FI63735B - Pulverformig komposition till anvaendning som expandermedel for cementkompositioner foerfarande foer dess framstaellnin oh dess anvaendning - Google Patents

Description

vSS^T ΓΒΐ mxKUUI.UTUSjULKAISU Ä7n7r

Ma lBJ (11' UTLÄGGNINGSSKAIFT 00/00 C (45) v - - r.iyC:i:": · y 10 03 1903 * (51) KY.ik.3/ii*t.ci.3 C 04 B 7/35» 13/02 SUOMI —FINLAND (21) Pacunttlhaktinu· — PaMntani6l(iUnf 782851 (22) HakamltpUvi — Am6knlng*d«g I8.O9.78 ' ' (23) Alkupllvt — GUtlghucsdig l8.09.78 (41) Tullut JulklMkil — MMt offwcHg 20.03.79

Patentti-J* rekisterihallitus .............

_ ^ ^ ^ (44) Nihtivikilpunoo )· kuuLfulkftimn pvm. — OQ ni. o,

Patent- och registarstyrelsen v ' AihMuk utlsgd och utl^krtftM pubteerad 29 · 04. 83 (32)(33)(31) Pnr4«tty etuoikeus -Begird priorltet 19.09-77 USA (US) 83I+539 (71) A/S Norcem, N-3950 Brevik, IJorja-Norge(NO) (72) Wendell William Moyer, Jr., Atherton, California,

Robert Smith-Johannsen, Portola Valley, California, USA(US) . (7I+) Berggren Oy Ab (5I+) Sementtiseoksissa paisutuslisäaineena käytettävä jauhemainen seos, menetelmä sen valmistamiseksi ja sen käyttö - Pulverformig komposition tili användning som expandermedel för cementkompositioner, förfarande för dess framställning och dess användning Tämä keksintö koskee sementtiseoksissa paisutuslisäaineena käytettävää jauhemaista seosta, menetelmää sen valmistamiseksi ja sen käyttöä sementtiseoksissa.

Seoksilla, jotka sisältävät hydratoituvia sementtejä (yleensä Port-land-sementtiä) on taipumus kuivuessaan kutistua. Tunnettua on tämän ei-toivottavan taipumuksen vastustaminen sisällyttämällä seokseen paisutus-lisäainetta, joka paisuu oikeassa vaiheessa seoksen kuivumisen aikana ^ks. esim. Gen. Civ. 109, 285 (1936, H. Lossier), U.C. SESM Report n:o 72-13 (1973, G. Komendant et ai.), Pian,

Bau 2, 351 (1951, H. Bickenbach), Concrete Technology and Practice, 3. painos, 359 (1969, W.H. Taylor) ja US-patenttijulkaisut n:ot 3 519 449, 3 649 317, 3 801 339, 3 883 361, 3 884 710, 3 947 288 ja 4 002 483/. Monissa tunnetuissa paisutuslisäaineissa aktiivisena ainesosana on vapaa kalkkki (CaO), jota myös sanotaan poltetuksi kalkiksi ja joka hydratoituessaan paisuu tilavuudeltaan noin 100 %, ja muita ainesosia on mukana estämässä hydratoitumista tapahtumasta ennen kuin haluttu vaihe sementtiseokseen kuivumisessa on saavutettu. Poltettu kalkki on yksi Portland-sementin ainesosista, mutta sen liian suurta määrää pidetään normaalisti haitallisena, ja vapaan 63735 2 kalkin lisäämistä sementtiseoksiin vältetään. Vapaa kalkki ei toimi paisutuslisäaineena, koska se hydratoituu perin nopeasti ja niin ollen paisuu aivan liian aikaisessa kovettumisprosessin vaiheessa ollakseen tehokas. On myös tunnettua (ks. esim. US-patenttijulkaisua 3 146 453 ja DE-patenttijulkaisua 1 216 753) suorittaa vapaalle kalkille tiettyjä erityisiä käsittelyjä vedellä ja/tai CC^illa sellaisen kalkin aikaansaamiseksi, joka hydratoituu hitaammin, mutta saadut tuotteet ovat tehottomia paisutuslisäaineena. Samoin tuotteet, jotka on saatu altistamalla kalkki ilmakehälle ja jotka sisältävät Ca(0H)2 ja CaCO^, ovat tehottomia paisutuslisäaineina.

US-patenttijulkaisu 1 732 409 koskee menetelmää kalkkia sisältävän tuotteen valmistamiseksi käsittelemällä rakeista poltettua kalkkia CC^lla lämpötilassa 500-850°C, kunnes se on absorboinut 3-40 paino-% CC^^ta. Patentissa mainitaan, että poltetun kalkin partikkelikoko voi vaihdella, mutta että olennaisesti kaikkien partikkeleiden tulisi olla pienempiä kuin 500 mikronia. Esimerkissä käytetään lähtöaineena poltettua kalkkia, joka on jauhettu sellaiseksi, että olennaisesti koko erä mahtuu 50 meshin seulan lävitse (partikkeli-koko on siis alle 300 mikronia). Patentissa mainitaan, että tuotteella on hiekanottokyky, joka vastaa poltetusta kalkista valmistetun kipsilaastin hiekanottokykyä ja samalla kutistuu vähemmän päällystyksen jälkeen. Mainitaan myös, että poltettua kalkkia sisältäviin tuotteisiin, jotka koostuvat tavallisesta poltetusta ja osittain karbonoidusta kalkista, voidaan lisätä Portlandin sementtiä. US-patentissa ei mainita vesihöyrykäsittelyä.

