CZ9904112A3

CZ9904112A3 - Cementové pojivo

Info

Publication number: CZ9904112A3
Application number: CZ19994112A
Authority: CZ
Inventors: Elisha Stav; Edward A. Burkard; Ronald S. Finkelstein; Daniel A. Winkowski; Lambert J. Metz; Patrick J. Mudd
Original assignee: National Gypsum Properties, L. L. C.
Priority date: 1998-05-05
Filing date: 1998-05-05
Publication date: 2000-12-13

Abstract

Cementové pojivo obsahuje a) hemihydrát síranu vápenatého, b) cementovou složku s obsahem portlandského cementu a c) třetí složku, tvořenou jemně práškovým oxidem křemičitým s obsahem nejvýše 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnostních amorfního oxidu křemičitanu

Description

Oblast techniky

Vynález se týká cementového pojivá s obsahem sádry a výrobků, které toto pojivo obsahují. Vynález se zvláště týká pojivá, které obsahuje sádru, to znamená hemihydrát síranu vápenatého, portlandský cement a jemně práškový oxid křemičitý a je určen pro výrobu konstrukčních materiálů pro použití uvnitř i vně budov, jako je obložení stěn včetně žáruvzdorného obložení, podlahová krytina, materiály pro opravy podlah, krytiny, odolné proti ohni a materiály, bránící šíření požáru.

Dosavadní stav techniky

Konstrukční materiály, jako zevní obložení a krytiny typicky nejsou vyráběny s použitím hemihydrátu síranu vápenatého, to znamená částečně dehydratované sádry vzhledem k tomu, že takové materiály jsou obvykle málo odolné proti působení vody. Na druhé straně je však sádra žádoucí složkou konstrukčních materiálů vzhledem k tomu, že rychle tvrdne a materiály rychle získávají pevnost. Byly již provedeny pokusy zvýšit odolnost sádrových desek proti vodě přidáním portlandského cementu, tyto pokusy však byly málo úspěšné, protože ve směsi může vzniknout ettringite, který vyvolává rozepnutí směsi a tím vede ke zničení materiálu. Uvedená látka se složením 3CaO.Al₂O₃.3CaSO₄.32H₂O se vytváří v případě, že oxid hlinitý v hlinitanu vápenatém 3CaO.Al₂O₃ v portlandském cementu reaguje s oxidem vápenatým, primárně z křemičitanů vápenatého 2CaO.SiO₂, který je rovněž přítomen v portlandském cementu a se síranem vápenatým ze sádry v přítomnosti vody.

Cementový materiál pro použití k opravám chodníků s obsahem portlandského cementu a sádry byl popsán v US patentovém spisu č.4 494 990 (Harris). Tento materiál také obsahuje složky typu pozolanu, jako je jemně práškový oxid křemičitý, popílek, struska nebo škvára. V uvedeném patentovém spisu se předpokládá, že pozolan blokuje interakci mezi hlinitanem vápenatým a síranem ze sádry. Patentový spis také popisuje třísložkovou směs s obsahem portlandského cementu, sádry a jemně práškového oxidu křemičitého jako pozolanu, ’ mimo to je možno tuto směs dále mísit s jemným štěrkopískem na maltu. Podle uvedeného spisu byly z malty vyrobeny krychle ví pro vyhodnocení pevnosti materiálu. Uvádí se velmi dobrý vliv přítomnosti jemně částicového pozolanu, oxidu křemičitého a také výhodnost použití amorfního oxidu křemičitého.

V US 4 661 159 (Ortega a další) se popisuje materiál, vhodný pro použití jako podklad pro podlahové krytiny. Mate15 riál obsahuje sádru alfa i beta, popílek a portlandský cement. Ve spisu se uvádí, že materiál je možno použít spolu s vodou a pískem nebo štěrkopískem za vzniku tekuté směsi, kterou je pak možno nanášet na podklad.

US 5 030 289 (Sattler a další) uvádí lisované kon20 strukční díly, vyrobené z odpadového papíru nebo celulózových vláken a pojivá, které obsahuje 1.portlandský cement, cementy na bázi oxidu hlinitého, belitu nebo směsi těchto látek a 2. pozolan, například amorfní oxid křemičitý, práškový tras, popisek a směsi těchto materiálů. Popisuje se také další sku25 pina lisovaných konstrukčních dílů, vyrobených z vláknitých i materiálů a pojivá, tvořeného 1. latentně hydraulickou složkou, jako pískem nebo škvárou, 2.hemihydrátem síranu vápenatého a 3. portlandským cementem. Neuvádí se však možno míšení sádry se směsí s obsahem cementu a pozolanu v první skupině konstrukčních dílů.

Vynález si klade za úkol odstranit nevýhody svrchu popsaných materiálů.

Podstata vynálezu

Podstatu vynálezu tvoří cementové pojivo, které obsa5 huje 1. beta-hemihydrát síranu vápenatého, 2. cement ze skupiny portlandský cement, směsi s obsahem portlandského cementu a popílku a směsi s obsahem portlandského cementu a mleté škváry a jakékoliv směsi těchto materiáů, 3. jemně práškový oxid křemičitý nebo popel z rýžových slupek. Uvedená 3.složka

1θ má mít střední průměr částic v rozmezí 0,1 až 0,3 mikrometrů, obsah oxidu hlinitého 0 až 0,6 % hmotnostních a obsah amorfního oxidu křemičitého nejméně 92 % hmotnostních. Součást podstaty vynálezu tvoří také materiály a výrobky s obsahem tohoto matečného pojivá.

Vynález bude dále popsán v souvislosti s přiloženými výkresy.

Přehled obrázků na výkrese

Obr. 1 je příčný řez deskou z materiálu podle vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje graf závislosti pevnosti v tlaku a doby tvrdnutí pro materiál 1 podle vynálezu a materiál 2, který je srovnávací.

Obr. 3 je mikrofotografie v SEM (elektronový mikro2^ skop pro sériové vyšetření vzorků)ve zvětšení

500 pro desku, vyrobenou z materiálu z příkladu 4.

Obr. 4 je mikrofotografie desky z obr. 3 v SEM při zvětšení lOOx.

Obr. 5 je mikrofotografie desky z obr. 3 v SEM při zvětšení lOOOx.

Obr. 6 je fotografie krychle, vyrobené z pojivá podle vynálezu po uložení do vody na 6 měsíců.

· z

Obr. 7 je fotografie krychle ze srovnávacího materiálu po uložení do vody na 6 měsíců.

Obr. 8 je graf závislosti intenzity (počet impulzů) a úhlu difrakce (2-theta) v rtg záření pro krychli z obr. 6.

Obr. 9 je graf závislosti intenzity a úhlu difrakce v rtg záření pro krychli z obr. 7.

Podle vynálezu je tedy možno připravit základní pojivo pro použití v konstrukčních materiálech, vhodných zvláště tam, kde se vyžaduje odolnost proti vodě, například při oblo' 15 žení stěn v koupelnách a sprchovacích koutech, u podkladů pro podlahové krytiny a u zevního obložení. Dalším vhodným použitím je žáruvzdorné obložení, tak zvané plovoucí podlahy, postřiky s žáruvzdornými vlastnostmi a materiály pro zábranu postupu požáru.

Matečné pojivo podle vynálezu s výhodou obsahuje 20 až 75 % hmotnostních beta hemihydrátu síranu vápenatého, 10 až 60 % hmotnostních portlandského cementu, s výhodou typu III a 4 až 20 % hmotnostních jemně práškového oxidu křemiči25 tého. Poměr jemně práškového oxidu křemičitého k portlandskému cementu by měl být nejméně 0,3 : 1,0 v případě, že se pojivo připravuje suchým míšením sádry, portlandského cementu a jemně práškového oxidu křemičitého. V případě, že se jemně práškový oxid křemičitý nejprve disperguje ve vodě a pak se mísí se směsí sádry a portlandského cementu, smíšenou za su30 cha, měl by být poměr jemně práškového oxidu křemičitého k • ·

portlandskému cementu nejméně 0,2:1,0. K takto připravenému pojivu je k získání konstrukčního materiálu možno přidávat štěrkopísek a/nebo vláknité materiály.

Dále budou uvedeny výhodné typy pojiv podle vynálezu. 5 Pro použití uvnitř budov, například pro žáruvzdorné obložení v poměrně suchých prostorách je výhodné použití pojivá I, jehož složení je uvedeno v tabulce I.

Tabulka I

Pojivo I (pro vnitřní použití)

Složky pojivá¹	Způsob výroby pojivá
Míšení za	sucha² Předběžné dispergování
		oxidu křemičitého³
Sádra	60-75	60-75
Port.cement	20-31	21-33
Oxid křemičitý	6-9	4-7

¹ všechna množství jsou v % hmotnostních, ² poměr oxidu křemičitého k cementu nejméně 0,3:1,0 ³ poměr oxidu křemičitého k cementu nejméně 0,2:1,0

Pro použití uvnitř budov, avšak ve vlhkém prostředí, například ve sprchových koutech je výhodné pojivo II, popsané v tabulce II.

