CZ308159B6 - Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát - Google Patents

Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát Download PDF

Info

Publication number
CZ308159B6
CZ308159B6 CZ2019-272A CZ2019272A CZ308159B6 CZ 308159 B6 CZ308159 B6 CZ 308159B6 CZ 2019272 A CZ2019272 A CZ 2019272A CZ 308159 B6 CZ308159 B6 CZ 308159B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
metakaolinite
belite
binder
weight
lime hydrate
Prior art date
Application number
CZ2019-272A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2019272A3 (cs
Inventor
Petr Koutník
Aleš Soukup
Jan Kohout
Original Assignee
Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. filed Critical Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s.
Priority to CZ2019-272A priority Critical patent/CZ2019272A3/cs
Publication of CZ308159B6 publication Critical patent/CZ308159B6/cs
Publication of CZ2019272A3 publication Critical patent/CZ2019272A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/10Lime cements or magnesium oxide cements
    • C04B28/12Hydraulic lime
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/18Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát obsahuje 20 až 80 % hmotn. β‑belitického cementu, 10 až 60 % hmotn. složky obsahující metakaolinit a 10 až 60 % hmotn. vápenného hydrátu, přičemž obsahuje 24 až 57 % hmotn. CaO, 17 až 42 % hmotn. SiOa 4 až 25 % hmotn. AlO. β-belitický cement může obsahovat mletý kalcinát směsi vyrobené smícháním suroviny obsahující CaO, složky obsahující amorfní siliku a tekutého alkalického křemičitanu.