DE-patenttijulkaisu 370 018 koskee menetelmää kuivan betonin valmistamiseksi, jolla menetelmällä aikaansaadaan sopiva seos sementtiä ja kuivia agregaatteja, jotka voidaan sekoittaa veden kanssa käyttöpaikalla. Betoniseoksella on erittäin hyvä kestävyys kosteuden vaikutuksia vastaan jopa kun sementtisäkkejä säilytetään kosteissa olosuhteissa. Sementtiseoksessa käytetään sammuttamatonta kalkkia kuivatusaineena, koska sammuttamaton kalkki reagoi veden kanssa kalsiumhydroksidiksi jopa alhaisissa suhteellisissa kosteuksissa. Tässä DE-patenttijulkaisussa (patenttivaatimus 3) mainitaan myös, että voidaan käyttää kostealla hiilihapolla osittain esikäsi-teltyä sammuttamatonta kalkkia.

DE-patenttijulkaisu 538 069 koskee menetelmää muurilaastissa käytettävän vettähylkivän lisäaineen valmistamiseksi kalkista ja 3 63735 naudantalista, upottamalla sammuttamattornia kalkkipaloja lyhyeksi ajaksi veteen ja viemällä ne välittömästi tämän jälkeen yhdessä naudantalin kanssa tiiviisti suljettavaan pyörivään rumpuun komponenttien saattamiseksi kosketukseen keskenään ja niiden täydellisen liukenemisen aikaansaamiseksi. Sammuttamatonta kalkkia Käytetään tässä sekä antamaan tarvittava lämpömäärä lisätyn rasvan sulattamiseksi, jotta se voidaan sekoittaa paremmin, että kemiallisena reagenssina.

Nyt on keksitty, että erinomaisia paisutuslisäaineita sementti-seoksia varten voidaan tehdä kuumentamalla hiukkasia, jotka sisältävät CaO:2, vesihöyryn ja/tai C02:n läsnäollessa, tai yksinkertaisesti kuumentamalla hiukkasia, jotka sisältävät CaO:a ja riittävän määrän kalsiumhydroksidia, joka on muodostunut imemällä itseensä vesihöyryä.

Keksintö koskee jauhemaista seosta, joka on käyttökelpoinen pai-sutuslisäaineena hydratoituvia sementtiseoksia varten ja joka sisältää kalsiumoksidia ja muita aineosia, jotka viivyttävät kal-siumoksidin hydratoitumista. Keksinnölle on tunnusomaista, että tämä seos olennaisesti koostuu hiukkasista, joiden koko on alle 100 mikronia ja jotka käsittävät kalsiumoksidisydämen ja tätä sydäntä ympäröivän kalsiumhydroksidia tai kalsiumkarbonaattia tai näitä molempia olevan suojapäällysteen, että se sisältää 36-95 paino-% kalsiumoksidia ja että sen paisumiskerroin (joka jäljempänä määritellään) on vähintään 0,06 %. Tällaisia seoksia voidaan valmistaa menetelmällä, joka käsittää sen, että kuumennetaan hiukkasia (a), jotka olennaisesti koostuvat hiukkasista, joiden koko on alle 100 mikronia ja (b) jotka sisältävät vähintään 36 paino-% CaO, niin että hiukkaset pysytetään vähintään 100°C lämpötilassa, ja jos hiukkaset alunperin sisältävät alle 8 paino-% Ca(OH)2 hiukkaset pysytetään 100-400°C lämpötilassa ilmakehässä, joka käsittää vesihöyryä, tai 350-850°C lämpötilassa ilmakehässä, joka käsittää hiilidioksidia, joka kuumentaminen suoritetaan sellaisissa olosuhteissa, että tuote tulee sisältämään 36-95 paino-% CaO ja että sen paisumiskerroin (joka jäljempänä määritellään) on vähintään 0,06 %.

Keksintö käsittää myös tällaisten kalkkia sisältävien seosten käytön paisutuslisäaineina hydratoituvissa sementtiseoksissa, varsin- 63735 kin sementtiseoksissa, jotka sisältävät Portland-sementtiä, vettä ja jotakin edellä määriteltyä, kalkkia sisältävää seosta vähemmän kuin 30 % laskettuna sementin ja kalkkia sisältävän seoksen painosta.