Tabulka II

Pojivo II (vnitřní použiti, vlhké prostředí)

Složka pojivá¹ Způsob výroby pojivá

Sádra

Port.cement Oxid křemičitý

Míšení za sucha²

50-60

31-37

9-11

Předběžné dispergování oxidu křemičitého³

50-60

33-42

7-8 ¹ množství jsou uvedena v % hmotnostních, ² poměr oxidu křemičitého k cementu nejméně 0,3:1,0, ³ poměr oxidu křemičitého k cementu nejméně 0,2:1,0

Pro zevní použití, například zevní obložení a střešní krytiny je vhodné pojivo III z tabulky III.

Tabulka III

Pojivo III (pro zevní použiti)

Složka pojivá¹ Způsob výroby pojivá

Míšení za sucha² Předběžné dispergování

Sádra

Port.cement Oxid křemičitý oxidu křemičitého³40-50

42-50

9-10

40-50 39-46

12-14 ¹ množství jsou uvedena v % hmotnostních, ² poměr oxidu křemičitého k cementu nejméně 0,3:1,0, ³ poměr oxidu křemičitého k cementu nejméně 0,2:1,0

Sádrovou složkou v pojivu podle vynálezu je beta hemihydrát síranu vápenatého, označovaný také jako štuk. Beta-forma je vždy méně nákladná než alfa-forma. Alfa-hemihydrát má vyšší hustotu a menší povrch než beta hemihydrát, takže vyžaduje menší množství vody pro obdobnou zpracovatelnost a má také vyšší pevnost v tlaku pro materiál po ztvrdnutí. Avšak desky, vyrobené z materiálu podle vynálezu mají více než dostatečnou pevnost pro vnitřní použití,

například pro obložení nebo podklady pro podlahové krytiny i pro zevní použití, například pro zevní obložení nebo pro okapy.

Portlandský cement, použitý v pojivu podle vynálezu 5 může být cement typu I, II, III, IV nebo V nebo může jít o směs těchto typů podle normy ASTM. Výhodný je typ III, při jehož použití má materiál podle vynálezu dříve vysokou pevnost než při použití cementu typu I a II.

V pojivu podle vynálezu je možno použít také cemento10 vé směsi. Jde obvykle o směsi portlandského cementu s jedním nebo větším počtem materiálů typu pozolanu, jako jsou popílek a struska nebo škvára. Materiály typu pozolanu, které se přidávají do směsi s portlandským cementem se liší od štěrkopísku typu pozolanu, který je možno užít v pojivu podle vynálezu tím, že jeho částice mají střední průměr ve stejném rozmezí jako částice portlandského cementu. Portlandský cement má přibližně 15 % částic, které se zadrží na sítu s průměrem ok 325 mesh. Jinak řečeno, nejméně 85 % částic uvedeným sítem projde, přičemž sítem prochází částice až do průměru 45 mikrometrů.

Jemně práškový oxid křemičitý v pojivu podle vynálezu je velmi účinný pozolan, který brání tvorbě ettringitu. Jde o velmi jemně práškový materiál se středním průměrem částic v rozmezí 0,1 až 0,3 mikrometru, s velkým specifickým povrchem v rozmezí 20 až 30 m²/g při měření BET (Baumer Emit a Tellers) a je vysoce amorfní, obsahuje 92 až 97 % hmotnostních amorfního sklovitého oxidu křemičitého.

Jemně práškový oxid křemičitý, užívaný v pojivu podle vynálezu obsahuje nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého.

S výhodou je tento materiál vyroben způsobem Silicon Metal

·· ·0 · 0 · ·0 0 · 0 0 • · 0 · • · · 0

Process. Některé jiné postupy, například při výrobě ferrokřemíčítých slitin, nejsou vhodné pro použití podle vynálezu vzhledem k tomu, že takto získaný oxid křemičitý obsahuje více než 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého. Příklad materiá5 lu, použitelného pro účely vynálezu je uveden v následující tabulce IV.

Tabulka IV také uvádí složení popelu z rýžových slupek, který je přijatelnou náhradou pro oxid křemičitý v pojivu podle vynálezu. Tento materiál je však obvykle nákladnější a není tedy žádoucí pro komerční účely.

Tabulka IV

Analýza oxidů v oxidu křemičitém a popelu z rýžových slupek v pojivu¹ v % hmotnostních²

15	Složka	SiO₂	A1₂O₃	Pe₂O₃	CaO	MgO	Bazické látky
	Oxid křem.	94,00	0,06	0,03	0,50	1,10	0,10
	Sil.met.proč	•
	Popel z rý-	92,15	0,41	0,21	0,41	0,45	2,39

žových slupek ¹ informace v tabulce jsou z publikace Malhotra M. a

Mehta. P.Kumar,Pozzolanic and Cementitious Materials, Advances in Concrete Technology, sv.l,str.l9, 1996(Gordon a Breach Publishers, Nizozemí).

² ztráty při spalováni pro oxid křemičitý 2,50 a pro popel z rýžových slupek 2,77.

Na rozdíl od oxidu křemičitého a od popelu z rýžových slupek, které jsou pro účely vynálezu přijatelné je v téže publikaci uvedena typická analýza oxidu v případě, že byl oxid křemičitý získán v průmyslu pro výrobu ferrokřemičitých slitin, tento materiál má obsah oxidu křemičitého pouze 83 % ···*

a obsah oxidu hlinitého 1,00 až 2,5 % hmotnostních. Na straně 18 této publikace se uvádí analýza oxidů ze severoamerických strusek z vysokých pecí, které obsahují pouze 33 % oxidu křemičitého a až 10,8 % hmotnostních oxidu hlinitého. Je tedy zřejmé, že ne všechny pozolany a zvláště ne všechny typy surového oxidu křemičitého jsou vhodné pro použití při způsobu podle vynálezu.

Pojivá podle vynálezu je možno připravit za sucha nebo za vlhka. Při provádění postupu za sucha se všechny 3 složky vloží do mísícího zařízení a promíchají se. Pak se výsledná směs mísí s vodou a popřípadě dalšími složkami k výrobě konstrukčních dílů. V případě, že se postup provádí za vlhka, vytvoří se suchá směs hemihydrátu síranu vápenatého a portlandského cementu, avšak jemně práškový oxid křemičitý se disperguje ve vodě. Vzniklá vodná disperze se pak přidá k suché směsi hemihydrátu síranu vápenatého a portlandského cementu.

Pojivá podle vynálezu, vyrobená za sucha nebo za vlhka je pak možno mísit se štěrkopískem nebo jinými plnivy za vzniku materiálů pro různé použití.

Materiály podle vynálezu mohou obsahovat 10 až 100 % hmotnostních matečné směsi pojivá a 90 až 0 % hmotnostních štěrkopísku, s výhodou typu pozolanu nebo vláknitého materiálu, s výhodou jde o 15 až 30 % hmotnostních celulózových vláken.

Uvedeným způsobem je při použití pojiv podle vynálezu možno získat konstrukční materiály, které rychle tvrdnou, mají vysokou pevnost a trvanlivost a jsou odolné proti působení vody. Tyto výrobky je možno získat také kontinuálním způsobem. Vzhledem k tomu, že doba tvrdnutí uvedených výrobků • · je velmi krátká, obvykle 3 minuty nebo ještě kratší, je možno stavební materiály, vyrobené z těchto směsí rychle dále zpracovávat, například dělit na menší části než výrobky, vyrobené pouze z portlandského cementu. Na rozdíl od běžných sádrových desek není zapotřebí tyto výrobky sušit v sušicí peci a naopak je to nežádoucí.

Další plnivo typu pozolanu, například štěrkopísek je možno mísit s pojivém podle vynálezu za vzniku materiálů podle vynálezu. Může přitom jít o přírodní nebo syntetické ma10 teriály, obsahující velké množství amorfního oxidu křemičitého. Přírodní pozolany jsou sopečného původu. Jde například o trass, infusoriovou hlinku, pemzu a perlit. Syntetické pozolany zahrnují popílek a filit, což jsou duté útvary křemičitanu, které je možno získat z popílku a jsou vyráběny Fillite

Division of Boliden Intertrade lne., Atlanta, Georgia. Ve srovnání se složkami běžných směsí s obsahem portlandského cementu mají štěrkopísky typu pozolanu, použité s pojivém podle vynálezu větší střední průměr částic než má portlandský cement, to znamená, že střední průměr částic těchto materiálů je větší než 45 mikrometrů.

