CZ29872U1

CZ29872U1 -

Info

Publication number: CZ29872U1
Application number: CZ201632669U
Authority: CZ
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2016-10-11

Description

Oblast techniky

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 ve stavebnictví hromadí nevyužitý odpad. Problematika hromadění odpadu je celosvětovým ekologickým problémem. Při rozdělení produkce odpadního materiálu 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 dosluhujících 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 102701665, kde je využit směsný stavební odpad. Podobně řešení je uvedeno v patentu CN 101830673 využívající směsný stavební odpad, ale navíc je využíváno několik typů přísad a aktivátor, které zvyšují cenu produktu a komplikují výrobu. Z patentu CN 103214226 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 1927758 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 101570417 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 101830682 využívajícího mimo cementu pojivo na bázi sádry a aktivační činidlo. V patentu CN 101857397 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 102701647 je známa malta využívající směsný odpad jako plnivo, cement a vysokopecní strusku. Obdobné řešení je využito v patentu CN 103265250, kde je v kombinaci s celulózou využívána i pryžová moučka, která zajišťuje voděodolnost. Z patentu CN 102701664 je známé využití recyklovaného betonu jako kameniva v betonu. V patentu CN 103601450, CN 102601432 a CN 103951340 je v maltě využito kamenivo z recyklovaného betonu upraveného autoklávem. Toto řešení výrazně zvyšuje náklady na výrobu a zatěžuje

-1 CZ 29872 U1 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 0656491 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 recyklovaný beton s měrným povrchem pouze 250 m²/kg a v případě užitného vzoru pouze 150m²/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

Podle předloženého technického řešení se navrhuje tenkovrstvá cementová malta spočívající v tom, že 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 20 až 70 % hmotn. říčního těženého písku frakce do 1 mm, 10 až 70 % hmotn. mikromletého mechanicky aktivovaného recyklovaného betonu.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton má výhodně měrný povrch 400±15 m²/kg a zrnitost 0 až 0,128 mm.

Mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton vykazuje výhodně následující zastoupení frakcí: 0,1 až 0,3 % hmotn. frakce do 0,5 pmm; 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 27279 U. 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 technického řešení

Příklad 1

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSiO2	2CaO SiOž	3CaO •AlaO	4CaOAl2O3· FezOs	písek jdo1 mm)	jemné mletý recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,1	6,8	0,3	1.4	1.4	20	70

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

-2CZ 29872 U1

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 voda v množství 14 až 16 % 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.

Nanášení navržené tenkovrstvé malty při zdění přesných tvárnic je prováděno standardně zednickou lžící a ocelovým nebo plastovým zubatým hladítkem. Na základě výsledku provedených standardních volumetrických a pevnostních zkoušek po 28 dnech měla navržená malta následující parametry:

objemová hmotnost 1550 až 1650 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 6,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 1,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 7,5 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 3,0 GPa, podle ČSN 73 1372.

Příklad 2

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSiO2	2CaOSiO2	3CaO •AlzO	4CaOAl2O3· FeA	písek	jemně mletý recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,2	13,6	0,6	2,8	2,8	70	10

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

Velikost zma [pm]	<0,5	0,5 až 1	1 až2	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 míchám postupně přidávána voda v množství 28 až 32 % 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. Nanášení navržené tenkovrstvé malty při zdění přesných tvárnic je prováděno standardně zednickou lžící a ocelovým nebo plastovým zubatým hladítkem.

Na základě výsledku provedených standardních volumetrických a pevnostních zkoušek po 28 dnech měla navržená malta následující parametry:

objemová hmotnost 1700 až 1860 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 14,0 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 11,0 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 4,5 GPa, podle ČSN 73 1372.

-3CZ 29872 U1

Příklad 3

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaOSiO2	2CaO SÍ02	3CaOAIzO	4CaO*AlžO3'Fe2O3	písek	jemné mletý recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,2	13,6	0,6	2,8	2,8	40	40

Velikost zrna [ym]	<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 f% 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 28 až 32 % 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. Nanášení navržené tenkovrstvé malty při zdění přesných tvárnic je prováděno standardně zednickou lžící a ocelovým nebo plastovým zubatým hladítkem.

Příklad 4

Suchá směs o složení:

	MgO	3CaO*SIO2	2CaO SiO₂	3CaOAl2O	4CaOAl2O3· FeaOe	písek	jemné mletý recyklovaný beton
[% hmotn.]	0,2	13,6	0,6	2,8	2,8	40	40

Velikost zrna [pm]	<0,5	0,5 až 1	1 až2	2 až 4	4 až 8	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

-4CZ 29872 U1 objemová hmotnost 1680 až 1880 kg/m³ pevnost v tlaku minimálně 12,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, pevnost v tahu za ohybu minimálně 3,5 MPa, podle ČSN EN 1015-11, dynamický modul pružnosti minimálně 9,5 GPa, podle ČSN 73 1372, dynamický smykový modul minimálně 4,0 GPa, podle ČSN 73 1372. Průmyslová využitelnost

Tenkovrstvá cementová zdící malta obsahující recyklovanou vysokorychlostním mletím upravenou betonovou moučku je dle navrženého technického řešení vhodná pro tenkovrstvé zdění tloušťky vrstvy do 3 mm u zdivá z přesných tvárnic na bázi plynosilikátu nebo pórobetonu. Malta je určena především pro novou výstavbu, aleje možné ji použít i při opravách stávajícího zdivá.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Tenkovrstvá cementová malta, vyznačující se tím, že její suchá směs obsahuje 0,1 až 0,9 % hmotn. MgO; 6,5 až 24 % hmota. 3CaOSiO₂; 0,3 až 2,7 % hmota. 2CaOSiO₂; 0,6 až 3,6 % hmotn. 3CaOAl₂O₃; 0,6 až 3,6 % hmotn. 4CaOAl₂O₃Fe₂O₃; 20 až 70 % hmotn. říčního těženého písku frakce do 1 mm; a 10 až 70 % hmota, mikromletého mechanicky aktivovaného recyklovaného betonu.

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

3. Tenkovrstvá cementová malta podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mikromletý mechanicky aktivovaný recyklovaný beton vykazuje 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 % hmota, 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 % hmota, frakce 16 až 32 pm; 5 až 15 % hmotn. frakce 32 až 64 pm; a 0 až 10 % hmotn. frakce 64 až 128 pm.