Ellei toisin mainita, osat ja prosenttimäärät tässä patenttiseli-tyksessä annetaan painon mukaan. Kalkkia sisältävän seoksen pai-sumiskerroin määritellään tässä koeprisman (koetangon) pituuden prosentuaaliseksi suurenemiseksi jota prismaa on kovetettu vedessä 7 vrk. Sen jälkeen kun se on valettu normien ASTM C490-70 ja C 157-69 T mukaan, laastista, joka on valmistettu normin ASTM C405-65 mukaan ja joka sisältää 0,1 osaa kalkkipitoista seosta, 0,9 osaa Portland-sementtiä tyyppiä III, 2 osaa pestyä hiekkaa n:o 20 ja 0,4 osaa vettä. Keksinnön mukaisten käsiteltyjen kalkkien paisumiskerroin on vähintään 0,06 %, yleensä 0,07-2,5 %, mieluimmin 0,07-0,4 %. Paisumiskerroin on se mitta, miten tehokas suojapäällyste on viivyttämään veden pääsyä kalsi-umoksidisydämeen, ja muun muassa myös seoksen kalsiumoksidipi-toisuuden mitta.

Mitä suurempi käsitellyn kalkin hiukkaskoko on, sitä suurempi sen kalsiumoksidipitoisuus tietyllä suojakerroksen paksuudella on. Tästä syystä hiukkaskoko yleensä on vähintään 1 mikroni. Toisaalta, jos käytetään hiukkasia, joiden koko on yli 250 mikronia, ne aiheuttavat haitallista lujuuden huononemista. Suuremmat hiukkaskoot tekevät myös vaikeammaksi saada käsitelty kalkki jakautumaan yhdenmukaisesti sementtiseokseen. Käsiteltyjen kalkkien hiukkaskoko on mieluimmin 1-100 mikronia, erityisesti 5-60 mikronia.

Keksinnön mukaiset lähtöainekset käsittävät vähintään 36 % CaO, muun osan koostuessa olennaisesti CaCOH^ssta ja/tai CaCO-^sta. Sanontaa "koostuessa olennaisesti" käytetään ilmaisemaan sitä, että lähtöaines voi sisältää pienehköjä määriä, yleensä vähemmän kuin 10 %, muita ainesosia, jotka eivät estä tehokkaan suojapäällysteen muodostumista, esimerkiksi epäpuhtauksia sellaisia kuin raudan, magnesiu- 63735 min ja aluminiumin silikaatteja ja oksideja. Kun käsitelty kalkki on valmistettu kuumentamalla lähtöaineesta vesihöyryn ja/tai hiilidioksidin läsnäollessa, lähtöaines mieluimmin sisältää vähintään 80 %, erityisesti vähintään 90 %, CaO. Näin ollen dolomiittiset kalkit, jotka sisältävät pieniä määriä CaO, eivät ole sopivia lähtöaineita.

Kun ilmakehä käsittää vesihöyryä, mutta ei hiilidioksidia, lämpötilan pitää olla 100-400°C, mieluummin 150-400°C, mieluimmin 150-250°C.

Kun jäännös-CaO-pitoisuus on tietty, niin mitä korkeampi käsittely-lämpötila on, sitä parempi tuotteen paisutusaktiviteetti. Alle 100°C lämpötiloissa kalkki hydratoituu, mutta mitään tehokasta suojapääl-lystettä ei muodostu. Yli 400°C lämpötiloissa kalsiumhydroksidia ei muodostu, tai jos sitä alunperin on läsnä, se ainakin osaksi hajaantuu. Asianmukaisen suojapäällysteen varmistamiseksi kuumentamista vesihöyryä käsittävässä ilmakehässä on mieluimmin jatkettava kunnes hiukkasten paino on suurentunut ainakin 2 %, esimerkiksi 2-16 %, erityisesti 4-12 %, mieluimmin 5-11 % laskettuna lähtöaineksen painosta. Lähtöaineksella, joka olennaisesti koostuu CaO:sta, näillä painon-lisäyksillä saadaan tulokseksi tuote, joka sisältää enintään 92 %, esimerkiksi 92-36 %, erityisesti 84-59 % jäännös-aktiivikalkkia sydämenä ja suojapäällysteen, joka olennaisesti koostuu kalsiumhydrok-sidista.

Kun atmosfääri käsittää hiilidioksidia, tarvitaan 350 ja 850°C välillä oleva lämpötila CaO:n muuttamiseen CaC03:ksi. Alle 350°C lämpötiloissa CaO:n ja CC^sn välinen-reaktio on perin hidas, eikä tehokasta suojapäällystettä muodostu, /li 850°C lämpötiloissa CaC03:a ei muodostu, tai jos sitä alunperin on läsnä, se hajaantuu. Asianmukaisen suojapäällysteen varmistamiseksi kuumentamista CO2 sisältävässä ilmakehässä on mieluimmin jatkettava kunnes hiukkasten paino on suurentunut vähintään 2 %, esimerkiksi 2-28 %, varsinkin 4-16 % ja erityisesti 5-16 % laskettuna lähtöaineksen painosta. Lähtöaineksella, joka olennaisesti koostuu CaO:sta näillä painonlisäyksillä saadaan tuotetta, joka sisältää enintään 95 %, esimerkiksi 36-95 %, varsinkin 64-91 %, erityisesti 64-89 % jäännös-aktiivikalkkia sydämenä ja suojapäällysteen, joka olennaisesti koostuu kalsiumkarbonaa-tist^a.