Štěrkopísky typu pozolanu obsahují velké množství amorfního oxidu křemičitého, který nemá vlastnosti, typické pro cement. Avšak v přítomnosti vody mají tyto štěrkopísky povrch, který může chemicky reagovat s hydroxidem vápenatým při běžných teplotách za vzniku hydratovaného křemičitanu vápenatého CSH, který se v materiálech podle vynálezu stává homogenní součástí cementového systému v přítomnosti jemně práškového oxidu křemičitého. Materiály podle vynálezu, které obsahují štěrkopísek typu pozolanu i jemně práškový oxid kře30 mičitý nebo popel z rýžových slupek dávají vznik materiálům, ·♦«· *· Φ ΦΦ 99

Φ Φ ♦ · · · Φ * « · · • « * · Φ · · · Φ • ♦«♦· Φ Φ φ φ φ φ • Φ ΦΦΦ φ « · φ ·· ΦΦΦ Φ ΦΦΦ ·· « φ v nichž je přechodná oblast mezi štěrkopískem a cementovou pastou zahuštěna, takže vzniká vytvrzený výrobek s vyšší pevností v tlaku než v případě materiálu s obsahem pouze štěrkopísku typu pozolanu nebo pouze s obsahem jemně práškového oxidu křemičitého a inertního štěrkopísku. Je pravděpodobné, že mechanismus, vyvolávající změny mikrostruktury v materiálech podle vynálezu za získání vyšší pevnosti v tlaku je spojen s účinkem pozolanu a také s účinkem mikroplniva, kterým jsou jemné částice oxidu křemičitého kulovitého tvaru.

S pojivém podle vynálezu je možno mísit také celulózová vlákna za vzniku materiálů podle vynálezu. Výhodnými vláknitými materiály jsou dřevitá vlákna a papír včetně recyklovaného papíru a pilin, použít je také možno směs těchto vláken. Zvláště výhodné jsou dřevité vláknité materiály.

Ve výhodném provedení vynálezu se vláknitý materiál získává ze dřeva, zbaveného kůry, které se zpracuje na dlouhé tenké pásy s tlouštkou přibližně 0,2 mm až 0,33 mm a délkou až 30 mm. Tyto útvary se pak melou a prosévají a popřípadě dále čistí známým způsobem k získání vláken nebo částic s podstatě stejnými rozměry.

V případě, že vláknitým materiálem, použitým spolu s pojivém podle vynálezu je papír, je nutno jej nejprve zpracovat k odstranění cizorodých materiálů, jako plastických hmot, nečistoty a kovových částí. Papír se pak drtí, s výhodou v kladivovém mlýnu a pak se jeho částice nechají projít sítem.

Pak se papír s výhodou suší, čímž se získají vlákna přibližně stejného rozměru.

Jak již bylo svrchu uvedeno, při použití ve vnitřních prostorách budov se s výhodou užívá pojivo I, z tabulky I.

Toto pojivo je možno mísit s celulózovými vlákny za vzniku • · · · · ♦ φ «· φ ·· ·· · ·· desek. Tyto desky pro vnitřní použití s výhodou obsahují i) až 90 % hmotnostních pojivá z tabulky I a ii) 30 až 10 % hmotnostních vláknité .složky. V závislosti na předpokládaném použití může být žádoucí pro desky pro vnitřní prostory užít pojivo II z tabulky II nebo i pojivo III z tabulky III. Například výhodné materiály pro vnější obložení obsahují i) 70 až 75 % hmotnostních pojivá III z tabulky III a ii) 30 až 25 % hmotnostních dřevitých vláken. Další výhodný materiál pro výrobu vnějšího obložení může obsahovat i) 82 až 85 % hmot10 nostních pojivá III z tabulky III a ii) 18 až 15 % hmotnostních celulózových vláken.

Vláknitou složkou jsou s výhodou vlákna ze dřeva nebo jiných rostlin a vlákna z papíru. Může však jít také o skelná vlákna, polypropylenová vlákna, polyethylenová nebo nylonová vlákna, nebo vlákna z jiných plastických hmot.

Desky s obsahem vláknitého materiálu podle vynálezu je možno vyrobit následujícím způsobem:

surová sádra může být kalcinována při teplotě přibližně 160 až 175 °C za vzniku hemihydrátu síranu vápenatého.

Pak se kalcinovaná sádra mele v případě potřeby na jemnější částice například pro vyšší pevnost nebo pro úpravu množství přidávané vody.

Všechny složky směsi včetně sádry, cementu, jemně práškového oxidu křemičitého, vody, vláknitého materiálu a dalších složek se zváží a smísí, přičemž voda, obsažená v dřevitých vláknech se započítá do celkového obsahu vody při míšení složek.

Prášková sádra se přivádí do mísícího zařízení, například velkého tanku pro míšení po vsázkách nebo do kontinu30 álního mísícího zařízení a tam se mísí s portlandským ··♦· · 44 4 44 44

44 · 4 44 4444

4 ·4 · 4444 ··· . . · *·»·

444 44 444 44 44 cementem a jemně práškovým oxidem křemičitým. Je také možno smísit pouze sádru a cement za sucha a oxid křemičitý dispergovat ve vodě a přidat v této formě.

Ve druhém mísícím zařízení sěímísí vláknitý materiál 5 s vodou nebo se směsí vody a práškového oxidu křemičitého a pak se k této směsi přidají suché složky pojivá a výsledná směs se energicky promísí. Voda může být přidána ke směsi pojivá a vláknitého materiálu nebo k pojivu před přidáním vláknitého materiálu, s výhodou se však nejprve přidává voda k vláknitému materiálu a pak se ke vzniklé směsi přidají suché složky pojivá.

Ve velmi výhodném provedení se voda k vláknitému materiálu přidává a k této směsi se přidávají další složky pojivá při použití počítače tak, aby bylo přidáno přesné množ15 štvi vody včetně malého stechiometrického přebytku pro hydrataci, načež se vlhký vláknitý materiál promíchá se zbývajícími složkami výsledného materiálu.

Ke směsi vláknitého materiálu a pojivá je možno přidávat další složky, například akcelerátory pro rychlejší tvrdnutí směsi, přísady, odpuzující vodu, látky, naopak zpomalující tvrdnutí a modifikátory typu latexu nebo jiného polymeru. Některé z těchto přísad je možno přidávat k suché směsi před jejím smísením s vlhkým vláknitým materiálem. S výhodou obsahuje směs přibližně 0,01 až 1,5 % hmotnostních látky, zpomalující tvrdnuti, vztaženo na celkovou hmotnost výsledné směsi.

Výsledná směs se pak přímo vede do tvářecího stroje, který přivádí nekonečnou vrstvu materiálu na dopravníkovém pásu do kontinuálního lisu. Vrstva se přivádí do lisu na do30 právníku, je slisována a může být rozřezána na jednotlivé ·99· · 99 9 ·· »9

999 9 999 9 99 9

9 999 9999 • 999 9 999 99 9

9 9 99 9 9999

999 99 999 99 99 úseky, takže z lisu vystupuje na dopravníku ve formě nekonečné desky nebo jednotlivých panelů. K tomuto účelu je například možno použít lis BISON-HYDRO-DYN-PRESS (Bison GmbH, Springe, SRN).V takovém lisu rychle dochází k hydrataci, kte5 rou je možno urychlit zahřátím desky v lisu na optimální hydratační teplotu. S výhodou se vrstva lisuje při teplotě místnosti přibližně 25 °C při tlaku až 30 kg/cm², přičemž tlak se udržuje 3 až 8 hodin. Jde o významné zkrácení ve srovnání s běžnými deskami, které je nezbytné lisovat až 16 hodin.

Nekonečná vrstva nebo jednotlivé panely mají při výstupu z lisu dostatečnou pevnost, takže je možno je přepravovat na dalším dopravníku do stanice, kde dochází k rozřezání materiálu. V průběhu dopravy může ještě docházet k další hydrataci. Po rozřezání na požadovanou délku panelů se panely popřípadě suší na konečný obsah vody.

Nakonec se zaoblí hrany panelů nebo se popřípadě ještě upravuje konečný rozměr panelů. Materiál se typicky rozřeže na díly s velikostí 0,9 až 1,5 m při tlouštce 1,3 až 1,6 cm.

Materiály pro konstrukční účely, například pro vnitřní obložení a jako podklad pro podlahové krytiny se s výhodou vyrábějí z pojívá II z tabulky II. Tyto směsi mohou obsahovat 10 až 50 % hmotnostních, s výhodou 25 až 35 % hmotnostních štěrkopísku typu pozolanu, zvláště výhodným materiálem je pemza. Pemza se výhodná pro svoji poměrně nízkou specifickou hmotnost při dostatečné pevnosti a dalších výhodných fyzikálních vlastnostech. Je možno použít například materiál, dodávaný Hess Pumice Products lne., č.10, v němž má 93 % částic střední průměr vyšší než 1400 mikrometrů, kdežto materiál

č.5 má průměr částic ve 23 % větší než 1400 mikrometrů.