Description

Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
Oblast techniky
Vynález se týká třísložkového směsného pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát, využitelného jako stavební materiál nebo jako složka stavebních hmot, zejména stavebních hmot určených pro obnovu historických památek.
Dosavadní stav techniky
Velká část současných pojiv pro výrobu stavebních hmot a materiálů je založena na portlandském cementu, jehož výroba spočívá v přípravě práškové směsi surovin obsahujících S1O2 a CaO ve formě vápence CaCO,. kalcinaci této směsi při teplotách zpravidla vyšších než 1 400 °C a následném mletí slínku. Hlavní složkou portlandského cementuje alit CasSiOs. Další složkou portlandského cementuje bělit CtoSiCk. který je však z důvodu vysoké teploty kalcinace ve formě γ, jež je považována za neaktivní, tedy má velmi nízkou hydraulickou aktivitu (nepřispívá významně k pevnosti betonu), a zpravidla řada dalších vedlejších složek. Výhodou portlandského cementu jako pojívaje, že poskytuje stavebním hmotám z něj vyrobených výborné mechanické vlastnosti a trvanlivost. Jeho nevýhodou jsou velké emise CO2, který vzniká při kalcinaci směsi surovin v důsledku rozkladu vápence a ze spalování paliva. Další nevýhodou je, že pojivá na bázi portlandského cementu nejsou z hlediska chemického složení a fyzikálních vlastností kompatibilní s materiály historickými a z tohoto důvodu je jejich použití při restaurování a opravách historických památek velice omezené.
Předchůdcem cementů portlandského typu jsou tzv. románské cementy, které byly a stále jsou vyráběny kalcinaci vápenců obsahujících ve vhodné formě S1O2 a následným mletím. Teplota kalcinace je výrazně nižší než u cementu portlandského, obvykle nižší než 1 200 °C. Za těchto podmínek nevzniká alit, ale bělit v modifikaci β-belit a a'-bělit, které jsou schopny reagovat s vodou (hydratovat). Nevýhodou tohoto postupuje použití přírodní suroviny, která musí mít pro dosažení požadované kvality specifické složení. V praxi je obtížné dlouhodobě produkovat homogenní produkt se stejnými vlastnostmi, přičemž na první pohled bývá patrné nežádoucí měnící se zabarvení cementu zejména v důsledku různého obsahu oxidů železa v surovině. Další nevýhodou románských cementů je, že zpravidla velmi brzy počínají tuhnout a tím je jejich doba zpracovatelnosti krátká, což je způsobeno rychlou hydratací α'-belitu, která musí být korigována přídavkem zpožďovačů tuhnutí.
Ještě staršího původu jsou pojivá na bázi vápna, jehož výroba je založena na výpalu vápence (rozkladu CaC O,) při teplotách zpravidla nižších než 1 200 °C a následné hydratací CaO na CaOH (hašení vápna). Stavební hmoty na bázi čistého CaOH mají nízkou pevnost a mrazuvzdomost. Historická vápna však zpravidla obsahovala hydraulické složky - S1O2, AI2O3, Fe2O3 z výchozí suroviny, případně k nim byly dodatečně přidávány další složky schopné s vápenným hydrátem reagovat (pucolány), které nízkou pevnost a mrazuvzdomost zlepšovaly. Vápna s vysokým podílem hydraulických složek se nazývají hydraulická vápna a vápenná pojivá s přídavkem pucolánů vápeno-pucolánová pojivá.
Pro opravy a restaurování památek postavených s využitím historických malt jsou používána pojivá na bázi románského cementu, vápenného hydrátu, hydraulického vápna a pucolánů (tras, tuf, metakaolin atd.), přičemž uvedené složky jsou obvykle míšeny v různém poměru. Nevýhodou těchto dosavadních pojiv je jejich nízká pevnost a/nebo nízká mrazuvzdomost a/nebo jejich zabarvení a/nebo krátká doba zpracovatelnosti.
- 1 CZ 308159 B6
V patentovém spisu CZ 306912 B6 je popsán způsob výroby belitického cementu, který dominantně obsahuje bělit ve formě β-belitu. Nevýhodou tohoto pojívaje pomalý nárůst pevnosti po jeho hydrataci.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát, charakterizované tím, že obsahuje 20 až 80 % hmota, β-belitického cementu, 10 až 60 % hmota, složky obsahující metakaolinit a 10 až 60 % hmota, vápenného hydrátu, přičemž obsahuje 24 až 57 % hmota. CaO, 17 až 42 % hmota. S1O2 a 4 až 25 % hmota. AI2O3.
Výhodné pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát je charakterizováno tím, že β-belitický cement obsahuje mletý kalcinát směsi vyrobené smícháním složky obsahující CaO, složky obsahující amorfní siliku a tekutého alkalického křemičitanu.
Další výhodné pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát je charakterizováno tím, že složkou obsahující metakaolinit je metakaolin.
Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát podle vynálezu umožňuje přípravu stavebních hmot s výbornými mechanickými vlastnostmi, dobrou kompatibilitou s historickými stavebními materiály, dobrou odolností povětrnostním vlivům a vysokým stupněm bělosti.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1 β-belitický cement byl připraven míšením amorfní siliky (silika fume), mikromletého vápence a draselného vodního skla s molámím silikátovým modulem 3,61 a obsahem vody 69,02 % hmota, v takovém poměru, že molámí poměr CaO : S1O2 byl roven 2, kompaktací této směsi, kalcinací kompaktáta při teplotě 1 100 °C po dobu 8 h a umletím kalcinátu v kulovém mlýně.
Podíl složek pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát, tedy β-belitického cementu, metakaolinu a vápenného hydrátu, je uveden v Tabulce 1. Chemické složení pojivá β-belitmetakaolinit-vápenný hydrát je uvedeno v Tabulce 2. Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát je značeno S1, S2 a S3, kontrolní pojivo bez obsahu β-belitického cementuje značeno Kl.