Käy.myös päinsä muodostaa suojapäällyste, joka käsittää sekä CaC03 « 63735 6 että Ca(0H)2, kuumentamalla lähtöainetta ilmakehässä, joka käsittää (Χ>2 ja vettä, mieluimmin 350-400°C lämpötilassa. Näissä olosuhteissa kuumennusta on mieluimmin jatkettava kunnes hiukkasten paino on suurentunut 4-14 %, erityisesti 5-12 %, mitkä painoniisäykset vastaavat (lähtöaineksen koostuessa olennaisesti CaO:sta) lopputuotteita, jotka sisältävät 91-40, erityisesti 80-50 % jäännös-aktiivikalkkia.

Kuten edellä on mainittu, kalkeilla, jotka ovat osittain hydratoi-tuneet ja/tai karbonoituneet alle 100°C lämpötiloissa, ei ole yllään tehokasta suojapäällystettä eivätkä ne ole käyttökelpoisia paisutus-lisäaineina. Käyttökelpoisia paisutus-lisäaineita voidaan tällaisista osittain hydratoiduista ja/tai karbonatoiduista kalkeista saada käyttämällä niitä lähtöaineksina euellä selitetyissä prosesseissa, mikä tietää kuumentamista ilmakehässä, joka käsittää vesihöyryä ja/tai CC>2, edellyttäen, että tuotteella on riittävä jäännös-CaO-pitoisuus. On kuitenkin havaittu, että osittain hydratoidut kalkit voidaan myös muuttaa käyttökelpoisiksi paisutuslisäaineiksi kuumentamalla niitä vähintään 100°C, mieluimmin alle 500°C, esimerkiksi 200-400°C lämpötiloissa, ilmakehässä, joka ei sisällä lainkaan vesihöyryä eikä hiilidioksidia; keksinnön tässä sovellutusmuodossa lähtöaines voi käsittää 8-64 % mieluimmin 16-50 % Ca(OH)2 lopun mieluummin koostuessa CaO:sta. Kun CaO-pitoisuus on annettu, niin mitä korkeampi käsittelylämpötila on ja mitä pitempi sen kesto, sitä parempi on tuotteen paisutusaktiviteetti.

Käsiteltyjä kalkkeja, joilla jo on jonkin verran paisutusaktiviteet-tia, voidaan käsitellä edelleen jollakin edellä selitetyistä menetelmistä niiden aktiivisuuden parantamiseksi. Huomattakoon kuitenkin, että tällainen lisäkäsittely, jos se suoritetaan vesihöyryä käsittävässä ilmakehässä verraten alhaisissa, esimerkiksi alle 200°C, erityisesti alle 150°C lämpötiloissa, voi pienentää käsitellyn kalkin jäännös-CaO-pitoisuutta siinä määrin, että sen aktiviteetti pienenee.

Edellä selitetyt lämpökäsittelyt voidaan suorittaa millä sopivalla tavalla tahansa, johon ei sisälly hiukkasten jauhautumista joka murtaisi suojapäällysteen. Pienten tuotemäärien tapauksessa lähtöaines voidaan yksinkertaisesti levittää pellille. Suurempien määrien tapauksessa voidaan käyttää leijukerrosmenetelmiä.

Näitä uudenlaisia paisutuslisäaineita voidaan sisällyttää hydratoi- 63735 tuviin sementtiseoksiin millä tahnasa sopivalla tavalla, mutta olemme todenneet, että optimi-paisutusaktiviteetti saadaan jos lisäaine lisätään seokseen, joka sisältää ainakin osan sementistä ja ainakin osan vedestä, Sementtiseokset voivat tietenkin sisältää hiekkaa, soraa ynnä muita tavanomaisia lisäaineita, mutta enemmän CaO:n, sammutetun kalkin tai karbonaattikalkin läsnäoloa mieluummin vältetään. Näiden uusien lisäaineiden viivytetty reaktiviteretti veteen nähden, mitattuna ASTM testillä C110-71, pykälä 9, on jopa 100 minuuttia, mutta tämä ei riitä selittämään sitä, että sementti-seoksissa niillä on paljon suuremmin viivytetty reaktiivisuus. Todennäköistä on, että tämä odottamattomassa määrin viivytetty reak-tiviteetti johtuu jonkinlaisesta vuorovaikutuksesta suojapäällysteen ja sementtilietteessä läsnä olevien komponenttien välillä. Se, miten paljon lisäainetta käytetään, riippuu muun muassa CaO-pitoisuudesta ja lopputuotteelle halutusta lujuudesta ja paisunnasta, ja on yleensä 3-30 %, mieluimmin 3-10 %, erityisesti 5-7 %, laskettuna hydra-toituvan sementin ja lisäaineen yhteisestä painosta. Erityisesti silloin, kun käsitellyt kalkit on käsitelty perusteellisesti, niiden läsnäololla on vähän tai ei lainkaan haitallista vaikutusta sellaisiin sementtiseoksen tärkeisiin ominaisuuksiin kuin veden tarpeeseen, sakeuteen, "aukioloaikaan" ja "valekovettumis"-taipumukseen.