• 9 • · • 9 *

··♦· ♦ ·

1· 9

9 9 9

9 9 9 9

9 9 9

99

Přestože je možno užít různé materiály typu štěrkopísku, například uhličitan vápenatý, krystalický oxid křemičitý a různé hlinky, nej výhodnější vlastnosti mají látky typu pozolanu. Jak již bylo svrchu vysvětleno, spočívá výhodnost pravděpodobně v tom, že povrch těchto látek reaguje s volným vápencem za vzniku hydratovaného křemičitanu vápenatého, který se stává částí matrice výsledného produktu. Tato reakce se také označuje jako pozolanová reakce vzhledem k tomu, že k ní dochází pouze v materiálech tohoto typu.

Na obr.l je znázorněna deska 1. podle vynálezu, tvořená jádrem 3. z cementového materiálu podle vynálezu a krycími deskami 5 a 7 na každé straně. Desku tohoto typu je možno vyrobit následujícím způsobem.

Surová sádra se kalcinuje při teplotě 160 až 175 °C za vzniku hemihydrátu síranu vápenatého. Kalcinovanou sádru je možno ještě mlít na jemnější částice v případě potřeby, zejména pro získání vyšší pevnosti nebo výhodných vlastností pro další zpracování. Při míšení za sucha se sádra vede do mísícího zařízení a tam se mísí s portlandským cementem, jem20 ně práškovým oxidem křemičitým a štěrkopískem, s výhodou typu pozolanu. Může jít o pemzu, perlit, tras, popílek nebo směsi těchto látek. Ke směsi je možno přidat ještě celulózová vlákna. Mimo to je do výsledné směsi možno přidávat ještě další přísady, jako akcelerátory, látky pro odpuzení vody nebo mo25 difikátory typu latexu nebo jiného polymeru. Výsledná suchá směs se smísí s malým stechiometrickým přebytkem vody za vzniku kašovitého materiálu.

V případě, že se míšení provádí za vlhka, disperguje se nejprve jemně práškový oxid křemičitý ve vodě. Sádra a portlandský cement se smísí za sucha a pak se přidá směs vody ·♦··

• · · · ···· • · · · · · · • · ······ • · · · · · · ·· *·· ♦· ·· a oxidu křemičitého za vzniku kašovité směsi. Ve srovnání se suchým míšením, při němž má být poměr oxidu křemičitého k cementu nejméně 0,30:1,0, je tento poměr při míšení pomocí předem dispergovaného oxidu křemičitého o něco nižší, nejméně

0,20:1,0.

Kašovitý materiál, tvořený pojivém, štěrkopískem a popřípadě vláknitým materiálem a určený pro jádro 3. desky je možno vlít na kontinuální krycí desku 5., již uloženou na dopravníku. Pak se na výsledný materiál uloží horní krycí deska

1, při pohybu materiálu na dopravníku. Krycí desky 5 a 7 jsou s výhodou vyrobeny z rohože ze skelných vláken nebo z podobných materiálů. Může jít také o tkaný nebo netkaný materiál, jako polyethylen, polypropylen nebo nylon. Při tuhnutí směsi dochází ke spojení obou typů materiálů. V průběhu pohybu na dopravníku získává výsledný materiál dostatečnou pevnost, takže je možno jej rozřezat na úseky, pro vnitřní obložení jde obvykle o desky s rozměrem 0,9 x 1,5 m nebo 0,9 x 1,2 m, které se pak přenesou na palety. Tlouštka desek se s výhodou pohybuje v rozmezí 0,3 až 1,6 cm. Pak se desky s výhodou ne20 chají ve stohovaném stavu tvrdnout ještě 1 až 7 dnů, s výhodou 3 dny při teplotě 16 až 27 °C, s výhodou při teplotě místnosti a při vlhkosti 40 až 70 %, načež je možno je připravit pro další použití. Ukládání desek do stohů napomáhá vzniku vlhkého prostředí, vhodného pro tvrdnutí. Desky mohou tvrdnout i při teplotách a relativní vlhkosti mimo svrchu uvedené rozmezí. I v tomto případě vznikne přijatelný výrobek, doba tvrdnutí se však obvykle prodlouží. Deska podle vynálezu obvykle dosáhne dostatečné pevnosti přibližně 14 až 28 dnů po výrobě.

·♦·· · 99 · 99 99

99 9 9 99 · 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

999 99 999 99 99

V případě, že se vyžaduje deska nebo jiný produkt, například podklad pod podlahovou krytinu s tloušťkou přibližně 1,6 cm, užije se s výhodou pojivo I, které se mísí až s 50 % hmotnostními štěrkopísku typu pozolanu, čímž se získá velmi pevný produkt, zvláště vhodný například jako podklad pro podlahové krytiny.

Materiály podle vynálezu je také možno použít pro tzv. plovoucí podlahy a při úpravě jiných povrchů, například silnic. V těchto případech se s výhodou užije pojivo III z tabulky III. Toto pojivo se mísí s vhodným štěrkopískem, například s křemičitým pískem na výsledný materiál.

Materiál pro plovoucí podlahy bude s výhodou obsahovat í) 15 až 75 % hmotnostních pojivá III z tabulky III a ii) 85 až 25 % hmotnostních písku. Tento písek může dále obsaho15 vat až 2 % hmotnostní FILLITU jako pozolanu. Vzhledem k nízké hustotě se tento materiál přidává v malém množství přibližně 1 % hmotnostní, přesto tvoří objemově větší podíl, jak je zřejmé z příkladu 2.

Výhodný materiál pro opravy silnic může obsahovat i)

25 až 100 % hmotnostních pojivá III z tabulky III a ii) 75 až % hmotnostních písku.

Žáruvzdorné postřiky a materiály protipožární povahy je možno připravit s obsahem 54 až 99 % hmotnostních pojivá

I z tabulky I, 0 až 27 % hmotnostních štěrkopísku typu pozo25 lanu, 1 až 16 % hmotnostních vermikulitu, 0 až 2 % hmotnostní skelných vláken a 0 až 1 % hmotnostní zahušťovadla ze skupiny celulózových derivátů, tvořící značnou část objemu, jak je zřejmé z příkladu 2 a z tabulky II, kde jsou uvedeny fyzikální vlastnosti FILLITU.

···· · 99 9 ·· ·· • · · · · · · · ·· » • · · · · · · · · • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

999 99 999 99 99

Výhodný materiál pro opravy silnic bude obsahovat i) 25 až 100 % hmotnostních pojivá III z tabulky III a ii) 75 až 0 % hmotnostních písku.

Pokud jde o žáruvzdorné postřikové materiály a další protipožární materiály, budou takové materiály s výhodou obsahovat 54 až 99 % hmotnostních pojívá I z tabulky I, 0 až 27 % hmotnostních štěrkopísku typu pozolanu, 1 až 16 % hmotnostních vermikulitu, 0 až 2 % hmotnostní skelných vláken a 0 až 1 % hmotnostní zahušťovadla ze skupiny celulozových derivátů, akrylových pryskyřic a jejich směsí, například prostředku METHACEL (Dow Chemical USA, Midland, MI). V případě, že se užije štěrkopísek typu pozolanu, jde s výhodou o FILLIT nebo perlit nebo směs těchto látek.

Praktické provedení vynálezu bude osvětleno následujícími příklady, které však nemají sloužit k omezení rozsahu vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Pojivo s poměrem jemně práškového oxidu křemičitého a portlandského cementu 0,3:1,0 bylo připraveno ze složek, uvedených v tabulce V.

Procenta hmotnostní

Tabulka V Materiál

Beta-sádra (štuk)

Portlandský cement typ III Jemně práškový oxid křemičitý

Podlahový materiál č.l podle vynálezu byl připraven při použití složek, uvedený v následující tabulce VI. Cementová směs č.2 je rovněž uvedena v tabulce VI. Tato směs neobsahuje štěrkopísek typu pozolanu.

ΦΦΦΦ φφ φφ

Tabulka VI

Materiál	Směs 1	Směs 2
		% hmotnostní	% hmotnostní
5	Pojivo z tabulky V	54,04	48,86
	FILLITE 500¹	1,35	0,0
	Křemičitý písek	43,26	49,4
	W.R.A.²	0,9	0, 82
	Zpomalovač³	0,06	0,06
10	Protipěnivá látka⁴	0,26	0,33

¹ FILLITE Division of Boliden Intertrade lne., Atlanta, Georgia. Jde o duté křemičitanové kuličky se střední hustotou 0,6 až 0,8 g/ml, střední sypná hmotnost je 0,35 až 0,45 g/ml a střední průměr částic 5 až 300 mikrometrů. Materiál obsahuje 27 až 33 % hmotnostních oxidu hlinitého, 55 až 65 % hmotnostních oxidu křemičitého a nejvýš 4 % hmotnostní oxidu železitého.