Míšením pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát s křemenným pískem a vodou byla připravena malta. Poměr složek malty byl zvolen tak, že poměr hmotnosti křemenného písku k hmotnosti pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát byl 3:1a obsah vody byl takový, že konzistence čerstvé malty stanovená na setřásacím stolku dle ČSN EN 1015-3 byla (150 ± 10) mm. Složení malty a její konzistence jsou uvedeny v Tabulce 3. Vlastnosti malty stanovené po různé době jejího uložení při teplotě 25 °C a relativní vlhkosti vzduchu 95 % jsou uvedeny v Tabulce 4. Pevnost v tlaku byla stanovována po 7, 28 a 365 dnech uložení a mrazuvzdomost po 365 dnech uložení. Hodnota mrazuvzdomosti udává počet zmrazovacích cyklů provedených podle ČSN 72 2452, při kterém došlo k úbytku hmotnosti zkušebních těles o více než 1 % počáteční hmotnosti nebo k rozpadu zkušebních těles.
-2 CZ 308159 B6
Tabulka 1 - Podíl složek v pojivu β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
označení pojivá podíl ve směsi, % hmota.
β-belitický cement metakaolin vápenný hydrát
S1 20 40 40
S2 40 30 30
S3 80 10 10
K1 0 50 50
Tabulka 2 - Chemické složení pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
označení CaO SiO2 AI2O3
pojivá % hmota. % hmota. % hmota.
S1 36,58 29,34 15,74
S2 42,88 30,28 11,89
S3 55,49 32,16 4,20
K1 30,28 28,40 19,59
Tabulka 3 - Složení malty připravené z pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát a její konzistence
označení pojivá podíl ve směsi, % hmota. konzistence, mm
směsné pojivo písek voda
S1 20,51 61,54 17,95 148
S2 20,83 62,49 16,68 151
S3 21,39 64,17 14,44 148
K1 20,12 60,36 19,52 149
Tabulka 4 - Vlastnosti zatvrdlé malty připravené z pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
označení pojivá pevnost v tlaku, MPa mrazuvzdomost, počet cyklů
7 dní 28 dní 365 dní 365 dní
S1 5,19 10,71 19,14 35
S2 5,67 11,11 18,92 60
S3 5,35 6,74 15,75 80
K1 4,48 9,67 15,97 30
Příklad 2
Byl připraven β-belitický cement podle příkladu 1. Podíl složek pojivá β-belit-metakaolinitvápenný hydrát, tedy β-belitického cementu, metakaolinu a vápenného hydrátu, je uveden v Tabulce 5. Chemické složení pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát je uvedeno v Tabulce 6. Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát je značeno S4 a S5, kontrolní pojivo bez obsahu βbelitického cementuje značeno K2 a K3.
Míšením pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát s křemenným pískem a vodou byla připraveny malta. Poměr složek malty byl zvolen tak, že poměr hmotnosti křemenného písku k hmotnosti pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát byl 3:1a obsah vody byl takový, že konzistence čerstvé malty stanovená na setřásacím stolku dle ČSN EN 1015-3 byla (150 ± 10) mm. Složení malty a její konzistence jsou uvedeny v Tabulce 7. Pevnost v tlaku malty
-3 CZ 308159 B6 stanovená po 28 dnech jejího uložení při teplotě 25 °C a relativní vlhkosti vzduchu 95 % je uvedena v Tabulce 8.
Tabulka 5 - Podíl složek v pojivu β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
označení pojivá podíl ve směsi, % hmota.
β-belitický cement metakaolin vápenný hydrát
S4 20 60 20
K2 0 75 25
S5 20 20 60
K3 0 25 75
Tabulka 6 - Chemické složení pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
označení CaO SiO2 A12O3
pojivá % hmota. % hmota. % hmota.
S4 24,57 40,70 23,54
K2 15,26 42,60 29,35
S5 48,59 17,98 7,94
K3 45,29 14,20 9,83
Tabulka 7 - Složení malty připravené z pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát a její konzistence
označení pojivá podíl ve směsi, % hmota. konzistence, mm
směsné pojivo písek voda
S4 20,20 60,60 19,20 144
K2 19,80 59,41 20,79 154
S5 20,40 61,23 18,37 140
K3 20,20 60,61 19,19 148
Tabulka 8 - Pevnosti v tlaku zatvrdlé malty připravené z pojivá β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
označení pevnost v tlaku, MPa
pojivá 28 dní
S4 9,29
K2 11,06
S5 7,32
K3 6,76
Průmyslová využitelnost
Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát podle vynálezu je průmyslově využitelné jako stavební materiál nebo jako složka stavebních hmot, zejména stavebních hmot určených pro obnovu historických památek.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát, vyznačující se tím, že obsahuje 20 až 80% hmota, β-belitického cementu, 10 až 60 % hmota, složky obsahující metakaolinit a 10 až 60 % hmota, vápenného hydrátu, přičemž obsahuje 24 až 57 % hmota. CaO, 17 až 42 % hmota. SiO2 a 4 až 25 % hmota. A12O3.
  2. 2. Pojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že β-belitický cement obsahuje mletý kalcinát směsi vyrobené smícháním suroviny obsahující CaO, složky obsahující amorfní siliku a tekutého alkalického křemičitanu.
  3. 3. Pojivo podle kteréhokoliv z nároku 1 až 2, vyznačující se tím, že složkou obsahující metakaolinit je metakaolin.
CZ2019-272A 2019-05-02 2019-05-02 Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát CZ2019272A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-272A CZ2019272A3 (cs) 2019-05-02 2019-05-02 Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-272A CZ2019272A3 (cs) 2019-05-02 2019-05-02 Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308159B6 true CZ308159B6 (cs) 2020-01-29
CZ2019272A3 CZ2019272A3 (cs) 2020-01-29