Keksintöä havainnollistetaan seuraavissa esimerkeissä. Esimerkeissä 1-7 valmistettujen eri näytteiden paisutusaktiviteetit on esitetty taulukossa 1, joka esittää koeprismojen (so. koetankojen) pituuden prosentuaalista suurenemista, joita (paitsi missä toisin huomautetaan) oli kovetettu vedessä sen jälkeen kun ne oli valettu ASTM-standardien C490-70 ja C157-69T mukaan laasteista, jotka oli valmistettu standardin ASTM C305-65 mukaan ja jotka sisälsivät 1 osan käsitellyn kalkkinäytteen ja III-tyyppisen Portland-sementin (Norcem Rapid) seosta, 2 osaa pestyä Monterey-hiekkaa n:o 20 ja 0,4 osaa vettä. Käsitellyn kalkin näytteen määrä koeprismassa ja kovettumisvuorokausien lukumäärä on esitetty sulkeissa kunkin paisu-misprosenttiarvon jälkeen. Näytteet, joissa on "C" näytteen numeron jälkeen taulukossa 1, ovat vertausesimerkkejä eivätkä keksinnön mukaisia.

Esimerkki 1

CaCO^-criä, joissa hiukkaskoko oli pienempi kuin 44 mikronia, kuumennettiin muhveliuunissa 1000°C lämpötilassa aika, joka oli tarpeen 8 63735 100 % (näyte 1), 93,6 % (näyte 2), 90,2 % (näyte 3) ja 72,3 % (näyte 4) CaO sisältävien näytteiden aikaansaamiseen, ja osia näytteestä 1 kuumennettiin muhveliuunissa 580°C:ssa C02-atmosfäärissä kunnes CaO-pitoisuus oli 94,5 % (näyte 5), 89,8 % (näyte 6) tai 80,5 % (näyte 7). Eriä kaupallisesti saatavissa olevasta kalkista (Flintkote), jonka hiukkaskoko on pienempi kuin 4 mikronia, kuumennettiin muhveliuunissa 580°C:ssa C02-atmosfäärissä kunnes CaO-pitoisuus oli 94,8 % (näyte 8), 87,5 % (näyte 9) tai 74,8 % (näyte 10).

Esimerkki 2

Eriä kaupallisesti saatavissa olevaa kalkkia (Flintkote), joka sisältää noin 95 % CaO lopun ollessa Ca(OH)2 ja hivenmäärä CaC02, ja jonka hiukkaskoko on alle 44 mikronia, pidettiin alttiina vesihöyrylle 22°C:ssa (näyte 11), 60°C:ssa (näyte 12), 100°C:ssa (näyte 13), 150°C:ssa (näyte 14) tai 200°C:ssa (näyte 15) kunnes CaO-pitoisuus oli pienentynyt taulukossa 1 esitetylle tasolle.

Esimerkki 3 Käsiteltyä kalkkia, jolla oli paisutusaktiviteettia, joka sisälsi 60 % CaO, 27 % Ca(0H)2 ja 13 % CaCO^ ja jonka hiukkaskoko oli pienempi kuin 100 mikronia (näyte 16) pidettiin alttiina vesihöyrylle 22°C:ssa (näyte 17), 60°C:ssa (näyte 18), 100°C:ssa (näyte 19), 150°C:ssa (näyte 20) tai 200°C:ssa (näyte 21) kunnes CaO-pitoisuus oli 31 % (näyte 17) tai 40 % (näytteet 18-21).

Esimerkki 4 Käsiteltyä kalkkia, jolla oli paisutusaktiviteettia, joka sisälsi 85 % CaO, 5 % Ca(OH)2 ja 10 % CaCO^ ja jonka hiukkaskoko oli alle 100 mikronia, pidettiin alttiina vesihöyrylle 110°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli pienentynyt 64 %:iin (näyte 22). Eriä näytteestä 22 kuumennettiin 110°C:ssa 180 minuuttia (näyte 23), 200°C:ssa 15 minuuttia (näyte 24), 200°C:ssa 60 minuuttia (näyte 25), 300°C:ssa 15 minuuttia (näyte 26), 340°C:ssa 30 minuuttia (näyte 27), 340° C:ssa 50 minuuttia (näyte 28), 400°C:ssa 90 minuuttia (näyte 29) ja 455°C:ssa 15 minuuttia (näyte 30). Näytteet 29 ja 30 menettivät 2 ja vastaavasti 3 % painostaan lämpökäsittelyn aikana kalsiumhydroksi-din hajaantumisen johdosta. Samaa käsiteltyä kalkkia pidettiin alttiina vesihöyrylle 200°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli pienentynyt 64 %:iin (näyte 31). Kaupallisesti saatavissa olevaa kalkkia (Diamond Springs), joka olennaisesti koostuu CaO:sta ja jonka hiukkas- 63735 9 koko oli alle 100 mikronia, pidettiin alttiina vesihöyrylle 25° C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli 64 % (näyte 32). Osaa näytteestä 32 kuumennettiin 340°C:ssa 60 minuuttia (näyte 33). Toista näytettä samasta kaupallisesti saatavissa olevasta kalkista pidettiin alttiina vesihöyrylle 200°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli pienentynyt 58 %:iin (näyte 34).