² Smáčedlo včetně lignosulfonátů a/nebo naftalenosulfonátů (Georgia Pacific Corp. a Henkel Corp.) ³ Přírodní materiál na bázi bílkovin.

⁴ Suchý prášek na bázi rostlinného oleje

Aby bylo možno vytvořit hladkou podlahu, smísí se směs č.l s přibližně 26 % hmotnostními vody, ke směsi č.2 se přidává přibližně 24 % hmotnostních vody. Hustota směsi č.l byla 107 liber/stopa³. Hustota směsi č.2 byla 111,62 liber/stopa³.

Obě směsi byly sušeny při teplotě 21 °C a relativní vlhkosti přibližně 50 %. Pevnost v tlaku pro vzorek s rozměrem 2x2x2 palce ve formě krychle byla stanovena 2 hodiny po ··>· • 9

9 9

999

9

9 99

9 9

999

99

9 9 9

9 9 · • · · »

99 usušení a pak ještě 1,3,7 a 28 dnů po usušení při použití zařízení Instron press podle normy ASTM C472-9A.

Výsledky zkoušek na pevnost jsou uvedeny na obr.2. Je zřejmé, že pro všechny vzorky má směs č.l podle vynálezu vyšší pevnost v tlaku než směs č.2. Přestože pevnost v tlaku byla po 28 dnech pro obě směsi obdobná, je zřejmá výhoda směsi podle vynálezu v případě, že se mimo to bere v úvahu hustota obou směsí. V typických případech by měl mít materiál s vyšší hustotou také vyšší pevnost v tlaku. V tomto případě však má směs č.l podle vynálezu nižší hustotu než směs č.2 a přesto má o něco vyšší pevnost v tlaku.

Příklad 2

Směs pojivá podle vynálezu s poměrem jemně práškového oxidu křemičitého a portlandského cementu 0,3:1,0 byla připravena ze složek, jejichž množství je uvedeno v následující tabulce VII:

Tabulka VII Materiál

Beta-sádra (štuk)

Portlandský cement typ III Jemně práškový oxid křemičitý Akcelerátor¹

Procenta hmotnostní

0,35 ¹ BMA (board milling accelerator, jemně mletá sádra, vyráběná National Gypsum Company).

Materiály, uvedené v tabulce VII byly smíseny za sucha za vzniku pojivá. Pak bylo 75 % hmotnostních tohoto pojivá smíseno s 25 % hmotnostními štěrkopísku na bázi pemzy (Hess Products Inc., Malard City, Idaho) a 100 g směsi bylo smíseno se 43 g vody. Aby byla zvýšena zpracovatelnost směsi, bylo přidáno smáčedlo, a to lignosulfonát a/nebo ·» ···· • · ·· • ·* ·· · · » • · · • · · · • · · ··· ·· c ·· ·· • · · · • · · · « · · · · • · · · ·· ·· naftalensulfonát, vyrobený Georgia Pacific Corp. a Henkel Corp. Směs pak byla zpracována na krychle s rozměrem 2x2x2 palce k vyhodnocení zvýšení pevnosti v tlaku po 28 dnech. Krychle byly uzavřeny do vaku s plastické hmoty a uloženy při teplotě místnosti přibližně 25 °C.

Pro srovnání bylo 75 % hmotnostních pojivá z tabulky VII smíseno s 25 % uhličitanu vápenatého, který nemá povahu pozolanu, avšak má přibližně stejnou velikost částic jako pemza. Pak bylo 100 g směsi smíseno se 44 g vody. Také tato směs byla zpracována na krychle svrchu uvedeného rozměru pro stanovení pevnosti v tlaku po 28 dnech. Krychle byly rovněž uloženy do vaku z plastické hmoty při teplotě místnosti přibližně 25 °C.

V následující tabulce VIII je uvedena hustota materiálů a pevnost v tlaku za vlhka.

Tabulka VIII

Čas	Vzorky s pozolanem¹	Vzorky	bez pozolanu²
Dny	Hustota³	Pevnost v tlaku	⁴ Hustota	Pevnost v tlaku⁴
1	79,8	1151	87,0	725
3	83,3	1779	88,9	1329
7	83,3	2646	92,6	2155
28	84,8	4267	92,8	3983
	¹ pemza	(Hess Products,	Inc., Malard City, Idaho)

² uhličitan vápenatý ³ libry/stopa³ ⁴ libry/palec²

V tabulce VIII se uvádí vývoj pevnosti pro vzorky, vyrobené z materiálu podle vynálezu.

9

Další zkoušky byly provedeny s materiálem, vyrobeným ze 75 % hmotnostních pojivá z tabulky VII a pemzy, aby bylo možno sledovat trvanlivost výrobku. Kruhový úsek materiálu s průměrem 4,5 palce a tlouštkou 0,5 palce byl uložen do prou5 dici vody na 2 měsíce. Po této době nebylo možno pozorovat žádné poškození materiálu, ztráta celkové hmotnosti zkušebního vzorku po této době byla 0,5 %.

Při dalších zkouškách bylo pojivo z tabulky VII smíšeno s až 50 % hmotnostními pemzy nebo perlitu, popřípadě spolu s protipěnivým činidlem za vzniku materiálu podle vynálezu ve formě desek. Tyto desky měly uspokojivé fyzikální vlastnosti při zkouškách podle norem ASTM.

Příklad 3

Bylo připraveno pojivo podle vynálezu s poměrem jemně práškového oxidu křemičitého a portlandského cementu 0,3:1,0. Složky byly smlseny za sucha v množství, uvedeném v tabulce IX.

Tabulka IX.

Materiál Procenta hmotnostní

Beta-sádra(štuk)	40
Portlandský cement typ III	46
Jemně práškový oxid křemičitý	14

Přibližné 75 % hmotnostních pojivá, smíšeného za sucha ze složek, uvedených v tabulce IX bylo smíseno s přibliž25 ně 25 % hmotnostními dřevitých vláken (suchá hmotnost) po jejich smísení s malým stechiometrickým přebytkem vody. Zvlhčený vláknitý materiál a pojivo byly energicky promíchány, zpracovány na úseky a lisovány na desky při použití laboratorního lisu (Bison GmbH, Springe, SRN).Lisovací tlak byl 30 kg/cm², teplota při lisování přibližně 25 °C a doba lisování 3 hodiny.

Vzorky byly velmi trvanlivé v suchém i ve vlhkém prostředí i v případě, že byly stále postřikovány vodou. Výsled5 né výrobky měly velmi hladký povrch.

S deskami, vyrobenými způsobem podle příkladu 3 byla provedena řada zkoušek. Byla například stanovena lineární variace v procentech podle ASTM D 1037, absorpce vody v procentech podle ASTM D 1037, zatížení ve 3 bodech (Mor) podle

ASTM C 947 a tlak pomocí hřebíku podle ASTM C 473. Při každé z těchto zkoušek byly desky ze sádry, cementu a oxidu křemičitého, GCSF podle příkladu 3 srovnávány s deskami, vyrobenými z 82 % hmotnostních portlandského cementu a 18 % hmotnostních celulózových vláken. Doba lisování, již bylo zapotřebí pro tento druhý typ desek byla 7 až 10 hodin.

Výsledky svrchu popsaných zkoušek jsou uvedeny v následujících tabulkách.

Tabulka X

Lineární variace v procentech (ASTM D 1037)

70 °F/50 % RH³ až 70 °F/50 % RH až °F/90 % RH 109 °F (zcela suchý)

Delší rozměr Kratší rozměr Delší rozměr kratší rozm. GCSF¹ +0,125 +0,125 -0,155 -0,155

Cement² +0,177 +0,175 -0,195 -0,192 ¹ deska ze směsi sádra/cement/oxid křemičitý ² deska z cementu a celulózových vláken ³ relativní vlhkost

Tabulka XI

Absorpce vody v procentech ASTM D 1037

Procenta hmotnostní	Nabobtnání³
2h	24 h	2 h	24 h
GCSF¹ 4,5	8,4	0,47	1,1
Cement² 12,4	21,6	0,64	1,1

¹ deska ze směsi sádra/cement/oxid křemičitý ² deska z cementu a celulózových vláken ³ měřeno dotykovým měřítkem.

