. Malta slouží především jako jádrová omítka pod finální vrstvu omítky. Malta je určena především pro novou výstavbu, aleje možněji použít i při opravách stávajících omítek.

Claims

1. Cementová 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. 2CaOSiO₂; 0,6 až 3,6% hmotn. 3CaOAl₂O₃; 0,6 až 3,6% hmotn. 4CaOAl₂O₃-Fe₂O₃; 40 až 80% hmotn. říčního těženého písku frakce do 2 mm; a 10 až 50% hmotn. vysokorychlostně mikromleté kamenné

15 moučky.

2. Cementová malta podle nároku 1, vyznačující se tím, že vysokorychlostně mikromletá kamenná moučka má měrný povrch 2,8 m²/cm³ a zrnitost do 0,03 mm s velikostí středního zrna 3,7 pm.

3. Cementová malta podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vysokorych20 lostně mikromletá kamenná moučka vykazuje následující zastoupení frakcí: 0,05 až 0,15% hmotn. frakce do 0,3 pm; 0,5 až 1 % hmotn. frakce 0,3 až 0,5 pm; 1 až 3 % hmotn. frakce 0,5 až 0,7 pm; 1 až 5 % hmotn. frakce 0,7 až 1 pm; 5 až 10 % hmotn. frakce 1 až 2 pm; 15 až 25 %° hmotn. frakce 2 až 4 pm; 20 až 30 % hmotn. frakce 4 až 6 pm; 15 až 35 % hmotn. frakce 6 až 10 pm; 5 až 15 % hmotn. frakce 10 až 20 pm; a 5 až 10 % hmotn. frakce 20 až 30 pm.