Esimerkki 5

Osia esimerkissä 2 käytettyä, kaupan saatavaa kalkkia (Flintkote) pidettiin alttiina vesihöyrylle 220°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli 85 % (näyte 35) tai 58 % (näyte 36). Näistä näytteistä tehtiin laasteja kuten edellä on selitetty paitsi että käytettiin sementtiä (Kaiser Permanente) ja vesimäärä oli 0,36 osaa. Valmistettiin myöskin vertailulaasti johon ei lisätty yhtään kalkkia. Näistä laasteista valetut prismat kovetettiin sekä vedessä että kosteassa ilmassa jonka suhteellinen kosteus oli 50 %.

Esimerkki 6 Käsiteltyä kalkkia, jolla oli paisutusaktiviteettia, joka sisälsi 84,5 % CaO, 6,2 % Ca(OH)2 ja 9,3 % CaCO^ ja jonka hiukkaskoko oli alle 100 mikronia, käytettiin laastien valmistukseen, jotka sisälsivät 0,9 osaa tyyppiä 1-2 olevaa sementtiä (Kaiser Permanente), 0,1 osaa käsiteltyä kalkkia, 2 osaa pestyä Monterey-hiekkaa n:o 20 ja 0,36 osaa vettä. Laastit valmistettiin kolmella eri menetelmällä.

Menetelmä 1 (ASTM C305-65) - A. Käsitelty kalkki ja sementti sekoitettiin kuivina. B. Vesi lisättiin ja sekoitettiin hitaalla nopeudella 30 sekuntia. C. Hiekka lisättiin ja hidasta sekoitusta jatkettiin vielä 30 sekuntia. D. Sekoitin kiihdytettiin keskimääräiseen nopeuteen 30 sekunniksi. E. Tauko 30 sekuntia. F. Sekoitusta keskimääräisellä nopeudella 1 minuutti.

Menetelmä 2 - A. Sementtiä ja vettä sekoitettiin 30 sekuntia. B. Käsitelty kalkki lisättiin, ja sekoitettiin 30 sekuntia. C-F. Sama kuin menetelmässä 1.

Menetelmä 3 - A. Käsitelyä kalkkia ja vettä sekoitettiin 30 sekuntia. Sitten lisättiin sementti ja sekoitettiin 30 sekuntia. D-F. Samat kuin menetelmässä 1.

10 63735 Näistä laasteista valettujen prismojen prosentuaaliset paisumat on esitetty taulukossa 1 näytteiden 37, 38 ja 39 kohdalla (menetelmät 1, 2 ja vastaavasti 3).

Esimerkki 7

Kaupallisesti saatavissa olevaa kalkkia (Flintkote) jakoseulottiin ensimmäiseksi jakeeksi, jossa hiukkaskoko oli 45-425, ja toiseksi jakeeksi, jossa hiukkaskoko oli alle 45 mikronia. Molempia jakeita kuumennettiin 950°C:ssa yksi tunti ja käsiteltiin sitten vesihöyryllä 200°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli 65,9 % (ensi jae, näyte 40) ja 73 % (toinen jae, näyte 41).

Taulukko 1

Esim. Näyte n:o n:o % CaO Paisutus (osia näytettä laastissa; päiviä) 1 1(C) 100 0,042 (0,1;7) 2(C) 93,6 0,031 ( " ) 3(C) 90,2 0,031 ( " ) 4(C) 72,3 0,029 ( " ) 5 94,5 0,234 ( " ) 6 89,8 0,188 ( " ) 7 80,5 2,3 ( " ) 8 94,8 0,077 ( " ) 9 87,5 0,150 ( " ) 10 74,8 0,757 ( “ ) 2 11(C) 49 0,037 ( " ) 12(C) 53 0,043 ( " ) 13 53 0,125 ( " ) 14 57 0,212 ( " ) 15 53 0,347 ( " ) 3 16 60 0,61 (0,1*,14) 0,067 (0,04,* 16) 17(C) 31 0,134 ( " ) 0,046 ( " ) 18 40 0,186 ( " ) 0,045 ( " ) 19 40 0,330 ( " ) 0,044 ( " ) 20 40 0,413 ( " ) 0,058 ( ” ) 21 40 2,8 ( " ) 0,092 ( " ) 63735 11 o ro oo

LO i—I rH

3 tn ®: <»: P O (O O i—t -P X tn - 0) . tn o o -P -P <D a_r a_r 5) nj 3 > r-t 3 to im <3· tn 0 (U O) rl H (N Γ» U. P -P ' ' ' '

O O rH O

o o o

rH «S· »S' rH VO

• k >V a—^ «V .-, «.

O0: = = = = = = : = = = = r~=0t~-=0 VO = -:

O O >3· O -^T O rH

a* a %a a* ia a. a.