Tabulka XII

Zatížení ve 3 bodech za sucha ASTM C 947 MOR³ PEL⁴

Delší rozměr Kratší rozměr Delší rozměr kratší rozm. GCSF¹ 2146, 5 2297,9 1269,5 1986,2

Cement² 2123 1928, 9 1458,8. 1146,2 ¹ deska ze směsi sádra/cement/oxid křemičitý ² deska z cementu a celulózových vláken ³ pevnost v ohybu libra/palec² ⁴ mez pružnosti libra/palec²

Tabulka XIII

Zatížení ve 3 bodech za vlhka ASTM C 947 MOR³ PEL⁴

Delší rozměr Kratší rozměr Delší rozměr Kratší rozm. GCSF¹ 1141,4 1332 509,2 474,3

Cement² 1402,7 1385,8 760,7 462,3 ¹ deska ze směsi sádra/cement/oxid křemičitý ² deska z cementu a celulózových vláken ³ pevnost v ohybu libra/palec² ⁴ mez pružnosti libra/palec² • 9 · 9 ·

Tabulka XIV

Tlak pomocí hřebíku podle ASTM C 473

Síla v lb za sucha Síla v lb za vlhka³

GCSF¹ 688 356

Cement² 615 439 ¹ desky ze směsi sádra/cement/oxid křemičitý ² desky z cementu s celulózovými vlákny ³ parametry zkoušky:

průměr hlavy hřebíku 0,400 palce průměr dříku 0,121 palce rychlost zatížení stopa/minuta

Jak je zřejmé ze svrchu uvedených tabulek, mají desky podle vynálezu srovnatelné nebo výhodnější fyzikální vlastnosti při srovnání s cementovými deskami s celulózovými vlák15 ny, které neobsahují sádru ani oxid křemičitý. Mimo to mají desky podle vynálezu kratší dobu zpracování, zejména pouze 3 hodiny lisování, kdežto cementové desky s celulózovými vlákny je nutno ponechat v lisu 8 hodin.

Příklad 4

Pojivo podle vynálezu bylo připraveno ze složek, uvedených v tabulce XV.

Složka Procenta hmotnostní

Beta-sádra (štuk)	61
Portlandský cement typ III	26
Jemně práškový oxid křemičitý	13

Pak byl připraven výsledný materiál smísením pojivá a dalších složek, uvedených v následující tabulce XVI spolu s množstvím těchto složek.

i:

Tabulka XVI

Složka

Pojivo z tabulky XV

Pemza ,1

Procenta hmotnostní 59, 3

39,5

0,87

0,11

0,058

W. R. A

Látka odpuzující vodu

Akcelerátor (dihydrát síranu vápenatého, mletý v kuličkovém mlýnu) ¹ smáčedlo s obsahem lignosulfonátů a/nebo naftalensulfonátů od Georgia Pacific Corp. a Henkel Corp.

² materiál typu silikonu nebo podobný materiál, například VEOCEAL 2100 nebo 1311 (Wacker Silicone Corp.) ³ podle US 3 920 465, US 3 870 538 a US 4 019 920.

Složky, uvedené v tabulce XVI se smísí a 100 g směsi se smísí s 35,6 g vody. Ke směsi se přidá přibližně 1 až 5 % hmotnostní polymerního latexu (na bázi kyseliny akrylové nebo SBR) ke zlepšení elasticity. Pak se směs zpracuje na desky při použití krycí vrstvy ze skelných vláken. Vyrobené desky se podrobí zkouškám na obsorpci vody, ohyb, pevnost v tlaku za vlhka i za sucha, tlak pomocí hřebíku a další zkoušky podle norem ASTM. Desky vyhověly všem zkouškám.

Na obr. 3,4 a 5 jsou uvedeny mikrofotografie z elektronového mikroskopu pro vytvrzené vzorky desek z příkladu 4. Vztahová značka 30 na obr. 3 a 4 znázorňuje částice pemzy, což prokazuje, že se v materiálu podle vynálezu pemza stává součástí matrice hydratovaného křemičitanu vápenatého CSH, takže již neexistuje přechodná zóna 32 mezi pemzou a cementovou pastou. To rovněž prokazuje, že mezi povrchem pemzy a pojivém vzniká tzv. pozolanová reakce, která zvyšuje pevnost a další mechanické vlastnosti výsledného materiálu.

Příklad 5

Pojivo z tabulky XV příkladu 4 se smísí se složkami, uvedenými v tabulce VII za vzniku směsi podle vynálezu

Tabulka XVII

Složka

Pojivo z tabulky XV Pemza

Perlit

W. R. A¹

Látka odpuzující vodu

Procenta hmotnostní 73,8 24,6 1,47 0,87 0,11

Akcelerátor (dihydrát síranu vápenatého 0,042 mletý v kuličkovém mlýnu) ¹ smáčedlo s obsahem lignosulfonátů a/nebo naftalensulfonátů od Georgia Pacific Corp. a Henkel Corp.

Materiál, uvedený v tabulce XVII se smísí a 100 g směsi se smísí s 35,6 g vody. Přidá se přibližně 1 až 5 % hmotnostních polymerního latexu ke zvýšení elasticity. Směs se pak zpracuje na desky podle vynálezu pří použití krycí vrstvy ze skelných vláken, s výhodou ve formě rohože. Pak se desky podrobí zkouškám stejně jako v příkladu 4 podle požadavku norem ASTM. Desky vyhověly všem zkouškám.

Je nutno zdůraznit, že poměr jemně práškového oxidu křemičitého k portlandskému cementu ve výrobcích z příkladů 4 a 5 byl nejméně 0,50:1,0. Přestože při tomto poměru je možno ···»

získat uspokojivé výrobky, jsou náklady na tyto výrobky zbytečně vysoké vzhledem k tomu, že při míšení složek za sucha je možno použít poměru oxidu křemičitého k portlandskému cementu 0,30:1,0.

Příklad 6

Ze směsi, uvedené v následující tabulce XVIII bylo připraveno pojivo A podle vynálezu. Dále bylo ze složek, rovněž uvedených v této tabulce, připraveno srovnávací pojivo B.

Tabulka XVIII

Složka	Procenta hmotnostní
Pojivo A	Pojivo B
Beta-sádra (štuk)		40	46
Portlandský cement	typ III	46	52
Jemně práškový oxid	křemičitý	14	2

Sádra a portlandský cement se v případě obou pojiv smísí za sucha. Dále se v obou případech jemně práškový oxid křemičitý zpracuje na disperzi ve vodě a tato disperze se pak přidá k suché směsi sádry a cementu. Pak se na 600 g pojivá užije vždy 360 ml vody. Směsí se zpracují na krychle s rozměrem 2x2x2 palce, které se uloží do vaku z plastické hmoty a nechají vytvrdit při teplotě místnosti přibližně 25 °C přibližně 28 dnů. Pak se krychle podrobí zkouškám na pevnost v tlaku, načež se každá krychle ponoří do oddělené nádoby s vodou k dalším zkouškám.

Praskliny, které vznikly na krychlích při zkoušce na pevnost v tlaku jsou pravděpodobně vyvolány tzv. sulfátovou reaktivitou v důsledku tvorby ettringitu. Tato látka byla sledována měřením pH vody 2x za měsíc, přičemž voda byla vždy nahrazena čerstvou vodou z vodovodu. V případě, že vzorek měl ♦ ·· · ·· ·· • · · · ♦ · · 9 9 9 • · · · · · · · » ·· * * 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9

999 «· 99 99 *··· * · ·>

pH vyšší než 8,5, bylo to průkazem tvorby ettringitu, v případě pH nižšího než 7,5 je přítomnost této látky vyloučena. Krychle z pojivá A, uložené do vody si udržovaly pH přibližně 7,0 po 6 měsíců. Krychle z pojivá B, uložené do vody měnily pH vody trvale na 8,5, což znamená, že se vytvářel ettringít.

Tvorba této látky byla zřejmá také při pohledu na krychle, vyrobené ze srovnávacího pojivá. Na obr.6 je znázorněna krychle, vyrobená z pojivá A, po 6 měsících uložení ve vodě. Na obr.7 je znázorněna krychle ze srovnávacího pojivá B po téže době.

Aby bylo možno dále ověřit tvorbu ettringitu, byly uskutečněny zkoušky difrakce v rtg-záření na obou krychlích. Graf z obr.8 uvádí difrakci pro krychli z obr. 6 a graf z obr.9 pro krychli z obr.7. Na obou grafech je uveden vztah mezi intenzitou v impulzech za sekundu a úhlem 2-theta ve stupních. Je zřejmé, že určité množství ettringitu vzniklo v obou krychlích. Avšak z obr. 9, který uvádí vztah pro krychli z obr.7 je zřejmé, že v tomto případě vzniklo daleko vyšší množství této agresivní látky. Z grafu na obr.8 je naopak zřejmá její stabilizovaná koncentrace, při níž nedochází k expandování materiálu.

Příklad 7

Pojivo podle vynálezu bylo připraveno ze složek, uve25 děných v tabulce XIX.