Family

ID=69177237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-272A CZ2019272A3 (cs) 2019-05-02 2019-05-02 Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2019272A3 (cs)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138456C1 (ru) * 1998-01-06 1999-09-27 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Огнеупорное вяжущее
CZ2016507A3 (cs) * 2016-08-22 2017-09-06 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. Způsob výroby belitického cementu
CZ2016771A3 (cs) * 2016-12-07 2018-02-07 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138456C1 (ru) * 1998-01-06 1999-09-27 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Огнеупорное вяжущее
CZ2016507A3 (cs) * 2016-08-22 2017-09-06 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. Způsob výroby belitického cementu
CZ2016771A3 (cs) * 2016-12-07 2018-02-07 Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2019272A3 (cs) 2020-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10336652B2 (en) Enhancing calcined clay use with inorganic binders
RU2513572C2 (ru) Гидравлическое вяжущее на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера
US8317915B2 (en) Additives for a hydraulic binder based on belite-calcium-sulphoaluminate-ferrite clinker
DK155185B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af et bindemiddel til anvendelse i opslaemning, moertel eller beton
EP3247684B1 (en) Methods for manufacturing amorphous low-calcium content silicate hydraulic binders
EP3694818B1 (en) Method for manufacturing binders hardening by hydration and carbonation
CA2747872A1 (en) Suppression of antagonistic hydration reactions in blended cements
US20210179492A1 (en) Method for preparing an ettringite binder for producing construction materials
ES2827283T3 (es) Aglutinante hidráulico
JP7037879B2 (ja) 二次製品用早強混和材および二次製品用早強コンクリート
KR20230117421A (ko) 낮은 탄소 발자국 및 높은 초기 강도를 갖는 수경성결합제
JP2022036676A (ja) セメント組成物
CZ308159B6 (cs) Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát
JP2003277111A (ja) 硬化促進剤及びセメント組成物
RU2373163C1 (ru) Цемент низкой водопотребности и способ его получения
KR102146455B1 (ko) 고로슬래그 기반 조성물 및 이의 경화체
JP6703446B2 (ja) 早強性混和材およびセメント組成物
KR20150044341A (ko) 촉진 양생 콘크리트용 시멘트 조성물
JP7181355B1 (ja) セメント混和材、セメント混和材の製造方法及びセメント組成物
Singh Synthesis of fly ash-GGBS blended geopolymer composits
WO2024089406A1 (en) Alkali-activated material
Jeevitha et al. Strength Properties of Concrete with Partial Replacement of Mineral Admixtures and Marble Waste
SU307990A1 (ru) Белый цемент
CN117279783A (zh) 具有低的碳足迹和高的早期强度的水硬性粘结剂
SU1423528A1 (ru) Композици дл изготовлени строительных изделий

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230502