O o o o o o o vo oo o coovoi-HrouotNLncN ld id m

LnnrH i rUOinovoiNoimnnfgiNMNin voohin

rH rH rH CNmvDH’rOVOOVDrOCNCNO'S'OO rH rl N I

a a a aaaasaaaaaaaaaa a a a s OOO OOOOOOOOOOOOOOO O O rH o

I I

:3

•H

-> > 3 ’rl O :nj r^ Dj (0 ·* r-~ r~ r~ ro m •m ffl aa ·» aa · «a '-a' tn oo=: = = = = s = = = = = rrrr-ar^=r^ ie : »:

tn o o r-r o t-r OrH

rH *rH aa a a a a aa a a -Po oooo oo X m M rtj r^rHTrrsrMvorHtroocrtrHfMr' m m 3 rH ^ooroHi/imounHNnvrHOH rnro m -«r vo o

rH rHrHa—IrOtNUOVOrOrOVOOVOrOtNtNO OO rHOa—IVO

3 ifö aaaaaaaaaaaa-aaaa a a a a a a

(0 -P OOOOOOOOOOOOOOOOOOO OOrHO

EH ·Ρ II

0)

P

>1 :<d c

•rl i—I a-H i—1 a—I IN CN

tn *a aa aa I—I aa O 0O= = = = S = = = = = = = r^S^at~a=^aaa= = VD= aa -

O OrHOrHrHOrH

«a H. Mk V ««k Ha H «.

tn O OOOOOOO

-P

3 r'cotnpmnoro'iotrivoin ,-ισννο tn MflVCrUONNfOjnrlMnOiNrlHHHrOOvIOinoi/l

aH OOOtNOOOOOOOrHrHrHOOOOOrO^tNOOtNO

(0 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

CU OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

1 I I

o nj m in m tri uo U a a a a a

Tf'ivrrT^^'aJ'tvjVD^'Tj'q'OOrOtD roro <cr H1 H1 σν ro cr\ ro <#> vovovovovovovor^r-vovpvomoom com co oo oo vo i'- vo γ- 3 "3

rH rH

d) r-a *rH *aH

p o ra <v

>1 O r-r 4J HJ

:ttj ·· nro^i/ivD^oomOHNnvrintc pmvo UMOUOrHOH Z G (N (N (N cni cn fM-rN (Nrororororororo φ n ro ι!)γογομν,ν,ν,'3' e •HO * tn ·· * m vo r~ ffi Ö 63735 12

Esimerkki G

Kaupallisesti saatavissa olevaa kalkkia (Cementa) käsiteltiin vesihöyryssä 250°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli 80 %, ja jakoseulottiin sitten ensimmäiseksi jakeeksi, jossa hiukkaskoko oli alle 74 mikronia, ja toiseksi jakeeksi, jossa hiukkaskoko oli 75-120 mikronia. Ensimmäistä jaetta käytettiin laastin valmistukseen, joka sisälsi 0,954 osaa tyyppiä 1 olevaa sementtiä (Norcem PC 300), 0,046 osaa käsiteltyä kalkkia, 3 osaa pestyä Monterey-hiekkaa n:o 20 ja 0,5 osaa vettä. Toista jaetta käytettiin laastien valmistukseen samalla tavoin paitsi että sementtiä käytettiin 0,96 osaa ja käsiteltyä kalkkia 0,04 osaa. Näistä laasteista valettujen koeprismojen puris-tuslujuus mitattiin sen jälkeen kun niitä oli kovetettu vedessä taulukossa ilmoitettu vuorokausimäärä ja nämä lujuusarvot esitetään taulukossa 2.

Taulukko 2 o

Hiukkaskoko Puristuslujuus (kg/cm ) 1 päivän 3 päivän ja 7 päivän jälkeen 0,74 105,5 240 300 75-125 103,5 195 248

Esimerkki 9

Eriä samasta teupallisesti saatavissa olevasta kalkista (Flintkote), jota käytettiin esimerkissä 2, käsiteltiin vesihöyryllä 200°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli 91 % (näyte 42), 70 % (näyte 43) tai 49,5% (näyte 44), tai C02tlla 580°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli 88 % (näyte 45) tai 68 % (näyte 46). Osaa näytteestä 45 käsiteltiin vesihöyryllä 200°C:ssa kunnes CaO-pitoisuus oli 54 % (näyte 47). Se-menttilaasteja tehtiin sekoittamalla kuivana 0,1 osaa näytettä ja 0,9 osaa tyyppiä 1-2 olevaa sementtiä (Kaiser Permanente); vettä (0,36 osaa) lisättiin sitten, ja seosta sekoitettiin Hobart-sekoit-timessa 20 sekuntia hitaalla nopeudella ja sen jälkeen 20 sekuntia keskimääräisellä nopeudella. Laastit pantiin Halliburton Consisto-metriin ja niiden sakeudet, ilmaistuina Halliburton'in sakeusyk-sikköinä, on esitetty seuraavassa taulukossa 3 (jossa myös on esitetty tulokset laastista, joka sisälsi 1 osan mainittua 1-2 tyyppistä sementtiä eikä lainkaan käsiteltyä kalkkia).