Tabulka XIX

Složka Procento hmotnostní

	Beta-sádra (štuk)	42
	Portlandský cement typ I.II	48,4
30	Jemně práškový oxid křemičitý	9,6

·· »·

Portlandský cement a sádra byly smíseny za sucha, jemně práškový oxid křemičitý byl předem dispergován ve vodě a disperze pak byla přidána k suché směsi cementu a sádry.Na 600 g směsi bylo užito vždy 360 ml vody. Pak byla směs zpra5 cována na krychle s rozměrem 2x2x2 palce. Krychle byly uloženy do vaku z plastické hmoty a tvrzeny při teplotě místnosti přibližně 25 °C. Po 28 dnech byly krychle podrobeny zkouškám na pevnost v tlaku. Pevnost v tlaku za vlhka pro tyto krychle byla velmi dobrá, pohybovala se v rozmezí 4429 až 4455 lb/palec².

Vynález byl popsán v souvislosti s řadou provedení, je však zcela zřejmé, že by bylo možno navrhnout řadu změn a modifikací, rovněž spadajících do rozsahu vynálezu. To znamená, že rozsah vynálezu nemůže být omezen na provedení, uvede15 ná v příkladové části přihlášky.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Cementové pojivo, vyznačující se tím, že obsahuje a) hemihydrát síranu vápenatého, b) cementovou složku s obsahem portlandského cementu a c) třetí složku, tvořenou jemně práškovým oxidem křemičitým s obsahem nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnostních amorfního oxidu křemičitého.
2. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že se připravuje smísením hemihydrátu síranu vápenatého, cementové složky a třetí složky za sucha, přičemž poměr třetí složky k cementové složce je nejméně 0,3:1,0.
3. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že se připravuje smísením hemihydrátu síranu vápenatého a cementové složky za sucha a smísením třetí složky s vodou na disperzi, která se pak mísí s uvedenou suchou směsí, přičemž poměr 3.složky k cementové složce je nejméně 0,2:1,0.
4. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že obsahuje 20 až 75 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 10 až 60 % hmotnostních cementové složky a 4 až 20 % hmotnostních třetí složky.
5. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící

25 s e t i m, že pro použití uvnitř budov obsahuje 60 až 75 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 20 až 31 % hmotnostních cementové složky a 6 až 9 % hmotnostních třetí složky.

* · 9 9 9. 9 · • · · · » * » 9

9 9 9 9 9 9 9 • » *··*«« * « 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 f ·
6. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že pro použití uvnitř budov obsahuje 60 až 75 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 21 až 33 % hmotnostních cementové složky a 4 až 7 % hmotnostních třetí

5 složky.
7. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že pro použití uvnitř budov ve vlhkém prostředí obsahuje 50 až 60 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 31 až 37 % hmotnostních cementové složky a 9 až 11 %

10 „ , hmotnostních třetí složky.
8. Cementové pojivo podle nároku 3, vyznačuj ící se t í m, že pro použití uvnitř budov ve vlhkém prostředí obsahuje 50 až 60 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenaté15 ho, 33 až 42 % hmotnostních cementové složky a 7 až 8 % hmotnostních třetí složky.
9. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že pro použití vně budov obsahuje 40 až 50 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 39 až 46 % hmot2 0 nostníoh cementové složky a 12 až 14 % hmotnostních třetí složky.
10. Cementové pojivo, podle nároku 3, vyznačuj ící se t í m, že pro použití vně budov obsahuje 40 až 50 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 42 až 50 % hmot2 5 nostníoh cementové složky a 9 až 10 % hmotnostních třetí složky.
11. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že jako hemihydrát síranu vápenatého obsahuje

30 beta hemihydrát síranu vápenatého.
12. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že jako cementovou složku obsahuje portlandský cement typ III.
13. Cementový materiál, vyznačující se tím,

5 , .

že obsahuje a) až 90 % hmotnostních plniva ze skupiny vláknitých materiálů a materiálů typu štěrkopísku a b) 10 až 100 % hmotnostních pojivá, tvořeného i) hemihydrátem síranu vápenatého, ii) cementovou složkou s obsahem portlandského cementu a iii) třetí složkou, tvořenou jemně práškovým oxidem křemi10 čitým s obsahem nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnostních amorfního oxidu křemičitého.
14. Cementový materiál podle nároku 13, vyznačuj ίο i se t i m, že jako plnivo obsahuje celulózová vlákna.

-i c ,
15. Cementový materiál podle nároku 13, vyznačuj ιοί se t i m, že jako plnivo obsahuje dřevitá vlákna, rostlinná vlákna, papír a směsi těchto látek.
16. Cementový materiál podle nároku 13, vyznačuj íc i s e t i m, že jako plnivo obsahuje celulózová vlákna v množství 10 až 30 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost materiálu.
17. Cementový materiál podle nároku 13, vyznačuj ίο í se t i m, že jako plnivo obsahuje štěrkopísek typu

25 pozolanu.
18. Cementový materiál podle nároku 17, vyznačuj ίο i se t í m, že plnivo typu pozolanu tvoří 10 až 50 % hmotnostních cementového materiálu.

* · 9 · Φ Φ ♦ ♦ · Φ φ« • * · Φ * 9 4 > φ φ · « · ··· φ I φ φ ♦ » · ♦ 9 9 9 9 9 9·

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

99 999 ·« ·»♦ »* φφ
19. Cementový materiál podle nároku 18, vyznačuj ίο i se t i m, že jako plnivo typu pozolanu obsahuje duté křemičitanové kuličky, perlit, pemzu, tras, infusoriovou hlinku a směsi těchto materiálů.
20. Konstrukční materiál, vyznačující se t í m, že se připravuje smísení cementového materiálu s alespoň malým stechiometrickým přebytkem vody, přičemž cementový materiál obsahuje a) až 90 % hmotnostních plniva ze skupiny vláknitých materiálů a materiálů typu štěrkopísku a b)

10 až 100 % hmotnostních pojivá, tvořeného i) hemihydratem síranu vápenatého, ii) cementovou složkou s obsahem portlandského cementu a iii) třetí složkou, tvořenou jemně práškovým oxidem křemičitým, který obsahuje nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnostních amorfního oxidu křemičitého.
21. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačuj í c i se t i m, že jde o desku s obsahem vláknitého materiálu pro vnitřní použití, obsahující a) 10 až 30 % hmotnostních

20 celulózových vláken a b) 90 až 70 % hmotnostních pojivá, obsahujícího 60 až 75 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 20 až 31 % hmotnostních cementové složky a 6 až 9 % hmotnostních třetí složky.

···: a *· f ·♦ »» » » ♦ 4 » «9 · • · · · · »«·· • ♦ * ♦ * « · · « « f ♦ · ♦ * ♦ 9 9 9 9 9
22. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o desku s obsahem vláknitého materiálu pro vnitřní použití, obsahující a)10 až 30 % hmotnostních celulózových vláken a b) 90 až 70 % hmotnostních

5 pojivá, připraveného smísením hemihydrátu síranu vápenatého a cementové složky za sucha a zvlhčením této složky předem připravenou disperzí třetí složky ve stechíometrickém přebytku vody, přičemž poměr třetí složky k cementové složce je 0,2:1,0 a pojivo obsahuje 60 až 75 % hmotnostních hemihydrátu

10 síranu vápenatého, 21 až 33 % hmotnostních cementové složky a 4 až 7 % hmotnostních třetí složky.
23. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o vnější obložení, vyrobené z cementového materiálu, obsahujícího a)15 až 30 % hmotnostních 15 celulózových vláken a b) 85 az 70 % hmotnostních pojivá, tvořeného 40 až 50 % hmotnostními hemihydrátu síranu vápenatého, 39 až 46 % hmotnostními cementové složky a 12 až 14 % hmotnostními třetí složky.
24. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se t ím, že jde o vnější obložení, vyrobené z cementového materiálu, obsahujícího a) 15 až 30 % hmotnostních celulózových vláken a b) 85 až 70 % hmotnostních pojivá, připraveného smísením hemihydrátu síranu vápenatého a cementové složky za sucha s následným zvlhčením směsi předem připravenou disperzí třetí složky ve stechíometrickém přebytku vody, přičemž poměr třetí složky k cementové složce je 0,2:1,0 a pojivo obsahuje 40 až 50 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 42 až 50 % hmotnostních cementové složky a 9 až 10 % hmotnostních třetí složky.