63735 13 o o in ι-n r~ 'S· ro r" r-· σ 10 m t*

CN

o m n σι o oo (N

(N n> vd r~ \o tr tr

CN

o oo io o vo m o o m m h m "j if

(N

fO

P

-P

4-1 O (N O rO rO ro σ 3oo m in eo tn ·** ro

iH »H

3

.X

O O CO in CO rH r-l 00 m io o ^ m m n

3 Ή i—I

-H

QJ

P

PO CN in (N (N o o r~ 3 n· cd ^ 'ί m m if o

3 Ή C -H

E

— o ^ ro o vo co cd ro <n ίο t»· ^ ro ro

C -H

O <0 M Tl λ: o

3 -X o Γ0 CN 00 ro ΙΟ ID VO

iH -Ho m ^ n ^ «f n n 3 (0 Ή

rO

E-· C

Φ •ro o σ ¢3 vo cn m vo vo

>1 00 Ί1 >ί O O O

P

-P

•H

.X o Γ'ΟΟ^ΓΜίηνοιο pvo tr m ro tr tr m ro

<D

E

P

Φ 130 in 00 cn o r- vo 10 = p tr t? hi ro tr tr ro ro 3

Φ -P

,X w

rO *H

en g O in O ΓΟ (N o 00 00 4-> (N If <f O ·ί ΙΛ O ro -p

CO

> o

.X

(0 O O (N O IO in fsl r-ι o o n· ro o tn m m <o I—l r—l > XX = O ro .. 3 10 C <—i -p

•H 4J

1) rO -H

-P (NrO'Tinior^+J o >1 -T 'Τ ^ 'i 'T t p Ui

:r0 0) O

2 > X

Claims (11)

63735 14

1. Jauhemainen seos, joka on käyttökelpoinen paisutuslisäaineena hydratoituvia sementtiseoksia varten ja joka sisältää kalsiumok-sidia ja muita ainesosia, jotka viivyttävät kalsiumoksidin hydra-toitumista, tunnettu siitä, että se olennaisesti koostuu hiukkasista, joiden koko on alle 100 mikronia ja jotka käsittävät kalsiumoksidisydämen ja tätä sydäntä ympäröivän, kaisiumhydroksidia tai kalsiumkarbonaattia tai näitä molempia olevan suojapääl-lysteen, että se sisältää 36-95 paino-% kalsiumoksidia ja että sen paisumiskerroin on vähintään 0,06 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että sen kalsiumoksidipitoisuus on 36-92 paino-% ja että suoja-päällyste olennaisesti koostuu kaisiumhydroksidistä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnettu siitä, että sen kalsiumoksidipitoisuus on 64-91 paino-% ja että suoja-päällyste olennaisesti koostuu kalsiumkarbonaatista.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen seos, tunnettu siitä, että sen paisumiskerroin on 0,07-0,4 %.

5. Menetelmä jauhemaisen seoksen valmistamiseksi, joka on käyttökelpoinen paisutuslisäaineena hydratoituvia sementtiseoksia varten ja joka sisältää kalsiumoksidia ja muita ainesosia, jotka viivyttävät kalsiumoksidin hydratoitumista, tunnettu siitä, että kuumennetaan hiukkasia (a), jotka olennaisesti koostuvat hiukkasista, joiden koko on alle 100 mikronia ja (b) jotka sisältävät vähintään 36 paino-% CaO, niin että hiukkaset pysytetään vähintään 100°C lämpötilassa, ja, jos hiukkaset alunperin sisältävät vähemmän kuin 8 paino-% CaiOH^» hiukkaset pysytetään 100-400°C lämpötilassa, ilmakehässä, joka käsittää vesihöyryä tai 350-850°C lämpötilassa ilmakehässä, joka käsittää hiilidioksidia, joka kuumentaminen suoritetaan sellaisissa olosuhteissa, että tuote tulee sisältämään 36-95 paino-% CaO ja että sen paisumiskerroin (edellä määritelty) on vähintään 0,06 %.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut hiukkaset alunperin sisältävät vähintään 15 63735 80 paino-% CaO ja että niitä kuumennetaan 100-400°C lämpötilassa vesihöyryä käsittävässä atmosfäärissä niin kauan, että se riittää hiukkasten painon suurentamiseen 4-12 %:lla.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut hiukkaset alunperin sisältävät vähintään 80 paino-% CaO ja että niitä kuumennetaan 350-850°C lämpötilassa hiilidioksidia käsittävässä atmosfäärissä niin kauan, että se riittää hiukkasten painon suurentamiseen 4-16 %:lla.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiukkaset alunperin sisältävät vähintään 80 paino-% CaO ja että niitä kuumennetaan hiilidioksidia ja vesihöyryä käsittävässä atmosfäärissä niin kauan, että se riittää niiden painon suurentamiseen 4-14 %:lla.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut hiukkaset alunperin sisältävät 16-50 paino-% kalsiumhydroksidia ja että niitä kuumennetaan 100-400°C lämpötilassa .

10. Jauhemaisen seoksen, joka on käyttökelpoinen paisutuslisä-aineena hydratoituvia sementtiseoksia varten ja joka sisältää kalsiumoksidia ja muita ainesosia, jotka viivyttävät kalsiumoksi-din hydratoitumista, käyttö sementtiseoksessa, joka sisältää Portland-sementtiä ja vettä, tunnettu siitä, että se sisältää jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukaista paisutuslisäainetta määrän, joka on pienempi kuin 30 % laskettuna sementin ja kalkkipitoisen seoksen yhteispainosta.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen jauhemaisen seoksen käyttö, tunnettu siitä, että se sisältää 3-10 paino-% kalkkipitoista seosta, laskettuna sementin ja kalkkipitoisen seoksen yhteispainosta.