• · t · 0 »· 0 ·» 0 0

000 · 40« » <0 0

4 0 000 0000

0 0000 «0000 0 • 0 0 «0 0 0400

0 0 «00 0 · 0 0 00 00
25. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o vnitřní obložení nebo podklad pro podlahovou krytinu, obsahující a) 10 až 50 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku a 90 až 50 % hmotnostních pojivá,

5 obsahujícího 50 až 60 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 31 až 37 % hmotnostních cementové složky a 9 až 11 % hmotnostních třetí složky.
26. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o vnitřní obložení, nebo podklad pro podlahovou krytinu z cementového materiálu, obsahujícího a) 10 až 50 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku a b) 90 až 50 % hmotnostních cementového pojivá, připraveného smísením hemihydrátu síranu vápenatého a cementové složky za sucha s následným zvlhčením směsi předem připravenou disperzí třetí

15 , _ , složky ve stechiometnckem přebytku vody, pncemz poměr třetí složky k cementové složce je 0,2:1,0 a pojivo obsahuje 50 až 60 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 33 až 42 % hmotnostních cementové složky a 7 až 8 % hmotnostních třetí složky.
27. Konstrukční materiál podle nároku 25, vyznačující se tím, že jako materiál typu štěrkopísku obsahuje pozolan.
28. Konstrukční materiál podle nároku 26, vyznačuo c jící se tím, že jako materiál typu štěrkopísku obsahuje pozolan.

* * • 9 ♦ 9 * 9
29. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o samovyrovnávací podlahu, vyrobenou z cementového materiálu, obsahujícího a) 25 až 85 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku a b) 75 až 15 % hmot5 nostních pojivá, tvořeného 40 až 50 % hmotnostními hemihydrátu síranu vápenatého, 39 až 46 % hmotnostními cementové složky a 12 až 14 % hmotnostními třetí složky.
30. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o samovyrovnávací podlahu, vyro0 benou z cementového materiálu, obsahujícího a) 25 až 85 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku a b) 75 až 15 % hmotnostních pojivá, připraveného smísením hemihydrátu síranu vápenatého a cementové složky za sucha s následným zvlhčením směsi předem připravenou disperzí třetí složky ve stechiome5 trickém přebytku vody, pricemz poměr třetí složky k cementove složce je 0,2:1,0 a pojivo obsahuje 40 až 50 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 42 až 50 % hmotnostních cementové složky a 9 až 10 % hmotnostních třetí složky.

0
31. Konstrukční materiál podle nároku 29, vyznačujícíse tím, že jako materiál typu štěrkopísku, obsahuje písek, pozolan nebo směsi těchto látek.
32. Konstrukční materiál podle nároku 30, vyznačující se tím, že jako materiál typu štěrkopísku, obsahuje písek, pozolan nebo směsi těchto látek.

’·*; λ

9 « ί

4 · ♦ t ♦ » I ·♦ ···
33. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o materiál pro opravy silnic, vyrobený z cementového materiálu, obsahujícího a)0 až 75 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku a b) 100 až 25 %

5 hmotnostních pojivá, tvořeného 40 až 50 % hmotnostními hemihydrátu síranu vápenatého, 39 až 46 % hmotnostními cementové složky a 12 až 14 % hmotnostními třetí složky.
34. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jde o materiál pro opravy silnic, vyrobený z cementového materiálu, obsahujícího a) 0 až 75 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku a b) 100 až 25 % hmotnostních pojivá, připraveného smísením hemihydrátu síranu vápenatého a cementové složky za sucha s následným zvlhčením směsi předem připravenou disperzí třetí složky ve stechiome5 trickém přebytku vody, přičemž poměr třetí složky k cementove složce je 0,2:1,0 a pojivo obsahuje 40 až 50 % hmotnostních hemihydrátu síranu vápenatého, 42 až 50 % hmotnostních cementové složky a 9 až 10 % hmotnostních třetí složky.
35. Konstrukční materiál podle nároku 33, vyznačující se tím, že jako materiál typu štěrkopísku obsahuje písek, pozolan nebo směsi těchto látek.
36. Konstrukční materiál podle nároku 34, vyznačující se tím, že jako materiál typu štěrkopísku obsahuje písek, pozolan nebo směsi těchto látek.
37. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že dále obsahuje e) až 2 % hmotnostní skelných vláken a f) až 1 % hmotnostní zahušťovadla ze skupiny celulózových derivátů, akrylových pryskyřic a směsí těchto látek.
38. Konstrukční materiál podle nároku 20, vyznačující se tím, že jako materiál typu štěrkopísku obsahuje duté silikátové kuličky, perlit, pemzu nebo směsi těchto látek.
39. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že dále obsahuje pozolan.
40. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že částice jemně práškového oxidu křemičitého mají střední průměr 0,1 až 0,3 mikrometru.
41. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m, že specifický povrch práškového oxidu křemičitého je v rozmezí 20 až 30 m²/g, měřeno BET.
42. Cementové pojivo podle nároku 1, vyznačuj ící se t i m, že cementová složka obsahuje další materiál, kterým je popílek nebo mletá škvára.
43. Cementový materiál podle nároku 13, vyznačuj ίο i se t i m, že střední průměr částic jemně práškového

20 oxidu křemičitého je 0,1 až 0,3 mikrometru.
44. Cementový materiál podle nároku 13, vyznačuj ίο i se t i m, že specifický povrch práškového oxidu křemičitého je v rozmezí 20 až 30 m²/g, měřeno BET.

25
45. Cementový materiál podle nároku 13, vyznačuj i c i se t i m, že cementová složka obsahuje další materiál, a to popílek nebo mletou škváru.

·· ·« » · · · • · · • · « » ··
46. Cementový materiál, vyznačující se tím, že obsahuje a)hemihydrát síranu vápenatého, b) cementovou složku s obsahem portlandského cementu a c) popel z rýžových slupek s obsahem nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnostních amorfního oxidu křemičitého.
47. Žáruvzdorný postřik nebo materiál pro přepážky proti ohni, vyznačující se tím, že obsahuje a) 0 až 27 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku, b) 1 až 16 % hmotnostních vermikulítu a c) 99 až 54 % hmotnostních cementového pojivá, tvořeného i) 60 až 75 % hmotnostními hemihydrátu síranu vápenatého, ii) 20 až 31 % hmotnostními cementové složky s obsahem portlandského cementu a iii) 6 až 9 % hmotnostních třetí složky, tvořené práškovým oxidem křemičitým s obsahem nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnostních amorfního oxidu křemičitého a d) stechiometrický přebytek vody.
48. Žáruvzdorný postřik nebo materiál pro přepážky proti ohni podle nároku 47, vyznačující se tím, že dále obsahuje e) až 2 % hmotnostní skelných vláken a f) až 1 % hmotnostní zahuštovadla ze skupiny celulózových derivátů, akrylových pryskyřic a směsí těchto látek.
49. Žáruvzdorný postřik nebo materiál pro přepážky proti ohni podle nároku 47,vyznačující se tím, že jako materiál typu štěrkopísku obsahuje duté silikátové kuličky, perlit, pemzu, tras, infusoriovou hlinku nebo směsi těchto látek.

• **· •φ ·» · φφ φφ • φφφ φ φ φ φ φ φ « ΦΦΦΦ φφ * φ φφ φφ φ φ φ φ ΦΦΦΦ • · · φ · φ · · ·
50. Žáruvzdorný postřik nebo materiál pro přepážky proti ohni, vyznačující se tím, že obsahuje a) 0 až 27 % hmotnostních materiálu typu štěrkopísku, b) 1 až 16 % hmotnostních vermikulitu, c) 99 až 54 % hmotnostních pojivá,

5 tvořeného 60 až 75 % hmotnostními hemihydrátu síranu vápenatého, 21 až 33 % hmotnostními cementové složky s obsahem portlandského cementu a 4 až 7 % hmotnostními třetí složky s obsahem práškového oxidu křemičitého, který obsahuje nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnost10 nich oxidu křemičitého, přičemž pojivo bylo připraveno smísením hemihydrátu síranu vápenatého a cementové složky za sucha a zvlhčením této směsi předem připravenou disperzí třetí složky ve stechiometrickém přebytku vody a poměr třetí složky k cementové složce je 0,2:1,0.
51. Cementový výrobek, získatelný způsobem, který spočívá v tom, že se a) připraví hemihydrát síranu vápenatého, b) připraví se portlandský cement, c)připraví se jemně práškový oxid křemičitý jako vedlejší produkt při výrobě křemíkových a ferokřemíkových kovů a obsahující nejvýš 0,6 % hmotnostních oxidu hlinitého a nejméně 92 % hmotnostních amorfního oxidu křemičitého, d) smísí se hemihydrát síranu vápenatého, cement, práškový oxid křemičitý a voda, e) vzniklá směs se zpracuje do požadovaného tvaru a f) v tomto tvaru se nechá ztvrdnout.
52. Cementový výrobek, získatelný způsobem podle nároku 51, v jehož průběhu se materiál opatří obalem z plastické hmoty na 3 až 7 dnů v průběhu stupně f).